Chambre à air

Objet généralement de forme torique, en caoutchouc, gonflable, inséré dans l'enveloppe d'un pneumatique ou ballon

La chambre à air est un boyau en caoutchouc rempli d'air (pour un ballon on parle plutôt de vessie). Dans le bandage pneumatique démontable, à l'intérieur duquel elle se trouve protégée, elle maintient de l'air contenu à haute pression et offre une bonne résistance au roulement, permettant un système de roulage sur route ou chemins plus confortable et plus performant que les précédents. La chambre à air a été mise au point à la fin du XIXe siècle pour remplacer le bandage caoutchouté plein[1] en usage auparavant sur les cycles et les véhicules automobiles. Actuellement, les chambres à air sont généralement faites d'un caoutchouc dit caoutchouc (halo)butyl, à faible perméabilité à l'air.

Deux chambres à air de bicyclette (vélo tout terrain et vélo de course).

Histoire, matériaux modifier

Constituées à l'origine de latex naturel et de noir de carbone (stabilisateur), les chambres à air sont par la suite constituées de caoutchouc synthétique rendu plus résistant et étanche par adjonction d'acrylonitrile[2], de manière à les rendre plus résistants aux variations de températures et de pressions (avec pour inconvénient d'avoir rendu ce caoutchouc très peu biodégradable et difficile à recycler).

Le noir de carbone (qui tend à être remplacé par des particules fines de silice jugées moins nocives pour l'environnement)[3] améliorent le comportement mécanique du pneu (et de la chambre à air) et alors que des particules de petite taille (de silice ou carbone) sont utilisées dans la bande de roulement et la carcasse du pneu, elles peuvent être plus grosses dans le caoutchouc de la chambre à air.

Depuis plusieurs décennies, de nouveaux matériaux, notamment de type polymères nanocomposites, sont étudiés, développés par la R&D et pour certains déjà utilisés pour et par l'industrie du pneu et de la chambre à air afin d'améliorer les propriétés physicochimiques du caoutchouc ; ces matériaux « multiphases » peuvent incorporer des nanofibres, des nanoparticules, des nanotubes, de la nanosilice, des nanoargiles et d'autres éléments de charge nanométriques et des nanocomposites dispersés à l'intérieur de matrices polymères[4].

L'évolution technique fait qu'au XXIème siècle, les pneus de voiture, de plus en plus souvent, n'ont plus de chambre à air, mais les poids lourds, ou des véhicules non motorisés légers comme le vélo, ainsi que d'autres engins en utilisent encore, presque entièrement faite d'une matériaux synthétique caoutchouteux vulcanisé et conçu pour résister à la pression de l'air et à la relative flexibilité du pneu, de manière à absorber les chocs et à protéger le cadre de la roue[5].

Fonctionnement modifier

 
Réparation de chambres à air au Burkina Faso.

Logée à l'intérieur du pneu et contre la jante, elle est munie d'une valve permettant de la gonfler. La pression de l'air à l'intérieur dépend du type de véhicule, de la dimension du pneu et du type d'activité pratiquée. Les chambres à air peuvent se réparer avec une rustine et une colle vulcanisante.

Historique modifier

En 1887, l'Écossais John Boyd Dunlop a l'idée d'entourer les roues en bois de la bicyclette de son fils avec des tubes en caoutchouc remplis d'air afin d'en améliorer le confort, le bruit, la vitesse et l'adhérence sur route. Son pneumatique a un succès immédiat dans le monde du vélo, les grands champions de l'époque l'utilisent avec succès. John Boyd Dunlop dépose le brevet du pneu à air avec valve le [6].

En 1891, Édouard et André Michelin (Michelin) perfectionnent le produit à la suite d'une demande de réparation à Clermont-Ferrand d'un cycliste anglais équipé des simples boudins en caoutchouc inventés par Dunlop. Ils inventent le premier pneumatique démontable avec une chambre à air indépendante du pneumatique. L'usine Michelin commence à produire ces pneus démontables en . Son directeur, Édouard Michelin, dépose les brevets sur ce « concept de pneu démontable » du au [7].

Le pneumatique démontable avec chambre à air, devenu d'un usage universel, est utilisé par toutes sortes de véhicules et d'engins, depuis les bicyclettes jusqu'aux avions gros porteurs, en passant par les motocyclettes, automobiles, poids lourds, tracteurs agricoles, chariots et diables, engins de chantier et métros, sans oublier les brouettes de jardin et les trottinettes.

Au XXIe siècle, pour les motocyclettes et les automobiles, la chambre à air devient plus rare, remplacée par le pneu sans chambre à air, dit tubeless selon la terminologie anglophone.

Toxicologie modifier

Il est reconnu que certains travailleurs de l'industrie du caoutchouc sont exposés à un excès de risque d'allergies[8].

Ils ont aussi un risque accru de certains cancers (cancer du larynx, cancer de la trachée, cancer des bronches et cancer des poumons, et moindrement mais significativement cancer de la prostate et cancer de la peau[9],[10]. Ils ont aussi un risque accru de cancer du sang (leucémie)[11], en particulier dans l'industrie qui produit les chambres à air[12].

Ces problèmes de santé au travail ont été attribués à l'exposition des ouvriers à des effets génotoxiques de certains additifs ou composants du caoutchouc de synthèse et/ou aux solvants utilisés lors du process industriel[13] (benzène notamment, bien connu pour son caractère cancérigène)[12].

Il ne semble pas exister d'études précises à grande échelle, mais une étude cas-témoin de niche (2002) a conclu que les risques de leucémie dus à l'exposition au caoutchouc synthétique sont bien réels et augmentent avec le nombre d'années de travail dans une unité de fabrication de chambres à air (« Les modèles pour les variables d'exposition continue ont indiqué que travailler pendant un an dans le service des chambres à air était associé à une augmentation de 10 % de l'Odds ratio »), probablement suite à l'« exposition généralisée à divers agents cancérigènes dans le processus de fabrication des chambres à air » et pour cette raison, selon les auteurs, « l'élimination d'un seul agent (le benzène) peut ne pas éliminer le risque de leucémie dans l'ensemble de l'industrie »[12].

Fin de vie, réusage, déchet modifier

 
Exemple de réusage, en balançoire fabriquée pour une salle d'ergothérapie

Le caoutchouc des pneus et des chambres à air est très lentement et très peu biodégradable, et comprend des composés toxiques. En tant que déchet, il est donc souvent déchiqueté et utilisé comme combustible de substitution, et ainsi incinéré en cimenterie.

Pour faire entrer ce matériaux dans les boucles se voulant vertueuses de l'économie circulaire, des méthodes mécaniques, thermomécaniques, cryomécaniques de broyage ont été testées ou utilisées, et d'autres approches, notamment de dévulcanisation à haute température (jusqu'à 240°C voire plus) dans un liquide ionique, solvants eutectiques (huile minérale aromatique ou paraffinique) activé par irradiation aux micro-ondes en présence d'un agent de dévulcanisation (éventuellement de type catalyseur, avec par exemple comme agents testés : l'hexadécylamine ou HDA, le disulfure de diphényle ou DPDS, le disulfure de N-cyclohexyl-2-benzothiozyl sulfénamide ou CBS, le disulfure de 2-mercaptobenzothiazole ou MBTS)[14] sont en cours d'étude ou de développement[15]. Une étude (2020) a aussi porté sur les effets ionisants et destructifs du rayonnement gamma, susceptible de modifier la structure et les propriétés des matériaux en vue d'un recyclage/récupération plus aisé des caoutchoucs, concluant à une « diminution des propriétés mécaniques pour les échantillons irradiés à des doses supérieures à 20 kGy »[5].

Les chambres à air si elles ne sont que percée de trous de taille modestes peuvent théoriquement être plusieurs fois réparés voire upcyclées. Elle sont parfois recyclées en bouées, éléments de balançoire, jouet pour enfant ou découpées pour en réutiliser le caoutchouc élastique pour d'autres usages, sans que l'on sache dans quelle mesure la toxicité de composants allergènes et cancérigènes tels que l'acrylonitrile[2] puisse ou non poser problème pour la santé, faute d'étude publiées pour le cas particulier des risques de relargage d'acrylonitrile[2] de à partir d'une chambre à air, notamment exposées à l'air et au UV solaires.

Notes et références modifier

  1. Le bandage caoutchouté plein est souvent désigné par le terme « pneu plein », sous-entendu « pneu en caoutchouc plein », qui est un parfait oxymore, « pneumatique » signifiant « relatif à l'air et aux corps gazeux » ou encore « qui contient de façon naturelle ou sous pression de l'air », comme l'indique le Centre national de ressources textuelles et lexicales (CNRTL).
  2. a b et c HPA, Dossier Acrylonitrile / General information, PDF, 5p, consulté 2013-05-08
  3. (en) Valerie L. Shulman, « Tyre Recycling », dans Waste, A Handbook for Management, Elsevier, , 297–320 p. (ISBN 978-0-12-381475-3, DOI 10.1016/b978-0-12-381475-3.10021-x, lire en ligne)
  4. (en) Muhammad Ifaz Shahriar Chowdhury, Yashdi Saif Autul, Sazedur Rahman et Md Enamul Hoque, « Polymer nanocomposites for automotive applications », dans Advanced Polymer Nanocomposites, Elsevier, , 267–317 p. (ISBN 978-0-12-824492-0, DOI 10.1016/b978-0-12-824492-0.00010-6, lire en ligne)
  5. a et b Sandra R. Scagliusi, Elizabeth C. L. Cardaso, Fernando Cavquioli et Ricardo M. Sales, « Study of mechanical and chemical properties stability of inner tubes exposed to gamma radiation », International Nuclear Atlantic Conference (conférence),‎ 21-25 octobre 2019, p. 2379-2387 (lire en ligne, consulté le ).
  6. Pierre-Antoine Donnet, La Saga Michelin, Seuil, , p. 31
  7. Sophie Boutillier et Dimitri Uzunidis, L'Aventure des entrepreneurs, Studyrama, , p. 27
  8. (en) Marie-Noëlle Crepy et Donald V. Belsito, « Rubber », dans Kanerva’s Occupational Dermatology, Springer International Publishing, , 989–1014 p. (ISBN 978-3-319-68617-2, DOI 10.1007/978-3-319-68617-2_65.pdf, lire en ligne)
  9. (en) Gun Wingren et Olav Axelson, « Cancer incidence and mortality in a Swedish rubber tire manufacturing plant », American Journal of Industrial Medicine, vol. 50, no 12,‎ , p. 901–909 (DOI 10.1002/ajim.20536, lire en ligne, consulté le )
  10. T. Norseth et al. (1983) Cancer incidence in the rubber industry in Norway ; Scand J Work Environ Health
  11. A.J. McMichael, D.A. Andjelkovic et H.A. Tyroler, « Cancer mortality among rubber workers : an epidemiologic study », Annals of the New York Academy of Sciences, vol. 271, no 1,‎ , p. 125–137 (ISSN 0077-8923, DOI 10.1111/j.1749-6632.1976.tb23101.x, lire en ligne, consulté le )
  12. a b et c (en) L.i. Ke et Y.u. Shunzhang, « Leukemia mortality and occupational exposure to rubber: A nested case-control study », International Journal of Hygiene and Environmental Health, vol. 204, nos 5-6,‎ , p. 317–321 (DOI 10.1078/1438-4639-00104, lire en ligne, consulté le )
  13. Harvey Checkoway, Timothy Wilcosky, Pamela Wolf et Herman Tyroler, « An evaluation of the associations of leukemia and rubber industry solvent exposures », American Journal of Industrial Medicine, vol. 5, no 3,‎ , p. 239–249 (ISSN 0271-3586 et 1097-0274, DOI 10.1002/ajim.4700050307, lire en ligne, consulté le )
  14. (en) Mahdieh Molanorouzi et Saeed Ostad Mohaved, « Reclaiming waste tire rubber by an irradiation technique », Polymer Degradation and Stability, vol. 128,‎ , p. 115–125 (ISSN 0141-3910, DOI 10.1016/j.polymdegradstab.2016.03.009, lire en ligne, consulté le )
  15. (en) Lauris Bockstal, Thomas Berchem, Quentin Schmetz et Aurore Richel, « Devulcanisation and reclaiming of tires and rubber by physical and chemical processes: A review », Journal of Cleaner Production, vol. 236,‎ , p. 117574 (DOI 10.1016/j.jclepro.2019.07.049, lire en ligne, consulté le )

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