Brevet FR2660404A1 — publié le 19911004

L'invention a pour objet une conduite ou tuyauterie souple, notamment, pour acheminer le carburant à bord d'un véhicule automobile. Les tubes ou tuyaux utilisés pour l'acheminement de carburant dans les véhicules automobiles doivent satisfaire à plusieurs exigences, dont la plus impérative est celle d'une très faible perméabilité au carburant liquide transporté et dont une autre est de présenter une bonne résistance à l'environnement moteur, c'est-à-dire entre autre à la fois à la température, aux projections d'huile, aux émanations d'ozone,...etc. La première exigence posée vise à réduire autant que faire se peut les pertes de carburant par diffusion de celui-ci vers l'extérieur de la tuyauterie ou conduite qu'il traverse, d'une part, de même qu a diminuer les odeurs d'essence dans l'habitacle du véhicule, d'autre part, tandis que la seconde exigence mentionnée est, complémentairement, directement liée à la sécurité de fonctionnement du véhicule. Aussi a-t-on déjà proposé des conduites comportant une couche extérieure relativement résistante à l'environnement moteur, associée à une couche barrière intérieure relativement étanche au carburant transporté. Mais les réalisations connues jusqu ici ne sont pas entièrement satisfaisantes sur le plan économique, soit parce qu'elles font appel à des matériaux de prix élevé, tels que les caoutchoucs fluorés pour former la couche interne assurant une faible perméabilité au carburant, soit parce qu'elles font appel à des matériaux nécessitant la mise en oeuvre de procédés de fabrication onéreux, soit encore pour ces deux raisons. Elles ne sont pas non plus entièrement satisfaisantes sur le plan technique du fait de l'adhérence généralement insuffisante entre les deux couches. Pour pallier ce dernier inconvénient, il a déjà été proposé de combiner une couche intérieure relativement mince en polyoléfine avec au moins une couche extérieure en élastomère en interposant entre les deux couches une troisième couche adhérant bien à ces deux matériaux sous l'effet combiné de la chaleur et de la pression. Mais le prix de revient d'une # uns tuy tuyauterie ou conduite ainsi fabriquée est généralement prohibitif pour des applications usuelles dans le domaine de l'industrie automobile. Aussi le problème se pose-t-il de fournir une conduite, tube ou tuyau souple, notamment pour l'alimentation d'un moteur d'automobile en carburant, qui soit à la fois de structure et de fabrication simples, de faible prix de revient et qui satisfasse aux conditions précitées, de très faible -perméabilité au carburant transporté et de résistance à l'environnement moteur. Ce problème est résolu, selon l'invention, par la coextrusion directe d'une polyoléfine choisie parmi les polyéthylènes à haut poids moléculaire pour former la couche intérieure de la conduite avec un élastomère vulcanisable choisi parmi les caoutchoucs Nitrile-PVC ou EPDM pour former le revetement extérieur. On obtient ainsi, selon {'invention, et de façon surprenante, un tube ou tuyau de transport de carburant à très faible perméabilité au carburant transporté et à bonnes caractéristiques de résistance à l'environnement moteur et cela nonobstant le fait généralement admis dans la technique de l'impossibilité de faire adhérer directement une polyoléfine et un élastomère. Une tuyauterie ou conduite souple d'acheminement de carburant pour véhicule automobile suivant l'invention, comprenant une couche intérieure en polyoléfine choisie parmi celles présentant une faible perméabilité au carburant et au moins une couche extérieure en élastomère vulcanisable est caractérisée en ce que lesdites couches sont réunies entre elles par un processus de coextrusion directe procurant une adhérence des deux dites couches qui n'est pas inférieure à environ 20 Nom 1. Dans un premier mode d'exécution, la conduite ou tuyauterie est un tube démuni d'armature de renforcement, tandis que dans une variante de réalisation comportant une armature de renforcement textile, ou en un autre matériau, ladite armature est complémentairement protégée par une troisième couche de matériau ajoutée, par exemple, en reprise. Dans une réalisation préférée de l'invention, la couche intérieure est en une polyoléfine ayant les caractéristiques indiquées au Tableau I, et la couche extérieure est en EPDM, ayant les caractéristiques indiquées au Tableau II. TABLEAU I Caractéristiques du matériau de la couche intérieure Résistance à la rupture : MPa = 16 Allongement à la rupture : % = 970 Module d'élasticité : MPa = 400 Seuil d'écoulement haut contrainte : MPa = 19,3 al#longement : % = 11,4 Seuil d'écoulement bas contrainte : MPa = 12,8 allongement : a = 83 Dureté Shore : Shore D = 63 Température de fragilité : OC = inférieure à -400C Tenue à la chaleur à 700C : heures supérieure à 168 h Tenue à la chaleur à 10000 : heures supérieure à 168 h TABLEAU Il Caractéristiques du matériau EPDM de la couche extérieure Dureté :Shore A 65 à 85 Résistance à la rupture : MPa supérieure à 7 Allongement à la rupture : % supérieur à 150 Contrainte à 100% : MPa supérieure à 1,5 Déformation rémanente en compression : % inférieure à 50 température 1000C - temps 70 h Tenue en température à 700C ; heures supérieure à 168 h Tenue en température à 1000C: heures supérieure à 168 h Résistance à l'ozone heures supérieure à 72 h 200 pphm Résistance chimique : eau, base, alcool, acide, antigel Température de fragilité : OC inférieure à -400C Dans un autre mode d'exécution, ladite première couche intérieure est en polyoléfine tandis que la couche extérieure est en caoutchouc nitrile-PVC, ayant les caractéristiques indiquées au Tableau III. TABLEAU III Caractéristiques du matériau de la couche extérieure Caoutchouc Nitrile-PVC Dureté : Shore A 60 à 85 Résistance à la rupture : MPa supérieure à 10 Allongement à la rupture : % supérieur à 200 Contrainte à 100% : MPa supérieure à 1,5 Déformation rémanente : 96 inférieure à 45 en compression 22 h, 700C Tenue en température à 700C, heures supérieure à 168 h Tenue en température à IOOOC, heures supérieure à 168 h Résistance à l'ozone, heures supérieure à 48 h 200 pphm Résistances chimiques eau, huile, graise carburant Température de fragilité : OC inférieure à -200C D'autres caractéristiques et avantages de 1'invention apparaitront de la description qui suit, faite en référence au dessin annexé, dans lequel:: - la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un tube de transport de carburant selon l'invention; et - la figure 2 est une vue en coupe transversale d'un tuyau de transport de carburant suivant 1 'invention. On se réfère d'abord à la figure 1 qui montre un tube T1 selon l'invention comportant une couche intérieure 1 en polyoléfine, plus précisément en polyéthylène, d'une épaisseur de l'ordre de 0,5 à 1 mm et une couche extérieure 2, en EPDM, d'une épaisseur plus importante de l'ordre de deux à trois fois celle de la couche intérieure. Les caractéristiques de ces matériaux sont indiquées aux Tableaux I et Il ci-dessous. TABLEAU I Caractéristiques du matériau de la couche intérieure Résistance à la rupture : MPa = 16 Allongement à la rupture : % = 970 Module d'élasticité : MPa = 400 Seuil d'écoulement haut contrainte : MPa = 19,3 allongement : % = 11,4 Seuil d'écoulement bas contrainte : MPa = 12,8 allongement : % = 83 Dureté Shore : Shore D = 63 Température de fragilité : OC = inférieure à -400C Tenue à la chaleur à 700C : heures supérieure à 168 h Tenue à la chaleur à 1000C : heures supérieure à 168 h TABLEAU Il Caractéristiques du matériau EPDM de la couche extérieure Dureté :Shore A 65 à 85 Résistance à la rupture : MPa supérieure à 7 Allongement à la rupture : % supérieur à 150 Contrainte à 100% : MPa supérieure à 1,5 Déformation rémanente en compression : % inférieure à 50 température 1000C - temps 70-h Tenue en température à 700C ; heures supérieure à 168 h Tenue en température à 1000C: heures supérieure à 168 h Résistance à l'ozone : heures supérieure à 72 h 200 pphm Résistance chimique : eau, base, alcool, acide, antigel Température de fragilité :OC inférieure à -400C Les couches 1 et 2 sont réunies entre elles lors de la fabrication du tube par coextrusion directe procurant une adhérence des deux dites couches qui n'est pas inférieure à 20 Ncm Le tuyau T2 selon l'invention, représenté sur la figure 2, diffère du tube T1 représenté sur la figure 1 par la présence d'une armature 3 en fils textiles, disposée sur la couche 2 et qui, après sa mise en place, est complémentairement protégée par une couche 4 rapportée, par exemple, en reprise. Compte tenu des très faibles valeurs de perméabilité de la polyoléfine au carburant, par exemple de l'ordre de 0,5 g/hm pour un carburant de référence (ATSMC + 15% de méthanol), c'est-à-dire une valeur qui est sensiblement moitié de celle correspondant aux élastomères fluorés généralement utilisés pour ce genre de conduite, on obtient le résultat recherché à l'aide d'un tube ou tuyau selon l'invention de façon à la fois simple et sûre. Les essais effectués ont également montré que la couche extérieure en EPDM, qui est un élastomère vulcanisable résistant bien à l'environnement moteur, adhère de façon satisfaisante à la polyoléfine après coextrusion directe, la force d'adhésion mesurée étant de l'ordre de 30 Ncm 1, ce qui est excellent en valeur absolue et en valeur relative, comparé à l'adhésion de 12 Ncm 1 obtenue pour les élastomères fluorés. Dans une autre réalisation, la couche extérieure 2, coextrudée directement avec la couche intérieure 1 est en caoutchouc nitrile-PVC ayant les caractéristiques indiquées au Tableau III ci-après, la couche intérieure 1 étant en un polyéthylène à haut poids moléculaire identique à celui décrit ci-dessus. On constate que l'on obtient pour les couches 1 et 2 directement coextrudées une adhésion de l 'ordre de 35 Ncm 1. TABLEAU III Caractéristiques du matériau de la couche extérieure Caoutchouc Nitril e-PCV Dureté : Shore A 60 à 85 Résistance à la rupture : MPa supérieure à 10 Allongement à la rupture : % supérieur à 200 Contrainte à 100% : MPa supérieure à 1,5 Déformation rémanente : % inférieure à 45 en compression 22 h 700C Tenue en température à 700C, heures supérieure à 168 h Tenue en température à 1000C, heures supérieure à 168 h Résistance à l'ozone, heures supérieure à 48 h 200 pphm Résistances chimiques eau, huile, graise carburant Température de fragilité : OC inférieure à -200C REVENDICATIONS 1. Tuyauterie ou conduite souple comprenant une couche intérieure en polyoléfine et une couche extérieure en élastomère vulcanisable, caractérisée en ce que les deux dites couches (1, 2) sont réunies entre elles par un processus de coextrusion directe. 2. Tuyauterie ou conduite souple selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'adhérence des deux dites couches (1, 2) n'est pas inférieure à environ 20 Nom 1. 3. Tuyauterie ou conduite souple suivant la revendication 1 ou la revendication 2 pour le transport de carburant d'un moteur de véhicule automobile, caractérisée en ce qu'elle est démunie d'armature et en ce que la couche intérieure (1) est en un matériau ayant une vitesse de perméation absolue par rapport à un carburant de référence (ATSMC + 15% de méthanol) de l'ordre de 0,5 g/hm2. 4. Tuyauterie ou conduite souple suivant la revendication 1 ou la revendication 2, pour le transport de carburant d'un moteur de véhicule automobile, caractérisée en ce qu'el#le comprend une armature de renforcement textile (3) ou en un autre matériau disposée sur la couche (2) coextrudée avec la couche intérieure (1) et en ce que cette armature (3) est protégée par une troisième couche (4) rapportée, par exemple, en reprise. 5. Tuyauterie ou conduite souple suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la couche intérieure (1) est en polyéthylène à haut poids moléculaire et en ce que la couche extérieure (2) est en EPDM. 6. Tuyauterie ou conduite souple suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la couche intérieure (1) est en polyéthylène à haut poids moléculaire et en ce que la couche extérieure (2) est en caoutchouc nitrile-PVC. 7. Tuyauterie ou conduite souple selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle résulte de la coextrusion directe d'au moins deux couches (1, 2) choisies l'une parmi les polyoléfines ayant sensiblement les caractéristiques suivantes: Résistance à la rupture : MPa = 16 Allongement à la rupture : % = 970 Module d'élasticité : MPa = 400 Seuil d'écoulement haut contrainte : MPa = 19,3 allongement : % = 11,4 Seuil d'écoulement bas contrainte .MPa = 12,8 allongement : % = 83 Dureté Shore : Shore D = 63 Température de fragilité : OC = inférieure à -400C Tenue à la chaleur à 700C : heures supérieure à 168 h Tenue à la chaleur à 1000C : heures supérieure à 168 h pour former la couche intérieure (1); et un élastomère vulcanisable choisi parmi les EPDM ayant sensiblement les caractéristiques suivantes: Dureté :Shore A 65 à 85 Résistance à la rupture : MPa supérieure à 7 Allongement à la rupture : % supérieur à 150 Contrainte à 100% : MPa supérieure à 1,5 Déformation rémanente en compression : % inférieure à 50 température 1000C - temps 70 h Tenue en température à 700C ; heures supérieure à 168 h Tenue en température à 1000C: heures supérieure à 168 h Résistance à l'ozone : heures supérieure à 72 h 200 pphm Résistance chimique : eau, base, alcool, acide, antigel Température de fragilité : OC inférieur à -400C ou un caoutchouc nitrile ~ PIC ayant sensiblement les caractéristiques suivantes: Dureté : Shore A 60 à 85 Résistance à la rupture : MPa supérieure à 10 Allongement à la rupture : % supérieur à 200 Contrainte à 100% : MPa supérieur à 1,5 Déformation rémanente : % inférieure à 45 en compression 22 h 700C Tenue en température à 700C, heures supérieure à 168 h Tenue en température à 1000C, heures supérieure à 168 h Résistance à l'ozone, heures supérieure à 48 h 200 pphm Résistances chimiques eau, huile, graise carburant Température de fragilité : OC inférieure à -200C pour former la couche extérieure (2).