EP1706446A1 - Tuyau souple de transfert de fluide - Google Patents

Tuyau souple de transfert de fluide

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EP1706446A1
EP1706446A1 EP05717384A EP05717384A EP1706446A1 EP 1706446 A1 EP1706446 A1 EP 1706446A1 EP 05717384 A EP05717384 A EP 05717384A EP 05717384 A EP05717384 A EP 05717384A EP 1706446 A1 EP1706446 A1 EP 1706446A1
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EP
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layer
pipe
deposit
pipe according
fluid transfer
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Withdrawn
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EP05717384A
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German (de)
English (en)
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Philippe Miranda
Philippe Sonntag
Victor Zarife
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Hutchinson SA
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Hutchinson SA
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • C23C16/045—Coating cavities or hollow spaces, e.g. interior of tubes; Infiltration of porous substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
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    • F16L11/04—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
    • F16L2011/047—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with a diffusion barrier layer

Definitions

  • the invention relates to a flexible fluid transfer hose, in particular but not exclusively for an air conditioning system, a fuel intake system or an air intake system of a motor vehicle.
  • a flexible fluid transfer hose must be tight and have mechanical properties which depend on the applications for which the hose is intended.
  • the new standards and legislation are increasingly demanding in terms of impermeability and resistance to fuels and gases, in particular the new standard "UL761" which requires that the hoses resist alcoholic fuels.
  • the pipe generally has a multilayer structure, with at least one internal layer forming a fluid tightness barrier and resistant to chemical attack, an intermediate reinforcement structure in the form of a textile or metallic braid or web. and an external protective envelope. Its manufacturing cost depends in particular on the different materials used.
  • thermoplastic polymer for example a polyamide
  • the barrier property layer is most often used as the barrier property layer.
  • the presence of this layer causes a certain number of drawbacks due to the cost of this material and the difficulties of implementation and adhesion with the other layers.
  • increasing the thickness of this layer of thermoplastic material has the drawback of reducing the flexibility of the pipe.
  • the invention aims to design a fluid transfer pipe having excellent waterproofing characteristics while retaining good flexibility and a reasonable manufacturing cost.
  • the invention provides a flexible fluid transfer pipe, this pipe comprising at least one layer of a thermoplastic or elastomer material which is coated with a deposit forming a barrier to the fluid transported by the pipe, characterized in that the deposition is a flexible layer of hydrogenated carbon resulting from the decomposition of a precursor gas of the C n H m type .
  • the deposition of hydrogenated carbon has a thickness of between 10 nm and 1 micron, and is obtained by a deposition technique of the PECVD type for example.
  • the layer of hydrogenated carbon can be deposited both internally and externally on a pipe made of an elastomeric material, for example butyl, or a thermoplastic material, for example polyamide.
  • the pipe can consist of at least one internal layer of a thermoplastic material, for example a polyamide, coated with a deposit of hydrogenated carbon forming a barrier to the transported fluid, an intermediate layer made of an elastomeric material such as EPDM, a reinforcing layer, for example a textile braid, and an outer layer made of an elastomeric material such as EPDM.
  • a pipe with its layer of hydrogenated carbon not only forms an excellent barrier to the fluid transported, but is of low manufacturing cost taking into account the materials used.
  • a hose according to the invention can be used in numerous applications, in particular in air conditioning systems of motor vehicles with a refrigerant such as R- 34 or CO 2 , as well as in transport systems of fuel for example.
  • FIG. 1 is a perspective view with partial cutaway d 'a fragment of pipe according to an embodiment of the invention
  • - Figures 2, 3 and 4 are also perspective views with partial cutaway of a pipe fragment according to alternative embodiments of the invention.
  • the pipe 1 according to an exemplary embodiment of the invention as illustrated in FIG. 1, is a monolayer pipe comprising a layer 3 made of a thermoplastic material, for example polyamide.
  • the layer 3 of the pipe is advantageously coated internally with a deposit 10, for example hydrogenated carbon, intended to form a barrier to the transported fluid.
  • the deposit 10 can be produced using a technique known per se under the abbreviation PECVD ("Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition" in English), and the thickness of this deposit 10 can be between 10 nm and 1 micron, advantageously from around 100nm.
  • PECVD plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition
  • the so-called "PECVD” technique is a deposition technique which consists in vapor deposition of a precursor gas of the C n H m type capable of decomposing in the presence of a radio frequency or microwave plasma, this precursor being able to be ethylene (C 2 H 2 ) in the case of the deposition of amorphous carbon.
  • the deposition 10 of hydrogenated carbon is carried out on a layer 3 ′ of an elastomeric material, for example butyl or silicone.
  • the pipe is a multilayer pipe comprising at least one internal layer 3 made of a thermoplastic material, for example polyamide, a reinforcing layer
  • the pipe 1 is a multilayer pipe comprising at least one internal layer 3 ′ of an elastomeric material, for example EPDM, the other layers 7 and 9 being respectively formed with the same materials as those used in the embodiment of FIG. 3.
  • the internal layer 3 or 3 ′ of the pipe 1 has a thickness which can vary between a few tenths of a millimeter to a few millimeters, and the internal diameter of the pipe 1 can range from a few millimeters for high pressure applications (air conditioning circuit for example) up to around 20cm for low pressure applications (air intake circuit for example).
  • the deposition 10 of hydrogenated carbon can be carried out on the inner wall of the layer 3 or 3 ', as illustrated in the drawings, or on the outer wall of the layer 3 or 3'. Comparative tests were carried out on a single-layer pipe of polyamide whose permeability was measured at 12g / m 2 / 72h, whereas the same pipe coated with a hydrogenated carbon layer has a permeability which was measured within 5g / m 2/72 h, which shows the importance of the invention.
  • a pipe according to the invention has a very good seal against the fluid transported via the deposition of hydrogenated carbon on the one hand, and good mechanical properties in flexibility for example on the other hand, which make it a pipe of cost of low manufacturing that can be used both in air conditioning systems and fuel transport systems for example.

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Abstract

La présente invention concerne un tuyau souple de transfert de fluide comprenant au moins une couche (3, 3') en un matériau thermoplastique ou élastomère qui est revêtue d'un dépôt (10) formant barrière d'étanchéité au fluide transporté par le tuyau, caractérisé en ce que le dépôt (10) est une couche souple de carbone hydrogéné issue de la décomposition d'un gaz précurseur du type CnHm.

Description

TUYAU SOUPLE DE TRANSFERT DE FLUIDE
L'invention concerne un tuyau souple de transfert de fluide, en particulier mais non exclusivement pour un système de climatisation, un système d'admission de carburant ou un système d'admission d'air d'un véhicule à moteur. D'une manière générale, un tuyau souple de transfert de fluide doit être étanche et présenter des propriétés mécaniques qui sont fonction des applications auxquelles le tuyau est destiné. Les nouvelles normes et législation sont de plus en plus exigeantes en terme d'imperméabilité et de résistance aux carburants et aux gaz, notamment la nouvelle norme "UL761" qui impose que les flexibles résistent aux carburants alcoolisés. Pour satisfaire aux conditions précitées, le tuyau présente généralement une structure multicouche, avec au moins une couche interne formant barrière d'étanchéité au fluide et résistant aux agressions chimiques, une structure intermédiaire de renforcement sous la forme d'une tresse ou nappe textile ou métallique et une enveloppe externe de protection. Son coût de fabrication dépend notamment des différents matériaux utilisés. Concrètement, on trouve sur le marché, des tuyaux à faible coût de fabrication mais dont les performances, notamment sur le plan de l'étanchéité et de l'adhérence entre les couches, sont tout juste satisfaisantes, et des tuyaux très performants mais ayant un coût de fabrication élevé. Pour ces tuyaux très performants, on utilise le plus souvent, comme couche à propriété barrière un polymère thermoplastique, un polyamide par exemple. Cependant la présence de cette couche entraîne un certain nombre d'inconvénients en raison du coût de ce matériau et des difficultés de mise en oeuvre et d'adhésion avec les autres couches. Notamment, si l'on désire accroître les propriétés barrières du tuyau, augmenter l'épaisseur de cette couche de matériau thermoplastique présente l'inconvénient de réduire la souplesse du tuyau. L'invention a pour but de concevoir un tuyau de transfert de fluide présentant d'excellentes caractéristiques d'imperméabilité tout en conservant une bonne souplesse et un coût de fabrication raisonnable. A cet effet, l'invention propose un tuyau souple de transfert de fluide, ce tuyau comprenant au moins une couche en un matériau thermoplastique ou élastomère qui est revêtue d'un dépôt formant barrière au fluide transporté par le tuyau, caractérisé en ce que le dépôt est une couche souple de carbone hydrogéné issue de la décomposition d'un gaz précurseur du type CnHm. D'une manière générale, le dépôt de carbone hydrogéné a une épaisseur comprise entre 10 nm et 1 micron, et est obtenu par une technique de dépôt de type PECVD par exemple.. La couche de carbone hydrogéné peut être déposée aussi bien intérieurement qu'extérieurement sur un tuyau constitué d'un matériau élastomère, du butyl par exemple, ou d'un matériau thermoplastique, du polyamide par exemple. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le tuyau peut être constitué d'au moins une couche interne en un matériau thermoplastique, un polyamide par exemple, revêtu d'un dépôt de carbone hydrogéné formant barrière au fluide transporté, une couche intermédiaire en un matériau élastomère tel de l'EPDM, une couche de renfort par exemple une tresse textile, et une couche externe en un matériau élastomère tel de l'EPDM. Un tel tuyau avec sa couche de carbone hydrogéné non seulement forme une excellente barrière au fluide transporté, mais est d'un coût de fabrication peu élevé compte tenu des matériaux utilisés. Un tuyau selon l'invention peut être utilisé dans de nombreuses applications, en particulier dans des systèmes de climatisation de véhicules à moteur avec un fluide frigorigène tel que du R-ι34 ou du CO2, ainsi qu'à des systèmes de transport de carburant par exemple. D'autres avantages, caractéristiques et détails de l'invention ressortiront du complément de description qui va suivre en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective avec arrachement partiel d'un fragment de tuyau selon un mode de réalisation de l'invention ; et - les figures 2, 3 et 4 sont également des vues en perspective avec arrachements partiels d'un fragment de tuyau selon des variantes de réalisation de l'invention. Le tuyau 1 selon un exemple de réalisation de l'invention tel qu'illustré à la figure 1 , est un tuyau monocouche comprenant une couche 3 en un matériau thermoplastique, du polyamide par exemple. La couche 3 du tuyau est avantageusement revêtue intérieurement d'un dépôt 10, du carbone hydrogéné par exemple, destiné à former une barrière au fluide transporté. Le dépôt 10 peut être réalisé en utilisant une technique connue en soi sous l'abréviation PECVD ("Plasma Enhanced Chemical Vapor Déposition" en langue anglaise), et l'épaisseur de ce dépôt 10 peut être comprise entre 10nm et 1 micron, avantageusement de l'ordre de 100nm. La technique dite "PECVD" est une technique de dépôt qui consiste en une déposition sous phase vapeur d'un gaz précurseur du type CnHm apte à se décomposer en présence d'un plasma radio fréquence ou micro-ondes, ce précurseur pouvant être de l'éthylène (C2 H2) dans le cas du dépôt de carbone amorphe. Par ailleurs, pour le dépôt de carbone amorphe on peut ajouter de l'hydrogène pour jouer sur la dureté du dépôt et obtenir une couche plus souple en fonction des applications auxquelles le tuyau est destiné. Au lieu de l'éthylène, le gaz précurseur pourrait être du méthane, du propane, du butane ou du benzène par exemple, c'est-à-dire un gaz précurseur contenant dans sa structure des atomes d'hydrogène, ces atomes conférant de la souplesse à la couche déposée. Une telle souplesse ne serait pas obtenue avec un gaz précurseur sans atomes d'hydrogène. Selon la variante de réalisation illustrée à la figure 2, le dépôt 10 de carbone hydrogéné est effectué sur une couche 3' en un matériau élastomère, du butyl ou un silicone par exemple. Selon la variante de réalisation illustré à la figure 3, le tuyau est un tuyau multicouche comprenant au moins une couche interne 3 en un matériau thermoplastique, du polyamide par exemple, une couche de renfort
7 sous la forme d'une tresse textile par exemple, et une couche externe 9 en un matériau élastomère tel l'EPDM par exemple. Selon la variante de réalisation illustré à la figure 4, le tuyau 1 est un tuyau multicouche comprenant au moins une couche interne 3' en un matériau élastomère, de l'EPDM par exemple, les autres couches 7 et 9 étant respectivement constituées avec les mêmes matériaux que ceux utilisés dans le mode de réalisation de la figure 3. D'une manière générale, la couche interne 3 ou 3' du tuyau 1 a une épaisseur qui peut varier entre quelques dixièmes de millimètres à quelques millimètres, et le diamètre interne du tuyau 1 peut aller de quelques millimètres pour des applications haute pression (circuit de climatisation par exemple) jusqu'à 20cm environ pour des applications basse pression (circuit d'admission d'air par exemple). D'une manière générale, le dépôt 10 de carbone hydrogéné peut être effectué sur la paroi interne de la couche 3 ou 3', comme cela est illustré sur les dessins, ou sur la paroi externe de la couche 3 ou 3'. Des essais comparatifs ont été effectués sur un tuyau monocouche en polyamide dont la perméabilité a été mesurée à 12g/m2/72 h, alors que ce même tuyau revêtu d'une couche de carbone hydrogéné a une perméabilité qui a été mesurée à moins de 5g/m2/72 h, ce qui démontre l'intérêt de l'invention. Un tuyau selon l'invention présente une très bonne étanchéité au fluide transporté par l'intermédiaire du dépôt de carbone hydrogéné d'une part, et de bonnes propriétés mécaniques en souplesse par exemple d'autre part, qui en font un tuyau de coût de fabrication peu élevé qui peut être utilisé aussi bien dans des systèmes de climatisation que des systèmes de transport de carburant par exemple.

Claims

REVENDICATIONS
1. Tuyau souple de transfert de fluide comprenant au moins une couche (3, 3') en un matériau thermoplastique ou élastomère qui est revêtue d'un dépôt (10) formant barrière d'étanchéité au fluide transporté par le tuyau, caractérisé en ce que le dépôt (10) est une couche souple de carbone hydrogéné issue de la décomposition d'un gaz précurseur du type nHm.
2. Tuyau selon la revendication 1 , dans lequel le dépôt (10) a une épaisseur de l'ordre de 10nm à 1 micron et est obtenu par une technique de dépôt de type PECVD par exemple.
3. Tuyau selon la revendication 2, dans lequel la technique de type PECVD utilise un gaz précurseur tel l'éthylène pour former un dépôt (10) de carbone amorphe par exemple.
4. Tuyau selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le dépôt (10) est formé à l'intérieur ou à l'extérieur de la couche (3, 3).
5. Tuyau selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la couche interne (3) du tuyau est un matériau thermoplastique tel un polyamide par exemple.
6. Tuyau selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la couche (3') du tuyau est un matériau élastomère tel qu'un butyl ou un silicone par exemple.
7. Tuyau selon la revendication 5 ou 6, dans lequel la structure du tuyau est complétée par au moins une couche de renfort (7) sous la forme d'une tresse textile, et une couche externe (9) en un matériau élastomère tel l'EPDM par exemple.
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