Brevet FR3062446A1 — publié le 20180803

DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne le domaine des conduites de circulation de 5 fluide. Plus particulièrement l'invention est relative aux conduites de circulation de fluide pour véhicule automobile, tel que tuyau de refroidissement de fluide moteur, ainsi que leur procédé de fabrication. ART ANTERIEUR 10 Les conduites de circulation de fluide, tels que les tuyaux utilisés dans l'industrie automobile, sont notamment mises en oeuvre pour acheminer un fluide caloporteur, tel qu'un mélange eau/éthylène glycol, dans le circuit de refroidissement du moteur. Les contraintes principales de ces conduites 15 concernent la résistance aux températures élevées et à la pression lors du fonctionnement du moteur, ainsi que leur résistance à l'agression du liquide transporté. Actuellement, ces conduites de circulation de fluide, tels que les tuyaux de liquide de refroidissement pour moteur, sont généralement réalisées en une ou 20 plusieurs couches de matériau polymère élastomère (tel que du caoutchouc), renforcées par un tricotage ou tressage en matériau textile ou en fibres d'aramide ou de polyester. Par exemple, comme décrit dans le document GB 1 522 236 deux couches polymères sont extrudées l'une autour de l'autre, le matériau de renforcement étant interposé entre ces deux couches. La couche 25 interne est en polyéthylène, de préférence à haute densité, greffé avec un silane, et la couche externe est en polypropylène. Les principaux inconvénients de ces types de conduites incorporant au moins une couche de renfort sont liés à leur poids et leur encombrement (en raison 30 notamment de leur épaisseur). Leur cycle de fabrication qui est en partie manuel est d'une durée trop longue. De plus, du fait de leur rigidité, lesdites conduites transmettent des efforts aux interfaces, notamment sous l'effet des 3062446 2 vibrations du moteur. L'espace sous les capots étant de plus en plus réduit et la tendance actuelle étant à l'allègement général des véhicules, le document FR 2 797 673 a proposé, pour réduire le poids, ainsi que l'encombrement de tels tuyaux, une 5 conduite pour circuit de refroidissement, notamment de moteur thermique, formée d'au moins trois couches distinctes. Ces couches sont constituées, de l'intérieur vers l'extérieur, d'une couche interne en polyéthylène réticulé, d'une couche intermédiaire en polypropylène et d'une couche extérieure en matériau thermoplastique élastomère à base polyoléfinique, par exemple un alliage 10 élastomérique EPDM/ polypropylène. Le polyéthylène de la couche interne est par exemple réticulé avec des silanes. Une telle structure multicouche, faisant intervenir une multiplicité de matériau polymères différents, est encore trop complexe pour donner lieu à une fabrication économiquement intéressante. De plus, ces structures multicouches 15 comportent des matériaux difficilement séparables en vue de leur recyclage. BUTS DE L'INVENTION Un premier but de l'invention est donc de pallier les inconvénients décrits ci- 20 dessus et de proposer une conduite de circulation de fluide dont l'épaisseur de la paroi est encore réduite, tout en maintenant la résistance requise pour son utilisation notamment en tant que tuyau de refroidissement de fluide moteur de véhicule automobile. 25 Un autre but de l'invention est de réduire le poids des conduites de refroidissement afin d'alléger encore les véhicules. Un autre but de l'invention est de proposer une conduite de circulation de fluide comportant un nombre réduit de matériaux polymères, en vue d'une 30 fabrication plus simple et donc plus rapide et plus économique. Un autre but de l'invention est de proposer une conduite de circulation de fluide 3062446 3 pouvant être aisément recyclée. DESCRIPTION DE L'INVENTION A cet effet, la présente invention concerne une conduite de circulation de fluide pour véhicule automobile, tel que tuyau de refroidissement de fluide moteur, caractérisée en ce que la paroi de la conduite est constituée d'une seule couche réalisée en un matériau polymérique comprenant le mélange d'au moins deux matériaux polymères de nature différente, l'un, dénommé premier matériau, étant une polyoléfine, l'autre, dénommé second matériau, étant un polymère élastomère thermoplastique (TPE). Par conduite, sont désignés ci-après dans l'ensemble du texte tout tube, tubulure, canalisation, tuyau, et notamment donc les tuyaux de refroidissement 15 de fluide moteur. Les inventeurs ont pu, de manière surprenante, réaliser une conduite à paroi monocouche satisfaisant aux critères présentés en introduction, au moyen d'un mélange de polyoléfine et d'un polymère élastomère thermoplastique, alors que ces deux types de polymères sont utilisés, dans le document FR2797673, 20 en couche externe des tuyaux de refroidissement de fluide moteur, en complément d'autres couches interne ou et/ou intermédiaire. La fabrication d'une telle conduite à paroi monocouche est grandement facilitée par rapport aux conduites à paroi multicouche. 25 De plus, l'épaisseur de la paroi monocouche est réduite, ce qui permet d'insérer plus aisément cette conduite dans des espaces restreints, comme le sont les compartiments moteur actuels des véhicules automobiles ou les packs de batteries. En outre, une telle conduite à paroi monocouche est plus facilement recyclable. 30 Avantageusement, le matériau polymérique de ladite conduite renferme une teneur en polyoléfine d'au moins 30 % massique, de préférence au moins 40 % 3062446 4 massique. Plus particulièrement, ce matériau polymérique peut renfermer une teneur en polyoléfine comprise entre 30% et 70 % massique, de préférence entre 40 et 5 60 % massique. Le choix des proportions massiques, à l'intérieur de ces gammes, est fonction notamment de la résistance mécanique souhaitée pour la conduite, et sa destination. En dehors de ces gammes, les propriétés de la conduite peuvent être altérées : en deçà de 30 % massique, les performances, notamment de tenue à la 10 pression, sont dégradées, et en delà de 70 % massique, le matériau devient trop rigide, donc plus difficile à installer sur le véhicule et la conduite transmet trop d'efforts aux interfaces. Le polymère élastomère thermoplastique, qui confère notamment une certaine 15 souplesse à ladite conduite, est de préférence un polymère élastomère à base polyoléfinique, par exemple un élastomère vulcanisé. Ledit polymère élastomère thermoplastique à base polyoléfinique présente avantageusement une dureté Shore A comprise entre 30 et 70, de préférence 20 comprise entre 35 et 65, de préférence encore comprise entre 40 et 65. Ledit premier matériau est une polyoléfine choisie parmi le polypropylène (PP), le polyéthylène (PE), de préférence le polyéthylène à haute densité (PEND), un polyéthylène réticulé (PER) ou un mélange de ceux-ci. 25 La présente invention concerne également le procédé de fabrication d'une conduite de circulation de fluide telle que décrite ci-dessus. Ce procédé comprend une opération de mélange d'au moins la polyoléfine et le polymère élastomère thermoplastique (TPE), une étape d'extrusion dudit mélange dans 30 une extrudeuse à vis, suivie d'une étape de formage de la conduite, l'opération de mélange de la polyoléfine et du polymère élastomère thermoplastique (TPE) étant effectuée en amont de l'extrudeuse ou à l'entrée de cette dernière. 3062446 5 Il s'agit bien ici d'une étape d'extrusion du mélange des deux polymères polyoléfine et polymère élastomère thermoplastique conduisant à une structure mono-couche, et non d'une co-extrusion de deux polymères conduisant à une 5 structure bi-couche. L'installation pour la réalisation de ce procédé comprend donc soit une trémie d'alimentation pour chacun des polymères, avec une zone de mélange en amont de l'extrudeuse à vis, ou à l'entrée de cette dernière, soit une seule trémie d'alimentation recevant les deux polymères dans les proportions 10 souhaitées (sous forme d'un prémix). L'extrusion dudit mélange comprenant la polyoléfine et le polymère élastomère thermoplastique est avantageusement réalisée à une température comprise entre 180 et 240°C, de préférence entre 200 et 220 °C. Une telle température permet une bonne homogénéisation des deux matériaux différents dans le cylindre de l'extrudeuse lors de l'étape d'extrusion. Le formage est réalisé dans une enceinte chauffante. La présente invention concerne également l'utilisation de ladite conduite de circulation de fluide telle que décrite ci-dessus, en tant que tuyau de fluide de refroidissement, tels que pour moteur thermique, moteur électrique, convertisseur électrique ou batterie de véhicule. D'autres particularités et avantages ressortiront de la description ci-après d'un exemple non limitatif de réalisation de l'invention. EXEMPLE DE REALISATION Un exemple de réalisation d'une conduite de circulation de fluide caloporteur pour refroidissement de moteur comprend : -le mélange, dans des proportions massiques 40/60 de polypropylène (PP) 3062446 6 et d'un polymère élastomère thermoplastique à base polyoléfinique vulcanisé (TPV), par exemple de la marque Santoprene® (commercialisée par la société ExxonMobil); -l'introduction, au moyen d'une vis, dudit mélange des polymères dans une 5 extrudeuse ; -l'extrusion dudit mélange des polymères à une température comprise entre 200 et 220 °C , conduisant à une forme tubulaire ; -le thermoformage du matériau extrudé dans un four à air chaud pour lui donner sa forme définitive ; puis 10 -refroidissement ; et -éventuellement assemblage d'éléments de connectique. La conduite tubulaire présente une paroi monocouche d'épaisseur pouvant être entre 2 et 4 mm. Cette épaisseur réduite et sa densité voisine de 0,95 permet 15 de diminuer, à propriétés mécaniques équivalentes, le poids de la conduite de l'ordre de 40 % par rapport à une conduite ayant les mêmes performances mécaniques, réalisée en caoutchouc vulcanisé (dont la densité est généralement comprise entre 1,15 et 1,20) avec un renfort textile, de 3 à 5 mm d'épaisseur. 20 La conduite selon l'invention peut résister aux températures allant de -40°C à 125 °C. La présence du polymère élastomère thermoplastique dans le matériau polymère formant la paroi de la conduite présente plusieurs avantages, parmi 25 lesquels -un amortissement des vibrations, lorsque le moteur est en fonctionnement, et le véhicule en marche -une plus grande souplesse : qui permet la fixation des extrémités de ladite conduite aux embouts de raccordement, que ces derniers soient lisses 30 ou équipés de crans, sans nécessiter l'usage de système d'assemblage tels que des colliers de serrage. Il s'ensuit une simplification et une rapidité de montage du tuyau de refroidissement, tant lors son montage 3062446 7 initial que lors de son remplacement éventuel. De plus cette paroi monocouche formée de polypropylène (PP) et de polymère élastomère thermoplastique à base polyoléfinique vulcanisé (TPV) est apte à 5 résister aux agressions chimiques du fluide caloporteur transporté. REVENDICATIONS1. Conduite de circulation de fluide pour véhicule automobile, tel que tuyau de 5 refroidissement de fluide moteur, caractérisée en ce que la paroi de la conduite est constituée d'une seule couche réalisée en un matériau polymérique comprenant le mélange d'au moins deux matériaux polymères de nature différente, l'un, dénommé premier matériau, étant une polyoléfine, l'autre, dénommé second matériau, étant un 10 polymère élastomère thermoplastique (TPE). 2. Conduite selon la revendication 1, caractérisée en ce que le matériau polymérique renferme une teneur en polyoléfine d'au moins 30 % massique, de préférence au moins 40 % massique. 15 3. Conduite selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le matériau polymérique renferme une teneur en polyoléfine comprise entre 30% et 70 % massique, de préférence entre 40 et 60 % massique. 20 4. Conduite selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le polymère élastomère thermoplastique (TPE) est un polymère élastomère à base polyoléfinique. 5. Conduite selon l'une quelconque des revendications précédentes, 25 caractérisée en ce que le polymère élastomère thermoplastique (TPE) à base polyoléfinique est un élastomère vulcanisé. 6. Conduite selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le polymère élastomère thermoplastique (TPE) à base 30 polyoléfinique présente une dureté Shore A comprise entre 30 et 70, de préférence comprise entre 35 et 65, de préférence encore comprise entre 40 et 65. 3062446 9 7. Conduite selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit premier matériau est une polyoléfine choisie parmi le polypropylène (PP), le polyéthylène (PE), de préférence le polyéthylène à haute densité (PEND), un polyéthylène réticulé (PER) ou un mélange de ceux- Ci. 8. Procédé de fabrication de la conduite conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une opération de mélange d'au moins la polyoléfine et le polymère élastomère thermoplastique (TPE), une étape d'extrusion dudit mélange dans une extrudeuse à vis, suivie d'une étape de formage de la conduite, l'opération de mélange de la polyoléfine et du polymère élastomère thermoplastique (TPE) étant effectuée en amont de l'extrudeuse ou à l'entrée de cette dernière. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'extrusion dudit mélange comprenant la polyoléfine et le polymère élastomère thermoplastique (TPE) est réalisée à une température comprise entre 180 et 240°C, de préférence entre 200 et 220 °C. 10. Utilisation de la conduite de circulation de fluide selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, en tant que tuyau de fluide de refroidissement, tels que pour moteur thermique, moteur électrique, convertisseur électrique ou batterie de véhicule.25