Procédé de fabrication d'un tuyau flexible
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un tuyau flexible comprenant un tube profondément ondulé d'une matière thermoplastique élastomère mince et un enroulement de renforcement hélicoïdal élastique. Elle concerne particulièrement la fabrication d'un tuyau destiné à être utilisé avec un aspirateur à poussière, soit du type à réservoir fixe, soit du type portatif, muni d'un dispositif pour le nettoyage des planchers.
Dans le brevet suisse No 324812, on a décrit un tuyau flexible dans lequel l'une des ondulations est libre, tandis que l'autre, en position relâchée, embrasse le filament de renforcement sur la moitié au moins de sa circonférence, et est d'une profondeur suffisante pour maintenir l'enroulement en place à l'aide du frottement seul, tout en étant libre de se séparer elle-même dudit filament de renforcement quand le tuyau est étendu. L'enroulement de renforcement hélicoïdal forme un ressort de tension tendant à se contracter, de sorte que le tuyau peut être étendu sur une longueur notable à partir de son état normal et, quand il est relâché, revenir à cet état.
La présente invention vise à fournir un procédé efficace et simple, propre à une production massive de tuyaux flexibles comprenant un tube profondément ondulé d'une matière thermoplastique élastomère mince et un enroulement de renforcement hélicoïdal élastique.
Le procédé faisant l'objet de la présente invention est caractérisé en ce qu'on étire longitudinalement ledit enroulement, on dilate à un diamètre supérieur à celui de l'enroulement ledit tube d'une matière élastomère présentant un diamètre libre inférieur à celui de l'enroulement et une longueur libre notablement supérieure à celle de l'enroulement, on assemble ce tube sur l'enroulement quand il est étiré, on relâche le tube et le renforcement polir permettre au tube de se contracter radialement et à l'enroulement de se contracter longitudinalement, et l'on traite thermiquement le tube en le chauffant quand il est à l'état relâché et n'est soumis à aucune force externe, pour amollir et détendre le tube et lui permettre de faire saillie entre les spires de l'enroulement en une ondulation hélicoïdale profonde,
et en le laissant refroidir pour fixer cette ondulation de manière permanente. Dans une mise en oeuvre particulière du procédé, le tube peut être assemblé sur l'enroulement de renforcement en le gonflant, en le faisant passer sur l'enroulement, et en le dégonflant pour lui permettre d'embrasser l'enroulement.
Dans une forme d'exécution préférée de ce tuyau, le filament constituant l'enroulement de renforcement est un fil métallique élastique recouvert d'une matière élastomère. La matière constituant le tube peut être du chlorure de polyvinyle élastomère et, dans ce cas, le traitement thermique comprend un chauffage à une température comprise entre 65 et 830 C.
Ce traitement peut être effectué par immersion du tuyau dans de l'eau chaude.
L'enroulement est de préférence enroulé de telle manière qu'à l'état libre, les spires adjacentes soient en contact. I1 est étendu de préférence à une longueur au moins égale à deux fois sa longueur libre, et même approximativement à quatre fois sa longueur libre si possible.
On a proposé précédemment de fabriquer un tuyau de caoutchouc renforcé dans lequel une ondulation profonde est formée en plaçant le tuyau de caoutchouc et l'enroulement de renforcement sur un mandrin d'un diamètre considérablement plus petit que celui de l'enroulement de renforcement, et en enroulant une corde autour du tuyau de manière à tirer le tube vers l'intérieur en une ondulation hélicoïdale profonde. Le procédé selon la présente invention, en éliminant la nécessité d'un tel enroulement de corde et en modifiant les conditions de manière que le tube, quand il est affaissé longitudinalement par l'enroulement, forme des ondulations profondes de son pro pre chef, simplifie considérablement t la fabri- cation et évite une opération qui peut donner lieu à une difficulté ou à une imprécision.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, une mise en oeuvre particulière du procédé selon l'invention et représente un tuyau obtenu par ladite mise en oeuvre.
La fig. 1 est une coupe longitudinale du tuyau.
Les fig. 2 et 3 montrent un appareil utilisé pour insérer l'enroulement de renforcement dans Intérieur du tube.
La fig. 4 montre la forme du tube en cours de production.
La fig. 5 montre la formation des ondulations profondes dans le tuyau.
Le tuyau représenté à la fig. 1 comprend un tube 10 thermoplastique, ondulé hélicöïda- lement, et un enroulement de renforcement hélicoïdal 1 1 comprenant un fil 12 et un revêtement 13 d'une matière thermoplastique, l'enroulement de renforcement 1 1 étant à l'intérieur du tube 10, c'est-à-dire logé dans l'ondulation s'ouvrant intérieurement.
Le tube 10 est profondément ondulé et l'élément de renforcement composé 11 est normalement contracté longitudinalement de manière que ses spires soient pratiquement en contact, n'étant séparées que par l'épaisseur des parois du tube ondulé 10. Le tube 10 comprend intérieurement des rainures profondes 14 dans lesquelles est logé l'élément de renforcement 11. Ce dernier est normalement contraint de manière à occuper la position affaissée, mais il est facilement étendu si le tuyau est plié ou allongé. Les parois du tube 10 formant des crêtes 15 peuvent se redresser quand le tuyau est étiré ou plié sans être empêchées par l'élément de renforcement 1 1 et sans nécessiter un allongement longitudinal quelconque de la matière constituant le tube.
Ces caractéristiques rendent le tube extrêmement flexible et facilement extensible, ces deux propriétés étant d'une importance particulière si le tuyau est destiné à être utilisé avec des aspirateurs à poussière.
Les crêtes et les rainures internes étant constituées par une matière molle qui ne réfléchit pas facilement les ondes sonores, il ne se produit pas de sifflements désagréables comme cela peut être le cas avec d'autres constructions.
Les crêtes intérieures 15 sont allongées quand le tuyau est étiré. Le tuyau peut avoir un diamètre interne d'environ 3,5 cm en position relâchée, tandis qu'en position d'extension complète son diamètre interne sera égal à celui de l'élément de renforcement 11, qui est de 3,7 cm.
Citons, à titre d'exemple, qu'un tuyau a été fait avec un fil 12 en acier d'un diamètre de 1,5 mm présentant un revêtement 13 d'une épaisseur d'environ 0,25 mm, le diamètre total du fil recouvert étant donc de 2 mm. Le tube 10 peut être avantageusement fait en chlorure de vinyle et présenter une épaisseur de paroi de 0,6 mm, la charge à la traction étant de 140 kg/cm2 à 270 C. Le revêtement 13 peut être fait de la même matière que le tube.
Les données ci-dessus se sont montrées satisfaisantes pour les tuyaux d'aspirateur, mais ne constituent pas des valeurs critiques pour des tuyaux destinés à d'autres usages.
La résistance et le diamètre du fil d'acier, l'épaisseur et la dureté du revêtement, et l'épaisseur et la dureté du tube déterminent dans une certaine mesure l'extensibilité et la flexibilité du tuyau fini et peuvent être modifiés de manière considérable pour donner des tuyaux de résistance et de flexibilité différentes pour divers usages. Le fil 12 peut être étroitement enroulé, ses spires en contact les unes avec les autres, avant ou après l'application du revêtement 13. En faisant varier la charge préalable appliquée au ressort enroulé avant son montage, la longueur libre et la flexibilité du tuyau peuvent être modifiées. La méthode pour former un ressort à spires fermées est connue et n'est pas décrite ici.
Le fil d'acier peut être remplacé par un fil d'aluminium ou d'alliage d'aluminium du diamètre et de la rigidité voulus.
Le revêtement 13 peut être appliqué sur le fil 12 de toute façon appropriée, par exemple par refoulement.
Il n'est pas nécessaire que l'enroulement de renforcement 1 1 soit lié ou cimenté au tube 10, puisqu'il est efficacement retenu par les ondulations profondes formées dans ce tube.
En outre, comme le tube 10 et le revêtement 13 sont faits d'une matière thermoplastique, il existe une résistance de frottement suffisante entre eux pour empêcher les déplacements de l'élément 1 1 dans les ondulations du tube 10.
Le tuyau représenté à la fig. 1 peut être assemblé à l'aide de l'appareil représenté aux fig. 2 à 5, de la manière suivante.
Un revêtement 13 de chlorure de polyvinyle est appliqué de préférence au fil 12 par refoulement avant que le fil soit enroulé, dans le but de simplifier cette opération. Le fil revêtu est alors enroulé en un ressort hélicoïdal présentant une certaine tension. L'enroulement
11 est placé sur un mandrin 20 d'un diamètre plus petit que celui de l'enroulement, et il est étiré longitudinalement pour prendre la position représentée à la fig. 3, la longueur de l'enroulement étant de deux à quatre fois sa longueur libre. Il est maintenu dans cette position au moyen de pinces disposées à cet effet
aux extrémités du mandrin.
Le mandrin 20 portant l'enroulement 11 est alors placé dans un tube rigide 21 muni d'un tuyau d'air 22 communiquant avec l'in térieur. Une extrémité du tube 10, dont le diamètre intérieur est inférieur à celui de l'enroulement, est alors fixée à l'extrémité ouverte du tube 21 au moyen d'une pince 23, tandis que l'extrémité opposée du tube 10 est fermée par une pince 24. De l'air sous pression est envoyé par le tuyau 22 pour gonfler le tube
10, et l'appareil est basculé comme représenté à la fig. 3, de manière que le mandnn 20 et l'enroulement 1 1 glissent dans la partie gonflée du tube 10.
La pression d'air est alors supprimée et le tube se dégonfle et se contracte autour de renforcement, comme le montre la fig. 4. Le tube est coupé au niveau de la pince 24 et retiré du mandrin.
L'assemblage est ensuite traité à chaud de manière que le tube fasse saillie entre les spires de l'enroulement selon une ondulation hé licoïdale profonde, tandis que l'enroulement se contracte longitudinalement.
Le procédé de fabrication est considérablement simplifié du fait que les propriétés et les dimensions sont choisies telles que le tube fasse saillie pour former l'ondulation et se contracte longitudinalement sans qu'il soit né
cessaire d'appliquer une force externe quelconque. Par exemple, de l'air chaud peut être
alimenté par un conduit 25.
Selon une autre mise en oeuvre du procédé (non illustrée par le dessin), le tuyau est traité à chaud par immersion dans un bain d'eau chaude maintenue à une température de 65 à
830 C par un corps de chauffe commandé par un thermostat. Si l'on utilise un renforcement en acier, les extrémités du tuyau peuvent être bouchées pour empêcher l'entrée d'eau, mais si l'on emploie un fil d'aluminium, il faut laisser entrer l'eau dans le tuyau pour qu'il ne flotte pas, ce qui oblige à le sécher après le traitement. I1 suffit que le tuyau soit immergé pendant quelques secondes, bien que le temps d'immersion ne soit pas critique pourvu que la température de l'eau soit maintenue dans les limites indiquées ci-dessus.
Avant le traitement thermique, le tube est soumis à trois types d'efforts. Premièrement, comme le diamètre interne du tube non étiré est inférieur au diamètre extérieur de l'enroulement, les parois du tube tendent à être sollicitées vers l'intérieur entre les spires de l'enroulement, comme représenté à la fig. 4.
Deuxièmement, comme l'enroulement de renforcement est étiré de plusieurs fois sa longueur libre, il tend à revenir à sa position primitive dans laquelle les spires sont jointes.
Troisièmement, le refoulement initial du tube a créé des efforts tendant à raccourcir à la fois sa longueur et sa circonférence. Dès que le tube est chauffé, par de l'air ou de l'eau chaude, la matière le constituant se ramollit en quelques secondes, les tensions existant dans le tube se relâchent, et les parois du tube se déplacent vers l'intérieur quand l'enroulement se contracte et forment les ondulations profondes 15 sans application d'aucune force externe. En fait, on a trouvé que le maintien positif du tuyau dans sa position relâchée avant le chauffage peut être réellement désavantageux, par suite de formation de petites craquelures dans le tube.
La longueur de tube par spire de l'enroulement, sans être réellement critique, est cependant importante. On a trouvé pratiquement qu'une longueur de 427 à 432 cm de tube pour 512 spires de l'enroulement est avantageuse pour former un tuyau ne produisant pas de sifflement à l'usage et dans lequel les spires de l'enroulement ne sont pas déplacées par la flexion ou l'extension du tuyau.
La longueur à laquelle l'enroulement de renforcement 11 est étiré quand on fait le tuyau détermine la longueur du tube 10 à utiliser, et détermine par conséquent la profondeur des ondulations 15 qui seront formées dans le tuyau fini. Elle détermine encore évidemment la longueur à laquelle le tuyau fini peut être étiré. Par conséquent, en faisant varier la longueur à laquelle l'enroulement 11 est étiré lors de la fabrication du tuyau, l'extensibilité et la flexibilité du tuyau fini peuvent être modifiées.
Alors que le diamètre de l'enroulement, le diamètre et l'épaisseur du tube, la longueur de l'enroulement non étiré et la longueur du tube peuvent varier dans de larges limites pour des tuyaux de différentes dimensions et destinés à des emplois divers, les valeurs suivantes se sont révélées avantageuses pour un tuyau d'aspirateur à poussière. L'enroulement 1 1 peut avoir un diamètre interne de 35 mm et le tube 10 un diamètre interne initial de 32 mm et une épaisseur de 0,6 mm. Un enroulement ayant une longueur non étirée de 99 à 102 cm peut être utilisé avec un tube de 432 cm de longueur.
En utilisant des parties ayant les dimensions précédentes, la mise en oeuvre du procédé décrite permet d'obtenir un tuyau ayant les caractéristiques suivantes : quand le tuyau est enlevé du mandrin 20. il se contracte de 432 cm à environ 196 cm si aucune force de compression n'est appliquée. Si une telle force est mise en jeu, le tube se contracte jusqu'à 157 cm environ. En appliquant une traction axiale de 1,8 kg à un tel tube, il peut s'étirer jusqu'à 419 cm, et quand la force est supprimée, il revient à une longueur libre de 196 cm et peut être ramené à une longueur de 157 cm pour l'emmagasinage.
Dans la construction représentée, le tube 10, quand on le laisse refroidir, se fixe de manière permanente dans la forme désirée et, par conséquent, se trouve formé de manière permanente avec des ondulations profonds.
En outre, I'enroulement de renforcement a tendance à se fermer longitudinalement de manière que les plis adjacents des ondulations soient en contact dans l'espace compris entre les spires adjacentes de l'enroulement. Les propriétés de ces tubes sont généralement telles qu'après que le tube a été étiré, il ne revient pas de lui-même à sa position complètement rétractée, mais seulement à une position dans laquelle il existe un léger jeu entre les plis adL jacents. Mais si le tube est alors comprimé longitudinalement, il reste en position rétractée quand la compression cesse.