Brevet FR3151619A1 — publié le 20250131

Ensemble gonflable (1) comprenant un support (10) textile tubulaire réalisé dans un tissu sans couture, ledit support étant recouvert d’une couche d’enduit en un matériau polymère thermoplastique et étant fermé à ses extrémités (3, 4) de manière à obtenir une chambre étanche à un gaz de gonflage, dans lequel des parois (7) de ladite chambre ont une densité de surface inférieure à 1000g/m 2 . Figure pour l’abrégé : Fig. 2 ENSEMBLE GONFLABLE ET PROCEDE DE FABRICATION D’UN ENSEMBLE GONFLABLE La présente invention se rapporte au domaine des ensembles gonflables utilisés dans des structures gonflables, structures du type comportant au moins un ensemble gonflable formant une poutre qui compose l’ossature des enceintes, des abris ou des tentes gonflables lorsque l’ossature est recouverte d’une toile, ou des structures du type comportant un ou plusieurs ensembles gonflables assemblées entre eux et utilisés dans la fabrication des meubles ou des objets flottants. On connait dans le domaine des structures gonflables des poutres gonflables du type comportant une enveloppe en tissu qui renferme un boudin gonflable. Les boudins gonflables ont généralement une forme tubulaire et sont munis de valves de gonflage. On obtient un tel boudin tubulaire en enroulant sur lui-même un film en un matériau polymère, puis en reliant les deux bords longitudinaux à l’aide d’une soudure longitudinale pour obtenir un tube ouvert, suivi de deux soudures aux extrémités afin de fermer le tube. Après gonflage, les boudins fonctionnent comme des poutres, ils assurent le raidissement de l’armature. Une structure gonflable est obtenue en confectionnant une enveloppe textile par découpe selon un motif donné, ensuite par couture des bords du tissu de manière à lui donner une forme tubulaire, suivie de la couture de différentes enveloppes tubulaires entre elles afin d’obtenir la forme souhaitée, par exemple une forme d’arche ou de traverse. Plusieurs boudins tubulaires précédemment confectionnés sont insérés à l’intérieur de l’enveloppe textile ainsi confectionnée, enveloppe qui se raidit lors du gonflage des boudins. Ces structures sont très légères tout en étant suffisamment rigides une fois gonflées. La pression de gonflage est comprise généralement entre 0,1 et 0,5 bar, et le plus souvent entre 0,2 et 0,35 bar. On connaît des enceintes gonflables autoportantes des documents FR3069001 ou FR3092126. Ces enceintes comportent une structure comportant des poutres et des entretoises qui supportent un couvrant séparant la partie interne de l’enceinte de l’extérieur. De telles enceintes sont très légères, elles sont réalisées généralement à base de matériaux souples et leur fabrication demande une attention particulière quant aux dispersions de forme et de dimensions de leur géométrie dues notamment aux tolérances de fabrication. On s’est ainsi rendu compte que les opérations de couture étaient non seulement très consommatrices de temps et de main d’œuvre, mais qu’elles étaient aussi une source de défauts de fabrication. On connaît par ailleurs le document US 2011/253184 qui décrit une tente gonflable réalisée en un tissu très léger. Selon ce document, les bords adjacents du tissu de la tente sont rabattus l’un sur l’autre et soudés de manière à obtenir des conduits d’air qui forment, lorsqu’ils sont gonflés, les arches de la tente. Afin de rendre étanches les passages d’air, les parois des conduits d’air sont recouvertes d’une certaine épaisseur de matériau hermétique à l’air. Les conduits d’air ainsi obtenu sont toutefois d’assez petit diamètre, ce qui limite leur champ d’utilisation. Par ailleurs, la confection du conduit d’air nécessite des opérations préalables de découpe du tissu, d’assemblage de ses bords et de soudure, en plus de celui d’enduction, opérations qui conduisent à des prix de fabrication élevés. Un objectif de l’invention est de remédier aux inconvénients des documents précités et d’apporter une solution originale pour la réalisation d’un ensemble gonflable réalisé de manière économique, tout en étant fiable en fonctionnement, et apte à être gonflé à des pressions de gonflage élevées. Cet objectif est atteint par l’invention qui propose un ensemble gonflable comprenant un support textile tubulaire réalisé dans un tissu sans couture, ledit support étant recouvert d’une couche d’enduit en un matériau polymère thermoplastique et étant fermé à ses extrémités de manière à obtenir une chambre étanche à un gaz de gonflage, dans lequel des parois de ladite chambre ont une densité de surface inférieure à 1000g/m2. Autrement dit, l’invention propose un ensemble gonflable réalisé à base d’un support tubulaire en tissu sans couture, support qui assure les propriétés mécaniques de l’ensemble. Ce support est enduit d’un matériau polymère thermoplastique qui protège les fibres du tissu du support et assure l’étanchéité au gaz de gonflage. Un tel gaz de gonflage peut être un gaz inerte, tel l’azote, ou de l’air. Les deux extrémités opposées du support sont fermées par collage ou par soudage de manière à rester étanches sous la pression du gaz de gonflage. Selon un aspect avantageux de l’invention, les fibres utilisées pour réaliser le support en tissu sont des fils très fins et résistants et la couche d’enduction est très fine, de manière à obtenir un ensemble de gonflage sous forme d’une chambre unique, donc sans chambre interne supplémentaire, et dont les parois ont une densité de surface inférieure à 1000g/m 2 et de préférence comprise entre 750 et 920g/m 2 . Ainsi, il a été constaté, après tests effectués en laboratoire, qu’un tel ensemble de gonflage résistait à des pressions de gonflage élevées, tout en étant très léger, de poids réduit par rapport à des tuyaux enduits, tels les tuyaux de pompiers. La pression de gonflage peut atteindre 5 x 10 5 Pa (5 bars) et cela sensiblement sans pertes d’étanchéité. On arrive ainsi à obtenir un ensemble de gonflage de construction simplifiée, car il ne comporte plus de chambre à air interne, ni d’enveloppe externe cousue autour de celle-ci. On obtient ainsi un ensemble de gonflage plus robuste, car on a supprimé les zones critiques exposées aux risques de fuite ou de déchirure, tout en résistant aux pressions de gonflage élevées et étant plus facile à fabriquer et à utiliser. Un autre avantage résultant de la suppression des coutures est une esthétique améliorée de l’ensemble de gonflage de l’invention. L’épaisseur moyenne de ladite couche d’enduit peut être comprise entre 0,4 et 0,8 mm et peut être de préférence égale à 0,6 mm. Le module de Young du tissu dudit support peut être d’environ 500MPa. Le module de Young se mesure dans les sens de la chaîne et de la trame du tissu textile suivant la procédure de tests décrite par la norme ISO 13934-1. Ledit tissu peut comprendre des fils de chaîne et des fils de trame en un matériau choisi parmi : le polyester, le polyamide, le polyéthylène, ledit matériau peut être de préférence un polyester. Ces fils ont ainsi une très haute ténacité et peuvent avantageusement être utilisés pour réaliser une trame ayant un faible grammage. Le grammage dudit tissu peut être compris entre 300 et 600 g/m 2 , de préférence entre 350 et 500 g/m 2 et encore plus préférentiellement il peut être d’environ 440 g/m2. Un tel tissu est suffisamment dense pour supporter les contraintes mécaniques de traction du gaz de gonflage. Le matériau utilisé pour la couche d’enduit peut être du polyuréthane thermoplastique, de préférence à base de polyéther polyols. Un tel matériau présente une bonne adhérence au tissu du support et a une excellente résistance aux attaques microbiologiques et fongiques qui peuvent être dus aux microorganismes présents dans le gaz de gonflage. Ladite chambre peut comporter une valve de gonflage montée de manière étanche sur le tissu enduit de la paroi de la chambre. Ceci permet le gonflage et le dégonflage de la chambre étanche de manière aisée. Ensemble gonflable selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite chambre peut être apte à être gonflée jusqu’à 5 x 10 5 Pa (5 bars). On obtient ainsi un ensemble gonflable sans chambre interne, ultraléger et qui peut être gonflé à des pressions élevées, sensiblement sans perte d’étanchéité. L’objectif de l’invention est également atteint avec un procédé de fabrication d’un ensemble gonflable, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes dans l’ordre : a) réalisation d’un support textile tubulaire sans couture par tissage circulaire, b) enduction par extrusion d’une couche de matériau polymère thermoplastique du support réalisé à l’étape précédente, c) retournement du support enduit de l’étape précédente, et d) fermeture des extrémités dudit support après avoir prévu une mise en place d’une valve de gonflage. Le procédé de l’invention peut comprendre une étape supplémentaire c’), préalable à l’étape d), de gonflage à l’aide de la vapeur d’eau du support enduit obtenu à l’étape c). Dans une variante du procédé, on peut rajouter une étape de thermoformage de l’ensemble gonflable de manière à lui imprimer une forme d’arche. On peut réaliser l’étape d) du procédé de l’invention en effectuant un soudage des extrémités de l’ensemble gonflable. Les extrémités de l’ensemble gonflable sont soudées par une soudure HF ou à ultrasons. L’invention sera mieux comprise grâce à la suite de la description, qui s’appuie sur les figures suivantes : la est une vue schématique en perspective d’un d’une structure gonflable de pour une enceinte gonflable de type connu; la est une vue en perspective d’un ensemble gonflable de l’invention ; la est une du support enduit qui compose l’ensemble gonflable de l’invention lors de sa fabrication; la représente les étapes du procédé de fabrication d’un ensemble gonflable de l’invention ; et la illustre de manière schématique les étapes du procédé de l’invention selon un autre mode de réalisation. Sur les différentes figures, les éléments identiques ou similaires portent la même référence. Leur description n’est donc pas systématiquement reprise. La illustre une structure gonflable 100 de l’état de la technique, structure qui est dans cet exemple une enceinte gonflable comprenant une ossature 101 réalisée à base de plusieurs boudins gonflables de l’état de la technique. Les boudins gonflables ont une forme générale tubulaire, ils sont réalisés à base d’un film étanche à l’air par des opérations successives de confection et d’assemblage pour former une chambre à air étanche. Après confection, les boudins gonflables sont insérés dans une enveloppe textile. L’enveloppe textile peut contenir un ou plusieurs boudins gonflables et elle est confectionnée par couture afin de prendre la forme d’un élément de l’ossature de l’enceinte, tels une poutre, une arche ou une traverse. La illustre un ensemble gonflable 1 selon l’invention. Il comporte un support 10 textile tubulaire enduit d’une couche de matériau polymère thermoplastique sur la face interne de ses parois 7, tel qu’il sera détaillé par la suite. Le support 10 présente une forme allongée et il est fermé de manière étanche à ses extrémités 3 et 4, par exemple utilisant un dispositif de collage 40. La fermeture étanche tu support peut se faire en déposant une couche de colle entre les parois d’extrémité du support 10, parois qui sont pincées entre deux mâchoires plates parallèles 41, 42 et serrées à l’aide des vis 43. Le collage peut se faire à froid, en utilisant une colle du type polymérique étanche à l’air et à l’eau, telle la colle à base de polymère MS de la société TEC7 ® . On obtient ainsi une chambre étanche au gaz de gonflage. Une valve de gonflage 5, qui permet également le dégonflage, complète l’ensemble de gonflage 1. La valve de gonflage 5 est montée de manière étanche sur le tissu enduit de la paroi de la chambre. Pour ceci, la valve de gonflage 5 est collée, par exemple en utilisant une colle du type précédemment décrit, ou elle est soudée à l’aide d’une soudure HF ou à ultrasons aux parois du support 10 de manière à permettre gonflage de l’ensemble depuis l’extérieur, à l’aide d’une pompe ou d’un compresseur. Dans une variante de l’invention, les extrémités 3 et 4 du support 10 sont soudées par exemple à l’aide d’une soudure HF ou à ultrasons. La illustre un support 10 textile tubulaire enduit d’une couche 20 d’enduit en un matériau polymère thermoplastique, dont une partie a été soulevée à l’aide d’une pince de pelage 30 afin de laisser visible l’armure de tissage en dessous. Le support 10 ouvert à ses extrémités 3 et 4 présente une forme sensiblement cylindrique de section annulaire autour d’un axe de révolution X-X’. L’armure de tissage a été obtenue par tissage des fils de chaîne 15 (ce sont des fils orientés longitudinalement) et des fils de trame 16 (ce sont des fils orientés transversalement). Les fils de chaîne 15 et les fils de trame 16 sont dans l’exemple décrit des fils de polyester filamentaire (PET) à haute ténacité. Par haute ténacité on comprend des fils à résistance mécanique plus élevée et qui se tient mieux dans le temps par rapport à des conditions extérieures/environnementales sévères : pH, humidité, température, temps. En particulier les PET de haute ténacité seraient moins sensibles à l’humidité/vieillissement car ils ont une masse moléculaire moyenne en nombre (Mn) plus élevée et un moins grand nombre de groupes carboxyles en fin de chaîne (CEG) que les PET classique ‘basse’ ténacité. Pour obtenir un poids de surface (grammage) le plus faible possible, on réalise le tissage avec des fils de chaîne et de trame très fins. Ainsi, on préfère utiliser des fils de chaîne 15 en PET, ayant les caractéristiques techniques suivantes : 2200 dtex, torsion 100z, 478 doubles extrémités (paires). On préfère utiliser des fils de trame 16 en PET ayant les caractéristiques techniques suivantes : 2200 dtex, torsion 40z, 70fils/10cm. Tel que visible à la , l’armure est du type uni ou du type toile, elle a été obtenue en insérant des fils de trame 16 alternés sur des fils de chaîne15 pour obtenir les mêmes côtés à l’endroit et à l’envers. Ce type d’armure présente le plus grand nombre d’interactions entre les fils de chaîne et les fils de trame et est assez uniforme, voire assez lisse en surface. L’armure obtenue par tissage des fils de chaine 15 et des fils de trame 16 de l’exemple décrit présente une épaisseur moyenne d’environ 0,45 mm et un poids par unité de surface (ou grammage) d’environ 440 g/m 2 . L’armure du support 10 de l’invention a été obtenue par tissage circulaire des fils de chaine 15 et de trame 10 à l’aide d’une machine de tissage circulaire, par exemple du type HM604 de la société MANDALS ® . L’armure ainsi obtenue est ensuite recouverte d’une couche 20 d’enduit qui est de préférence du polyuréthane thermoplastique (TPU) et de préférence du TPU à base de polyéther polyols. Ce matériau présente de très bonnes propriétés d’adhérence à l’armure tissée du support 10 et forme une bonne barrière aux gaz de gonflage (il présente un faible facteur de perméabilité à l’air, d’environ 0.5m 3 /h/m 2 ) . Par ailleurs, ce matériau présente une excellente résistance aux attaques microbiologiques et fongiques. Un tel matériau a une dureté Shore A d’environ 86-88. L’épaisseur de la couche d’enduit 20 est d’environ 0,6 mm. La densité du matériau de la couche d’enduit 20 est d’environ 1,12 g/cm 3 . On va expliquer en référence à la les étapes du procédé de fabrication d’un ensemble gonflable 1 de l’invention. La première étape de fabrication est celle de tissage circulaire a) des fils de chaîne 15 et des fils de trame 16 sur un métier à tisser circulaire. On obtient ainsi un tube d’une longueur et d’un diamètre prédéterminés qu’on soumet à une étape d’enduction b). L’étape b) est réalisée par extrusion d’une couche fine de TPU sur le tube aplati obtenu à l’étape a), le tube étant à l’endroit. On effectue ensuite une opération de retournement du tube de l’étape b) et on obtient un tube à l’envers, de manière que la couche d’enduit 20 se trouve à l’intérieur du tube après retournement de celui-ci. On obtient ainsi un support 10 ayant une bonne étanchéité du tube au contact du gaz de gonflage tout en évitant toute délamination, par exemple par abrasion, de la couche d’enduit 20. On peut ensuite coller ou souder la valve de gonflage et fermer de manière étanche les extrémités 3 et 4 du support 10. Dans une variante préférée de réalisation de l’invention, on soumet le tube enduit et retourné obtenu à l’étape c) à une opération de gonflage à l’aide de la vapeur à une température d’environ 130-140°C et une pression d’environ 2bar pendant une période d’environ 10 min . Ceci permet au tube enduit de retrouver son diamètre, suite à la contraction qu’il a subie lors de l’étape b) d’extrusion. À la suite de cette opération, le diamètre du tube augmente d’environ 10 à 12% et la couche d’enduit 20 s’étire et s’uniformise de manière à obtenir une densité de surface (ou densité) d’environ 950 à 1000g/m 2 . On rajoute ensuite la valve de gonflage et on ferme de manière étanche les extrémités du support pour obtenir un ensemble de gonflage 1. A titre d’exemple, un ensemble 10 ainsi obtenu présente un diamètre d’environ 250 mm et peut être gonflé jusqu’à 5 x 10 5 Pa (5 bars) sans perte d’étanchéité. La illustre une opération supplémentaire du procédé d’obtention d’un ensemble gonflable 1 de l’invention. Il s’agit plus précisément d’une opération de thermoformage de l’ensemble de gonflage 1 obtenu comme précédemment décrit. Ainsi, on commence le thermoformage par une étape i) de chauffage à une température d’environ 100°C de l’ensemble gonflable 1 lors de son maintien à plat, ou selon un support agencé dans une direction axiale, en étant maintenu à chaque extrémité par un étau 50. Par direction axiale, on entend la direction sensiblement parallèle à l’axe de révolution X-X’ du support 10 de l’ensemble de gonflage. A l’étape ii), le support 10 est ensuite fixé avec ses étaux 50 sur une cale arrondie 52. Lors de l’étape iii), le support 10 est soumis au gonflage à l’aide de la vapeur d’eau à une température d’environ 130-140°C et une pression d’environ 2bar pendant une période d’environ 10 min . Ceci permet au support 10 et donc de l’ensemble de gonflage de prendre la forme arquée illustrée à l’étape iv). Un ensemble de gonflage 1’ en forme d’arche ainsi obtenu présente une rigidité améliorée comparé aux arches de l’ossature 110 de la de l’état de la technique. L’ensemble de gonflage 1, 1’ selon l’invention peut être utilisé pour construire l’ossature d’une enceinte gonflable, par exemple du type illustré à la , de manière plus économique, avec moins de composants et moins de main d’œuvre pour la confection et l’assemblage de ces composants, tout en conférant plus de rigidité à l’ossature. D’autres variantes et modes de réalisation de l’invention peuvent être envisagés dans le cadre de l’invention telle que revendiquée. Ainsi, les extrémités de l’ensemble de gonflage 1 peuvent prendre d’autres formes que celle illustrée, par exemple une forme galbée ou une forme plane. Ensemble gonflable (1, 1’) comprenant un support (10) textile tubulaire réalisé dans un tissu sans couture, ledit support étant recouvert d’une couche (20) d’enduit en un matériau polymère thermoplastique et étant fermé à ses extrémités (3, 4) de manière à obtenir une chambre étanche à un gaz de gonflage, dans lequel des parois (7) de ladite chambre ont une densité de surface inférieure à 1000g/m 2 . Ensemble selon la revendication 1, caractérisée en ce que l’épaisseur moyenne de ladite couche (20) d’enduit est comprise entre 0,4 et 0,8 mm et est de préférence égale à 0,6 mm. Ensemble selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module de Young du tissu dudit support est d’environ 500MPa. Ensemble selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit tissu comprend des fils de chaîne (15) et des fils de trame (16) en un matériau choisi parmi : le polyester, le polyamide, le polyéthylène et le matériau est de préférence un polyester. Ensemble selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le grammage dudit tissu est compris entre 300 et 600 g/m 2 , de préférence entre 350 et 500 g/m 2 . Ensemble selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit matériau polymère thermoplastique est du polyuréthane thermoplastique, de préférence à base de polyéther polyols. Ensemble selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite chambre comporte une valve de gonflage (5) montée de manière étanche sur le tissu enduit de la paroi (7) de la chambre. Ensemble gonflable selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite chambre est apte à être gonflée jusqu’à 5 x 10 5 Pa (5 bars). Procédé de fabrication d’un ensemble gonflable (1,1’) caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes dans l’ordre : réalisation d’un support (10) textile tubulaire sans couture par tissage circulaire, enduction par extrusion d’une couche (20) de matériau polymère thermoplastique du support réalisé à l’étape précédente, retournement du support enduit de l’étape précédente, et fermeture des extrémités (3, 4) dudit support après avoir prévu une mise en place d’une valve de gonflage. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend une étape supplémentaire c’), préalable à l’étape d), de gonflage à l’aide de la vapeur d’eau du support enduit obtenu à l’étape c). Procédé selon l’une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de thermoformage de l’ensemble gonflable de manière à lui imprimer une forme d’arche. Procédé selon l’une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que l’on réalise l’étape d) en effectuant un soudage des extrémités (3, 4) de l’ensemble gonflable.