Tuyau TPU à travers le tissage : construction et performances

Quoi Tuyau TPU à travers le tissage Moyens de construction

A tuyau en TPU à travers le tissage est construit en extrudant du polyuréthane thermoplastique fondu directement à travers et autour d'un tissu de renfort tissé, plutôt que de stratifier des couches de TPU séparées à l'extérieur et à l'intérieur d'un tube en tissu préformé. Lors de l'extrusion, le TPU pénètre entièrement dans les interstices du tissage, encapsulant chaque fil et fusionnant les couches de polymère interne et externe en une matrice continue à travers le tissu lui-même. Ceci est mécaniquement différent d'un tuyau collé ou laminé, où les couches intérieures et extérieures de TPU sont essentiellement deux films séparés maintenus ensemble par adhésion à la surface du tissu, le tissage constituant une couche discrète entre eux.

Le résultat pratique de la construction à travers le tissage est une paroi de tuyau qui se comporte comme une structure composite unique sous pression et flexion, plutôt que comme trois couches empilées pouvant se séparer les unes des autres. Cette distinction devient particulièrement significative dans les applications à cycle élevé ou à haute pression, où la séparation des couches – communément appelée délaminage – est le mode de défaillance dominant dans les tuyaux laminés de moindre qualité.

Pourquoi la pénétration du tissage empêche le délaminage

Le délaminage dans les tuyaux en couches commence généralement au niveau d'un vide microscopique ou d'un point de liaison faible entre le tissu et l'une des couches de TPU, et se propage sous des cycles de pression répétés jusqu'à ce qu'une bulle ou une ampoule visible se forme dans la paroi du tuyau. Étant donné que l'extrusion à travers le tissage élimine l'interface discrète entre le tissu et le polymère (le TPU est continu à travers le tissu plutôt que lié à ses deux faces), il n'y a pas de plan de séparation propre pour que le délaminage puisse s'initier.

• Le tuyau laminé repose sur la force de liaison adhésive ou thermique à la surface du tissu, qui se dégrade sous l'exposition aux UV, au contact chimique et aux flexions répétées.
• Le tuyau à travers le tissage repose sur un verrouillage mécanique – le polymère durci s'intègre physiquement dans la structure tissée – qui est beaucoup moins sensible à la dégradation de la liaison de surface au fil du temps.
• C'est pourquoi les tuyaux à tissage traversant sont spécifiés de préférence pour les applications à haute pression telles que le transfert de fluide de fracturation hydraulique, l'assèchement des mines et la suppression des incendies, où une défaillance du tuyau entraîne des coûts de sécurité et de temps d'arrêt importants.

Types de tissage de renfort et leur effet sur les performances

Le tissu de renfort lui-même est une variable majeure dans les performances du tuyau, indépendamment du composé TPU utilisé. Le fil de filaments de polyester est le choix standard pour les tuyaux plats industriels et agricoles en raison de son équilibre entre résistance à la traction, faible allongement sous charge et coût. Un renfort en polyester ou en nylon haute ténacité est utilisé lorsque des pressions d'éclatement plus élevées sont requises, car la résistance à la traction des fibres (et non l'épaisseur de la paroi du TPU) est généralement le facteur limitant de la pression de service maximale d'un tuyau.

La densité de tissage, exprimée en extrémités par pouce dans les directions chaîne et trame, affecte également la profondeur de pénétration du TPU pendant l'extrusion : un tissage trop serré peut emprisonner des poches d'air et empêcher la pénétration complète du polymère, tandis qu'un tissage trop ouvert réduit la contribution du tissu à la résistance à l'éclatement.

Pression de service, taux d'éclatement et dimensionnement

A tuyau en TPU à travers le tissage est évalué sur deux chiffres liés mais distincts : la pression de service, la pression soutenue à laquelle le tuyau est conçu pour fonctionner en continu, et la pression d'éclatement, la pression à laquelle le tuyau est susceptible de tomber en panne. Les fabricants réputés conçoivent un rapport de sécurité entre l'éclatement et la pression de service d'au moins 3:1, et les acheteurs devraient toujours demander ce rapport explicitement plutôt que d'accepter un seul chiffre de pression de service, car un tuyau évalué proche de son point d'éclatement réel offre peu de marge pour les pics de pression ou les événements de surtension courants dans les systèmes entraînés par pompe.

• Le tuyau plat standard pour l'agriculture et l'irrigation fonctionne généralement dans la plage de pression de service de 6 à 10 bars.
• Les tuyaux de déshydratation industrielle et de service d'incendie fonctionnent généralement à une pression de service de 10 à 16 bars avec un renfort de ténacité correspondant plus élevé.
• Le tuyau de transfert de fluide de fracturation peut dépasser une pression de service de 20 à 25 bars et utilise le renfort le plus lourd et la construction de paroi à travers le tissage la plus épaisse disponible.

Considérations relatives à la résistance aux produits chimiques et aux UV

La sélection du composé TPU affecte la façon dont le tuyau se comporte par rapport au fluide transféré et à l'environnement dans lequel il est stocké ou déployé. Le TPU à base d'ester offre une meilleure résistance aux huiles et aux hydrocarbures, ce qui en fait le composé préféré pour les applications de transfert de carburant et de fluide de fracturation, tandis que le TPU à base d'éther offre une meilleure résistance à l'hydrolyse et est généralement préféré pour le transfert d'eau prolongé et le stockage extérieur où le tuyau est mouillé et séché à plusieurs reprises.

La teneur en stabilisant UV dans la couche externe en TPU affecte directement la durée de vie des tuyaux laissés exposés au soleil pendant de longues périodes, comme les tuyaux d'irrigation agricole posés dans des champs ouverts pendant une saison de croissance complète. Les acheteurs spécifiant un tuyau pour une exposition prolongée à l'extérieur doivent confirmer explicitement l'inclusion d'un stabilisant UV, car il s'agit d'un additif au niveau du composé qui n'est pas visible dans une fiche technique de base du produit.

Liste de contrôle d'approvisionnement et de spécifications

Étant donné que la qualité de la construction à travers le tissage est difficile à vérifier visuellement, les acheteurs qui achètent ce type de tuyau doivent demander une documentation sur le processus et des données de test plutôt que de se fier uniquement à l'apparence du tuyau fini, car un processus de tissage mal exécuté peut toujours ressembler à un tuyau correctement fabriqué jusqu'à ce qu'il soit placé sous un cycle de pression soutenu.

1. Demandez de la documentation sur le rapport entre l'éclatement et la pression de service, et pas seulement un chiffre de pression de service déclaré.
2. Confirmer que le type et la densité du tissage du renfort correspondent à la pression de service et au cycle de service prévus
3. Vérifiez le type de composé TPU (à base d'ester ou d'éther) par rapport au fluide spécifique transféré et à l'exposition chimique attendue.
4. Demandez des échantillons de coupe transversale montrant la pénétration complète du tissage, en particulier pour les commandes à haute pression ou critiques pour la sécurité.
5. Demander des données d'essais de cyclage ou de fatigue pour les applications impliquant des pressurisations et dépressurisations fréquentes, telles que les opérations de fracturation ou de déshydratation