Brevet FR2728048A1 — publié le 19960614

La présente invention concerne une canalisation dont la paroi est en matériau composite et qui est destinée à des fluides tels que le carburant ou le liquide laveglace, le liquide de refroidissement du moteur, voire le liquide caloporteur pour l'installation de chauffageclimatisation d'un véhicule automobile. Les canalisations aujourd'hui utilisées lorsqu'elles ne sont plus métalliques, sont essentiellement en polyamide. Ce matériau présente un certain nombre d'inconvénients, notamment du fait de l'alcool qui est nécessairement présent dans les fluides véhiculés. Ainsi, l'alcool a pour premier effet de faire gonfler le matériau ce qui détruit ses caractéristiques dimensionnelles et conduit à des pertes d'étanchéité ou des contraintes inadmissibles dans les tuyauteries. En outre, l'alcool dissout certains des composants de la conduite et les entraîne dans le reste de l'installation où ils sont une cause d'encrassement. Pour combattre cet inconvénient on a proposé de revêtir la paroi intérieure de ces canalisations d'une couche-barrière fine par exemple en polyoléfine (polypropy lène notamment) par coextrusion. Dans d'autres techniques on a également proposé de revêtir la face interne de cette canalisation d'un EVOH (copolymère d'éthylène alcool vinylique) pour la propriété bien connue de ces corps à former une barrière efficace, notamment aux solvants organiques. Cependant, en présence d'alcool, les EVOH ont tendance à retenir cet alcool et surtout le méthanol. On a également décrit des produits dans lesquels cette couche est prise en sandwich entre un polyamide épais extérieure et un polyamide fin intérieur. La présente invention entend proposer une canalisation dans laquelle la fonction barrière à tous les produits chimiques présents dans un liquide carburant ou dans une solution d'alcool tels qu'on les rencontre dans un véhicule automobile, soit assurée de manière économique par une seule couche intermédiaire. En effet, la recherche de l'imperméabilité d'une telle canalisation peut être satisfaite en utilisant des matières premières nobles mais de prix très élevé. Comme dans ce type de produit, le prix de la matière intervient pour environ la moitié du prix de revient, il est indispensable de pouvoir utiliser des matériaux bon marché (donc de performances inférieures du point de vue de l'imperméabilité) et d'y appliquer les traitements, également le meilleur marché possible, pour améliorer leurs médiocres performances. En outre, comme certains de ces liquides sont inflammables, l'invention dans une forme préférée de réalisation, a pour second but de fournir une canalisation présentant un retard à l'inflammation donc à son percement par brûlage ou fusion plus important que les canalisations actuelles en matière plastique. A cet effet donc l'invention a pour objet une canalisation en matériau multicouche, destinée à véhiculer un fluide entre certains des organes d'un véhicule automobile qui comporte une couche interne en polyéthylène, une couche intermédiaire formée d'une feuille mince enveloppant la couche interne et une couche externe en un matériau synthétique adapté à l'environnement.Cette structure de canalisation est remarquable essentiellement par ses composants internes à savoir une couche de polyéthylène et une feuille enveloppe de cette couche, la couche externe pouvant être en un matériau dont le choix dépend des conditions extérieures auxquelles est soumise la canalisation (polyamide, élastomère, caoutchouc, polyester, polyoléfines avec ou sans charge minérale polyvinyle de chlorure réticulé...). En effet le polyéthylène est un matériau très bon marché, aisé à travailler par extrusion notamment mais dont les fonctions barrière sont relativement médiocres. On choisira d'ailleurs de préférence un polyéthylène haute densité pour bénéficier du meilleur de ces caractéristiques. La fonction barrière est alors dévolue à l'enveloppe du tube interne de polyéthylène. Selon l'invention cette enveloppe est réalisée à partir d'un matériau en feuille parce que, à la fabrication de cette feuille, il intervient soit un laminage ou un calandrage qui est une opération mécanique extrêmement favorable à la compacité du matériau donc à son caractère imperméable, soit une enduction qui rend imperméable la feuille. Parmi les matériaux en feuille utilisables, le choix portera de préférence sur un métal notamment l'aluminium. On sait en effet que la ductilité de ce métal permet d'obtenir, à bon marché, des feuilles extrêmement minces. Cette minceur est une qualité essentielle requise par l'invention pour assurer une très grande intimité du contact entre l'enveloppe et le tube interne en polyéthylène. Ce contact est renforcé par un adhésif que lon intercale entre la surface du tube en polyéthylène et la feuille, cet adhésif étant, de manière préférée, présent sur l'une des faces de la feuille, par exemple à l'état inactif. Son activation est réalisée par tout moyen adapté tel que l'apport de chaleur. A titre indicatif l'aluminium peut avoir une épaisseur de l'ordre de quinze microns. On trouve sur le marché, et c'est également l'un des avantages de linven- tion du point de vue du prix de revient, des rubans de feuilles d'aluminium pré-enduits (sur les deux faces) dont l'épaisseur est de l'ordre de 70 microns l'âme métallique ayant entre 15 et 25 microns d'épaisseur. A titre d'exemple on peut également utiliser un film de matière synthétique telle que l'hydrate de cellulose (cellophane marque déposée) pour ses qualités d'imperméabilité aux gaz non solubles dans l'eau (grâce notamment au vernis nitrocellulosique dont la feuille est en général enduite). Un intérêt supplémentaire de cette matière réside dans sa facilité à l'adjoindre au polyéthylène donc à réaliser son contact intime avec ce matériau. On mentionnera également l'utilisation dans le cadre de l'invention de films ou rubans composites. Il peut par exemple s'agir d'une feuille d'aluminium recouverte sur une face d'un matériau tissé ou non tissé en fibre de verre ou d'un dépôt de mica. La feuille d'aluminium peut être remplacée par un film de cellophane ou de polyester. L'avantage d'un tel composite réside dans ses capacités à ajouter une autre fonction à celle barrière du film de base, par exemple une couche anti-feu, c'est-à-dire retardatrice au percement dû à la flamme. C'est pourquoi la face revêtue du film sera tournée vers l'extérieur. L'application du matériau en feuille sur le tube en polyéthylène peut être réalisée par banderolage. Un ruban est donc enroulé hélicoidalement autour du tube avec recouvrement, sa face adhésivée tournée vers le tube. Elle peut être également réalisée par enveloppement longitudinal avec recouvrement des bords. La couche extérieure de la canalisation est de préférence réalisée par coextrusion d'une matière adaptée à la protection de la canalisation contre les agressions provenant de l'environnement extérieur. Le matériau peut être un polyamide, un élastomère. On mentionnera en particulier le PVC réticulé qui présente une excellente résistance au feu. Il sera avantageux, préalablement à cette extension finale, de mettre en place également par coextrusion, une couche d'adhésif. On choisira un adhésif à base d'acide maléique pour la liaison d'une couche en polyamide à une feuille métallique. Il est également dans le cadre de l'invention de prévoir un ruban adhésivé sur ses deux faces, l'adhésif étant dédié au matériau qu'il doit rencontrer. D'autres caractéristiques et avantages ressortirons de la description de l'invention. Il sera fait référence au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est un schéma illustrant une ligne de fabrication d'une canalisation selon l'invention, - la figure 2 illustre par un schéma une variante de ligne de fabrication. Une extrudeuse 1 permet de fabriquer un tube en polyéthylène 2. Le polyéthylène sera un polyéthylène haute densité, de préférence, dont le diamètre extérieur est de l'ordre du centimètre. A la sortie de l'extrudeuse, le tube 2 passe dans une station de calibrage 3 à la sortie de laquelle il est pris en charge par un dispositif de tirage 4. A la station 5 on procède au banderolage hélicoidal d'un ruban 6 autour du tube 2, ce ruban 6 pouvant être une feuille d'aluminium recouverte au moins sur sa face tournée vers le tube 2 d'un adhésif approprié.Au moment du banderolage, cet adhésif est dans un état inactif et dans un poste 7 de chauffage par exemple par infra-rouge, situé en aval du poste 5, l'adhésif est rendu actif pour créer une liaison adhérente entre la feuille métallique et la surface supérieure du tube 2 et pour créer une liaison par adhésion entre les portions longitudinales du ruban qui se recouvrent lorsque ce ruban est enroulé autour du tube 2. Le feuille d'aluminium possède bien entendu une largeur qui est fonction d'une part du diamètre extérieur du tube 2 et d'autre part du pas de l'hélice que l'on souhaite réaliser. Son épaisseur est, de manière préférée, de l'ordre de 15 y. Ce n'est cependant pas sortir du cadre de l'invention que de prévoir une feuille métallique de plus faible épaisseur, ou au contraire d'épaisseur plus importante du moment qu'un contact intime entre le tube et le ruban est assuré lors du banderolage. L'intérêt de cette technique réside pour une part dans la présence sur le marché d'un ruban d'aluminium possédant une ou ses deux faces pré-adhésivées.A la sortie de l'élément de chauffage 7, le tube banderolé passe dans une tête d'extrudeuse 8 où il reçoit une couche d'un adhésif à base d'acide maléique, et dans la tête d'une extrudeuse 9 où, immédiatement après le dépôt d'acide maléique, on dépose une couche de polyamide 10 par exemple PA11, PA12. Le tube composite passe ensuite dans une unité de refroidissement 11 d'où il est extrait par un second mécanisme de tirage 12. On produit ainsi un tube multicouche qui possède d'excellentes qualités en regard d'un fluide tel qu'un hydrocarbure à transporter. En effet, l'étanchéité de ce tube aux vapeurs d'hydrocarbure a été mesurée et on a constaté qu'après deux mois de vieillissement du tube à 600, la "fuite" était de 0,30 g/m2/heure. A titre comparatif on indiquera que les meilleures performances dans ce domaine d'application sont obtenues par des tubes en matériau noble du genre polymère fluorocarboné, dont le prix est plus de trois fois celui du tube obtenu conformément à l'invention, et s'inscrivent autour de 1 à 1,5 g/m2 et par heure. La figure 2 illustre un moyen alternatif au dispositif de banderolage 5 pour envelopper le tube de polyéthylène 2 d'une feuille métallique se présentant ici sous forme d'un ruban 14 dont la largeur est fonction de la circonférence du tube 2 de manière que lorsque ce ruban 14 est enroulé longitudinalement autour du tube, notamment au moyen d'un calibre de forme 15, les bords longitudinaux du ruban 14 viennent en recouvrement l'un de l'autre. La forme du calibre 15 sera étudiée pour que le ruban soit étroitement appliqué contre le tube 2, ce ruban pouvant posséder une face préadhésivée qui permettra d'assurer la jonction des bords en recouvrement à la sortie du calibre 15. Cette technique permet de réaliser une plus grande longueur de tube, à longueur de ruban identique, que par banderolage. Dans des variantes de l'invention, il est tout à fait possible d'utiliser un matériau en feuille qui ne soit pas un ruban métallique. On peut par exemple utiliser un ruban de cellophane (marque déposée), dont on connaît le caractère imperméable notamment aux vapeurs non solubles dans veau, cette imperméabilité tenant principalement au vernis appliqué sur la cellophane. Ce ruban de cellophane peut être associé à une couche de polyéthylène qui constituera, lorsqu'il sera activé par la chaleur, le moyen d'adhésion de ce ruban sur le tube également en polyéthylène. Des matériaux en feuille complexe peuvent être associés soit par banderolage soit par enroulement longitudinal au tube en polyéthylène 2.Ces rubans complexes peuvent comporter une feuille métallique dont une face, de préférence la face qui sera tournée vers l'extérieur du tube lorsque le ruban sera mis en place, est pourvue d'une couche de fibre de verre tissée et/ou non tissée ou d'une couche de protection du genre projection de mica. On peut également adjoindre à ces rubans métalliques des fibres de polyester. On crée ainsi un renforcement structurel du tube et une barrière à l'action d'une flamme extérieure sur le tube. Ceci constitue un avantage important de ces complexes, compte tenu du fait que le fluide véhiculé par le tube est en général très inflammable. A titre d'exemple on indiquera que pour un tube de diamètre extérieur de l'ordre de 1 à 3 centimètres, la couche interne en polyéthylène à haute densité est d'une épaisseur comprise entre 0,4 et 0,8 mm, la couche intermédiaire, selon qu'elle est une simple feuille métallique ou qu'elle est constituée par un ruban complexe multicouche, est d'une épaisseur qui peut varier entre 15 et 100 tL Enfin, la couche externe en élastomère ou en polyamide a une épaisseur comprise entre 0,3 et 0,5 mm. Il est intéressant de remarquer que le matériau en feuille utilisé dans des épaisseurs faibles, ne nuit pas au travail mécanique que l'on fait subir à ce tube (tulipage, dilatation mécanique radiale, ..) pour assurer l'insertion d'embouts de connexion ou la coopération de dispositifs de connexion avec les extrémités de tube. A cet égard le tube selon l'invention se comporte comme un tube classique. Ce qui lui permet d'être mis en oeuvre avec des moyens traditionnels dont le maniement et l'usage sont parfaitement maîtrisés. On mentionnera en outre, lorsque le matériau en feuille est métallique, le fait que le tube devient conducteur électrique, ce qui permet de le connecter à un dispositif de masse et d'évacuation par exemple de l'elec- tricité statique. Enfin, le fait que le tube intérieur soit en polyéthylène permet de faire subir au tube un procédé de traitement en fin de fabrication ou au cours de sa fabrication consistant à réticuler la couche interne de ce tube, ce qui améliore ses performances au point de vue de la perméabilité aux liquides et aux gaz hydrocarbures ou alcooliques. REVENDICATIONS 1. Canalisation en matériau multicouche destinée à véhiculer un fluide de véhicule automobile, caractérisée en ce qu'elle comporte une couche interne (2) en polyéthymène, une couche intermédiaire formée d'un matériau (6, 14) en feuille mince enveloppant intimement la couche interne (2) et une couche externe (10) en matériau synthétique adapté à l'environnement. 2. Canalisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la couche intermédiaire (6, 14) est une feuille métallique. 3. Canalisation selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'épaisseur de cette couche métallique est comprise entre 10 et 70 p. 4. Canalisation selon la revendication 3, caractérisée en ce que le métal est de l'aluminium. 5. Canalisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la couche intermédiaire comporte un complexe multicouche comprenant au moins une feuille métallique et une couche d'adhésif sur au moins l'une de ses faces. 6. Canalisation selon la revendication 5, caractérisée en ce que la feuille métallique est pourvue sur l'une de ses faces d'une couche à base de fibre de verre. 7. Canalisation selon la revendication 5, caractérisée en ce que la feuille métallique est pourvue sur l'une de ses faces d'un revêtement en mica. 8. Canalisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la couche enveloppe est réalisée par banderolage hélicoïdal avec recouvrement d'un ruban du matériau en feuille mince sur la couche interne en polyéthylène. 9. Canalisation selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la couche enveloppe est réalisée par roulage longitudinal avec recouvrement d'un ruban du matériau en feuille mince sur la couche interne en polyéthylène. 10. Canalisation selon la revendication 2, caractérisée en ce que la couche externe est en polyamide coextrudé sur la couche intermédiaire préalablement recouverte d'un adhésif à base d'acide maléique. 11. Canalisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la couche interne est en polyéthylène haute densité. 12. Canalisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la couche interne est en polyéthylène haute densité réticulée. 13. Canalisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les épaisseurs de chaque couche sont comprises entre 0,4 et 0,8 mm pour la couche interne, 0,015 et 0,1 mm pour la couche intermédiaire, 0,3 et 0,5 mm pour la couche externe.