La présente invention concerne un produit tubulaire allongé, présentant de manière générale la même section selon toute sa direction longitudinale, et comprenant un tube solide, constitué par au moins une matière plastique, à la fois suffisamment souple pour être lui-même enroulé et déroulé, et suffisamment rigide pour résister lui-même à un effort radial centripète ou centrifuge.
Par la définition générique précédente, la présente invention entend regrouper sous un même concept, par exemple aussi bien un conduit d'installation, d'au moins un câble ou un tuyau, ensuite contenu dans ledit conduit d'installation, qu'une gaine de protection d'au moins un câble, par exemple électrique.
Par ailleurs, par les expressions "câble" ou "tuyau", la présente invention entend couvrir tout conduit assurant de manière générale le transfert ou le transport d'un flux, qu'il s'agisse d'un fluide (eau ou gaz par exemple), d'une énergie (électricité par exemple), ou encore d'informations ou signaux (vidéo-transmission par câble optique par exemple), ou de données sous forme de signaux électriques, analogiques, numériques, etc.
Pour introduire et définir la présente invention, on se référera maintenant, à titre d'exemple, aux conduits d'installation, et/ou aux câbles ou tuyaux installés dans lesdits conduits.
De manière à limiter les travaux de génie civil, et en particulier le nombre de chambres de tirage, il est connu de lubrifier la surface de frottement, correspondant à la surface intérieure du tube solide formant le conduit d'installation, et/ou la surface extérieure de la gaine de protection, de câbles par exemple. Ceci permet en effet d'augmenter la longueur de tube pouvant être installée.
Cette lubrification est apportée en général dans une couche superficielle, du côté intérieur et/ou du côté extérieur du tube, dont la surface libre constitue une surface de frottement.
Différentes solutions ont été proposées à cette fin.
Conformément au document WO9 3/14 546, la couche superficielle consiste en un film ou revêtement lubrifiant, soit solide, soit liquide. Dans le cas d'un revêtement solide lubrifiant, il s'agit par exemple d'une matrice plastique en polyéthylène dans la quelle des particules solides, par exemple de graphite, peuvent être distribuées. Dans le cas d'un revêtement liquide lubrifiant, il s'agit par exemple d'une huile à base de silicone.
Le document EP 0 326 711 décrit une solution comparable à celle définie précédemment, en ce sens que la couche superficielle solide constitue la couche interne d'un tube coextrudé avec une couche externe.
Conformément au document DE 3 539 304, la couche superficielle, consistant en une graisse ou pâte lubrifiante, mais adhérente, est rapportée et demeure du côté intérieur du tube.
Cette pâte ou graisse lubrifiante consiste elle--même en un mélange d'un lubrifiant liquide et de particules.
La présente invention a pour objet un produit tubulaire allongé, avec une lubrification quasiment -sèche, permanente, de la ou des surfaces de frottement du tube solide, diminuant de manière significative les frottements, y compris par rapport aux solutions précédemment identifiées et discutées.
Selon l'invention, on a découvert une action synergique à cet effet entre: - d'une part, des particules d'un lubrifiant de nature solide, distribuées dans la matrice plastique de la couche superficielle, et affleurant au moins pour partie au niveau de la surface libre de cette dernière, - et d'autre part, un lubrifiant de nature liquide, compatible avec la matrice plastique, dispersé dans la couche superficielle, pratiquement sans mouiller la surface libre de cette dernière.
L'effet synergique observé peut s'expliquer par le fait que les particules affleurantes du lubrifiant solide sont en quelque sorte lubrifiées à leur tour par le lubrifiant liquide les mouillant.
Grâce à la présente invention, un conduit d'installation devient en quelque sorte universel, en ce sens qu'il est compatible, sans autre modification, avec toutes les techniques actuelles d'installation, qu'il s'agisse des techniques de tirage, par exemple avec une câblette, ou des techniques de soufflage, par exemple avec un furet, ou par soufflage-poussage.
Par ailleurs, lorsque le lubrifiant solide est conducteur de l'électricité, le système lubrifiant selon l'invention permet d'éliminer, au moins pour partie, les charges statiques générées par le frottement entre le conduit et le câble, lors de l'installation de ce dernier.
Le produit tubulaire peut présenter encore les caractéristiques secondaires suivantes: - le lubrifiant solide a une structure lamellaire, et est par exemple du graphite, ou a encore une structure polymérique à longues chaînes droites orientées, et est par exemple un polytétrafluoréthylène, - les particules du lubrifiant solide sont des micro-billes ayant un diamètre au plus égal à 20 mm, et de préférence compris entre 1 et 15 mm, - le lubrifiant liquide est préférentiellement mais non exclusivement un silicône; il a une viscosité au plus égale à 10 cm<2>/s, à température ambiante, et par exemple comprise entre 0,1 et 10 cm<2>/s ;
l'épaisseur du film de lubrifiant liquide sur la sur face libre de la couche superficielle n'excède pas 1 mu m - le lubrifiant solide constitue une charge, - la couche superficielle est irrégulière en suivant le pourtour du tube solide, et correspond par exemple à des nervures ou rainures longitudinales; mais cette même couche superficielle peut être continue, en suivant le pourtour du tube solide.
Préférentiellement, c'est le tube solide qui est constitué par la seule matrice plastique, dans laquelle, d'une part sont distribuées des particules du lubrifiant sec, affleurant pour partie au niveau d'au moins une surface libre, intérieure ou extérieure, et constituant une surface de frottement à sec, et d'autre part est diffusé un lubrifiant liquide, pratiquement sans mouiller, ni la surface extérieure, ni la surface intérieure de cette même matrice.
Selon cette solution préférée, le lubrifiant solide constitue une charge, dont la proportion pondérale est au moins égale à 5% de la matrice plastique, notamment comprise entre 5% en poids et 20% en poids de cette même matrice.
Toujours selon cette même solution préférée, la matrice comporte, à l'état diffusé, un lubrifiant li-quide, qui constitue en quelque sorte un additif, sa proportion étant au moins égale à 0,02% en poids de la matrice plastique, et notamment comprise entre 0,02% en poids et 0,08% en poids de cette même matrice. Dans ce cas, à titre d'exemple, la proportion lubrifiant solide/lubrifiant liquide est au moins égale à 5% et est notamment comprise entre 5% et 20%.
La présente invention est maintenant décrite par référence au dessin annexé, dans lequel: la fig. 1 représente de manière schématique, en coupe axiale un conduit d'installation conforme à l'invention, la fig. 2 représente en coupe axiale une gaine de protection de câble conforme à l'invention la fig. 3 représente en coupe transversale une -gaine d'installation conforme à l'invention, mais selon un autre mode d'exécution de cette dernière,
Conformément à la fig. 1, un conduit d'installation est constitué par un tube solide ou rigide 1, en matière plastique chargée (par exemple polyéthylène haute densité), à la fois suffisamment souple pour être lui--même enroulé et déroulé, et suffisamment rigide pour résister lui-même à un effort radial centripète ou centrifuge. Ce tube solide comporte une surface de frottement à sec, correspondant à sa surface intérieure.
Conformément à la présente invention, dans le tube solide 1, est formée une couche superficielle 3 au moins, dont la surface libre constitue la surface de frottement à sec (surface intérieure 2). Cette -couche superficielle comporte une matrice plastique, correspondant à celle du tube solide, dans laquelle sont distribuées des particules 4 (microbilles) d'un lubrifiant solide, affleurant pour partie au niveau de la surface libre 2.
Selon un autre mode d'exécution d'un conduit d'installation conforme à l'invention, représenté en figure 3, ce dernier comprend trois couches 6, 7 et 8 concentriques, constituées éventuellement par des matières plastiques respectivement différentes, l'une extérieure 7, l'autre intérieure 6, dans laquelle est intégrée la couche superficielle 3, et l'autre médiane ou intermédiaire 8. La couche superficielle 3 est discontinue, en suivant le pourtour du tube solide 1, et comprend par exemple, des nervures 9 ou adjacentes correspondantes, longitudinales.
Mais bien entendu, cette même couche superficielle 3 peut être continue, en suivant le pourtour du tube solide 1.
La couche superficielle 3 est obtenue en projetant ou diffusant à l'intérieur du tube 1, après extrusion mais en phase visco-élastique, le lubrifiant solide, sous forme particulaire, mélangé au lubrifiant liquide.
De cette manière, le lubrifiant solide et le lubrifiant liquide, s'incorporent dans la matrice plastique du tube, au moins en surface. Exemple 1:
Un tube en polyéthylène haute densité (PEHD), (référence commerciale DAPLEN 4 610 de la Société Française PCD), ayant un diamètre intérieur de 27 mm et une épaisseur de 3 mm, est extrudé sur une machine CMS60 de la Société CINCINATTI.
A la sortie de la tête d'extrusion, une suspension d'une poudre de polytétrafluoréthylène (PTFE) (référence commerciale UNILUB T3 de la Société UNIFLON) ayant une granulométrie moyenne de 16 mu m, dans une huile de silicone (référence commerciale 47V100 de la Société PENNWHITE) ayant une viscosité de 1 cm<2>/s, est projetée sous forme divisée à l'intérieur du tube extrudé, alors qu'il est encore viscoélastique. La poudre de PTFE représente 20% en poids (PTFE) par rapport à l'huile.
Le coefficient de frottement entre la surface interne d'un tel tube, par rapport à une gaine en PEHD (même référence commerciale que précédemment) est de 0,075;
Toutes choses égales par ailleurs, la poudre de PTFE et l'huile de silicone interviennent en action synergique pour diminuer le coefficient de frottement, car : - le coefficient de frottement obtenu, sans traitement de la surface interne du tube est de 0,19, - le coefficient de frottement obtenu, avec projection de l'huile de silicone seule est de 0,102. Exemple 2:
Dans un conduit d'installation de 2400 m, en polyéthylène haute densité (PEHD), ayant un diamètre intérieur de 26 mm et une épaisseur de 2,2 mm, on pousse par soufflage, avec un furet, un câble de 8 mm. Dans le premier cas, la surface intérieure du conduit d'installation est revêtue avec le lubrifiant liquide (huile de silicone), identifié à l'exemple 1. Dans le second cas, la surface intérieure est revêtue avec une poudre de lubrifiant solide, identique à -celle de l'exemple 1.
Dans le premier cas, on ne peut installer une longueur de tube excédant 400 m, alors que dans le second cas, on a pu installer des longueurs de tube allant jusqu'à 700 m, toutes choses égales par ailleurs. Exemple 3 :
On utilise un conduit d'installation, en polyéthylène haute densité, de diamètre intérieur de 27 mm, et une épaisseur de 3 mm, pour un câble installé de diamètre extérieur de 17,6 mm, avec un revêtement de la surface intérieure du conduit, premièrement, avec une huile de silicone ayant une viscosité de 0,1 Pa.s, deuxièmement avec une poudre de Téflon <TM> de 10 mm de granulométrie, et troisièmement avec un mélange de poudre dans l'huile précitée, à hauteur de 10% en poids de la poudre par rapport à l'huile.
Dans les trois cas, les coefficients de frottement mesurés, lors du poussage/portage du câble, sont respectivement de 0,102; 0,071 et 0,0061. Exemple 4 :
On utilise un conduit d'installation en polyéthylène haute densité, ayant un diamètre intérieur de 27 mm, et une épaisseur de 3 mm, pour un câble installé de diamètre extérieur de 17,6 mm, avec un revêtement de la surface intérieure du conduit, avec un mélange lubrifiant comportant un lubrifiant liquide (silicone) ayant une viscosité de 0,1 Pa.s, et une proportion pondérale croissante d'un lubrifiant solide (poudre de Téflon <TM> ayant la même granulométrie que précédemment, à savoir respectivement de 5, 10, 15 et 20% en poids.
Dans les quatre cas précédents, les coefficients de frottement mesurés lors du soufflage/portage du câble sont respectivement de 0,086; 0,085; 0,089; 0,090.
The present invention relates to an elongated tubular product, generally having the same section along its entire longitudinal direction, and comprising a solid tube, consisting of at least one plastic, both flexible enough to be itself wound and unwound, and rigid enough to withstand itself a centripetal or centrifugal radial force.
By the preceding generic definition, the present invention intends to group under the same concept, for example both an installation conduit, of at least one cable or a pipe, then contained in said installation conduit, that a sheath of protection of at least one cable, for example an electric cable.
Furthermore, by the expressions "cable" or "pipe", the present invention intends to cover any conduit generally ensuring the transfer or transport of a flow, whether it is a fluid (water or gas by example), energy (electricity for example), or information or signals (video transmission by optical cable for example), or data in the form of electrical, analog, digital signals, etc.
To introduce and define the present invention, reference will now be made, by way of example, to installation conduits, and / or to cables or pipes installed in said conduits.
In order to limit the civil engineering works, and in particular the number of drawing chambers, it is known to lubricate the friction surface, corresponding to the interior surface of the solid tube forming the installation duct, and / or the surface outside of the protective sheath, for example cables. This makes it possible to increase the length of tube that can be installed.
This lubrication is generally provided in a surface layer, on the inside and / or on the outside of the tube, the free surface of which constitutes a friction surface.
Different solutions have been proposed for this purpose.
According to document WO9 3/14 546, the surface layer consists of a lubricating film or coating, either solid or liquid. In the case of a solid lubricant coating, this is for example a polyethylene plastic matrix in which solid particles, for example graphite, can be distributed. In the case of a lubricating liquid coating, this is for example a silicone-based oil.
The document EP 0 326 711 describes a solution comparable to that defined above, in the sense that the solid surface layer constitutes the internal layer of a tube coextruded with an external layer.
In accordance with document DE 3 539 304, the surface layer, consisting of a lubricating grease or paste, but adherent, is added and remains on the inside of the tube.
This lubricating paste or grease itself consists of a mixture of a liquid lubricant and particles.
The present invention relates to an elongated tubular product, with an almost dry, permanent lubrication of the friction surface (s) of the solid tube, significantly reducing friction, even compared to the solutions previously identified and discussed.
According to the invention, a synergistic action has been discovered for this purpose between: - on the one hand, particles of a lubricant of a solid nature, distributed in the plastic matrix of the surface layer, and flush at least partially at the level from the free surface of the latter, - and on the other hand, a lubricant of a liquid nature, compatible with the plastic matrix, dispersed in the surface layer, practically without wetting the free surface of the latter.
The observed synergistic effect can be explained by the fact that the outcropping particles of the solid lubricant are in a way lubricated in turn by the liquid lubricant wetting them.
Thanks to the present invention, an installation duct becomes, in a way, universal, in the sense that it is compatible, without further modification, with all current installation techniques, whether these are pulling techniques, for example with a cable, or blowing techniques, for example with a ferret, or by blowing-pushing.
Furthermore, when the solid lubricant is electrically conductive, the lubricant system according to the invention makes it possible to eliminate, at least in part, the static charges generated by the friction between the conduit and the cable, during installation. of the last.
The tubular product may also have the following secondary characteristics: - the solid lubricant has a lamellar structure, and is for example graphite, or also has a polymer structure with long, straight, oriented chains, and is for example a polytetrafluoroethylene, - particles of solid lubricant are micro-balls having a diameter at most equal to 20 mm, and preferably between 1 and 15 mm, - the liquid lubricant is preferably but not exclusively a silicone; it has a viscosity at most equal to 10 cm <2> / s, at room temperature, and for example between 0.1 and 10 cm <2> / s;
the thickness of the film of liquid lubricant on the free face of the surface layer does not exceed 1 mu m - the solid lubricant constitutes a filler, - the surface layer is irregular following the periphery of the solid tube, and corresponds for example longitudinal ribs or grooves; but this same surface layer can be continuous, following the periphery of the solid tube.
Preferably, it is the solid tube which is constituted by the single plastic matrix, in which, on the one hand, particles of the dry lubricant are distributed, partially flush with at least one free surface, interior or exterior, and constituting a dry friction surface, and on the other hand a liquid lubricant is diffused, practically without wetting, neither the external surface nor the internal surface of this same matrix.
According to this preferred solution, the solid lubricant constitutes a filler, the weight proportion of which is at least equal to 5% of the plastic matrix, in particular between 5% by weight and 20% by weight of this same matrix.
Still according to this same preferred solution, the matrix comprises, in the diffused state, a liquid lubricant, which constitutes a sort of additive, its proportion being at least equal to 0.02% by weight of the plastic matrix, and in particular between 0.02% by weight and 0.08% by weight of this same matrix. In this case, by way of example, the proportion of solid lubricant / liquid lubricant is at least equal to 5% and is in particular between 5% and 20%.
The present invention is now described with reference to the accompanying drawing, in which: FIG. 1 shows schematically, in axial section an installation duct according to the invention, FIG. 2 shows in axial section a cable protection sheath according to the invention, FIG. 3 shows in cross section an installation sheath according to the invention, but according to another embodiment of the latter,
In accordance with fig. 1, an installation duct is constituted by a solid or rigid tube 1, made of charged plastic material (for example high density polyethylene), both flexible enough to be itself wound and unwound, and rigid enough to withstand it -even to a centripetal or centrifugal radial force. This solid tube has a dry friction surface, corresponding to its interior surface.
According to the present invention, in the solid tube 1, a surface layer 3 at least is formed, the free surface of which constitutes the dry friction surface (internal surface 2). This surface layer comprises a plastic matrix, corresponding to that of the solid tube, in which particles 4 (microbeads) of a solid lubricant are distributed, partially flush with the free surface 2.
According to another embodiment of an installation duct according to the invention, represented in FIG. 3, the latter comprises three concentric layers 6, 7 and 8, optionally constituted by respectively different plastics, one external 7, the other inner 6, in which the surface layer 3 is integrated, and the other median or intermediate 8. The surface layer 3 is discontinuous, following the periphery of the solid tube 1, and includes, for example, ribs 9 or adjacent, longitudinal.
But of course, this same surface layer 3 can be continuous, following the periphery of the solid tube 1.
The surface layer 3 is obtained by spraying or diffusing inside the tube 1, after extrusion but in the visco-elastic phase, the solid lubricant, in particulate form, mixed with the liquid lubricant.
In this way, the solid lubricant and the liquid lubricant are incorporated into the plastic matrix of the tube, at least on the surface. Example 1:
A high density polyethylene (HDPE) tube (commercial reference DAPLEN 4 610 from the French company PCD), having an internal diameter of 27 mm and a thickness of 3 mm, is extruded on a CMS60 machine from the CINCINATTI company.
At the outlet of the extrusion head, a suspension of a polytetrafluoroethylene (PTFE) powder (commercial reference UNILUB T3 from the company UNIFLON) having an average particle size of 16 μm, in a silicone oil (commercial reference 47V100 of PENNWHITE) having a viscosity of 1 cm <2> / s, is projected in divided form inside the extruded tube, while it is still viscoelastic. PTFE powder represents 20% by weight (PTFE) relative to the oil.
The coefficient of friction between the internal surface of such a tube, compared to a HDPE sheath (same commercial reference as above) is 0.075;
All other things being equal, the PTFE powder and the silicone oil act in synergistic action to reduce the coefficient of friction, because: - the coefficient of friction obtained, without treatment of the internal surface of the tube is 0.19, - the coefficient of friction obtained, with projection of the silicone oil alone is 0.102. Example 2:
In an installation duct of 2400 m, made of high density polyethylene (HDPE), having an internal diameter of 26 mm and a thickness of 2.2 mm, an 8 mm cable is pushed by blowing, with a ferret. In the first case, the interior surface of the installation duct is coated with the liquid lubricant (silicone oil), identified in example 1. In the second case, the interior surface is coated with a solid, identical lubricant powder. to that of Example 1.
In the first case, one cannot install a length of tube exceeding 400 m, while in the second case, one could install lengths of tube going up to 700 m, all other things being equal. Example 3:
An installation conduit, made of high density polyethylene, with an internal diameter of 27 mm and a thickness of 3 mm, is used for an installed cable with an external diameter of 17.6 mm, with a coating of the internal surface of the conduit, firstly, with a silicone oil having a viscosity of 0.1 Pa.s, secondly with a Teflon powder <TM> of 10 mm particle size, and thirdly with a mixture of powder in the abovementioned oil, up to 10 % by weight of the powder relative to the oil.
In the three cases, the friction coefficients measured, when pushing / carrying the cable, are respectively 0.102; 0.071 and 0.0061. Example 4:
A high density polyethylene installation duct, having an inside diameter of 27 mm and a thickness of 3 mm, is used for an installed cable with an outside diameter of 17.6 mm, with a coating on the inside surface of the duct, with a lubricant mixture comprising a liquid lubricant (silicone) having a viscosity of 0.1 Pa.s, and an increasing proportion by weight of a solid lubricant (Teflon powder <TM> having the same particle size as before, namely respectively of 5, 10, 15 and 20% by weight.
In the four preceding cases, the coefficients of friction measured during the blowing / carrying of the cable are respectively 0.086; 0.085; 0.089; 0.090.