Tube pour le transport de fluide sous pression.
L'invention concerne de manière générale un tube comprenant un tube d'âme d'un tuyau renforcé destiné à transporter des fluides sous pression, une enveloppe de protection externe pour le tuyau renforcé et, plus particulièrement, un tuyau dont le tube d'âme est tel qu'il peut transporter des fluides sous pression et peut être utilisé dans les appareils respiratoires ou en tant que tuyaux de raccordement ombilical.
On s'est déjà proposé de fabriquer un tuyau souple pouvant transporter des fluides sous pression qui comprend un tube d'âme, en matière plastique ou en résine synthétique armé d'une ou plusieurs couches de matière fibreuse de renforcement tressée, tricotée, ou enroulée en hélice autour du tube d'âme et une gaine de protection en caoutchouc ou en résine synthétique. Des exemples de tels tubes sont décrits dans le brevet des Etats-Unis
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d'âme en Nylon et une gaine protectrice en Nylon, et dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 3.722.550 ayant pour objet un tuyau dont le tube d'âme est obtenu par extrusion d'un polyuréthanne et est renforcé par une matière fibreuse qui y adhère.
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 3.720.235 propose également un tuyau flexible composite pouvant être utilisé dans les appareils respiratoires. Le tuyau décrit est
fait d'un tube d'âme en matière plastique ou en résine thermoplastique dont la paroi interne présente des nervures et dont l'extérieur est renforcé par une matière fibreuse. Le tube d'âme peut être obtenu par extrusion d'un Nylon, d'un copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle, d'un polyéthylène, d'un poly(chlorure de vinyle), d'un caoutchouc synthétique ou de matières semblables. Bien que le tuyau respiratoire décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 3.720.235 soit préféré aux tuyaux classiques pouvant transporter des fluides sous pression décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique
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reils respiratoires ou comme tuyau ombilicaux du fait qu'il n'arrête pas l'écoulement du fluide lorsqu'il est plié ou lorsqu'il subit une déformation, il présente l'inconvénient d'exiger un matériel de raccordement coûteux pouvant s'insérer dans les rainures séparant les nervures présentes sur la paroi interne
du tube d'âme.
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 1.928.992 décrit un tube dont la paroi interne comprend une protubérance
de forme particulière qui s'étend dans la lumière du tube. Etant donné la difficulté d'obtenir par extrusion un tube présentant une telle protubérance, de tels tubes ne sont pas intéressants commercialement. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 3.581.776 propose également une structure flexible isolante destinée à
des tubes présentant des nervures sur leur surface interne pouvant recevoir des tuyaux dé diamètre varié.
Un des buts de l'invention est de proposer un tube ou tube d'âme d'un tuyau renforcé destiné à transporter des fluides sous pression et dont la souplesse est améliorée. Un autre
but de l'invention est de proposer un tuyau renforcé muni d'une gaine de protection perfectionnée. Un autre but encore de l'invention est de proposer une gaine de protection pour tuyau hydraulique dont on peut imposer le brillant. Un autre but encore de l'invention est de proposer un tuyau pouvant transporter des fluides sous pression et pouvant être plié, tordu ou autrement déformé, sans que le fluide qui s'y trouve soit arrêté, et qui puisse être obtenu par extrusion à une échelle industrielle.
Un autre but encore de l'invention est de proposer un tuyau dont le tube d'âme soit suffisamment souple pour qu'une déformation et même une torsion du tuyau n'empêche pas le fluide de s'écouler dans le tube d'âme. Un but plus particulier de l'invention est de proposer un tuyau d'appareil respiratoire dont le tube d'âme est muni, sur sa paroi interne, de nervures qui empêchent l'arrêt
du fluide lorsque le tube d'âme est comprimé et dont la souplesse permette l'utilisation d'un raccord dont le manchon ne doit pas présenter de rainures correspondant aux nervures internes du tube d'âme pour que l'étanchéité soit assurée.
D'autres buts de l'invention apparaîtront dans la description suivante avec référence aux dessins annexés dans lesquels la Fig. 1 est une vue en élévation de côté d'une longueur d'un tube suivant l'invention;
la Fig. 2 est une vue en coupe transversale de la forme d'exécution représentée à la Fig. 1;
la Fig. 3 est une vue en perspective d'un tube servant de tube d'âme dans un tuyau respiratoire selon l'invention;
la Fig. 4 est une vue en coupe transversale du tube conforme à l'invention représenté à la Fig. 3 lorsqu'il est
écrasé;
la Fig. 5 est une vue en élévation arrachée de coté
et partiellement en coupe d'une forme d'exécution d'un tuyau respiratoire dont le tube d'arme est le tube représenté à la Fig. 3;
la Fig. 6 est une vue en coupe transversale de la forme d'exécution représentée à la Fig. 5;
la Fig. 7 représente la forme d'exécution de la Fig. 5 ainsi que le raccord qui doit être utilisé pour adapter l'extrémité du tuyau à une source de fluide ou à un appareil consommant du fluide sous pression, et
la Fig. 8 est une vue en coupe transversale selon la ligne 8-8 de la Fig. 7.
Les buts précités de l'invention ainsi que d'autres sont atteints d'une manière générale par l'utilisation d'un tube obtenu par extrusion d'une matière formée de polyéthylène élastomère chloré et de polyuréthanne élastomère thermoplastique. Le tube peut ne pas être renforcé pour transporter des fluides
sous des pressions relativement basses, mais il peut être utilisé comme tube d'âme d'un tube ou tuyau composite, tel celui
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et 3.722.550. En variante, il peut être utilisé comme tube d'âme d'un tuyau respiratoire. En réalité, la forme d'exécution préférée de l'invention est un tuyau respiratoire dont le tube d'âme est obtenu par extrusion d'un mélange formé de polyéthylène élastomère chloré et de polyuréthanne élastomère thermoplastique et dont la paroi interne présente des nervures qui sont partie intégrante de cette paroi, sont espacées sur la circonférence et s'étendent longitudinalement en substance sur toute la longueur de la lumière à laquelle il confère une configuration en coupe transversale telle que le tube, même comprimé ou déformé,n'arrête pas le fluide.
Le tube dont la paroi interne est nervurée peut être entouré d'une matière de renforcement qui confère à cette paroi plus de résistance à la pression du fluide. La matière de renforcement peut être entourée d'une gaine polymère obtenue par extrusion d'un mélange de polyéthylène élastomère chloré
et de polyuréthanne élastomère thermoplastique.
Un tube d'âme dont la surface interne présente une
série de nervures peut être pincé, tordu, plié ou autrement déformé sans que sa lumière soit complètement fermée et empêche le passage du fluide, il peut donc être très avantageusement utilisé comme tuyau respiratoire. De plus, un tube d'âme obtenu par extrusion d'un mélange de polyéthylène chloré et de polyuréthanne élastomère thermoplastique, qui fait l'objet de l'invention, peut être utilisé avec un raccord dont l'embout ne doit pas nécessairement présenter, sur sa surface externe, des rainures correspondantes aux nervures de la surface interne du tube d'âme pour assurer l'étanchéité de l'ensemble. Un tube utilisé dans les tuyaux respiratoires a de préférence un nombre
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tudinalement sur sa surface interne pour empêcher que, si le tuyau est comprimé, les nervures ne s'insèrent dans les rainures radialement opposées de la paroi interne du tube et que le fluide n'y soit arrêté. Il est préférable également que les nervures aient
en coupe, la forme d'un triangle tronqué dont la base est partie intégrante de la paroi du tube et dont le sommet fait saillie
dans la lumière. Un tube conforme à l'invention est souple et
peut être utilisé comme tuyau respiratoire très long à usage
marin ou à usage terrestre puisqu'il peut être déformé, par exemple tordu, lorsqu'il est déplacé sans risque d'arrêt du fluide.
En fonction de la dureté souhaitée du tube extrudé, du polyuréthanne élastomère et du polyéthylène élastomère chloré ainsi que de la teneur en chlore de ce dernier, la composition du mélange peut varier d'environ 5 à 95% en poids de polyéthylène élastomère chloré et d'environ 95% à 5% en poids du polyuréthanne élastomère thermoplastique pour la fabrication d'un tube non renforcé ou
d'un tube d'âme et/ou d'une gaine de protection de tuyau hydraulique, mais le mélange contient de préférence environ 50 à 80% en poids de polyéthylène élastomère chloré et environ 20 à 50% en poids de polyuréthanne éla.stomère thermoplastique pour la fabrication d'un tube d'âme de tuyau respiratoire dont le raccord ne présente pas de nervures, ni de rainures complémentaires à celles de la paroi interne du tube d'âme. Les compositions comprenant
des mélanges de polyéthylène élastomère chloré et de polyuréthanne élastomère se sont avérées présenter une aptitude à la mise en oeuvre supérieure à celle d'un polyuréthanne élastomère utilisé seul. Le fait d'ajouter du polyéthylène élastomère chloré au polyuréthanne élastomère ou à des compositions de polyuréthanne élastomère, facilite l'extrusion de la matière et augmente la vitesse de fabrication d'articles même complexes, par exemple des tubes dont la paroi interne présente des nervures, tout en permettant une tolérance de fabrication plus stricte.
La gaine de protection externe d'un tuyau respiratoire
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lène chloré et de polyuréthanne dans des rapports conformes à l'invention. Elle peut, en variante, être obtenue par extrusion d'un polyuréthanne ou d'autres matières polymères convenables, ainsi que de leurs mélanges. Le polyuréthanne pput être un polyuréthanne à base de polyester préparé, par exemple, selon le processus et au moyen des compositions décrits dans le brevet des Etats-Unie
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polycaprolactone semblable à celui décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N[deg.] 3.523.101, mais on préfère utiliser un polyuréthanne thermoplastique à base de polyéther tétramé-
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Pour obtenir un tuyau très résistant à la pression,
on peut entourer son tube d'Orne d'un élément de renforcement.
La matière de renforcement peut être un métal ou une matière fibreuse, par exemple, du coton, du Nylon, du Nylon aromatique
(Aramide), de la soie artificielle ou des mélanges de ces matières,
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par exemple un poly(téréphtalate d'éthylène) . On peut utiliser
des fibres vendues sous le nom de Dacron par E.I. duPont de Nemours & Company, de Wilmington, Delaware. La matière fibreuse comprend de préférence plusieurs couches de filaments enroulés
en hélice en sens opposées, les spires étant espacées de manière
à former des ouvertures entre elles si le tube est destiné à un tuyau respiratoire, mais les fibres peuvent être tressées et/ou tricotées. Les couches de matière fibreuse enroulées en hélice
dans des sens opposées sont collées au tube d'âme par un adhésif, de préférence en appliquant sur le tube d'âme un adhésif polymère élastomère synthétique exempt de solvant volatil et par extrusion d'une gaine sur l'ensemble. L'adhésif polymère est de préférence introduit dans les ouvertures formées dans.la couche fibreuse de renforcement au cours de son application par extrusion. Il est pré-
<EMI ID=9.1> tuyau respiratoire, de manière à éviter les odeurs et des émanations nocives dans le fluide transporté dans ce tuyau.
Une des formes d'application préférées pour le transport des fluides sous pression à des fins autres que des fins de survie comprend également un tube d'âme et une gaine unie
collée à l'élément de renforcement adjacent. Un adhésif convenable est utilisé dans ce cas pour coller le tube d'âme et la gaine à la couche renforcée. Lorsqu'on utilise un renforcement tressé, l'élément de renforcement est de préférence formé d'une ou plusieurs couches de matière fibreuse et le tube d'âme est collé au moyen d'un adhésif à la couche qui lui est adjacente, tandis que la gaine est collée au moyen d'un adhésif à la
couche qui lui est adjacente, mais les couches de matière fibreuse ne sont pas nécessairement collées ensemble.
La surface externe du tube d'âme d'un tuyau qui n'est
pas destiné à des opérations de survie peut être rendue adhésive par mouillage au moyen d'un solvant adéquat par exemple du diméthylformamide, du diméthylacétamide, de la N-méthylpyrrolidone ou d'autres solvants semblables, pour autant que la quantité d'uréthanne des mélanges conformes à l'invention suffise pour qu'ils acquièrent une telle adhésivité. La matière fibreuse de renforcement est alors disposée autour de la surface externe rendue adhésive du tube d'âme, de manière à y adhérer.
Une forme d'exécution de l'invention est illustrés
aux Fig. 1 et 2 du dessin annexé. Un tube d'âme 10 du tuyau hydraulique représenté aux Fig. 1 et 2 est obtenu par extrusion d'une composition contenant à peu près 100 parties en
poids du polyéthylène élastomère chloré CM-1036 de la Société
Dow Chemical Company, à peu près 66,5 parties en poids du polyuréthanne thermoplastique de la Société Upjohn Company, sous le nom de Pellethane 2103-90A, à peu près 3 parties en poids du Paraplex G-62, une huile de soya époxydée, de la Société Rohm & Haas, à peu près 1,65 partie en poids d'acide stéarique et
à peu près 1,65 partie en poids de stéarate de calcium. Le tube d'âme 10 a une dureté Shore de 72 à l'échelle A, une ré-
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1000 tours de la roue H-22 de 1000 g, une résistance à la déchirure d'à peu près 56,2 kg/cm, un point de ramollissement
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d'environ -36,6[deg.]C sous 3160 kg/cm . Le tube d'âme est renforcé par une couche .11 de mèches tressées en fibres de polytéréphtalate d'éthylène qui y sont collées à l'aide d'un polyuréthanne adhésif 16. L'adhésif est préparé par ramollissement de la surface du tube d'âme au moyen de N-méthyl-pyrrolidone. Une gaine 12 formée par extrusion d'un polymère, protège le tube d'âme 10 renforcé.
Les Fig. 3 à 5 représentent un tuyau respiratoire.
Le tube d'âme 10a présente, sur sa paroi interne, cinq nervures
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écrasé au point que les nervures 13 s'étendent diamétralement
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le tube. Le tube d'ante 10a est obtenu par extrusion d'une composition semblable à la composition utilisée pour le tube d'âme 10 du tuyau de la Fig. 1.
Le tube composite des Fig. 5 et 6 a un corps d'âme
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-dans des sens opposés et une gaine 12a. Le tube d'âme 10a est obtenu au départ de la même composition que celle utilisée dans la forme d'exécution représentée à la Fig. 3. Le tube d'âme 10a est collé à l'élément de renforcement lia au moyen d'une couche adhésive extrudée 15 qui entoure les couches de
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la surface externe du tube d'âme. 10a. La gaine 12a est collée
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est obtenue par extrusion d'une composition contenant à peu près 40 parties en poids de polyéthylène élastomère chloré CM-1036, d'à peu près 10 parties en poids de polyuréthanne thermoplastique vendu sous le nom de Pellethane 2363-80A, d'à peu
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tie en poids de stéarate de calcium, d'à peu près 0,5 partie en poids d'acide stéarique et d'à peu près 1 partie en poids d'un pigment enrobé de polyéthylène; elle a une dureté Shore
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longement d'à peu près 14 kg/cm<2> et un allongement à la rupture d'à peu près 780%.
Les Fig. 7 et 8 représentent une forme d'exécution d'un tuyau respiratoire muni d'un raccord. Il s'agit du même tuyau que celui représenté aux Fig. 5 et 6. Le tube d'âme 10a présente cinq nervures séparées par cinq rainures disposées de manière régulière à la périphérie de la paroi interne du tube et qui s'étendent radialement dans la lumière du tube'd'âme 10a
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lées en hélice autour- du tube d'âme 10a renforce celui-ci et le protège contre une éventuelle rupture due à la pression du fluide. Une gaine 12a obtenue par extrusion d'una
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d'accouplement ou raccord 42 entoure une extrémité du tube
d'âme 10a et présente une lumière'45 s'étendant longitudinalement <EMI ID=23.1>
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pas de rainures complémentaires des nervures 13 situées sur la surface interne du tube d'âme 10a. Le manchon externe 44 du raccord 42 entoure étroitement le tuyau et sollicite le tube
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séparer du tuyau lors de l'utilisation de l'ensemble. Le tube d'âme 10a peut être muni d'un élément d'accouplement semblable
à son extrémité opposée. La Fig. 8 représente un caractère particulièrement avantageux de l'invention suivant lequel, par un choix de compositions adéquates selon l'invention, on peut assurer un contact étroit entre les parois latérales 17 de deux nervures 13, grâce aux forces de compression exercées par
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La gaine 12a présente l'avantage surprenant de former
une enveloppe élastomère souple dont on peut imposer le brillant, ce qui, jusqu'à présent, a été difficilement réalisable par l'utilisation de polyuréthanne seul, tout en conservant les avantages qu'il présente pour la formation d'une gaine de protection d'un tuyau souple. A.cause de la vitesse élevée de cisaillement atteinte pendant l'extrusion, les objets' en polyuréthanne élastomère ont généralement une surface brillante, qui, jusqu'à présent, a été difficile à maîtriser. Jusqu'à présent, pour imposer l'apparence de la surface, on a généralement utilisé des charges inorganiques, réduit la vitesse de cisaillement par ralentissement de l'extrusion ou ajouté des polyuréthannes
ayant des agents d'allongement à chaînes aromatiques. On a découvert que, en augmentant le nombre de parties en poids de polyéthylène élastomère chloré entrant dans les compositions comprenant des mélanges de polyéthylène élastomère chloré et
de polyuréthanne élastomère d'environ 5% à 95% en poids, l'apparence de la surface peut passer du brillant au mat, sans pour cela devoir réduire le cisaillement en ralentissant l'extrusion et en évitant les inconvénients qui vont de pair avec l'addition de charges inorganiques, ainsi que les difficultés associées généralement à l'utilisation de polyuréthannes comprenant des agents d'allongement de chaînes aromatiques.
Bien qu'il soit préférable, comme nous l'avons souligné plus haut, que les nervures 13 en forme de triangle tronqué, situées sur la paroi interne du tube d'âme 10a, soient en nombre impair, elles peuvent être également en nombre pair. La configuration en coupe transversale des nervures 13 peut au même titre
être triangulaire, arquée, ou autre convenable, mais les nervures en forme de triangle tronqué fournissent la meilleure protection contre l'arrêt du fluide sous pression.
L'épaisseur de la paroi du tube, l'épaisseur de l'élément de renforcement et l'épaisseur de la gaine varient en fonction du diamètre du tube. Dans le cas d'un tube d'âme ayant un diamètre intérieur d'environ 1,27 cm, l'épaisseur de la paroi de ce tube d'âme au niveau des rainures peut être d'à peu près 0,90 mm, l'élément fibreux peut être d'à peu près 0,63 mm à l'état
comprimé entre la gaine et le tube d'âme, et la gaine peut être d'à peu près 0,76 mm. Des épaisseurs correspondantes peuvent
être utilisées pour des tubes de diamètre inférieur ou supérieur. Le volume des nervures présentes sur la paroi du tube peut
varier d'un tube à l'autre, mais pour un tube dont le diamètre intérieur est de 1,27 cm, il est préférable que le volume total des nervures soit d'environ 35 à 40% du volume de la lumière du
tube d'âme. Les nervures du tube d'âme peuvent avoir toutes les mêmes dimensions, mais ce n'est pas nécessairement le cas.
Il est préférable que les tubes 10 et 10a soient symétriques
en coupe transversale et que les nervures soient disposées sur leur paroi interne de manière régulière.
On a découvert que le tuyau respiratoire conforme à l'invention est moins sujet au tortillement et à l'oblitération
de sa lumière que les tuyaux classiques dont la paroi interne du tube d'âme est uniforme. La résistance au tortillement la mieux assurée est obtenue en combinant un tube d'âme et une gaine fabriqués tous deux au départ d'un mélange de polyéthylène élastomère chloré et de polyuréthanne élastomère thermoplastique.
Les propriétés des compositions qui, suivant l'invention, comprennent des mélanges de polyéthylène élastomère chloré
et de polyuréthanne thermoplastique entrant dans la constitution des articles repris plus haut, peuvent être améliorées si on le souhaite par une réticulation adéquate. La réticulation peut
être effectuée par des moyens traditionnels de vulcanisation exigeant l'addition d'agents de réticulation convenables, bien qu'elle soit de préférence exécutée par irradiation par apport d'agents de réticulation appelés communément agents sensibilisateurs. On a de préférence recours à l'irradiation au moyen d'électrons pour réticuler le tube, le tube d'âme ou la gaine, séparément ou simultanément, comme c'est le cas des tuyaux composites formés d'un tube d'âme et d'une gaine. De plus, une réticulation sélective des produits composites de l'invention peut être utilisée. Dans ce cas, la composition comprenant le polyéthylène élastomère chloré et le polyuréthanne thermoplastique peut être réticulée ou non, alors que les autres éléments polymères du produit composite pouvant être réticulés le sont ou non selon les propriétés que l'on désire obtenir.
Bien que l'on puisse appliquer les procédés de réticulation décrits plus haut, l'utilisation de polyuréthanne thermoplastique constitue un moyen pour améliorer les propriétés des polyéthylènes élastomères chlorés qui, utilisés seuls, exigeraient ce processus de réticulation, pour obtenir les propriétés avantageuses reprises au tableau ci-après :
Composants Parties en poids
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Propriétés (moulé par compression)
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Le tableau ci-dessus reflète les propriétés relativement médiocres d'un polyéthylène élastomère chloré n'ayant pas été réticulé, comparé aux compositions comprenant des mélanges de
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conformes à l'invention, qui conduisent à des propriétés intéressantes sans devoir subir de réticulation supplémentaire.
L'association de polyuréthannes de duretés variables
avec des polyéthylènes élastomères chlorés de duretés variables
et de teneurs en chlore variables permet de rendre les compositions propres à la fabrication des produits ci-dessus, tout en conférant une souplesse semblable à celle obtenue avec des élastomères, l'effet d'étanchéité décrit plus haut et le degré de brillant voulu, que n'offrent généralement pas les polyuréthannes thermoplastiques seuls.
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vention et comprenant des mélanges de polyéthylène élastomère chloré et de polyuréthanne thermoplastique peuvent également comprendre, si cela est souhaitable et avantageux, des additifs comme des colorants, des charges, des agents lubrifiants, plastifiants, ignifuges, sensibilisateurs, vulcanisants ou autres et que l'invention n'est en aucune manière limitée aux détails d'exécution décrits auxquels divers changements et modifications peuvent être apportés sans sortir de son cadre.
REVENDICATIONS.
1.- Tube flexible, caractérisé en ce qu'il est obtenu au départ d'un mélange de polyéthylène élastomère chloré et de polyuréthanne élastomère thermoplastique.