Procédé de traitement de tubes allongés
La présente invention se rapporte à un procédé de traitement d'un tube allongé en résine de polytétrafluoroéthylène, en vue d'éviter une striction lors du frittage et/ou un aplatissement lors du refroidissement brusque de la résine, selon lequel le tube est placé à l'intérieur d'un tuyau et soumis ensuite au frittage et/ou à un refroidissement brusque.
Jusqu'à présent, la fabrication de tubes en polytétrafluoroéthylène était limitée à celle de tronçons relativement courts, cette limitation étant particulièrement importante dans la fabrication de tubes de grands diamètres, par exemple de 19 mm ou plus.
Actuellement on fabrique de tels tubes en extrudant des tronçons de dimensions déterminées à partir d'un mélange pâteux de résine et de lubrifiant que l'on extrude à la température ambiante. On obtient ainsi un produit extrmement fragile, que l'on doit agglomérer par la chaleur avant qu'il présente les diverses propriétés pour lesquelles il est très recherché. Pour agglomérer à chaud un tronçon de tube extrudé, on doit le placer dans un four ou dans une autre enceinte, où on le soumet à un cycle de chauffage et d'agglomération à des températures élevées.
Comme il a déjà été dit, la matière est extrmement fragile avant son agglomération par la chaleur et on doit la manipuler avec précaution. Le procédé actuellement utilisé consiste à placer le tronçon de tube non aggloméré dans un tuyau de protection, par exemple un tuyau en acier, ayant un diamètre légèrement plus grand que le tube à traiter. De cette manière, on doit théoriquement pouvoir manipuler de grandes longueurs de tube car on peut supporter le tuyau de protection sur toute sa longueur dans le four sans qu'il s'affaisse. Malheureusement le tube extérieur produit certains effets préjudiciables au tube définitif.
Un premier effet ou phénomène de ce genre se manifeste pendant l'agglomération par la chaleur de grands tronçons de tubes extrudés placés à l'intérieur d'un tuyau de protection. Ce phénomène a été appelé diversement étirage ou striction . I1 se manifeste par une réduction du diamètre de la partie intermédiaire du tube par rapport au diamètre des extrémités de celui-ci. On peut essayer d'expliquer ce phénomène par le fait, que le tube se raccourcit pendant la chauffe et l'agglomération; au fur et à mesure qu'il se raccourcit, ses extrémités frottent le long de la surface du tuyau de protection et, si le tube est assez long, le frottement ainsi créé a tendance à l'étirer au voisinage de sa section centrale.
Un autre effet ou problème préjudiciable se présente lorsqu'on immerge dans un bain de refroidissement un tronçon de tube aggloméré supporté dans un tuyau de protection métallique. On a constaté que tous les tubes à l'exception de ceux de petits diamètres, s'aplatissent au moment de leur immersion. On croit que cet aplatissement est provoqué par la formation de vapeur dans l'espace limité compris entre la paroi du tube et la paroi intérieure du tuyau de protection.
En conséquence, la présente invention se propose le traitement de tubes plus longs qu'il n'a été possible d'obtenir jusqu'à présent, ne provoquant pas de striction notable du tube.
Le nouveau procédé est caractérisé par le fait qu'on introduit préalablement dans le tube un noyau léger capable, en raison de ses dimensions, de sa forme et de sa résistance, d'empcher une déformation notable de la section transversale du tube pendant le traitement, les dimensions du noyau étant suffisamment petites pour que l'on puisse l'extraire du tube à la fin du traitement de ce dernier.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, fera bien comprendre comment l'invention peut tre réalisée.
La fig. 1 est une vue schématique d'un tronçon de tube supporté à l'intérieur d'un tuyau et montrant le phénomène de striction.
La fig. 2 est une vue en bout du tuyau de support avec le tube et l'élément de noyau mis en place.
La fig. 3 est une coupe longitudinale suivant la ligne 3-3 de la fig. 2 montrant quelques détails.
La fig. 4 est une représentation schématique de l'agencement pour faire pénétrer un noyau constitué par un enroulement flexible depuis une bobine d'alimentation dans le tube en résine.
Sur la fig. 1, on a représenté en coupe longitudinale le tuyau de protection 10, tandis que le tube soumis à l'agglomération par la chaleur est représenté schématiquement par son contour. Le tracé en pointillés 12 représente un tronçon extrudé de tube, tel qu'il se présente lorsqu'il est placé à l'intérieur du tuyau avant l'agglomération. En traits pleins, on a représenté le contour 14 du tube après agglomération. Comme on l'a représenté d'une façon quelque peu exagérée, le tube aggloméré présente une striction dans la région 16. Comme il a déjà été dit, on croit que cela est dû au frottement aux points de contact des surfaces 18 et 20. I1 faut reconnaître que pour des tronçons courts, cet inconvénient ne se remarque pas.
Cependant au fur et à mesure de l'accroissement de longueur du tube, ce défaut devient de plus en plus marqué. I1 existe donc une limite pour la longueur maximum de tube pouvant tre aggloméré par ce procédé. De plus, comme il a été dit plus haut, le tube est sujet à s'aplatir lorsqu'on le plonge dans un bain de refroidissement.
Sur les fig. 2 et 3, on a représenté le nouvel agencement, permettant de remédier à ces deux inconvénients et constituant la base de la présente invention. On a de nouveau représenté le tuyau de support 10, le tronçon de tube extrudé est maintenant désigné par la référence 30. Selon l'invention, on introduit dans le tube 30 un élément léger formant un noyau de préférence flexible et ayant la forme d'un boudin 32 de fil d'acier. Le boudin 32 a un contour circulaire, lorsqu'on le voit par une extrémité (fig. 2) et peut tre constitué par une hélice comportant environ 80 tours par mètre. Pour obtenir les meilleurs résultats, il est préférable que le diamètre du noyau, c'est-à-dire le contour circulaire précité, ait approximativement les 9/10 du diamètre intérieur du tube 30 avant agglomération par la chaleur.
De préférence, le boudin 32 est formé d'une quelconque des 300 variétés d'acier inoxydable. En fait, on peut utiliser n'importe quel acier au carbone ou autre métal très résistant à la corrosion à chaud.
En fait, il serait également possible de constituer ce boudin en une matière plastique, pourvu qu'elle résiste à la température d'agglomération.
Pour une raison qui n'est pas encore tout à fait claire, la présence du boudin 32 à l'intérieur du tube 30 pendant l'agglomération de celui-ci a pour effet de réduire de façon appréciable la striction mentionnée ci-dessus. Par un raisonnement théorique, on suppose qu'en l'absence du noyau le tube 30 a tendance à perdre quelque peu sa forme ronde et à devenir légèrement elliptique, ce qui augmente sa surface de contact avec le tuyau de support. On pense, si cette supposition est correcte, que le boudin 32 tend à maintenir le tube 30 plus rond ce qui réduit la surface de contact. Cette explication est purement hypothétique et est donnée pour ce qu'elle vaut. Le fait important est que la présence du noyau produit le résultat inattendu de réduire la striction.
D'une manière analogue, le noyau 32 forme, pour le tube, un support intérieur suffisant pendant son refroidissement, pour en empcher l'aplatissement. On a trouvé en fabriquant des tubes ayant des diamètres de 19 mm et de 25 mm, qu'un boudin formé d'un fil d'un diamètre de 1 < V5 mm, ne produit aucun effet préjudiciable au tube. Des essais ont montré que la résistance des parois du tube n'est pas modifiée.
L'utilisation d'un boudin de fil comme noyau présente un avantage certain sur toutes les autres formes de noyaux, comme on peut s'en rendre compte par l'examen de la fig. 4. Sur cette figure, le boudin 40 est enroulé sur une bobine d'alimentation 42, d'où on peut le dérouler pour l'introduire dans le tube 44. En rendant ce noyau flexible, il ne nécessite que peu de place pour son stockage et pour sa mise en place pendant la fabrication. Ce dernier avantage est spécialement mentionné car il est évident que l'on peut obtenir certains avantages du procédé de l'invention en utilisant un noyau rigide ou semi-rigide. Une restriction consiste toutefois en ce que le poids du noyau doit tre suffisamment faible pour qu'il ne pénètre pas dans la paroi du tube pendant l'agglomération par la chaleur de ce dernier.
Néanmoins on pourrait utiliser un tube en métal perforé ou autre matière appropriée, sinon pendant l'agglomération au moins pendant le refroidissement.
I1 y a lieu de souligner qu'on peut introduire le noyau soit avant le refroidissement soit avant l'agglomération par la chaleur. On peut l'utiliser pour réduire la striction pendant l'opération de frittage ou pour empcher l'aplatissement pendant le refroidissement consécutif à un réchauffage, ou encore dans les deux buts. I1 y a lieu de noter également, que bien qu'il soit préférable d'utiliser un tube ou un tuyau en acier inoxydable pour former le support extérieur, on peut utiliser d'autres matériaux pourvu qu'ils puissent résister aux opérations d'agglomération à chaud et de refroidissement.
La dimension convenable du noyau dépend de plusieurs facteurs. I1 doit tre suffisamment grand par rapport au tube dans lequel il est inséré, pour que ses effets avantageux puissent se manifester.
Pendant l'agglomération à chaud du polytétrafluoroéthylène, un tronçon de tube non seulement se raccourcit mais rétrécit aussi en diamètre. On peut dé terminer expérimentalement la valeur du rétrécissement radial pour un tube de diamètre donné. On donne alors au noyau des dimensions de préférence telles, que son diamètre soit juste inférieur au diamètre intérieur minimum que présente le tube après ce rétrécissement. On évite ainsi toute pénétration ou accrochage du noyau dans le tube et le noyau pourra tre enlevé facilement. Ici encore un noyau en forme de boudin présente l'avantage certain de pouvoir tre facilement enlevé en cas de rétrécissement radial inusité. Ceci provient de la nature particulière de l'hélice ou boudin dont le diamètre diminue, lorsqu'on étire longitudinalement.