Brevet FR3025584A1 — publié le 20160311

L'invention concerne un récipient composite de conditionnement de gaz, en particulier une bouteille de gaz médical. Une telle bouteille est préférentiellement utilisée pour conditionner un gaz de type oxygène mais peut aussi être utilisée dans le domaine industriel, alimentaire ou autre. Les gaz et mélanges gazeux, notamment les gaz industriels et médicaux, sont classiquement conditionnés dans des récipients de gaz, telles des bouteilles de gaz, sous pression, c'est-à-dire à une pression pouvant atteindre plusieurs centaines de bar absolus. Un récipient du type bouteille de gaz est typiquement formé d'un corps cylindrique creux fermé, à sa base, par un fond et comprenant, en partie haute, une ogive portant un col muni d'un orifice de sortie par lequel le gaz peut être introduit ou, à l'inverse, extrait du corps de la bouteille. Le corps cylindrique creux peut être formé en totalité d'un matériau métallique, tel de l'acier ou un alliage d'aluminium, ou alors être composite, c'est-à-dire formé d'une partie creuse formant le corps cylindrique, couramment appelé « liner », laquelle est recouverte d'un bobinage de filaments fixés par une résine epoxy par exemple. Habituellement, la surface d'un récipient composite est soit polie pour lui conférer un aspect esthétique résistant et durable, soit revêtue d'une peinture conçue pour être esthétique et résistante. Parfois, on agence autour du corps du récipient un (ou plusieurs) suremballage destiné à rester au moins en partie sur le récipient pendant les phases d'utilisation dudit récipient par un utilisateur et/ou pendant les phases de conditionnement, de transport, de stockage... Ce ou ces suremballages formant une ou des couches protectrices, peuvent porter des marquages divers. A ce titre, on peut citer les documents WO-A-98/16776, WO-A-2012/035289 et CNU-201651751 décrivant des bouteilles de gaz recouvertes extérieurement de manchon(s) ou couche(s) protectrice(s), par exemple un film plastique. Dans le cas d'un récipient composite dont la surface externe est simplement recouverte d'une résine epoxy polie ou revêtue d'une peinture, se pose le problème du traçage et d'une détection visuelle des endommagements et chocs que peut subir le récipient, lesquels peuvent porter atteinte à son intégrité mécanique au fil du temps. 3025584 2 En effet, ces endommagements et chocs ne sont pas facilement détectables et ce, d'autant moins lorsque des contraintes de communication, opérationnelles et réglementaires doivent être remplies car celles-ci peuvent masquer les éventuels chocs ou détériorations diverses. 5 Ainsi, dans le cas d'un récipient avec finition par résine epoxy polie de type « gel coat » transparent (gel coat = revêtement de type gel), le traçage ou la détection des endommagements est basé sur la résistance du « gel coat » et sur le glaçage des fibres de verres sous-jacentes au « gel coat ». Dans ce cas, un choc de faible énergie très localisé peut fortement abaisser certaines caractéristiques mécaniques du récipient sans que la résine et/ou 10 les fibres de verre ne le laissent apparaitre en surface du récipient. Par ailleurs, dans le cas d'un récipient avec finition type « gel coat » de peinture, là encore, sous certaines conditions de choc de faible énergie et très localisé, la peinture peut être trop résistante, donc ne pas présenter d'écaillage et/ou de fissuration dus au choc, alors que les caractéristiques mécaniques du récipient sont affectées. 15 Ainsi, les Figures 2 et 3 ci-annexées montrent les dégâts générés à l'intérieur d'un récipient composite (volume 2 litres) à liner métallique soumis à une énergie de 170J via un impacteur de 100 mm de diamètre. Comme on le voit (Fig. 2), la paroi interne du liner est très abimée et déformée suite au chocd el'impacteur, alors qu'extérieurement (Fig. 3), ces détériorations ne sont pas aisément décelables car l'impact n'est pas ou que très peu visible. 20 De même, une déformation plastique du liner peut se produire, permanente ou pas, au gré des cycles de remise en pression/vidange du récipient, abaissant ainsi certaines caractéristiques mécaniques du récipient, et pouvant mettre en cause sa sécurité au fil du temps. En fait, ces déformations ou décollements de liner ne sont visibles extérieurement au 25 récipient que par l'utilisation de techniques de contrôle non destructives, souvent onéreuses et lentes, donc impossibles à mettre en oeuvre industriellement selon l'état actuel de ces techniques. Dans un cas comme dans l'autre, il s' ensuite qu'une détection efficace du choc n'est donc pas possible par l'exploitant et donc qu'il n'est pas aisé de distinguer un tel récipient de 30 caractéristiques mécaniques détériorées d'un même récipient sain, c'est-à-dire n'ayant pas subi de choc ou analogue. Le problème est donc de pouvoir distinguer un récipient affecté par un choc, une détérioration ou analogue d'un récipient sain de manière à pallier les inconvénients et problèmes susmentionnés. 3025584 3 La solution de l'invention est un récipient composite de conditionnement de gaz, notamment une bouteille de gaz sous pression, comprenant : - un corps creux cylindrique, encore appelé « liner », définissant un volume interne pour recevoir du gaz, 5 - un enroulement filamentaire bobiné autour dudit corps creux cylindrique, et - plusieurs enveloppes superposées les unes aux autres, caractérisé en ce qu'il comprend : - une première enveloppe agencée directement autour et au contact de l'enroulement filamentaire, et une deuxième enveloppe agencée directement autour et au contact de ladite 10 première enveloppe, et - l'une au moins desdites enveloppes est conçue pour réagir par un changement visuel lors d'un impact mécanique potentiellement critique ou dommageable pour l'intégrité du récipient, ou de l'exposition à une flamme ou à une température supérieure à 70°C pendant une durée d'au moins 30 secondes. 15 Selon le cas, l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes : - le corps creux cylindrique est en matériau polymère ou métallique, par exemple en acier ou en alliage aluminium. - le corps creux cylindrique est un cylindre de 5 à 100 cm de diamètre externe, de 20 préférence de 8 à 50 cm et ayant une épaisseur de paroi comprise entre 0.1 mm et 20 mm, de préférence de 0.4 à 10 mm. - l'enroulement filamentaire comprend des fibres de carbone, de verre, de kevlar ou d'aramide, ou leurs combinaisons, de préférence les fibres sont imprégnées de résine. - au moins la deuxième enveloppe est amovible. 25 - la première enveloppe et la deuxième enveloppe sont amovibles. - l'épaisseur totale des enveloppes superposées est comprise entre 0.05 et 5 mm, de préférence moins de 3 mm, de préférence encore moins de 2 mm. - la deuxième enveloppe est transparente. - la deuxième enveloppe est plus épaisse que la première, lui conférant une résistance 30 à l'usure meilleure, de préférence sans possibilité de déchirement ou de rupture en plusieurs morceaux aisés, tout en permettant un traçage aux impacts mécaniques ou aux sollicitations à la température pertinent et reconnaissable. - une troisième enveloppe est agencée autour de ladite deuxième enveloppe. 3025584 4 - les enveloppes sont formées d'un matériau polymère choisi parmi polyester (PET), polyoléfine (PAO), polyuréthane (PUR), et polychlorure de vinyle (PVC), de préférence en PVC. - l'épaisseur El de la première enveloppe est inférieure à l'épaisseur E2 de la 5 deuxième enveloppe, c'est-à-dire El E1, 3025584 7 par exemple E2 est comprise entre 0,4 et 1,3 mm. La troisième enveloppe 9 qui est optionnelle, a préférentiellement une épaisseur E3 inférieure ou égale à 300 um, typiquement entre 50 et 200 um. Dans tous les cas, l'épaisseur totale (E1+E2+E3) de l'ensemble des enveloppes 7, 8, 9 5 superposées est comprise entre 0.05 et 5 mm, de préférence inférieure à 3mm, de préférence encore entre 0.05 et 1.5 mm environ. Les enveloppes 7, 8, 9 sont fixées soit en les étirant mécaniquement, soit par collage, soit par rétraction thermique, soit par soudage. Certaines enveloppes peuvent combiner plusieurs effets pour leur mise en place autour du fût, par exemple un effet d'étirement et un 10 effet de rétraction thermique, ou un effet mécanique avec une action de collage Le (ou les) matériau constitutifs des diverses enveloppes 7, 8, 9 peut être choisi parmi polyester (PET), polyoléfine (PAO), polyuréthane (PUR), et polychlorure de vinyle (PVC), de préférence au moins une enveloppe est en PVC. Préférentiellement, la deuxième enveloppe 8 est transparente, de préférence 15 l'enveloppe la plus extérieure au fût du récipient, et avantageusement, recouvre en totalité la surface externe du fut du récipient. Par ailleurs, au moins l'une des enveloppes 7, 8, 9 est imprimée par une technique de jet d'encre, laser ou autre, de préférence la première enveloppe 7. Par exemple, une enveloppe au moins est de couleur à dominante blanche ou claire, de 20 préférence la première enveloppe 7, sur au moins 60% de sa surface. Cette enveloppe peut également être imprimée pour communiquer des informations d'ordre commercial (nom de marque, logo...) ou réglementaire (instructions d'usage...). De préférence, l'enveloppe extérieure 8 transparente est remplacée avant chaque remplissage du récipient avec du gaz. 25 La pose et la dépose des enveloppes 7, 8, 9 sur le récipient peuvent être opérées manuellement et/ou à l'aide d'un équipement (semi-)automatique. En outre, des autocollants, tels des films adhésifs de taille réduite ( REVENDICATIONS1. Récipient composite de conditionnement de gaz comprenant : - un corps creux cylindrique (1) définissant un volume interne (2) pour recevoir du 5 gaz, - un enroulement filamentaire (3) bobiné autour dudit corps creux cylindrique (1), et - plusieurs enveloppes (7, 8) superposées les unes aux autres, caractérisé en ce qu'il comprend : - une première enveloppe (7) agencée directement autour et au contact de 10 l'enroulement filamentaire (3), et une deuxième enveloppe (8) agencée directement autour et au contact de ladite première enveloppe (7), et - l'une au moins desdites enveloppes (7, 8) est conçue pour réagir par un changement visuel lors d'un impact mécanique potentiellement critique ou dommageable pour l'intégrité du récipient, ou de l'exposition à une flamme ou à une température supérieure à 70°C pendant 15 une durée d'au moins 30 secondes. 2. Récipient selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le corps creux cylindrique (1) est en matériau polymère ou métallique. 20 3. Récipient selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enroulement filamentaire (3) comprend des fibres de carbone, de verre, de kevlar ou d'aramide, ou leurs combinaisons, de préférence les fibres sont imprégnées de résine. 4. Récipient selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au 25 moins la deuxième enveloppe (8) est amovible, de préférence la première enveloppe (7) et la deuxième enveloppe (8) sont amovibles. 5. Récipient selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur totale des enveloppes (7, 8) superposées est comprise entre 0.05 et 5 mm. 30 6. Récipient selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième enveloppe (8) est transparente. 11 3025584 7. Récipient selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une troisième enveloppe (9) est agencée autour de ladite deuxième enveloppe (8). 8. Récipient selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les 5 enveloppes (7, 8, 9) sont formées d'un matériau polymère choisi parmi polyester (PET), polyoléfine (PAO), polyuréthane (PUR), et polychlorure de vinyle (PVC). 9. Récipient selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur (El) de la première enveloppe (7) est inférieure à l'épaisseur (E2) de la deuxième 10 enveloppe L8). 10. Récipient selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur (El) de la première enveloppe (7) est inférieure à 0,5 mm. 15 11. Récipient selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première enveloppe (7) et/ou la deuxième enveloppe (8) forment des manchons recouvrant plus de 60% de la surface extérieure du corps creux cylindrique (1) recouvert de l'enroulement filamentaire (3), de préférence de 80% à 100% de ladite surface extérieure. 20 12. Récipient selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend : - une première enveloppe (7) portant un ou plusieurs marquages, - une deuxième enveloppe (8) transparente, conçue pour réagir par un changement visuel lors d'un impact mécanique ou de l'exposition à une flamme ou à une température 25 supérieure à 70°C, et - une troisième enveloppe (9) transparente, - la deuxième enveloppe (8) étant agencée entre la première enveloppe (7) et la troisième enveloppe (9). 30 13. Récipient selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première enveloppe (7), la deuxième enveloppe (8) et la troisième enveloppe (9) sont en PVC. 14. Récipient selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est une bouteille de gaz. 3025584 12 15. Utilisation d'un récipient selon l'une des revendications précédentes pour stocker un gaz ou mélange gazeux à une pression allant jusqu'à 700 bar.