FR2825773A1 - Tuyau multicouche et procede de fabrication - Google Patents

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Abstract

Tuyau multicouche comprenant au moins une couche intérieure (1) et une couche extérieure (2). La couche intérieure (1) est réalisée en plastique extrudé, tel que du polyéthylène PE, du polyéthylène réticulé PEX ou du polypropylène PP. La couche extérieure (2) constitue une couche de protection contre l'incendie et la matrice plastique de la couche extérieure (2) est également réalisée en plastique extrudé. Un agent moussant, qui ne réagit pas pendant la fabrication du tuyau est mélangé à la matrice. En outre, la couche extérieure (2) contient au moins un additif de manière à ce que la couche extérieure présente un composant de renforcement et un composant ignifuge. De préférence entre toutes, la couche extérieure (2), au moins, est extrudée par une extrudeuse présentant un rapport de longueur de vis inférieure à 10, au diamètre le plus grand.

Description

tournses vers l'intérieur de la conduite (4).
La présente invention concerne un tuyau multicouche qui comprend au moins une couche intérieure et une couche extérieure, la couche intérieure étant réalisée en plastique extrudé, la matrice plastique de la couche extérieure étant réalisée en
plastique extrudé et la couche extérieure étant conçue pour être résistante au feu.
La présente invention concerne en outre un procédé de fabrication d'un tuyau multicouche. Des propriétés ignifuges et de résistance au feu sont notamment exigées pour les tuyaux qui sont utilisés dans les tubes d'extincteurs automatiques à pulvérisation, les tuyaux de gaz à l'intérieur des bâtiments, les tuyaux d'évacuation des véhicules et les tuyaux pneumatiques ou hydrauliques dans la construction mécanique. Le brevet américain US 5 671780 propose une conduite souple multicouche présentant une couche extérieure de matériau thermoplastique dépourvu d'halogène et de phosphore. La couche intermédiaire contient des fibres ou un textile ignifuges et la
couche intérieure est une couche de matériau thermoplastique étanche à la diffusion.
Le brevet américain US 4 942 903 propose un tuyau de plastique présentant une couche la plus interne de plastique polymère. L' isolation thermique est disposée à l'extérieur de la couche la plus interne et à l'extérieure de l'isolation thermique, se trouve une couche ignifuge qui à haute température forme une phase stable de céramique protectrice contre l'incendie. Le brevet américain US 5 799 705 propose un tuyau structuré autour duquel une ou plusieurs couches protectrices contre l'incendie sont disposées, couches comprenant des couches de résine renforcée par des fibres. Le brevet américain US 4 788 090 propose un tuyau de plastique recouvert sur la surface extérieure d'une mousse comprenant une isolation thermique. À l'extérieure de l'isolation thermique, on trouve une couche extérieure 2 5 contenant des fibres. Dans un incendie, les fibres fondent et renforcent la résistance mécanique de la couche de mousse. L'une des faiblesses, entre autres, des solutions présentées ci- dessus réside dans le fait que la fabrication de tels tuyaux est relativement difficile. L'ajout également d'agents de protection contre l'incendie aux
matériaux du tuyau réduit aussi la résistance mécanique des tuyaux.
3 0 Le.brevet américain US 5 552 185 propose des articles de plastique, tels que des tuyaux, dotés de propriétés ignifuges. Ces articles comprennent une couche centrale qui est réalisée en matériau plastique polymère et ladite couche centrale est recouverte d'un matériau résistant à l'incendie. La couche résistant à l'incendie est réalisée de matériau thermoplastique, de matériau produisant une couche superficielle carbonisée et d'un matériau intumescent. Dans un incendie, la couche résistante à l'incendie forme du carbone et des bulles sur le dessus de la couche cenhale. Ce type d' article est relativement difficile à fabriquer et la résistance
mécanique de cet article peut nécessiter une épaisseur conséquente du mur.
Le document DE 19 504 613 propose un tuyau à cinq couches présentant une couche de mousse comme seconde couche extérieure qui contient un agent moussant lo qui ne réagit pas lors de la fabrication du tayau. Lorsque le tuyau est exposé à la chaleur, la couche de mousse produit de la mousse. Pour rendre le tuyau suffisamment résistant mécaniquement, il doit comporter plusieurs couches, notamment une couche externe à l'extérieur de la couche de mousse. Aussi, la structure du tuyau est-elle extrémement complexe et le tayau difficile et coûteux à fabriquer. En outre des plastiques halogènes sont utilisés dans le tuyau qui, dans le
feu, forment des composés dangereux.
Un des buts de la présente invention est de proposer un nouveau type de
tuyau multicouche ignifuge.
Le tuyau de la présente invention est caractérisé en ce que la couche extérieure contient un agent moussant n'ayant pas réagi et au moins un additif, de telle manière que la couche extérieure présente un composant ignifuge et un
composant renforcement du tuyau.
En outre, le procédé de la présente invention est caractérisé en ce que la couche extérieure du tuyau contient un agent de protection contre l'incendie exempt d'halogène et qu'au moins une couche extérieure est extrudée par une extrudeuse
présentant un rapport de longueur de vis inférieur à 10 à son diamètre le plus grand.
Un des concepts essentiels qui sous-tend la présente invention réside dans le fait que le tuyau multicouche comprend au moins une couche intérieure et une couche extérieure, la couche intérieure étant réalisoe en plastique extrudé, en général des polyoléfines, tels que le polyéthylène PE, le polyéthylène réticulé EX ou le polypropylène PP. La couche extérieure forme une couche protectrice contre l'incendie pour la couche intérieure et la matrice plastique de la couche extérieure est également réalisée en plastique exkudé. Un agent moussant, tel que l'azodicarbonamide, qui ne réagit pas au cours de la fabrication du tuyau, est mélangé avec la makice. En ouke, la couche extérieure contient au moins un additif de manière à ce que la couche extérieure possède un composant de renforcement du tuyau et un composant ignifuge. Le composant ignifuge pour être une charge inorganique, telle que le trihydrate d'aluminium ATH, la vermiculite, le silicate, le phosphate ou le carbonate ou un autre agent ignifuge correspondant dépourvu d'halogène. L'additif ignifuge peut, parallèlement, servir de composant de renforcement, auquel cas ledit additif peut êke un matériau ignifuge inorganique, telle que des coupures de fibre de verre ou des barbes de fibre de céramique. Le composant de renforcement peut également êke un additif indépendant, auquel cas il peut notamment êhe une fibre inorganique ou un mélange de fibres organiques et
inorganiques ou des matériaux de renforcement en forme d'aiguille ou de flocons.
Lors d'une exposition au feu, l'agent moussant qui n'a pas réagi pendant la fabrication du tuyau de plastique, réagit et produit une mousse pour épaissir la
couche extérieure, faisant ainsi de la couche à cet endroit expansé un kès bon isolant.
Grâce au composant de renforcement, on conserve une kès bonne résistance
mécanique de la couche expansée.
La présente invention offre les avantages du fait que la couche extérieure qui 2 0 protoge le tuyau du feu peut êke particulièrement fine. La couche extérieure possédant un composant de renforcement de tuyau, le tuyau est. dans son ensemble,
relativement résistant mécaniquement.
La présente invention va maintenant être décrite plus en détails en se reportant aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un tuyau selon la présente invention; et la figure 2 est une vue schématique en coupe d'un autre tuyau selon la
présente invention.
La figure 1 représente un tuyau multicouche présentant une couche interne 1 3 0 et une couche externe 2. La couche interne 1 est réalisée en plastique extrudé. Le matériau de la couche interne peut êke un polyoléfine, tel que le polyéthylène réticulé EX ou le polypropylène PP. La couche intérieure peut également être réalisée dans un autre matériau, tel que le polyamide PA ou l'acrylonitrile butadiène
styrène ABS. Des mélanges de différents matériaux peuvent également être utilisés.
La matrice plastique de la couche extérieure 2 peut être constituée de tout type de plastique extrudé, ou de mélange de plastique. Le matériau de base de la couche extérieure 2 peut être un polyoléfine ou un éthylènevinyle-acétate EVA, par
exemple.
Un agent moussant, qui ne réagit pas pendant la fabrication du tuyau est mélangé à la matrice de la couche extérieure 2 et la couche extérieure 2 comprend ainsi une agent moussant non-réagi. L'agent moussant peut, par exemple, être un l o azodicarbonamide ou similaire. La couche extérieure 2 contient également un additif de manière à ce que la couche extérieure 2 possède un composant ignifuge et un composant de renforcement du tuyau. L'additif peut, par exemple, êhe des coupures de fibre de verre ou des barbes de fibre de céramique, qui parallèlement, servent de composant ignifuge et de composant de renforcement de tuyau. Ce type d' agent inorganique ininflammable rend possible l'expansion de la couche extérieure lorsque l'agent moussant réagit à la chaleur, mais l'additif maintient la résistance structurelle de la couche extérieure 2. Toutefois, l' agent moussant réagit ainsi à une température supérieure à la température d'extrusion. L'additif sert ainsi également de composant
ignifuge et accroît l'indice d'oxygène de la couche extérieure 2.
La couche extérieure 2 peut également contenir des charges inorganiques.
Plusieurs agents de protection contre l'incendie dépourvus d'halogène, tels qu'un trihydrate d'aluminium ATH, une vermiculite, un silicate, un phosphate ou un carbonate, qui accroissent l'indice d'oxygène de la couche extérieure, peuvent être utilisés à titre de charge. L'indice d'oxygène de la couche extérieure est de préférence supérieur à 30. L'hydroxyde de magnésium, les agents protecteurs contre l 'incendie halogéné souvent avec de l' oxyde d' antimoine ou des agents de protection du feu contenant du phosphore peuvent également étre mélangés dans la couche extérieure2. Le carbone ou les agents carbonés peuvent également être utilisés comme additifs et ils peuvent être de très petite taille, dans la gamme du nanomètre,
3 o par exemple.
La couche extérieure 2 peut être renforcce avec des fibres inorganiques ou un mélange de fibres organiques et inorganiques. Des matériaux en forme d'aiguille ou de flocons, tels que la fibre de verre, les barbes de céramique ou le mica, peuvent être
également utilisés comme additif de renforcement.
Si on le souhaite, la couche extérieure 2 peut également contenir un stabilisateur W ou un stabilisateur thermique. Le tuyau peut également présenter des agents adbésifs dans les couches ou entre les couches pour améliorer l'a&ésion des couches intérieure et extérieure l'une à l'autre. Des agents colorants et/ou des pigments réfléchissant la lumière tels que des particules métalliques, peuvent
également être ajoutées à la couche extérieure.
La couche extérieure 2 peut être extrudée d'une manière telle qu'il soit facile 0 de la peler de la couche intérieure l, comme le propose le brevet américain US 579 641. Il est alors simple et facile d' attacher le tuyau par soudage électrique ou
un autre système d'attache.
La figure 2 représente un tuyau dans lequel une couche intermédiaire 3 est disposée entre la couche intérieure l et la couche extérieure 2. La couche intermédiaire 3 est une couche métallique qui est réalisée en aluminium fin, par exemple, et qui peut servir de couche barrière. Une couche d'adhésion intérieure 4 est disposce enke la couche intérieure 1 et la couche intermédiaire 3. De même, une couche adhésive 5 peut être disposée entre la couche extérieure et la couche intermédiaire 3. Les couches adhésives 4 et 5 peuvent être réalisoes en un matériau a&ésif du commerce disponible sous la marque Surlyn. L'épaisseur de la couche intérieure est en général d'approximativement O,l à 3 mm, et l'épaisseur de la couche extérieure 2, servant de couche de protection contre l'incendie, est d'approximativement 0,2 à 5 mm. Les couches adhésives 4 et 5 sont d'une épaisseur inférieure à O,l mm. La couche adbésive 5, par exemple, peut être ignorée si la 2 5 couche extérieure 2 est réalisée en plastique copolymère dont les groupes finaux sont modifiés pour améliorer l'adhésion à la couche métallique intermédiaire sousjacente 3. La couche métallique intermédiaire 3 renforce la structure mécanique du tuyau, mais en même temps la couche intermédiaire 3 disperse la charge thermique à 3 0 une surface plus large en raison de sa bonne conductivité. La chaleur d'une flamme chauffant un point précis n'affecte donc pas la couche intérieure l en un point, mais la chaleur est distribuce à une surface plus large en raison de la conductivité
thermique de la couche intermédiaire 3.
L'épaisseur totale du tuyau de la présente invention peut être la même que celle d'un tuyau non-ignifugé à parois massives employé pour des usages similaires, parce que la couche métallique éventuelle 3 et l' agent de renforcement dans la couche extérieure renforce le tuyau. En variante, l'épaisseur totale du tayau de la
présente invention peut 8tre supérieure à celle d'un tuyau non-ignifugé mentionné ci-
dessus, en quel cas l'aptitude au pelage du tuyau est de préférence utilisée de manière à ce que la couche extérieure 2, et éventuellement la couche intermédiaire 3 soient
pelées avant que le tuyau ne soit attaché à un raccord serti, par exemple.
Le tuyau multicouche de la présente invention peut 8tre extrudé en une phase en utilisant des extrudeuses et une tête d'équerre multicouche. Le tayau multicouche peut également 8tre extrudé en utilisant une extrudeuse multicouche conique décrite par le brevet américain US 5 387 386, par exemple. L'utilisation d'une telle extrudeuse conique possédant un rotor, à savoir une vis d'extrudeuse, d'un rapport de longueur inférieure à l O à son diamètre le plus grand, est particulièrement avantageuse, les matériaux ignifuges utilisés dans la couche ignifugée sont souvent très sensibles à la force de cisaillement et les forces de cisaillement exercées au matériau dans une extrudeuse conique sont très faibles. De plus, le temps de rétention du matériau dans l'extrudeuse conique est très court. Un avantage très significatif réside dans le fait que les fibres de la couche extérieure peuvent, dans l'extrudeuse conique, être orientées à un angle différant de la direction axiale. Il est également possible de fabriquer en premier lalles couche(s) intérieure(s) et extruder la couche ignifuge la plus externe sur le tuyau en utilisant une technologie de revêtement
2 5 classique.
Si la couche la plus interne est réalisée en polyéthylène réticulé PEX, elle peut être de préLérence réticulée séparément avant le revêtement. La réticulation peut être également réalisce lorsque toutes les couches du tuyau sont superposées, en utilisant la technologie infrarouge ou ultérieurement dans une unité de chauffage 3 0 indépendante. Le polyéthylène réticulé peut être de différents types, par exemple le PEX-a, PEX-b ou PEX-c. Seules les procédés de réticulation varient dans la mesure o le PEX-a est réticulé en utilisant la chaleur, le PEX-b est réticulé par humidification et le PEX-C par radiation. La couche intérieure 1 doit de préférence être réalisée en polyéthylène réticulé PEX, du fait que ce matériau est hautement ignifuge. En outre, en raison de la réticulation ledit matériau ne flue pas facilement,
même à hautes températures.
Les dessins et la description associée n'ont pour but que d'illustrer le concept
de la présente invention. La présente invention peut varier sur les détails tout en
demeurant dans le domaine des revendications associées. Un tuyau multicouche de la
présente invention peut être utilisé en tant que tube d'extincteur automatique par pulvérisation, tube de gaz à l'intérieur des bâtiments, tuyau sous pression ou l o d'évacuation des véhicules et tuyau pneumatique et hydraulique dans la construction mécanique. Le tuyau de la présente invention peut également étre utilisé en tant que tuyau protecteur pour les câbles optiques ou autres. Si on le souhaite, il est possible de réaliser un plus grand nombre de couches à l'extérieur de la couche externe et
servant de protection contre l'incendie.
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Claims (11)

REVENDICATIONS
1. Tuyau multicouche comprenant au moins une couche intérieure (I) et une couche extérieure (2), la couche intérieure (1) étant réalisée en plastique extrudé, la matrice plastique de la couche extérieure (2) étant réalisée en plastique extrudé et la couche extérieure (2) étant conçue en tant que couche protectrice contre l'incendie, caractérisé en ce que la couche exténeure (2) contient un agent moussant n'ayant pas réagi et au moins un additif, de manière à ce que la couche extérieure (2) présente un
composant ignifuge et un composant de renforcement du tuyau.
2. Tuyau selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche extérieure
(2) contient des coupures de fibre de verre et/ou des barbes de fibre de céramique.
0
3. Tuyau selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche
extérieure (2) contient un agent ignifuge exempt d'halogène.
4. Tuyau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé
en ce que la couche intérieure (1) est réalisée en polyéthylène réticulé PEX.
5. Tuyau selon ljune quelconque des revendications précédentes, caractérisé
en ce que l'agent moussant est l'azodicarbonamide.
6. Tuyau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé
en ce que, entre la couche extérieure (2) et la couche intérieure (1), se trouve une couche intermédiaire (3) dont la conductivité thermique est supérieure à celle de la
couche intérieure (1).
2 0
7. Tuyau selon la revendication 6, caractérisé en ce que la couche
interrnédiaire est réalisce en métal.
8. Tuyau selon la revendication 7, caractérisé en ce que la couche
interinédiaire est réalisée en aluminium.
9. Procédé de - fabrication d'un tuyau multicouche selon l'une des
2 revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la couche extérieure (2) du tuyau contient
un agent ignifuge dépourvu d'halogène et en ce qu'au moins la couche extérieure (2) est extrudée par une extrudeuse posséJant un rapport de longueur de vis inférieur à
Q a son diamètre 1P P1US and.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la couche 3 0 extérieure (2) contient des fibres de renforcement qui sont orientées dans une t..4 r h.,.A". ' _ ''. '. ':-' ' '. "-. ' ' ' - ': g extrudeuse conique à un angle différant de la direction axiale au cours de la
fabrication du tuyau.
11. Procédé selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que la couche extérieure contient un agent moussant et en ce que les propriétés et la température d' extrusion de l' agent moussant sont sélectionnées de manière à ce que l' agent
moussant ne réagisse pas pendant la fabrication du tuyau.
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