Brevet FR2614671A1 — publié le 19881104

-1- L'invention concerne le domaine du transfert ou de la cir- culation des fluides dans les applications industrielles ou automobiles. Elle consiste en la réalisation de tuyaux flexibles capables d'accepter des rayons de courbure faibles vis,à vis de leur diamètre. Il existe en effet, un phénomène bien connu des fabricants et des utilisateurs de tuyaux, communément appelé le "coquage". Ce terme désigne l'ovalisation puis le pincement - pouvant aller jusqu'à l'obturation complète du canal intérieur - qui se produit lorsqu'un tuyau est courbé au delà de la limite acceptable et qui se traduit par une pliure de la zone de la paroi du tuyau située à l'intérieur de la courbe. Dans la suite de l'exposé, le terme coquage sera utilisé pour décrire le phénomène explicité ci-dessus. Pour résoudre les problèmes de coquage, l'homme de l'art a imaginé trois types de solutions. La première consiste à fabriquer des tuyaux coudés auxquels 0 on donne, par diverses techniques, la forme qu'ils doivent avoir en cours d'utilisation. Des tuyaux courbes ou coudés, de ce type, sont décrits dans le brevet japonais 61.206.633 de YOKOHAMA RUBBER, - o la réalisation se fait par moulage sous plomb selon une technique ancienne et bien connue dans l'industrie de transformation du caoutchouc -, dans le brevet international WO 8302989 de NORSKHYDRO, - o la mise en forme est réalisée sous presse -, dans le brevet améri- cain 4.242.296 de DAYCO, ou les brevets japonais 57.120.427 de TOKAI RUBBER ou 61.206.632 de YOKOHAMA RUBBER - dans O lesquels la forme-est donnée par la vulcanisation sur un mandrin ayant la géométrie désirée - ou 59.169.835 de KURASHIKI KAKO - o le tuyau est moulé dans une coquille après avoir été revêtu de poudre inorganique -, ou 53.079.977 de BRIDGESTONE TIRE - o la forme est obtenue par moulage avec un mandrin gonflable - ou encore 61.041.522 de TIGER POLYMER o le tuyau courbe est réalise par moulage-soufflage. -2- 2614671' Ces techniques de fabrication de tuyaux coudés permettent de réaliser des tuyaux à la géométrie désirée pour l'appli- cation mais dont les formes et les dimensions sont assez rigoureuses et n'offrent aucune protection contre le coquage si, à la suite d'une mauvaise manipulation ou d'un incident, le tuyau est coudé selon un rayon plus faible que prévu. De plus, lesdites techniques de réali- sation sont souvent complexes et nécessitent la mise en oeuvre de matériel lourd, tel que presses, installation de moulage/soufflage, presses à plomb et matériel de décor- ticage du revêtement de plomb. La deuxième solution aux problèmes de coquage consiste à réaliser des tuyaux droits qui acceptent de faibles rayons de courbures. Les voies les plus souvent explorées sont, par exemple, - le renforcement de la paroi par des mélanges à base de caoutchouc à haut module, avec éventuellement incorpo- ration de fibres courtes, telles les réalisations décrites dans les brevets américain 4.522.235 et européen 32352 de GOODYEAR TIRE AND RUBBER, ou la demande de brevet européen 74747 de PARKER HANNIFIN; - une excellente adhérence entre les éléments constitutifs de la paroi du tuyau - qui comporte ou non des éléments de renforcement, - comme exposé dans les brevets japonais 61.153.088 de NITTA MUA, 59.147.184 de TOYO RUBBER et 55.097.948 de MEIJ RUBBER, dans les brevets hollandais 7.506.969 de POLYMER, et 6.709.089 de ANGUS ou dans le brevet américain 3.383.258 de ALFRED ROBERTS & SON; - le renforcement de la paroi par un ou plusieurs éléments de renfort textile(s) et/ou métallique(s) que l'on trouve dans un très grand nombre de publications comme les brevets allemands 3.508. 444 de HOLTERUS ou 2.751.323 de BINDL, les brevets américains 4.553.568 de GOODYEAR TIRE AND RUBBER ou 4.460.140 de NORDSON, les brevets francais 2.541.420 de CAOUTCHOUC MANUFACTURE ET PLASTIQUES ou 2.475.683 de BODINIER, les brevets anglais 2.076.926 de BRIDGESTONE TIRE ou 1.379.544 de MOSS, le brevet européen 121.691 de GROHE et le brevet autrichien 6. 449.822 de GEORGE ANGUS. 3- 2614671 - un renforcement complémentaire par adjonction de nervures ou de rainures comme développé dans les brevets américain 4.258.755 de BANDAG, canadien 1.012.905 de DAYCO ou belae 715.296 de TUBIGOMMA; - un élément permettant, de manière irréversible, la cour- bure, après fabrication tel qu'une baguette dèformable, comme le propose le brevet européen 34491 de GATES RUBBER, - un maintien à la.section circulaire par adjonction d'anneaux rigides, comme détaillé dans les brevets alle- mand 3.312.926 d'AEROCONTACT, américains 4.157.101 de GOODYEAR TIRE AND RUBBER ou 3.858.615 de PURITAN BENNETT ou encore gràce à des éléments en U. comme dans le brevet belge 896.329 de DILLON. La troisième voie utilisée pour empêcher le coquage est l'adjonction de moyens mécaniques intégrés au tuyau ou externe qui empêchent la courbure au delà des limites tolé- rées. De tels moyens sont décrits dans les brevets francais 1.462.731 de BTR INDUSTRIES et russe 573.666 de FOMIN. Quelle que soit la voie envisagée, les solutions proposées présentent les inconvénients d'alourdir le tuyau (par le renforcement, les anneaux), d'en réduire la flexibilité (en augmentant l'adhérence entre constituants ou en incorporant des éléments de renfort) et d'en compliquer la fabrication. Une solution plus simple est proposée dans le brevet alle- mand 2.929.923 de METRONIC ELECTRONIC; elle utilise un tube en mousse de polyuréthanne pour une installation de massage par bulles d'air. Le tube proposé ne saurait convenir au transport de fluides en raison des phénomènes de cavitation qui se produiraient au contact des cellules du polyuréthane. Par ailleurs, le matériau choisi - le polyuréthane -, sensible à l'hydrolyse et à l'attaque de différents milieux chimiques, ne pourrait s'adapter au transport de vapeur d'eau ou de produits agressifs. Enfin, il nécessiterait, pour constituer un tuyau en lui-même, la pose d'un revê- tement intérieur ou extérieur lui permettant de résister aux contraintes de pression interne et d'abrasion fré- quentes dans les applications de manutention des fluides. -4- L'objet de l'invention est donc, pour pallier ces inconvé- nients, la mise au point d'un tuyau flexible, d'une fabri- cation simple - donc peu coûteuse et ne nécessitant pas l'utilisation d'un outillage onéreux - et qui accepte de faibles rayons de courbure, sans altérer ses propriétés intrinsèques de légèreté et de flexibilité. L'invention porte, à la fois, sur le procédé de fabrication et sur le tuyau flexible réalisé par ledit procédé. Le tuyau flexible, objet de l'invention a pour caractéris- tique d'être constitué, au moins, des éléments suivants, de l'intérieur vers l'extérieur: - un tube interne, réalisé en composition élastomérique compacte, de formulation adaptée au fluide à véhiculer, et - un revêtement externe cellulaire, réalisé dans une compo- sition élastomérique cellularisable, de formulation adaptée aux conditions d'utilisation et capable de former une peau extérieure quasi compacte, d'aspect sensiblement lisse, ledit revêtement cellularisé pouvant revêtir tout ou partie de la longueur du tuyau. Le tuyau flexible comprend, en outre, le plus souvent, interposé entre le tube interne et le revêtement cellu- larisé, au moins un élément de renfort, constitué de tissus, de fils ou de cablés textiles ou métalliques, et, éventuellement une fine couche réalisée en composition élastomérique compacte, insérée entre le matériau de ren- forcement et la composition élastomérique cellularisable. Dans certaines conditions d'utilisation en environnement sévère, particulièrement abrasif ou corrosif, il est égale- ment possible de munir le tuyau flexible d'un revêtement protecteur à la périphérie de la zone cellularisée qui en constitue alors partiellement la paroi, le revêtement protecteur pouvant être ou non, selon les besoins, séparé de lai paroi cellularisée par interposition d'un élément - le plus généralement textile - répartiteur de contraintes et désigné sous les termes de "breaker" ou de "liner externe". -5- Le procédé de fabrication dudit tuyau flexible est caracté- risé en ce que la composition élastomérique cellularisable - qui constitue tout ou partie de l'épaisseur et/ou de la longueur du tuyau flexible - se présente sous forme compacte au moment de la confection dudit tuyau flexible et ne s'expanse, pour former une couche de matériau cellu- laire, qu'au moment du traitement thermique destiné à provoquer la vulcanisation des composants élastomériques, ladite expansion pouvant être totale ou limitée par des moyens appropriés tels que des coquilles placées localement dans les zones o l'expansion doit être contrôlée. Les caractéristiques et variantes de l'invention seront mieux comprises à la lecture de la description accompagnant les dessinfs, dans lesquels: - la figure 1 illustre le phénomène de coquage; - la figure 2 décrit quelques possibilités de constitution du tuyau flexible; - la figure 3 propose quelques formes de réalisation du tuyau flexible, objet de l'invention; - la figure 4 présente deux variantes du tuyau flexible à collier de serrage intégré à la paroi; - la figure 5 montre deux variantes du tuyau flexible utilisant, également, l'expansion limitée de la compo- sition élastomérique cellularisable; - la figure est un graphique de l'évolution du.rayon de courbure en fonction de l'épaisseur de la paroi en compo- sition élastomérique cellularisée - la figure 7 met en évidence la qualité d'isolation ther- mique apportée, de surcroit, par la présence, dans la paroi, d'une couche en composition élastomérique cellu- larisée. La figure 1 illustre le phénomène de coquage. La vue la montre un tuyau (1), de diamètre extérieur (d) courbé dans des limites acceptables, c'est-à-dire sans que se produise de coquage. La vie lb montre le même tuyau (1) courbé selon un angle inacceptable, ce qui provoque l'ovalisation puis la cassure de la zone interne de la paroi au point (c) et la réduction de la section, le diamètre (d) passant à une -6- 2 6 1 4 6 7 1 valeur (d') très inférieure, la cassure pouvant même provo- quer l'obturation complète du canal. Lorsque le tuyau est soumis à une forte pression interne, les risques de coquage sont moins importants, mais lorsque le tuyau travaille en aspiration, le phénomène se produit fréquemment et pour des rayons de courbure relativement importants. La figure 2 décrit, à titre d'exemples non limitatifs, quelques possibilités de constitution du tuyau flexible, objet de l'invention. La vue 2a illustre, en coupe transversale, la constitution la plus simple dans laquelle le tuyau flexible (1) ne comporte que deux éléments, soit,. de l'intérieur vers l'extérieur, un tube interne (2), réalisé en composition élastomérique compacte d'épaisseur (e) et une couche (3), en composition élastomérique cellularisée d'épaisseur (c). Dans les configurations les plus usuelles, l'épaisseur (e) de la couche en composition élastomérique compacte consti- tuant le tube interne (2) est faible devant l'épaisseur totale (E = Re Ri), Re étant le rayon extérieur de la section et Ri le rayon intérieur de la section du tuyau flexible. En effet, la résistance au coquage est direc- tement influencée par l'épaisseur (c) de la couche (3) en composition élastomérique cellularisée. Le plus généralement, le rapport de l'épaisseur (e) de la couche en composition élastomérique compacte qui constitue le tube interne (2) à l'épaisseur (c) de la couche en composition élastomérique cellularisée est comprise entre 0,09 et 1. Il est cependant des cas o le rapport de l'épaisseur (e) de la couche en composition élastomérique compacte (2) à l'épaisseur totale (E) de la paroi peut atteindre - voire dépasser - 0,80, le tuyau flexible présentant, néanmoins- des caractéristiques améliorées, au point de vue de la résistance au coquage par rapport à un tuyau flexible classique ne comportant pas de paroi en composition élasto- mérique cellularisée. La composition élastomérique compacte du tube interne (2) recevra une formulation adaptée, afin de permettre audit tube interne (2) de résister au fluide véhiculé. _7_ 2614671 C'est ainsi, par exemple, que l'élastomère de base de la composition élastomérique compacte constituant le tube interne (2) sera un terpolymère d'éthylène, de propylène et d'un troisième monomère diénique (EPDM) si le tube interne doit résister à la chaleur ou aux fluides oxydants. Par contre, l'EPDM sera évité, comme élastomère de base de la composition élastomérique compacte du tube interne (2) pour le transport des huiles ou des hydrocarbures. Pour des raisons d'hygiène, une formulation particulière, qui peut également être à base d'EPDM, sera adoptée pour le transport de fluides alimentaires, tels que l'eau, le lait ou le vin, ou de fluides amenés à entrer en contact avec des denrées alimentaires. L'élastomère de base de la composition élastomérique compacte du tube interne (2) sera, préférentiellement, un copolymère de butadiène et d'acrylonitrile (NBR) ou du polyéthylène chloré (CM) pour le transport des hydro- carbures liquides ou gazeux et des produits gras. Par contre, le NBR sera évité comme élastomère de base de la composition élastomérique compacte du tube interne (2) si le tuyau flexible est destiné au transport d'eau chaude. Le polychloroprène sera préférentiellement adopté comme élastomère de base de la composition élastomérique compacte du tube interne (2) pour le transport des huiles et des hydrocarbures, comme le NBR, mais aussi pour le transport d'un grand nombre de fluides chimiques à l'agression des- quels il offre une bonne résistance. La composition élastomérique cellularisable de la couche (3) recevra une formulation adaptée, afin de permettre au tuyau flexible (1) de résister à l'environnement dans lequel il sera utilisé. Ladite composition élastomérique cellularisable comporte un élastomère de base tel que, à titre d'exemples non limitatifs, du caoutchouc naturel, du SBR, un terpolymère d'éthylène, de propylène et d'un termonomère diénique (EPDM), un copolymère de butadiène et d'acrylonitrile (NBR) ou du polyéthylene chloré (CM) Les systèmes de vulcanisation et de protection contre le viellissement ainsi que les charges sont adaptés aux condi- tions d'utilisation. La composition élastomérique cellularisable contient, en outre, un agent porogène qui provoquera, sous l'effet d'un traitement thermique, la formation des cellules et peut, à titre d'exemples non limitatifs, être choisi parmi les composés organiques tels que l'azodicarbonamide, l'azodi- isobutyronitrile, le pp'oxy bis benzene sulfonylhydrazide ou la dinitrosopentaméthylène tétramine. Il est également possible d'utiliser un agent gonflant minéral tel qu'un carbonate d'ammonium. La nature et la proportion d'agent porogène introduit au sein de l'élastomère sont fonction de la densité et de la taille des cellules recherchées. La composition élastomérique cellularisable de la couche (3) se présente sous forme compacte au moment de sa pose sur tout ou partie de la périphérie de la couche en compo- sition élastomérique compacte constituant le tube interne (2), au cours de la confection du tuyau flexible (1), la cellularisation n'intervenant que lors du traitement ther- mique de vulcanisation qui doit s'opérer à une température convenable pour provoquer la réaction de l'agent porogène. La vue 2b illustre une autre constitution du tuyau flexible (1), dans laquelle une couche de renforcement (4), consti- tuée de tissu, de fils ou de cables textiles ou métalliques a été inserée entre le tube interne (2) et la couche en composition élastomérique cellularisée (3), ce qui permet de "donner du corps" au tuyau flexible (1). La vue 2c représente une variante de construction du tuyau flexible (1) dans laquelle une couche fine (5)., en compo- sition élastomérique compacte est ajoutée entre l'élément de renforcement (4), placé extérieurement au tube interne en composition -élastomérique également compacte (2), et la couche en composition élastomérique cellularisée (3), afin de créer un gradient de modules depuis le module élevé de l'élément de renforcement (4) jusqu'au module apparent, faible, de la couche en composition élastomérique cellula- risée (3), ce qui a pour effet d'assurer une'meilleure _9_ 2614671 répartition des contraintes et d'accroitre l'adhérence entre les éléments constitutifs du tuyau flexible. Dans les vues 2a, 2b et 2c, la composition élastomériaue cellularisée (3) comporte, à sa périphérie externe, une peau intégrée, venue directement de fabrication. présentant un aspect sensiblement lisse et constituant le revêtement du tuyau flexible (1). Pour des applications en environnement sévère - particuliè- rement abrasif ou corrosif par exemple, le tuyau flexible (1) peut, en outre, recevoir, au dessus des constitutions précédemment illustrées, un revêtement (6) en composition élastomérique compacte, de formulation adaptée aux contraintes de l'utilisation, ce qui conduit aux consti- tutions des vues 2d et 2e, par exemple, correspondant respectivement aux vues 2a et 2b. La vue 2f schématise la construction d'un tuyau flexible (1) dans laquelle deux éléments de renforcement constitués de tissu, de fils ou de cables textiles ou métalliques (4a) et (4b) sont interposés entre le tube interne (2) et la couche en composition élastomérique cellularisée (3) sur laquelle est posé un élément répartiteur de contraintes, généralement appelé "breaker" (7) et constitué de tissu ou de cables métalliques ou textiles, lui-même recouvert d'un revêtement externe. (6) destiné à protéger le tuyau flexible (1) en cas d'utilisation en environnement hostile. La figure 3 propose quelques formes de réalisation du tuyau flexible (1). Il est évidemment possible - et simple - comme illustré sur la vue 3a, de réaliser le tuyau flexible (1) en longueur droite, comme un tuyau classique, sa constitution lui permettant d'accepter, en utilisation de faibles rayons de courbure. Un tel tuyau flexible (1) est constitué de l'intérieur vers l'extérieur, d'un tube interne (2) en composition élastomérique compacte, d'un élément de renfor- cement (4) en tissu, en fils ou en cables textiles ou métalliques et de la couche (3) en composition élasto- mérique cellularisée, à peau intégrée. -l0- 2614671 Les vues 3b et 3c illustrent les différences de compor- tement d'un tuyau coudé classique (8) en composition élas- tomérique compacte'qui, dans un coude fermé, par inadver- tance, au delà des limites prévues, se coque (vue 3b) alors que le tuyau flexible (1) comportant une couche (3) en composition élastomérique cellularisée.accepte un aussi faible rayon de courbure sans pliure de la paroi. La vue 3d décrit le comportement en courbure d'un tuyau classique (8) du type utilisé comme durite dans les véhi- cules automobiles, ledit tuyau étant généralement moulé en forme définitive selon l'une des techniques habituellement utilisées dans l'industrie de transformation du caoutchouc et décrites dans l'analyse de l'art antérieur. Un tel tuyau ne peut accepter sans coquage une courbure aussi fermée que celle représentée dans la zone (Z). La vue 3e illustre comment le tuyau flexible (1), objet de l'invention, permet de résoudre le problème. Il suffit, en effet, de revêtir localement le corps dudit tuyau, dans la zone (Z), de la couche (3) constituée de la composition élastomérique cellularisée. Cette technique, qui consiste à n'utiliser la couche (3) en composition élastomérique cellularisée que sur une partie de la longueur du tuyau flexible présente l'avantage d'éviter le coquage dans les zones (Z) de faible rayon de courbure sans accroître l'épaisseur dans les parties moins sollicitées du tuyau, ce qui est souvent utile pour des raisons d'encombrement. La vue 3f représente un tuyau classique (8), protégé contre le coquage au voisinage d'une paroi rigide qu'il doit traverser, par exemple une tôle, par l'adjonction au dessus du revêtement externe, dans la zone de contact avec ladite paroi, d'une couche localisée de composition élastomérique cellularisée (3), qui aura comme avantage supplémentaire de- protéger ledit tuyau flexible contre les blessures que pourraient lui occasionner les bords rigides ou coupants de la paroi. La figure 4 présente deux réalisations de tuyaux flexibles à collier de serrage intégré à la paroi. -1à- 2614671 La vue 4a montre, en coupe, comment le tuyau flexible (1), constitué du tubé interne (2) en composition élastomérique compacte, de l'élément de renforcement (4), de la couche fine en composition élastomérique compacte (5) et de la couche (3) en composition élastomérique cellularisée peut être équipé, en fabrication, d'un collier de serrage (10) - généralement métallique - éventuellement muni d'un vis (11) comme représenté, ou de tout autre moyen de fixation, per- mettant le montage étanche dudit tuyau flexible (1) sur un embout, rigide (12) qui en assure le raccordement à un organe de moteur ou de machine. Pour que le serrage soit efficace, il est nécessaire qu'il s'opère sur un matériau non cellularisé. La technique utilisée pour l'équipement du tuyau flexible (1) par le collier de serrage (10) consiste à empêcher la cellularisation de la composition élastomérique de la couche (3) dans la zone du collier, par l'emploi de coquilles ou du collier lui-même. Les tuyaux flexibles ainsi réalisés comportent donc des colliers insérés dans des logements adaptés et qui, par voie de conséquence ne peuvent plus être perdus, au cours de la mise en place du tuyau flexible sur l'installation, comme celà se produit fréquemment par glissement dudit collier le long de l'extrémité dans le cas des tuyaux classiques. Cette technique permet, également, d'assurer un positionnement correct dudit collier sur l'embout, pour éviter que le serrage ne s'opère sur l'olive, ce qui provoquerait un manque d'étanchéité. Un tel montage, destiné à empécher que l'extrémité du tuyau flexible ne se coque à la sortie de l'embout et permettant la pose d'un collier intégré est réalisable, comme l'illus- tre la vue 4b, sur un tuyau classique. Il suffit, en effet, de munir la zone d'extrémité du tuyau classique (8), - ici - constitué d'un tube interne (2) et d'un revêtement externe (6), tous deux réalisés en composition élastomérique compacte et séparés par un élément de renforcement (4) -, d'un revêtement localisé, en composition élastomérique cellularisable (3) que l'on empèche - par exemple par l'emploi de coquilles - de s'expanser sous l'effet de la -12- 2614671 chaleur dans la zone destinée à recevoir le collier (10) pour le serrage sur l'embout de raccordement (12), La figure 5 montre deux variantes du tuyau flexible, utili- sant le même principe de réalisation. Sur la vue 5a, l'extrémité (A) du. tuyau flexible (1) comporte un épaulement (13), séparé du reste du corps du tuyau par une gorge (14). La variante représentée comporte une seule gorge (14), mais il est bien évident pour l'homme de l'art que plusieurs gorges, de formes semblables ou différentes - peuvent être réalisées par le même procédé, pour constituer des repères d'identification ou de montage, par exemple. Le principe de réalisation appliqué utilise, partiellement, le même principe que celui décrit pour la réalisation des variantes de la figure 4 puisqu'il permet de contrôler l'expansion de la composition élastomérique cellularisable constituant la couche (3) posée au dessus du tube interne (2) en composition élastomérique compacte, par moulage de l'extrémité (A) dans une coquille dont l'empreinte présente la forme désirée. C'est ainsi qu'en empêchant totalement la cellularisation se forme la gorge (14) et en limitant l'expansion se forme l'épaulement (13). Il est possible, de la même manière, de réaliser des mar- quages ou d'obtenir des formes particulières de l'extrémité (A) du tuyau flexible (1). La vue 5b illustre l'application du même principe à la réalisation de gorges multiples (14), espacées le long du corps du tuyau flexible (1), pour disposer, par exemple, de place en place, des dispositifs de suspension afin de permettre un accrochage en de multiples points, pour la traversée d'un atelier, d'un chantier ou d'un espace de grande longueur, en laissant au tuyau flexible une certaine. souplesse, sans provoquer de coquage de la paroi aux points d'accrochage. Un tel dispositif serait très appréciable, par exemple, pour les conduites de fluides de tout matériel appelé à se déplacer, comme les ponts roulants. -13- 261.4671 La fiaure 6 illustre, sur un graphique, l'évolution du rayon de courbure limite avant coquage (R) de tuyaux flexibles ayant des épaisseurs totales (E) de parois différentes. L'axe des abscisses (OX) représente le raDport de l'épaisseur (c) de la couche en composition élastomérique cellularisée à l'épaisseur totale (E) de la paroi, pour un tuyau flexible comportant ladite couche cellularisée sur l'ensemble de sa longueur. L'axe des ordonnées (OY) représente le rayon de courbure limite (R), en millimètres. Les courbes (R1), (R2) et (R3) correspondent, respectivement, aux rayons de courbures limites des exemples 1, 2 et 3 indiqués dans les tableaux cidessous, (e) étant l'"épaisseur de la couche en composition élastomérique compacte constituant le tube interne. Les mesures ont été réalisées sur des tuyaux flexibles de diamètre intérieur 16 millimètres. Le gain obtenu au point de vue du rayon de courbure. indiqué dans la dernière colonne des tableaux est le rapport, exprimé en pourcent, du rayon de courbure de chacune des réalisations d'un exemple, au rayon de courbure de la réalisation d'indice a, ne comportant pas de couche en composition élastomérique cellularisée et étant, en conséquence, pris comme témoin. ___________________________________________________________ X Exemple 1: E: c: e: c/E: RI: gain: : Réalisation: nm m:mm m:: mm : %: : la témoin: 4: 0: 4: 0: 125 : -: : lb: 4 : 1: 3: 0,250: 109: 14,7: __________________________________________________________._ : lc: 4 : 2: 2: 0,500: 98: 27,5: ____________ : ld: 4 : 3: 1: .0,750: 88: 42,0: -14--- 2614671 : Exemple 2: E: c: e: c/E: R2: aain: : Réalisation: mm: mmmm:m:: mm : %: ___________________________________________________________ :2a témoin:6:0 : 6: 0:105: -: : 2b: 6 : 1: 5: 0,167: 95: 10,5: ___________________________________________________________: 2c: 6 : 2: 4: 0,333: 88: 19,3: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ : 2d: 6 : 3: 3: 0,500: 82: 28,0: ___________________________________________________________ : 2e: 6 : 4: 2: 0,667:- 76: 38,2: ___________________________________________________________ :2f: 6 : 5 : 1: 0,833: 72: 45,8: ___________________________________________________________ * : Exemple 3: E: c: e: c/E: R3: gain: : Réalisation: mm: mm: mm:: mm :: ______________ : 3a témoin: 8: 0: 8: 0: 98: -: ----------------------------------------------------------- :3b: 8 : 1:7: 0,125: 90: 8,9: ___________________________________________________________ : 3c: 8 : 2: 6: 0,250: 82: 19,5: : 3d: 8 : 3 : 5: 0,375: 75: 30,7: ___________________________________________________________ :3e: 8 : 4: 4: 0,500: 70: 40,0: ______________ :3f: 8 : 5: 3: 0,625: 65.: 50,8: ___________________________________________________________ : 3g: 8 : 6: 2: 0,750: 62: 58,1: : 3h:. 8 : 7: 1: 0,870: 58: 69,0: -15- - 2614671 La comparaison des rayons de courbure limites (R) des réa- lisations ne comportant pas de couche en composition élas- tomérique cellularisée la, 2a et 3a, confirme une observa- tion de l'art antérieur: l'accroissement de l'épaisseur de la paroi en élastomère compact du tuyau flexible réduit le rayon de courbure limite puisque les valeurs correspon- dantes sont, respectivement, 125 mm, 105 mm et 98 mm, pour des épaisseurs de 4mm, 6 mm et 8 mm. Cette amélioration du rayon de courbure s'accompagne, mal- heureusement d'un accroissement important du poids du tuyau flexible. Pour pallier cet inconvénient de l'augmentation de poids, il est évidemment possible de remplacer une partie de l'épaisseur de la paroi en composition élastomérique compacte du tuyau flexible classique par une couche en composition élastomérique cellularisée. Si l'on compare les réalisations lc, 2d et 3e, ayant, chacune, la moitié de leur épaisseur totale en composition élastomérique cellu- larisée pour une épaisseur totale de 4mm, 6 mm et 8 mm, respectivement, l'effet de l'épaisseur de paroi sur le rayon de courbure limite est bien évident, puisque ledit rayon de courbure limite (R) prend les valeurs correspon- dantes de 98mm, 82mm et 70mm. La comparaison des trois courbes (Ri), (R2) et (R3) du' rayon de courbure limite, pour une épaisseur constante de la paroi du tuyau flexible, met en évidence le gain apporté par la couche en composition élastomérique cellularisée. En effet, sur un tuyau flexible ayant une épaisseur totale de paroi de 4 mm, le remplacement de 3 mm de composition élastomérique compacte par la même épaisseur de composition élastomérique cellularisée permet au rayon de courbure limite (R1) de passer de 125 mm à 88 mm, soit un gain de 42. -16- -2614671 De même, sur un tuyau flexible ayant une épaisseur totale de paroi de 6 mm, le remplacement de 5 mm de composition élastomérique compacte par la même épaisseur de composition élastomérique cellularisée permet au rayon de courbure limite (R2) de passer de 105 mm à 72 mm, soit un gain de près de 46 %. Enfin, sur un tuyau flexible ayant une épaisseur totale de paroi de 8 mm, le remplacement de 7 mm de composition élas- tomérique compacte par la même épaisseur de composition élastomérique cellularisée permet au rayon de courbure limite (R3) de passer de 98 mm à 58 mm, soit un gain de 69 % Ces améliorations de rayon de courbure limite ne se font pas au détriment du poids du tuyau flexible, en raison de la faible densité de la couche en composition élastomérique cellularisée. L'efficacité de la couche en composition élastomérique cel- lularisée sur le phénomène de coquage est ainsi démontrée. La présence de la couche en composition élastomérique cel- lularisée apporte, de surcroît, au tuyau flexible une iso- lation thermique significative. La figure 7 met en évidence la mesure et les résultats de cette isolation thermique. L'expérience a consisté à mesurer, selon le schéma de la vue 7a, la température atteinte au sein d'un tuyau flexible classique (8), à paroi en composition élastomérique compacte, et d'un tuyau flexible (1), conforme à l'inven- tion, comportant, dans sa paroi, une couche en composition élastomérique cellularisée. Chacun des tuyaux flexibles (1) et (8) est muni d'un ther- mocouple (15), tenu, à l'intérieur dudit tuyau, par un sup- port en matériau thermiquement isolant (16) et est fermé, à ses extrémités par des bouchons en matériau thermiquement isolant (17). Les deux tuyaux flexibles (1) et (8) sont placés dans une étuve ventilée (18), dont la température, également mesurée par un thermocouple (15) est portée, progressivement, de 25 C à 100 C. -17- 2614671 La vue 7b montre, sur un graphique, l'évolution des températures en-fonction du temps. L'axe (Ot) représente le temps, en minutes. L'axe (OT) représente la température en deqrés Celsius. La courbe (U) est la courbe de montée en température de l'étuve. La courbe (V) représente l'évolution de la température en fonction du temps, au sein du tuyau flexible classique, à paroi en composition élastomérique compacte. La courbe (W) représente l'évolution de la température en fonction du temps, au sein du tuyau flexible conforme à l'invention, comportant dans sa paroi une couche en compo- sition élastomérique cellularisée. La comparaison des courbes, (V) et (W) permet d'apprécier l'effet d'isolation thermique de la paroi comportant la' couche en composition élastomérique cellularisée par rapport à la paroi en composition élastomérique compacte, comme le montrent les résultats rassemblés dans le tableau ci-après qui donne le temps mis pour atteindre une tempéra- ture donnée {T), respectivement par l'air de l'étuve (tu), par l'air contenu dans le tuyau flexible classique à paroi en compositionélastomérique compacte (tv) et par l'air contenu dans le tuyau conforme à l'infivention, comportant dans sa paroi une couche en composition élastomériaue cellularisée (tw). Le tableau comprend, en outre la différence (tv - tuï entre les temps nécessaires à l'echauffement de l'air dans le tuyau flexible classique et dans l'étuve, la différence (tw - tu) entre les temps nécessaires à l'échauffement de l'air dans le tuyau flexible conforme à l'invention et dans -l'étuve, la différence (tw - tv) entre les temps nices- saires à l'échauffement de l'air dans les tuyaux flexibles classique et conforme à l'invention et le rapport d' isola- tion thermique (I) apporté par le tuyau flexible conforme à l'invention par rapport au tuyau flexible classique, la valeur (I) étant égale à (tw - tv) x 100 / tv. -18- 2614671 ___________________________________________________________ :Température: tu: tv:tv-tu: tw: tw-tu:tw-tv: I: : C: sec.: sec.: sec.: sec.: sec.: sec.:: : 50: 30: 108: 78: 192: 162: 84: 77,8: : 42: 180: 138: 300: 258: 120: 66,7: : 70: 54: 270: 216: 450: 396: 180: 66,7: _ __ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ : 80: 72: 432: 360: 696: 624: 264: 61,1: ___________________________________________________________ : 90: 276: 720: 444: 1080: 804: 360: 50,0: ___________________________________________________________ : 100: 1200: 1680: 480: 2280: 1080: 600: 35,7: On peut ainsi constater que le temps mis par l'air contenu dans le tuyau flexible conforme à l'invention par rapport à celui mis par l'air contenu dans le tuyau flexible classi- que est de près de 76 % supérieur pour atteindre 50 C et encore près de 36 % supérieur pour atteindre 100 C. L'isolation thermique apportée, de surcroîit, au tuyau flexible par la couche en composition élastomérique cellu- larisée dans la paroi est donc sianificative. Un mode de fabrication du tuyau flexible, objet de l'inven- tion, consiste en une réalisation en grande longueur, selon les techniques d'extrusion habituellement utilisées dans l'industrie de transformation du caoutchouc. Il consiste à extruder la composition élastomérique compacte, de formulation adaptée au fluide à véhiculer, qui constitue le tube interne, puis - éventuellement - à dépo- ser en continu, par exemple par guipage, par tressage ou par tricotage, le (ou les) matériau(x) de renforcement et à placer ensuite, sur tout ou partie de la longueur une composition élastomérique alors compacte mais contenant des agents porogènes, lui permettant de se cellulariser sous l'effet de la chaleur. -19- 2614671 Si le tuyau flexible comporte,- en outre, un revêtement externe, la composition élastomérique compacte correspon- dante est également déposée, par exemple par extrusion, soit directement au dessus de la couche de composition élastomérique cellularisable soit après interposition d'un élément répartiteur de contrainte, le plus souvent réalisé en tissu, en fils ou en cables textiles ou métalliques. L'ensemble est alors vulcanisé par les moyens tradition- nels, soit en grande longueur, soit en forme, après découpe à la longueur voulue et montage sur un mandrin de forme appropriée. Au cours de l'opération de vulcanisation, le traitement thermique assure, simultanément, la cellularisation de la couche élastomérique cellularisable, la réticulation de toutes les compositions élastomériques et la solidarisation des différents éléments constitutifs. Pour la réalisation du tuyau flexible à collier de serraae intégré sur un tuyau flexible comportant sur tout ou partie de sa longueur une couche en composition élasto4iériqut cellularisable, il suffit, par des moyens mécaniques appro- priés, d'empêcher l'expansion de la couche élastomérique cellularisable, dans la zone destinée au collier. Préfé- rentiellement, le collier de serrage lui-même, éventuel- lement isolé de la couche cellularisable par un ruban. sera utilisé pour le serrage sur le mandrin et pourra donc rester en place après la vulcanisation. Pour la réalisation d'encoches, d'épaulements, de repères, de marquages ou de formes particulières à l'extrémité ou dans différentes zones du tuyau flexible, il suffit d'enserrer - avant vulcanisation - ladite zone dans un moule ou une coquille dont l'empreinte présente la forme adéquate pour empécher ou limiter l'expansion de la compo- sition élastomérique cellularisable. En conclusion, le tuyau flexible, objet de l'invention, offre, par rapport aux solutions antérieurement connues, les avantages suivants: -20- 2614671 - il accepte de faibles rayons de courbure, sans couacae, même lorsqu'il ne comporte pas d'élément de renforcement textile ou métallique dans sa paroi, - il conserve une grande flexibilité, puisqu'il ne contient pas d'éléments rigidificateurs, - il est léger puisqu'il ne comporte pas d'éléments de renforcement particuliers, autres que ceux nécessités par les contraintes d'utilisation, et que la densité de la couche en composition élastomérique cellularisée est faible, - il offre une résistance améliorée lors d'une utilisation en aspiration, - il permet la réalisation d'un tube interne lisse en composition élastomérique compacte, de formulation adap- tée au fluide à véhiculer, - il apporte, de surcroit, une isolation thermique du fluide véhiculé, ladite isolation Douvant être adaDtée. par formulation de la composition élastomérique cellula- risable, aux besoins de l'utilisation, - il assure une protection du tube interne contre les agressions de nature thermique ou chimique de l'environ- nement, - il protège le tube interne contre les risques de bles- sures accidentelles par des outils ou par le contact avec un élément métallique coupant, - il est d'une fabrication aisée tant en grande longueur qu'en forme, sans nécessiter d'outillage ou de matériel autres que ceux utilisés de manière habituelle dans l'industrie de transformation du caoutchouc, - il permet la réalisation d'éléments comportant un (ou des) collier(s) de serrage intégré(s), devenant, de ce fait, impossible(s) à égarer et dont le positionnement. garantit l'étanchéité, ou d'éléments permettant un repé- rage aisé de la pièce - ou même d'une extrémité du tuyau flexible par. rapport à l'autre -, évitant ainsi les erreurs de montage sur les embouts de raccordement, ou encore d'épaulements ou de formes particulières sur n'importe quelle partie du tuyau flexible. -21-' 2-6 14671 Le tuyau flexible, objet de l'invention, s'utilise dans tous les domaines industriels nécessitant le transfert d'un fluide - liquide, gazeux, voire pulvérulent - ou sur les différents circuits de fluides et/ou de climatisation d'un véhicule automobile, chaque fois que les contraintes de l'installation nécessitent la possibilité, pour le flexible, de prendre de faibles rayons de courbure sans coquage. L'homme de l'art peut, bien entendu, apporter au tuyau flexible objet de l'invention et à ses variantes décrites à titre d'exemples non limitatifs, différentes modifications sans sortir du cadre de l'invention. -22- 2614671 REVENDICATIONS 1 ) Procédé de fabrication d'un tuyau flexible capable d'accepter de faibles rayons de courbure, sans pliure de sa paroi, caractérisé en ce qu'une partie au moins de sa paroi, en épaisseur et en longueur, est constituée d'une couche de composition élastomérique, compacte au moment de la confection dudit tuyau flexible mais se cellularisant au cours de la vulcanisation en conduisant à la formation, à la périphérie externe, d'une peau d'aspect sensiblement lisse. 2 ) Procédé de fabrication d'un tuyau flexible capable d'accepter de faible rayons de courbure selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que la composition élastomé- rique cellularisable de la couche (3) est empéchée de s'expanser en épaisseur, totalement ou partiellement, dans au moins une zone correspondant à la création de nervure(s) ou de gorge(s) (14) pour la pose de collier(s) (10) de serrage sur embout, à la création de repère(s) d'identi- fication ou de support(s), ou encore à la création d'épau- lement(s) (13) 3 ) Tuyau flexible capable d'accepter de faibles rayons de courbure, caractérisé en ce qu'il comporte, au moins, de l'intérieur vers l'extérieur, un tube interne (2), réalisé dans une composition élastomérique compacte de formulation adaptée au fluide à véhiculer et sur tout ou partie de sa longueur - une couche épaisse (3) réalisée dans une compo- sition élastomérique cellularisable, le rapport de l'épais- seur (e) de la couche élastomérique compacte constituant le tube interne (2) à l'épaisseur totale (E) de la paroi dudit tuyau flexible étant compris entre 0,08 et 0,95. 4 ) Tuyau flexible capable d'accepter de faibles rayons de courbure selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'au moins un matériau de renforcement (4) constitué de tissus de fils ou de cables métalliques ou textiles est inseré entre le tube interne (2) et la couche (3) en composition élastomérique cellularisable. - 23 - 2614671 ) Tuyau flexible capable d'accepter de faibles rayons de courbure selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une fine couche en composition élastomérique compacte (5) est insérée entre le matériau de renforcement (4) et la couche en composition élastomérique cellularisable (3). 6 ) Tuyau flexible capable d'accepter de faibles rayons de courbure selon l'une dés revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'un revêtement (6) en composition élastomérique compacte est apposé au dessus de la couche (3) en compo- sition élastomérique cellularisable. 7 ) Tuyau flexible capable d'accepter de faibles rayons de courbure selon la revendication 6, caractérisé en ce au'un élément répartiteur de contraintes (7), constitué d'-un tissu ou d'une couche de fils ou de cables textiles ou métalliques est interposé entre la couche (3) en compo- sition élastomérique cellularisable et le revêtement (6) en composition élastomérique compacte. 8 ) Tuyau flexible capable d'accepter de faibles rayons de courbure selon la revendication 3, caractérisé en ce que seules les zones Z soumises à des courbures importantes comportent localement une couche (3) en composition élasto- mérique cellularisable. 9 ) Tuyau flexible capable d'accepter de faibles rayons de courbure, caractérisé en ce qu'au moins un collier de serrage (10) est intégré à la paroi, en cours de fabri- cation dudit tuyau flexible, réalisé conformément à la revendication 2. ) Tuyau flexible capable d'accepter de faibles rayons de courbure, caractérisé en ce que seules les zones soumises à des risques de coquage sont garnies de composition élas- tomérique cellularisable destinée à la pose de colliers de serrage (10), ou à la création de nervures ou de gorges. (14) localisées, ou d'épaulements (13), et qu'il est réalisé conformément à la revendication 2. 11 ) Tuyau flexible, pour le transport de produits chimi- ques, gazeux, liquides ou pulvérulents, capable d'accepter de faibles rayons de courbure, réalisé conformément à l'une des revendications 1 ou 2. - 24 - 2614671. 12 ) Durite flexible destinée à l'équipement des circuits de fluides et/ou de climatisation des véhicules automo- biles, capable d'accepter de faibles rayons de courbure, réalisée conformément à l'une des revendications 1 ou 2.