Brevet FR2901731A1 — publié le 20071207

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un corps creux armé souple en matière élastomère, tel qu'un conduit, de forme géométrique complexe, c'est-à-dire avec de nombreuses et/ou fortes variations d'orientation, de diamètre, d'épaisseur et de section sur sa longueur. Les conduits en élastomères ou élastomères thermoplastiques, renforcés avec une armature (textile par exemple), sont généralement produits par extrusion. L'extrusion ne permettant de réaliser que des tubulures de section constante, d'épaisseur et de diamètres constants, il faut assembler plusieurs tubulures entre elles pour obtenir des formes complexes avec de nombreuses et/ou fortes variations d'orientation ou de section. On procède à l'extrusion d'une première tubulure, puis au tricotage d'une armature sur la première tubulure, et ensuite à une co-extrusion d'une deuxième tubulure sur la première tubulure armée. L'ensemble co-extrudé à l'état cru est mis en place sur un mandrin de mise en forme pour donner la forme définitive, coudée par exemple, du conduit. L'ensemble sur mandrin est ensuite placé dans un autoclave pour assurer sa vulcanisation. Après réticulation, le conduit conserve la forme du 20 mandrin. Enfin, le conduit est démoulé du mandrin par retrait en force. Cette dernière opération, très malaisée, n'est réalisable que pour des conduits de forme simple, peu coudée, et serait impossible dans le cas de conduits renforcés par une armature et/ou présentant des variations de section. 25 La présente invention vise à éviter ces inconvénients en fournissant un procédé permettant de réaliser un corps creux monobloc souple en matière élastomère, armé et de forme géométrique complexe, sans difficulté de démoulage. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un 30 corps creux armé souple en matière élastomère, tel qu'un conduit, et de forme complexe, consistant à - réaliser un mandrin escamotable de forme complexe sous la forme d'un noyau solide, fusible à une température de l'ordre de 200 à 280 C, ou sous la forme d'une vessie souple gonflée par un fluide sous pression, 35 - déposer une armature souple, à base de fils, de fibres, de bandes ou de nappes, sur le mandrin, - surmouler la mat ère élastomère, par injection ou compression, à une température de l'ordre de 160 à 230 C, sur ledit mandrin, et - faire fondre le noyau formant mandrin ou dégonfler la vessie formant mandrin, avant, pendant ou après vulcanisation de la matière élastomère surmoulée, afin d'extraire le corps creux surmoulé précédemment sans le dégrader. L'invention permet ainsi d'obtenir directement, sans difficulté de démoulage, un corps creux souple renforcé de forme libre. Dans le cas où le mandrin est réalisé sous la forme d'un noyau 10 solide fusible, la température de surmoulage de la matière élastomère est bien entendu inférieure à la température de fusion du noyau. En sus de l'armature, un ou plusieurs organes fonctionnels peuvent être intégrés et enrobés dans l'élastomère lors du surmoulage. Les organes fonctionnels précités comprennent par exemple des capteurs de température 15 ou de pression, des jauges de contraintes, des fils ou films résistants chauffants, des éléments de fixation, des coquilles de renfort, des grillages thermiques, etc. qui sont déposés en même temps que l'armature souple. L'armature souple est par exemple réalisée par tissage ou par enrubannage de fils autour du mandrin. 20 L'armature souple peut être réalisée avec des fils revêtus d'une matière élastomère. Selon une possibilité, l'armature souple est une nappe en surface de laquelle est déposé l'élastomère cru, puis l'ensemble composite nappe/élastomère obtenu est laminé entre des rouleaux de calandrage. Cette 25 disposition permet de choisir de déposer l'armature directement sur le mandrin ou dans l'épaisseur de l'élastomère sans contact avec le mandrin. La paroi externe du mandrin présente avantageusement une pluralité de nervures ou d'ergots de soutien prévus pour soutenir l'armature souple à distance de la paroi externe du mandrin, de telle sorte que l'armature 30 se trouve au milieu et noyée dans l'élastomère une fois le corps creux réalisé. Le noyau solide fusible peut être réalisé au moyen d'une presse d'injection, un circuit de récupération du noyau fondu après surmoulage, et d'acheminement vers la presse d'injection étant prévu en vue d'une réinjection dans le moule pour reprendre le procédé avec un nouveau noyau. 35 Le noyau solide fusible est par exemple formé d'un mélange d'étain et de zinc. La fusion du noyau solide est effectuée par exernple: - dans un four à chaleur tournante ou à induction, sous atmosphère ambiante ou neutre (p. ex. N2), - au moyen d'un fluide caloporteur dont la température 5 d'inflammation est supérieure à la température de fusion du noyau, - au moyen d'eau pulvérisée, - par attaque chimique du noyau, - au moyen d'une résistance électrique interne, ou encore - dans un bain d'ultrasons en température. 10 Le procédé selon l'invention est par exemple applicable à la réalisation, pour l'industrie automobile, de conduits de transport de fluide (circuit de refroidissement, entrée d'air ou sortie de turbocompresseur, etc.) de formes complexes et susceptibles de résister à des contraintes thermiques importantes tout en restant souples et résistants à des contraintes mécaniques. 15 De toute façon, l'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant un exemple de mise en oeuvre d'un procédé de fabrication d'un conduit en élastomère armé et de forme géométrique complexe pour le transport d'air en pression sur véhicule automobile. 20 La figure 1 est un organigramme représentant un exemple de procédé selon l'invention. La figure 2 comprend deux vues schématiques d'un exemplaire de conduit armé souple obtenu par le procédé de la figure 1. La figure 3 comprend trois vues schématiques en coupe 25 transversale représentant chacune une forme de réalisation d'un mandrin de mise en forme du conduit. La figure 4 représente schématiquement une étape de préparation d'une armature dans un autre exemple de procédé selon l'invention. Les figures 5 et 6 sont des vues en coupe longitudinale 30 d'exemplaires de conduits obtenus par un procédé selon l'invention. Dans une première étape S1 du procédé de la figure 1, un mélange 1 d'étain et de zinc, ici de l'Ostalloy 390, dont la température de fusion est de 199 C, est injecté dans une presse d'injection de manière à former un noyau solide fusible 2 géométriquement complexe destiné à constituer un mandrin 35 escamotable pour la mise en forme du conduit. Dans une deuxième étape S2 du procédé, une bande de toile de fibre de verre est bobinée autour du noyau solide, de manière à former une armature souple 3. Comme indiqué schématiquement sur la figure 3, la paroi externe du mandrin 2 peut présenter une pluralité d'ergots de soutien 19 qui, par leur forme géométrique (arrondie ou en picot) et leur répartition homogène autour du mandrin 2, permettent de soutenir l'armature souple 3 à distance de la paroi externe du mandrin 2. Lors d'une troisième étape S3 du procédé, de la silicone 4 est injectée, à une température de l'ordre de 160 C, sur le noyau portant l'armature. Puis la silicone est vulcanisée (étape S4) de sorte qu'est formé un conduit 5 souple en silicone armé. Enfin, lors d'une cinquième étape S5, le noyau formant mandrin est fondu à 250 C dans une étuve à l'air libre comportant des éléments chauffants 6. Le mélange métallique fondu 1 est ré-acheminé vers la presse d'injection au travers d'un conduit chauffé 7 relié à une pompe rotative à palettes P, puis le mélange métallique est réinjecté (étape Si) pour former un nouveau mandrin 2. Après évacuation totale du mélange métallique fondu, il est alors 20 possible d'extraire le conduit armé 5 surmoulé précédemment sans le dégrader (voir figure 2). La figure 4 représente un autre exemple de procédé selon l'invention dans lequel l'armature souple est une nappe 13. L'étape S2 du procédé décrit précédemment est remplacée par une phase de préparation de 25 l'armature souple. De l'élastomère cru 14 est déposé sur l'une ou les deux faces de la nappe 13. Puis l'ensemble composite nappe 13 et élastomère 14 ainsi obtenu est mis en cohésion par laminage entre des rouleaux de calandrage 16 et 17. La nappe 13 est sensiblement de même largeur que les rouleaux de 30 calandrage 16 et 17. L'armature ainsi préparée peut ensuite être déposée sur le mandrin comme dans les étapes S3 et suivantes du procédé décrit précédemment. La tenue en pression de ce conduit est optimale grâce à la présence de l'armature souple, et le procédé de réalisation du conduit offre une 35 grande liberté de forme du conduit et une possibilité d'intégration d'organes fonctionnels dans le corps du conduit. Comme indiqué sur la figure 5, le procédé selon l'invention permet ainsi d'inclure une patte de fixation F dans l'épaisseur du conduit 5. La patte de fixation F est intégrée et enrobée dans l'élastomère 4 lors du surmoulage (étape S3). La figure 5 illustre également les variations d'orientation, de courbure R1, R2, R3, et de diamètre Dl, D2 que permet d'obtenir le procédé selon l'invention sur un même conduit 5. La figure 6 illustre les variations de forme de section transversale a1, a2 (circulaires), a3 et a4 (rectangulaires ou autres) que permet d'obtenir le 10 procédé selon l'invention sur un même conduit 5. Comme il va de soi, et comme il ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite pas aux seuls exemples décrits ci-dessus; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe, quelles que soient notamment la nature ou la 15 forme du mandrin escamotable utilisé (vessie souple, etc.), de l'armature souple (polyester...), des moyens de fusion du noyau, de la matière élastomère employée (silicone, polyacrylate...), des organes fonctionnels qui sont intégrés, etc. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un corps creux (5) armé souple en matière élastomère de forme complexe, tel qu'un conduit, caractérisé en ce qu'il consiste à - (étape Si) réaliser un mandrin escamotable (2) de forme complexe sous la forme d'un noyau solide, fusible à une température de l'ordre de 200 à 280 C, ou sous la forme d'une vessie souple gonflée par un fluide sous pression, - (étape S2) déposer une armature souple (3; 13), à base de fils, de fibres, de bandes ou de nappes, sur le mandrin (2), -(étape S3) surmouler la matière élastomère (4), par injection ou compression, à une température de l'ordre de 160 à 230 C, sur ledit mandrin (2), et - (étape S5) faire fondre le noyau formant mandrin (2) ou dégonfler la vessie formant mandrin, avant, pendant ou après vulcanisation de la matière élastomère surmoulée (étape S4), afin d'extraire le corps creux (5) surmoulé précédemment sans le dégrader. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un ou plusieurs organes fonctionnels (F) sont intégrés et enrobés dans l'élastomère (4) lors du surmoulage (S3). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que 25 l'armature souple (3) est réalisée par tissage ou par enrubannage de fils autour du mandrin (2). 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'armature souple (3) est réalisée avec des fils revêtus d'une matière 30 élastomère. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'armature souple est une nappe (13) en surface de laquelle est déposé de l'élastomère cru (14), puis l'ensemble composite nappe (13) / élastomère (14) 35 obtenu est laminé entre des rouleaux de calandrage (16, 17). 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la paroi externe du mandrin (2) présente une pluralité de nervures ou d'ergots de soutien (19) prévus pour soutenir l'armature souple (3) à distance de la paroi externe du mandrin (2). 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le noyau solide fusible (2) est réalisé au moyen d'une presse d'injection, et en ce qu'est prévu un circuit de récupération du noyau fondu (1) après surmoulage et d'acheminement vers la presse d'injection en vue d'une réinjection (étape Si) dans le moule. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le noyau solide fusible (2) est formé d'un mélange d'étain et de zinc. 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la fusion du noyau solide (2) est effectuée dans un four à chaleur tournante ou à induction, sous atmosphère ambiante ou neutre. 10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la fusion du noyau solide (2) est effectuée au moyen d'un fluide caloporteur dont la température d'inflammation est supérieure à la température de fusion du noyau (2). 11. Conduit (5) de transport de fluide pour véhicule automobile 25 réalisé par un procédé selon l'une des revendications 1 à 10.