Lignes d'extrusion de tubes - Étapes de fabrication

L es tuyaux ont servi depuis longtemps à transporter les fluides.

L'arrivée des matières plastiques a permis de réaliser des tuyaux dont les caractéristiques mécaniques (module d'Young ou contrainte à la rupture) sont certes plus faibles que pour la fonte ou le béton, mais leur caractère viscoplastique (fluage) permet, sous une déformation constante, d'avoir une contrainte qui diminue avec le temps, voire s'annule. Cette caractéristique est très importante pour les tuyaux d'évacuation et de distribution (utilisés dans les réseaux urbains) qui sont enterrés et subissent des déformations importantes dues à l'enfouissement. Leur résistance à la pression interne du fluide n'est donc pas diminuée s'ils sont déformés, contrairement aux tuyaux en acier ou fonte qui subissent une rupture de type fragile en cas de déformation trop importante. L'utilisation de polymères résistant aux hautes températures a étendu l'utilisation des matériaux polymères à la distribution d'eau chaude dans la maison, pour le sanitaire ou le chauffage. Souplesse, facilité de mise en œuvre et neutralité chimique des matières plastiques sont aussi utiles lors de la production de cathéter pour le domaine médical. Enfin, cette souplesse, associée à la résistance mécanique d'une armature métallique tressée, permet la fabrication de tuyaux techniques résistant aux hautes pressions (tuyaux hydrauliques et tuyaux ombilicaux de plate-forme pétrolière).

Cela explique que dans le monde, actuellement, plus de la moitié des tuyaux (59 %) soient fabriqués en thermoplastiques et que leur progression annuelle, sur la période 2002-2006 est de 4,8 % (contre 3,1 % pour les autres matériaux, cf. Lignes d'extrusion de tubes[Doc. AM 3 643] ).

Tous ces tuyaux sont fabriqués par extrusion (monovis ou bivis), qui est un procédé de fabrication de pièces de section droite constante. Quelle que soit l'extrudeuse, sa fonction est de plastifier la matière afin de la pousser dans la tête d'extrusion (ou de conformation). Pour plus d'information, le lecteur est renvoyé aux dossiers :

• « Extrusion – Extrusion monovis » [AM 3 650] et [AM 3 651]  ;

• « Extrusion – Procédés d'extrusion bivis » [AM 3 653] .

Cependant, l'extrudeuse seule ne saurait suffire à garantir la qualité du produit. D'autres éléments intervenant le long de la ligne de fabrication ont un rôle important à jouer. En plus du groupe d'extrusion (extrudeuse et tête), on retrouve dans toutes les lignes des dispositifs de dosage, des bacs de refroidissement, des éléments de mesure de diamètre et des bobinoirs (stockage en bobine pour des tuyaux de faible diamètre) ou des scies (stockage en segment de longueurs fixes).

Par contre, la spécificité de chaque ligne peut être reliée aux différents segments de marché des tubes (adduction d'eau, évacuation, distribution, médical, tuyau technique).

Dans la présentation qui suit, nous proposons de passer en revue différents éléments disponibles sur les lignes de tubes depuis la préparation de la matière première (dosage) jusqu'à l'enroulement sur une bobine ou la découpe par éléments de longueur constante. Dans une deuxième partie, dossier [AM 3 643], nous abordons les procédés spécifiques.