WO2013132015A1 - Elément tubulaire et procédé correspondant - Google Patents

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WO2013132015A1
WO2013132015A1 PCT/EP2013/054625 EP2013054625W WO2013132015A1 WO 2013132015 A1 WO2013132015 A1 WO 2013132015A1 EP 2013054625 W EP2013054625 W EP 2013054625W WO 2013132015 A1 WO2013132015 A1 WO 2013132015A1
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WO
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tubular element
fibers
layer
resin
element according
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/054625
Other languages
English (en)
Inventor
Victoria Lages
Olivier FROEHLICHER
Eric NIEDERLAENDER
José DE SOUSA
Georges Bancon
Original Assignee
Saint-Gobain Pam
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint-Gobain Pam filed Critical Saint-Gobain Pam
Priority to CN201380012580.XA priority Critical patent/CN104160195B/zh
Publication of WO2013132015A1 publication Critical patent/WO2013132015A1/fr

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L9/00—Rigid pipes
    • F16L9/12—Rigid pipes of plastics with or without reinforcement
    • F16L9/127—Rigid pipes of plastics with or without reinforcement the walls consisting of a single layer
    • F16L9/128—Reinforced pipes

Definitions

  • the present invention relates to a tubular element comprising at least one structural layer, the or each structural layer comprising a resin, in particular between 15% and 60% by weight of the structural layer, and fibers, in particular between 2% and 10% by weight. % by weight of the structural layer.
  • Document FR 2309779 discloses a tubular element which comprises a resin layer provided with glass fibers.
  • the object of the invention is to provide a tubular element which has improved corrosion resistance and increased resistance to microcracking.
  • the tubular element must be usable for the transport of wastewater.
  • the subject of the invention is a tubular element of the type indicated above, characterized in that the fibers comprise fibers of amorphous metal alloys based on iron, phosphorus, carbon and chromium, in particular included between 4% and 7% by weight of the structural layer.
  • tubular element according to the invention may comprise one or more of the following characteristics:
  • the amorphous metal alloy fibers have the form of ribbons having a length of between 15 mm and 30 mm, a width of between 0.5 mm and 2 mm, and a thickness of between 15 ⁇ and 30 ⁇ ;
  • the amorphous metal alloy fibers are composed of an amorphous mixture (Fe, Cr) 80 (P, C, Si) 20 ;
  • the fibers comprise at least one of the following types of additional fibers:
  • fibers of plastics material in particular polypropylene fibers,
  • bamboo fibers in particular bamboo fibers
  • the structural layer further comprises a mineral filler, in particular between 30% and 80% by weight of the structural layer;
  • the mineral filler includes at least one of the following materials:
  • the resin is one of the following resins:
  • polyester resin such as orthophthalic or isophthalic
  • the tubular element comprises an inner layer comprising resin and devoid of fibers of amorphous metal alloys, in particular entirely free of fibers;
  • the inner layer has a thickness at any point of between 0.5 mm and 3 mm;
  • the tubular element comprises an outer layer comprising resin and devoid of amorphous metal alloy fibers, in particular entirely free of fibers;
  • the tubular element comprises an inertia layer disposed adjacent to a structural layer, the inertia layer comprises a resin, in particular between 10% and 30% by weight of this inertia layer, and a mineral filler, in particular between 70% and 90% by weight of this inertia layer, and the inertia layer is free of fibers;
  • the tubular element comprises an additional structural layer
  • At least one of the structural layer and / or the outer layer comprises flexible particles, in particular between 3% and 30% by weight of the layer in which these flexible particles are found;
  • the tubular element is a pipe of pipe.
  • the invention relates to a method of manufacturing a tubular element as defined above characterized by the following successive steps:
  • FIG. 1 is an axial sectional view of a tubular junction according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a view similar to that of Figure 1 of a tubular junction according to a second embodiment of the invention
  • FIG. 3 is a sectional view of a segment of a tubular element of the tubular junctions of FIGS. 1 and 2;
  • - Figure 4 is a sectional view similar to that of Figure 3, a first variant of a tubular member of the tubular junctions of Figures 1 and 2;
  • FIG. 5 is a sectional view similar to that of Figure 3, a second variant of a tubular element of the tubular junctions of Figures 1 and 2;
  • FIG. 6 is a sectional view similar to that of Figure 3, a third variant of a tubular element of the tubular junctions of Figures 1 and 2.
  • Figure 1 a tubular junction according to the invention, designated by the general reference 2.
  • the tubular junction 2 comprises two tubular elements 4, in this case pipe pipes, a coupling sleeve 6 and two seals 8.
  • the tubular elements 4 each comprise an end which is inserted into the sleeve 6. Each time, one of the seals 8 is disposed between the sleeve 6 and the end of the tubular element 4.
  • the sleeve 6 may be metal, for example cast iron.
  • the sleeve 6 has the same cross-sectional structure as that described hereinafter with reference to the tubular elements 4.
  • FIG. 2 there is shown a tubular junction 2 according to a second embodiment, which differs from that shown in Figure 1 only by the following. Similar elements bear the same references.
  • the tubular junction 2 comprises a tubular element 4, which is provided with a spigot
  • the tubular junction 2 comprises a single seal 8 which is disposed between the spigot end 4A and the interlocking end 4B.
  • the tubular junction 2 does not have a coupling sleeve 6.
  • FIG. 1 The structure of the tubular elements 4, seen in cross section, is shown in FIG.
  • the tubular element 4 comprises a structural layer 10 and an inner layer 12.
  • the structural layer 10 delimits an outer surface 14 of the tubular element 4, while the inner layer 12 delimits an inner surface 16 of the tubular element 4.
  • the structure layer 10 and the inner layer 12 are directly adjacent and are attached to each other.
  • the structural layer 10 comprises a resin 18, fibers 20 and, in this case, a mineral filler 22.
  • the structural layer 10 consists in particular of these components.
  • the resin 18 of the structural layer 10 constitutes between 15 and 60% by weight of the structural layer 10.
  • the resin 18 constitutes in particular between 20 to 35% by weight of the structural layer.
  • the resin 18 may be a polyester resin and especially an orthophthalic or isophthalic resin.
  • the resin 18 may be a vinylester resin or an epoxy resin.
  • the resin may comprise an accelerator, in particular between 0.1 and 1% by weight of the resin, and a catalyst, in particular between 1% and 4% by weight of the resin.
  • Resin 18 imparts flexibility to the structural layer 10.
  • the fibers 20 constitute in particular between 2% and 10% by weight of the structural layer 10.
  • the fibers 20 comprise fibers of amorphous metal alloys based on iron, phosphorus, carbon and chromium, and this in particular in a content between 4% and 7% by weight of the structural layer.
  • the amorphous metal alloy fibers may constitute between 5 and 6% by weight of the structural layer 10.
  • the amorphous metal fibers used in the context of the invention are preferably composed of an amorphous mixture (Fe, Cr) 80 (P, C, Si) 2 o-
  • amorphous metal alloy fibers are in the form of discontinuous ribbons produced according to the preparation methods more particularly described in the patent application FR 2 500 851 or FR 2 765 212.
  • the ribbons are therefore produced by over-tempering a jet of molten metal. on a high-speed rotating element, such as a disc or a wheel, and cooled with water. This violent cooling freezes the liquid metal in the amorphous (non-crystalline) state, which gives the fiber, in addition to its flexibility, a very high mechanical strength.
  • the amorphous state makes it possible, with the presence of chromium, to obtain excellent resistance to corrosion.
  • Ribbon means here a substantially parallelepiped shape having a length significantly greater than the width, itself significantly greater than the thickness.
  • These metal strips preferably have a length of between 15 millimeters and 30 millimeters and in particular between 20 millimeters and 25 millimeters, a width preferably between 0.5 millimeters and 2 millimeters, and a thickness preferably between 15 microns and 30 millimeters. micrometers. They have a tensile strength of up to 1800 MPa.
  • Fibraflex® fibers sold by the company SAINT-GOBAIN SEVA.
  • the fibers 20 may comprise at least one of the following types of additional fibers:
  • fibers of plastics material in particular polypropylene fibers,
  • bamboo fibers especially bamboo fibers.
  • the content of these additional fibers may be up to 2% by weight of the structural layer 10.
  • the additional fibers may have a length of between 15 and 20 millimeters.
  • the fibers 20 may be any mixture of the fibers mentioned above, provided that the fibers comprise amorphous metal alloy fibers based on iron, phosphorus, carbon and chromium.
  • the mineral filler 22 constitutes in particular between 30% and 80% by weight of the structural layer 10.
  • the mineral filler content 22 of the structural layer 10 may be at least 65% by weight.
  • the inorganic filler 22 may comprise at least one of the following materials: siliceous sand, sand-lime sand, calcium carbonate. Alternatively, the mineral filler 22 is a mixture comprising at least two of these materials.
  • the mineral filler 22 has a particle size of between 10 micrometers and 4 millimeters, and in particular a particle size of between 60 micrometers and 2 millimeters.
  • the inner layer 12 comprises a resin 24 and this inner layer 12 is devoid of fibers of amorphous metal alloys and is in particular completely free of fibers.
  • the inner layer 12 may comprise up to 10% by weight of mineral filler 22 or may be free of mineral filler 22.
  • the resin 24 may be a polyester resin, especially an orthophthalic or isophthalic resin, a vinylester resin or an epoxy resin.
  • the resin 24 is preferably the same resin as the resin 18 of the structural layer 10.
  • the inner layer 12 has a thickness which is in all points between 0.5 mm and 3 mm.
  • the inner layer 12 is a chemical barrier layer adapted to withstand fluids having a pH value of 1 to pH 10.
  • the total thickness of the tubular element 4 between the outer surface 14 and the inner surface 16 is between 4mm and 32mm or between 4mm and 60mm, and preferably between 4mm and 8mm or between 4mm and 15mm for a nominal diameter of 200mm of the tubular element, between 16mm and 32mm or between 8mm and 30mm for a nominal diameter of 400mm and between 16mm and 60mm for a nominal diameter of 800mm.
  • Figure 4 a first variant of the tubular element 4 of Figure 3. This variant differs from the tubular element 4 of Figure 3 only by the following. Similar elements bear the same references.
  • the tubular element 4 comprises an outer layer 30 comprising resin 32 and free of amorphous metal alloy fibers.
  • the outer layer 30 is especially free of fibers.
  • the outer layer 30 may be free of mineral filler 22.
  • the outer layer 30 is therefore preferably made entirely of resin 32.
  • the resin 32 may be a polyester resin, especially an orthophthalic or isophthalic resin, a vinylester resin or an epoxy resin.
  • the resin 32 is the same resin as the resin 18 of the structural layer 10.
  • the outer layer 30 has, at all points, a thickness of between 500 micrometers and 1 millimeter.
  • the outer layer 30 is directly adjacent to the structural layer 10.
  • the outer surface 14 of the tubular element 4 is formed by the outer layer 30.
  • the outer layer 30 is therefore a finishing layer and ensures the impermeability of the material and resistance against chemical attack of soils in which the tubular element 4 is buried.
  • FIG 5 is shown a second variant of the tubular element 4 of Figure 3. This variant differs from the tubular element 4 of Figure 4 only by the following. Similar elements bear the same references.
  • the tubular element 4 comprises two structural layers, namely a structural layer 10 and an additional structural layer 10A.
  • the two structural layers 10, 10A each have a composition identical to that of the structural layer 10 of the tubular element 4 of Figures 3 and 4 described above.
  • the tubular element 4 also comprises an inertia layer 40.
  • This inertia layer 40 is disposed adjacent to at least one of the structural layers 10, 10A.
  • the inertial layer 40 comprises a resin, especially between 10% and 30% by weight of this inertia layer, and a mineral filler, in particular between 70% and 90% by weight of this inertia layer.
  • the inertia layer 40 is free of fibers 20.
  • the inertial layer 40 is therefore preferably made of resin and mineral filler.
  • the inorganic filler of the inertia layer 40 may be a mineral filler identical to the mineral filler 22 described above.
  • the resin of the inertia layer 40 may be a resin identical to the resin 18 described above. In this case, the inertial layer 40 is sandwiched between the two structural layers 10, 10A.
  • the inertia layer 40 is disposed in the middle of the thickness of the tubular element 4.
  • the rigidity of the tubular element at the inertia layer 40 is high.
  • the inertia layer 40 has a thickness that is greater than the thickness of the structure layer 10 or 10A.
  • the or each inertia layer 40 has a thickness which is between 2mm and 30mm.
  • the inertia layer 40 is advantageous since the inorganic filler is more economical than the fibers. Thus, a large thickness of the tubular element 4 is obtained economically.
  • tubular element 4 may comprise more than one inertia layer 40 and more than two structural layers.
  • FIG. 6 shows another variant of a tubular element 4 according to the invention. This variant differs from the tubular element 4 of Figure 4 only by the following. Similar elements bear the same references.
  • the structural layer 10 comprises flexible particles 42.
  • the outer layer 30 also comprises flexible particles 42.
  • At least the structural layer 10 or the outer layer 30 comprises flexible particles 42.
  • flexible particle it is necessary to understand a particle having elastic properties, especially an elongation at break A% of greater than 70%. , to withstand very large deformations before breaking.
  • the flexible particles may be incorporated in a tubular element 4 previously described so that at least one of the structural layer 10, 10A and / or the outer layer 30 comprises flexible particles.
  • the other layers do not comprise flexible particles.
  • the flexible particles 42 are, for example, an elastomer granulate having a granule size of less than 4 mm.
  • the flexible particles 42 are thermoplastic balls or chips having a particle size of less than 4 mm.
  • the content of flexible particles in a layer considered is in particular between 3% and 30% by weight of the layer in which these flexible particles are found.
  • the tubular elements 4 of Figures 3 to 6 are preferably manufactured by the following methods.
  • the structure layer 10 is produced by depositing a mixture of liquid resin 18, fibers 20 and optionally mineral filler 22 in a rotating mold. Then, the inner layer 12 is deposited on the structure layer 10.
  • the resin is then allowed to polymerize and the tubular element 4 is extracted from the mold.
  • the tubular element of FIG. 4 is manufactured in the same manner with the following modifications.
  • the resin, corresponding to the outer layer 30, is deposited in the liquid state in a rotating mold. Then, before complete polymerization of the outer layer 30 and when the resin of this outer layer is sufficiently viscous to stop flowing, the mixture of the structure layer 10 is deposited directly on the inner surface of the outer layer 30 according to one methods described above.
  • the structure layer 10 and the inner layer 12 are first produced as described above and then the outer layer 30 is deposited on the outer surface of the structural layer 10.
  • the structural layers 10 and 10A and the inertia layer 40 are manufactured in the same manner as the structural layer 10 of the tubular element 4 of FIG. 3 or 4.
  • These layers 10, 40 and 10A are thus produced by successively depositing these different layers in a rotating mold, a new layer being deposited on the preceding layer before complete polymerization of the latter and when the resin thereof is sufficiently viscous to more fluer.
  • the manufacture of the tubular element 4 may be made using a method and a device as described in FR 2 958 203.
  • the modifications with respect to this document are as follows:
  • the mixture of resin 18, fibers 20 and mineral filler 22 is deposited in a metal shell forming a rotary mold, for example made of steel, and not in a cast iron pipe as in document FR 2 958 203.
  • the resin 18 is for example introduced into the mixing and spraying device by the first and / or the second device for introducing liquid material of FR 2 958 203 and the fibers 20 and the mineral filler 22 by the first and / or the second device for introducing dry matter of FR 2 958 203.
  • the structure layer 10 is polymerized, it is extracted from the shell.
  • a spray can as is customarily used for spraying paint, may be used to deposit pure resin to form the outer layer in the shell or to form the inner layer 12.
  • the shell can be heated and cooled at the end of removal to accelerate the polymerization and thermal shrinkage in order to extract the pipe from its shell.
  • the amorphous metal alloy fibers contained in the structural layer 10 are stainless and do not degrade over time in a corrosive environment, thereby giving the structural layer 10 high corrosion resistance over time. They also make it possible to increase the resistance to microcracking as well as the tensile strength of the tubular element, thanks to a solid anchoring of the fibers in the resin 18.
  • the amorphous metal alloy fibers also have considerable flexibility, which facilitates their implementation in the method of manufacturing the tubular element according to the invention.
  • the amorphous metal alloy fibers present in the structural layer 10 allow remote detection of buried tubular elements 4, and this by any suitable magnetic detection method.

Abstract

Cet élément tubulaire comprenant une couche de structure (10) comprenant une résine, notamment entre 15 % à 40 % en poids de la couche de structure, et des fibres 20, notamment entre 2 % et 10 % en poids de la couche de structure. Les fibres comprennent des fibres d'alliages métalliques amorphes à base de fer, de phosphore, de carbone et de chrome, notamment entre 4 % à 7 % en poids de la couche de structure. Application aux canalisations pour le transport d'eau usée ou potable.

Description

Elément tubulaire et procédé correspondant
La présente invention concerne un élément tubulaire comprenant au moins une couche de structure, la ou chaque couche de structure comprenant une résine, notamment entre 15 % et 60 % en poids de la couche de structure, et des fibres, notamment entre 2 % et 10 % en poids de la couche de structure.
On connaît du document FR 2309779 un élément tubulaire qui comporte une couche en résine munie de fibres de verre.
L'invention a pour but de proposer un élément tubulaire qui ait une résistance à la corrosion améliorée et une résistance à la microfissuration accrue. De plus, l'élément tubulaire doit être utilisable pour le transport des eaux d'assainissement.
A cet effet, l'invention a pour objet un élément tubulaire du type indiqué ci-dessus, caractérisé en ce que les fibres comprennent des fibres d'alliages métalliques amorphes à base de fer, de phosphore, de carbone et de chrome, notamment comprises entre 4 % et 7 % en poids de la couche de structure.
Selon des modes de réalisation particuliers, l'élément tubulaire selon l'invention peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- les fibres d'alliages métalliques amorphes ont la forme de rubans ayant une longueur comprise entre 15 mm et 30 mm, une largeur comprise entre 0,5 mm et 2 mm, et une épaisseur comprise entre 15 μηι et 30 μηι ;
- les fibres d'alliages métalliques amorphes sont composées d'un mélange amorphe (Fe, Cr)80 (P, C, Si)20 ;
- les fibres comprennent au moins l'un des types de fibres supplémentaires suivants :
- des fibres de verre,
- des fibres de matière plastique, notamment des fibres de polypropylène,
- des fibres naturelles, notamment des fibres de bambou ;
- la couche de structure comprend en outre une charge minérale, notamment comprise entre 30 % et 80 % en poids de la couche de structure ;
- la charge minérale comprend au moins l'une des matières suivantes :
- un sable siliceux,
- un sable silico-calcaire,
- du carbonate de calcium ou
- un mélange de ces matières ;
- la résine est l'une des résines suivantes :
- résine polyester, telle qu'orthophtalique ou isophtalique,
- résine vinylester, - résine époxydique,
- l'élément tubulaire comprend une couche intérieure comprenant de la résine et dépourvue des fibres d'alliages métalliques amorphes, notamment entièrement dépourvue des fibres ;
- la couche intérieure a une épaisseur en tout point comprise entre 0,5 mm et 3 mm ;
- l'élément tubulaire comprend une couche extérieure comprenant de la résine et dépourvue des fibres d'alliages métalliques amorphes, notamment entièrement dépourvue des fibres ;
- l'élément tubulaire comprend une couche d'inertie disposée adjacente à une couche de structure, la couche d'inertie comprend une résine, notamment comprise entre 10% et 30% en poids de cette couche d'inertie, et une charge minérale, notamment comprise entre 70% et 90% en poids de cette couche d'inertie, et la couche d'inertie est dépourvue de fibres ;
- l'élément tubulaire comprend une couche de structure supplémentaire ;
- au moins l'une des couche de structure et/ou la couche extérieure comprend des particules flexibles, notamment comprises entre 3% et 30% en poids de la couche dans laquelle ces particules flexibles se trouvent ;
- l'élément tubulaire est un tuyau de canalisation.
Par ailleurs, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un élément tubulaire tel que défini ci-dessus caractérisé par les étapes successives suivantes :
- entraînement en rotation d'un moule,
- projection d'un mélange de la résine liquide et des fibres d'alliages métalliques amorphes sur la surface intérieure du moule en rotation,
- polymérisation de la résine,
- extraction de l'élément tubulaire du moule.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une jonction tubulaire selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1 d'une jonction tubulaire selon un second mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 3 est une vue en coupe d'un segment d'un élément tubulaire des jonctions tubulaires des figures 1 et 2 ; - la figure 4 est une vue en coupe analogue à celle de la figure 3, d'une première variante d'un élément tubulaire des jonctions tubulaires des figures 1 et 2 ;
- la figure 5 est une vue en coupe analogue à celle de la figure 3, d'une deuxième variante d'un élément tubulaire des jonctions tubulaires des figures 1 et 2 ; et
- la figure 6 est une vue en coupe analogue à celle de la figure 3, d'une troisième variante d'un élément tubulaire des jonctions tubulaires des figures 1 et 2 .
Sur la figure 1 est représentée une jonction tubulaire selon l'invention, désignée par la référence générale 2.
La jonction tubulaire 2 comporte deux éléments tubulaires 4, en l'occurrence des tuyaux de canalisation, un manchon 6 d'accouplement et deux garnitures d'étanchéité 8.
Les éléments tubulaires 4 comportent chacun une extrémité qui est insérée dans le manchon 6. A chaque fois, l'une des garnitures d'étanchéité 8 est disposée entre le manchon 6 et l'extrémité de l'élément tubulaire 4.
Le manchon 6 peut être en métal, par exemple en fonte. En variante, le manchon 6 a une structure en section transversale identique à celle décrite ci-après en référence aux éléments tubulaires 4.
Sur la figure 2 est représentée une jonction tubulaire 2 selon un second mode de réalisation, qui diffère de celui représenté sur la figure 1 uniquement par ce qui suit. Les éléments analogues portent les mêmes références.
La jonction tubulaire 2 comprend un élément tubulaire 4, qui est muni d'un bout uni
4A, et un élément tubulaire 4, qui est muni d'un bout à emboîtement 4B. Le bout uni 4A est inséré dans le bout à emboîtement 4B. La jonction tubulaire 2 comprend une seule garniture d'étanchéité 8 qui est disposée entre le bout uni 4A et le bout à emboîtement 4B. La jonction tubulaire 2 ne comporte pas de manchon 6 d'accouplement.
La structure des éléments tubulaires 4, vue en section transversale, est montrée sur la figure 3.
L'élément tubulaire 4 comprend une couche de structure 10 et une couche intérieure 12. La couche de structure 10 délimite une surface extérieure 14 de l'élément tubulaire 4, tandis que la couche intérieure 12 délimite une surface intérieure 16 de l'élément tubulaire 4. La couche de structure 10 et la couche intérieure 12 sont directement adjacentes et sont fixées l'une à l'autre.
La couche de structure 10 comprend une résine 18, des fibres 20 et, dans le cas présent, une charge minérale 22. La couche de structure 10 est notamment constituée de ces composants. La résine 18 de la couche de structure 10 constitue entre 15 et 60 % en poids de la couche de structure 10. La résine 18 constitue notamment entre 20 à 35 % en poids de la couche de structure.
La résine 18 peut être une résine polyester et notamment une résine ortho- phtalique ou iso-phtalique. En variante, la résine 18 peut être une résine vinylester ou une résine époxydique. Dans le cas où la résine est une résine polyester, elle peut comporter un accélérateur, en particulier entre 0,1 et 1 % en poids de la résine, et un catalyseur, en particulier entre 1 % et 4 % en poids de la résine.
La résine 18 confère de la souplesse à la couche de structure 10.
Les fibres 20 constituent notamment entre 2 % et 10 % en poids de la couche de structure 10. Les fibres 20 comprennent des fibres d'alliages métalliques amorphes à base de fer, de phosphore, de carbone et de chrome, et ceci notamment en une teneur comprise entre 4 % et 7% en poids de la couche de structure. En particulier, les fibres d'alliages métalliques amorphes peuvent constituer entre 5 et 6% en poids de la couche de structure 10.
Les fibres métalliques amorphes utilisées dans le cadre de l'invention sont de préférence composées d'un mélange amorphe (Fe, Cr)80 (P, C, Si)2o-
La composition intrinsèque de ces fibres métalliques, résultant d'un alliage fer- chrome, et leur structure amorphe garantissent avantageusement une inoxydabilité dans le temps même dans des environnements très agressifs tels que des milieux salins et acides.
Ces fibres d'alliages métalliques amorphes ont la forme de rubans discontinus élaborés selon les procédés de préparation plus particulièrement décrits dans la demande de brevet FR 2 500 851 ou FR2 765 212. Les rubans sont donc fabriqués par hypertrempe d'un jet de métal liquide sur un élément en rotation à grande vitesse, tel qu'un disque ou une roue, et refroidi à l'eau. Ce refroidissement violent fige le métal liquide dans l'état amorphe (non cristallin), ce qui confère à la fibre, en plus de sa souplesse, une très grande résistance mécanique. De plus, l'état amorphe permet, avec la présence du chrome, d'obtenir une excellente résistance à la corrosion.
Par ruban on entend ici une forme sensiblement parallélépipédique ayant une longueur nettement supérieure à la largeur, elle-même nettement supérieure à l'épaisseur. Ces rubans métalliques ont de préférence une longueur comprise entre 15 millimètres et 30 millimètres et en particulier entre 20 millimètres et 25 millimètres, une largeur de préférence comprise entre 0,5 millimètres et 2 millimètres, et une épaisseur de préférence comprise entre 15 micromètres et 30 micromètres. Ils présentent une résistance à la traction pouvant aller jusqu'à 1800 Mpa. A titre de rubans métalliques à structure amorphe préférentiellement utilisés dans le cadre de la présente invention, on citera tout particulièrement les fibres Fibraflex® commercialisées par la société SAINT-GOBAIN SEVA.
Les fibres 20 peuvent comprendre au moins l'un des types de fibres supplémentaires suivants :
- des fibres de verre,
- des fibres de matière plastique, notamment des fibres de polypropylène,
- des fibres naturelles, notamment des fibres de bambou.
La teneur en ces fibres supplémentaires peut aller jusqu'à 2 % en poids de la couche de structure 10.
A titre d'exemple, les fibres supplémentaires peuvent avoir une longueur comprise entre 15 et 20 millimètres. Par ailleurs, les fibres 20 peuvent être constituées par tout mélange des fibres mentionnées ci-dessus, pour autant que les fibres 20 comprennent des fibres d'alliages métalliques amorphes à base de fer, de phosphore, de carbone et de chrome.
La charge minérale 22 constitue notamment entre 30% et 80% en poids de la couche de structure 10. En particulier, la teneur en charge minérale 22 de la couche de structure 10 peut être d'au moins 65 % en poids.
La charge minérale 22 peut comprendre au moins l'une des matières suivantes : un sable siliceux, un sable silico-calcaire, du carbonate de calcium. En variante, la charge minérale 22 est un mélange comportant au moins deux de ces matières. La charge minérale 22 a une granulométrie comprise entre 10 micromètres et 4 millimètres, et notamment une granulométrie comprise entre 60 micromètres et 2 millimètres.
La couche intérieure 12 comprend une résine 24 et cette couche intérieure 12 est dépourvue de fibres d'alliages métalliques amorphes et est notamment entièrement dépourvue de fibres. La couche intérieure 12 peut comporter jusqu'à 10 % en poids de charge minérale 22 ou alors être dépourvue de charge minérale 22.
La résine 24 peut être une résine polyester, notamment une résine ortho- phtalique ou iso-phtalique, une résine vinylester ou une résine époxydique. La résine 24 est de préférence la même résine que la résine 18 de la couche de structure 10.
La couche intérieure 12 a une épaisseur qui est en tout point comprise entre 0,5 mm et 3 mm. La couche intérieure 12 est une couche de barrière chimique adaptée pour résister à des fluides ayant une valeur pH1 à pH10.
L'épaisseur totale de l'élément tubulaire 4 entre la surface extérieure 14 et la surface intérieure 16 est comprise entre 4mm et 32mm ou entre 4mm et 60mm, et de préférence entre 4mm et 8mm ou entre 4mm et 15mm pour un diamètre nominal de 200mm de l'élément tubulaire, entre 16mm et 32 mm ou entre 8mm et 30mm pour un diamètre nominal de 400mm et entre 16mm et 60mm pour un diamètre nominal de 800 mm.
Sur la figure 4 est montrée une première variante de l'élément tubulaire 4 de la figure 3. Cette variante diffère de l'élément tubulaire 4 de la figure 3 uniquement par ce qui suit. Les éléments analogues portent les mêmes références.
L'élément tubulaire 4 comporte une couche extérieure 30 comprenant de la résine 32 et dépourvue des fibres d'alliages métalliques amorphes. La couche extérieure 30 est notamment dépourvue de fibres. De plus, la couche extérieure 30 peut être dépourvue de charge minérale 22.
La couche extérieure 30 est donc de préférence constituée entièrement de résine 32. La résine 32 peut être une résine polyester, notamment une résine ortho- phtalique ou iso-phtalique, une résine vinylester ou une résine époxydique. De préférence, la résine 32 est la même résine que la résine 18 de la couche de structure 10. La couche extérieure 30 a, en tout point, une épaisseur comprise entre 500 micromètres et 1 millimètre.
La couche extérieure 30 est directement adjacente à la couche de structure 10. La surface extérieure 14 de l'élément tubulaire 4 est formée par la couche extérieure 30. La couche extérieure 30 est donc une couche de finissage et assure l'imperméabilité du matériau et une résistance contre les attaques chimiques des sols dans lesquels l'élément tubulaire 4 est enterré.
Sur la figure 5 est montrée une deuxième variante de l'élément tubulaire 4 de la figure 3. Cette variante diffère de l'élément tubulaire 4 de la figure 4 uniquement par ce qui suit. Les éléments analogues portent les mêmes références.
L'élément tubulaire 4 comprend deux couches de structure, à savoir une couche de structure 10 et une couche de structure supplémentaire 10A. Les deux couches de structure 10, 10A ont chacune une composition identique à celle de la couche de structure 10 de l'élément tubulaire 4 des Figures 3 et 4 décrit ci-dessus.
L'élément tubulaire 4 comprend également une couche d'inertie 40. Cette couche d'inertie 40 est disposé adjacente à au moins l'une des couches de structure 10, 10A. La couché d'inertie 40 comprend une résine, notamment comprise entre 10% et 30% en poids de cette couche d'inertie, et une charge minérale, notamment comprise entre 70% et 90% en poids de cette couche d'inertie. De plus, la couche d'inertie 40 est dépourvue de fibres 20. La couche d'inertie 40 est donc de préférence constituée de résine et de charge minérale. La charge minérale de la couche d'inertie 40 peut être une charge minérale identique à la charge minérale 22 décrite ci-dessus. La résine de la couche d'inertie 40 peut être une résine identique à la résine 18 décrite ci-dessus. En l'occurrence, la couche d'inertie 40 est disposée en sandwich entre les deux couches de structure 10, 10A.
De préférence, la couche d'inertie 40 est disposée au milieu de l'épaisseur de l'élément tubulaire 4. Ainsi, la rigidité de l'élément tubulaire au niveau de la couche d'inertie 40 est élevée.
La couche d'inertie 40 a une épaisseur qui est supérieure à l'épaisseur de la couche de structure 10 ou 10A. De préférence, la ou chaque couche d'inertie 40 a une épaisseur qui est comprise entre 2mm et 30mm.
La couche d'inertie 40 est avantageuse étant donné que la charge minérale est plus économique que les fibres. Ainsi une épaisseur importante de l'élément tubulaire 4 est obtenue d'une manière économique.
Il est à noter que l'élément tubulaire 4 peut comporter plus qu'une couche d'inertie 40 et plus que deux couches de structure.
La figure 6 montre une autre variante d'un élément tubulaire 4 selon l'invention. Cette variante diffère de l'élément tubulaire 4 de la figure 4 uniquement par ce qui suit. Les éléments analogues portent les mêmes références.
La couche de structure 10 comprend des particules flexibles 42. La couche extérieure 30 comprend également des particules flexibles 42.
D'une manière générale, au moins la couche de structure 10 ou la couche extérieure 30 comprend des particules flexibles 42. Par particule flexible, il faut comprendre une particule présentant des propriétés élastiques, notamment un allongement à la rupture A% supérieur à 70%, afin de supporter de très grandes déformations avant rupture.
Les particules flexibles peuvent être incorporées dans un élément tubulaire 4 précédemment décrit de telle sorte qu'au moins l'une des couche de structure 10, 10A et/ou la couche extérieure 30 comprend des particules flexibles.
En particulier, les autres couches ne comportent pas de particules flexibles.
Les particules flexibles 42 sont par exemple un granulat d'élastomère ayant une taille de granulés inférieure à 4mm. Alternativement, les particules flexibles 42 sont des billes ou copeaux en matière thermoplastique ayant une taille de particule inférieure à 4 mm.
La teneur en particules flexibles dans une couche considérée est notamment comprise entre 3% et 30% en poids de la couche dans laquelle ces particules flexibles se trouvent.
Les éléments tubulaires 4 des figures 3 à 6 sont fabriqués de préférence par les procédés suivants. Selon un premier procédé, on fabrique la couche de structure 10 en déposant un mélange de résine liquide 18, de fibres 20 et éventuellement de charge minérale 22 dans un moule en rotation. Puis, on dépose la couche intérieure 12 sur la couche de structure 10.
Selon un second procédé, on dépose un mélange de résine liquide 18, de fibres
20 et éventuellement de charge minérale 22 dans un moule en rotation, la force centrifuge entraînant, par ressuage, la formation de la couche intérieure 12 dépourvue de fibres 20.
Enfin, indépendamment du procédé, on laisse ensuite la résine polymériser et on extrait l'élément tubulaire 4 du moule.
L'élément tubulaire de la figure 4 est fabriqué de la même manière avec les modifications suivantes.
Selon un troisième mode de réalisation, on dépose de la résine, correspondant à la couche extérieure 30, à l'état liquide dans un moule en rotation. Ensuite, avant polymérisation complète de la couche extérieure 30 et lorsque la résine de cette couche extérieure est suffisamment visqueuse pour ne plus fluer, on dépose le mélange de la couche de structure 10 directement sur la surface intérieure de la couche extérieure 30 suivant l'un des procédés décrits ci-dessus.
Selon un quatrième mode de réalisation, on fabrique tout d'abord la couche de structure 10 et la couche intérieure 12 comme décrit ci-dessus et ensuite on dépose la couche extérieure 30 sur la surface extérieure de la couche de structure 10.
L'élément tubulaire de la Figure 5 est fabriqué d'une manière analogue à celui de la Figure 4, avec les modifications suivantes.
Les couches de structure 10 et 10A et la couche d'inertie 40 sont fabriquées de la même manière que la couche de structure 10 de l'élément tubulaire 4 de la Figure 3 ou 4.
Ces couches 10, 40 et 10A sont donc fabriquées en déposant successivement ces différentes couches dans un moule en rotation, une couche nouvelle étant déposée sur la couche précédente avant polymérisation complète de cette dernière et lorsque la résine de celle-ci est suffisamment visqueuse pour ne plus fluer.
De même, la couche intérieure 12 et la couche extérieure 30 de l'élément tubulaire 4 de la Figure 5 sont aussi obtenues de la même manière que les couches intérieure 12 et extérieure 30 des figures 3 et 4.
La fabrication de l'élément tubulaire 4 peut être faite en utilisant un procédé et un dispositif tel que décrits dans FR 2 958 203. Les modifications par rapport à ce document sont les suivantes : Le mélange de résine 18, de fibres 20 et de la charge minérale 22 est déposé dans une coquille métallique formant moule rotatif, par exemple en acier, et non pas dans un tuyau en fonte comme dans le document FR 2 958 203.
La résine 18 est par exemple introduite dans le dispositif de mélange et de projection par le premier et/ou le second dispositif d'introduction de matière liquide de FR 2 958 203 et les fibres 20 et la charge minérale 22 par le premier et/ou le deuxième dispositif d'introduction de matière sèche de FR 2 958 203.
Une fois la couche de structure 10 polymérisée, elle est extraite de la coquille.
D'une manière complémentaire au dispositif de FR 2 958 203, une canne de pulvérisation, telle qu'utilisée habituellement pour pulvériser de la peinture, peut être utilisée pour déposer de la résine pure afin de former la couche extérieure 30 dans la coquille ou afin de former la couche intérieure 12.
La coquille peut être chauffée et refroidie en fin de dépose pour accélérer la polymérisation et la rétraction thermique afin de pouvoir extraire le tuyau de sa coquille.
Les fibres d'alliages métalliques amorphes que contient la couche de structure 10 sont inoxydables et ne se dégradent pas dans le temps en milieu corrosif, conférant ainsi à la couche de structure 10 une résistance à la corrosion dans le temps élevée. Elles permettent aussi d'augmenter la résistance à la microfissuration ainsi que la résistance à la traction de l'élément tubulaire, grâce à un ancrage solide des fibres dans la résine 18.
Les fibres d'alliages métalliques amorphes présentent par ailleurs une flexibilité importante, ce qui facilite leur mise en œuvre dans le procédé de fabrication de l'élément tubulaire selon l'invention.
Enfin, les fibres d'alliages métalliques amorphes présentes dans la couche de structure 10 permettent une détection à distance des éléments tubulaires 4 enterrés, et ce par toute méthode de détection magnétique adéquate.

Claims

REVENDICATIONS
1 . - Elément tubulaire, du type comprenant au moins une couche de structure (10 ; 10, 10A), la ou chaque couche de structure comprenant une résine, notamment entre 15 % et 60 % en poids de la couche de structure, et des fibres (20), notamment entre 2 % et 10 % en poids de la couche de structure, caractérisé en ce que les fibres comprennent des fibres d'alliages métalliques amorphes à base de fer, de phosphore, de carbone et de chrome, notamment comprises entre 4 % et 7 % en poids de la couche de structure.
2. - Elément tubulaire selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les fibres d'alliages métalliques amorphes ont la forme de rubans ayant une longueur comprise entre 15 mm et 30 mm, une largeur comprise entre 0,5 mm et 2 mm, et une épaisseur comprise entre 15 μηι et 30 μηι.
3. - Elément tubulaire selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les fibres d'alliages métalliques amorphes sont composées d'un mélange amorphe (Fe, Cr)80 (P, C, Si)20.
4. - Elément tubulaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fibres (20) comprennent au moins l'un des types de fibres supplémentaires suivants :
- des fibres de verre,
- des fibres de matière plastique, notamment des fibres de polypropylène,
- des fibres naturelles, notamment des fibres de bambou.
5. - Elément tubulaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche de structure (10) comprend en outre une charge minérale (22), notamment comprise entre 30 % et 80 % en poids de la couche de structure.
6.- Elément tubulaire selon la revendication 5, caractérisé en ce que la charge minérale (22) comprend au moins l'une des matières suivantes :
- un sable siliceux,
- un sable silico-calcaire,
- du carbonate de calcium ou
- un mélange de ces matières.
7.- Elément tubulaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la résine est l'une des résines suivantes :
- résine polyester, telle qu'orthophtalique ou isophtalique,
- résine vinylester,
- résine époxydique.
8.- Elément tubulaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément tubulaire comprend une couche intérieure (12) comprenant de la résine (24) et dépourvue des fibres d'alliages métalliques amorphes, notamment entièrement dépourvue des fibres.
9.- Elément tubulaire selon la revendication 8, caractérisé en ce que la couche intérieure (12) a une épaisseur en tout point comprise entre 0,5 mm et 3 mm.
10. - Elément tubulaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément tubulaire comprend une couche extérieure (30) comprenant de la résine (32) et dépourvue des fibres d'alliages métalliques amorphes, notamment entièrement dépourvue des fibres.
1 1 . - Elément tubulaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément tubulaire comprend une couche d'inertie (40) disposée adjacente à une couche de structure (10 ; 10, 10A), en ce que la couche d'inertie (40) comprend une résine, notamment comprise entre 10% et 30% en poids de cette couche d'inertie, et une charge minérale, notamment comprise entre 70% et 90% en poids de cette couche d'inertie, et en ce que la couche d'inertie est dépourvue de fibres (20).
12. - Elément tubulaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément tubulaire comprend une couche de structure supplémentaire (10A).
13.- Elément tubulaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins l'une des couche de structure (10 ; 10, 10A) et/ou la couche extérieure (30) comprend des particules flexibles, notamment comprises entre 3% et 30% en poids de la couche dans laquelle ces particules flexibles se trouvent.
14. - Elément tubulaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est un tuyau de canalisation.
15. - Procédé de fabrication d'un élément tubulaire selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par les étapes successives suivantes :
- entraînement en rotation d'un moule,
- projection d'un mélange de la résine liquide (18) et des fibres d'alliages métalliques amorphes sur la surface intérieure du moule en rotation,
- polymérisation de la résine (18),
- extraction de l'élément tubulaire du moule.
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