Brevet FR2064209A1 — publié le 19710716

La présente invention concerne un réservoir en matière thermoplstique pour carburants destinés à des moteurs à combustion interne. Par 'barburant" on entend des hydrocarbures aliphatiques 5 et aromatiques ainsi que leurs mélanges avec les additifs habituels. Selon la terminologie adoptée par l'industrie automobile allemande, le réservoir de carburant est le récipient qui reçoit le carburant nécessaire au fonctionnement et qui le cède au système à carburant auquel il est raccordé. 10 Pour le choix de la matière et les détails de construc tion de tels réservoirs il existe toute une série de recommandations qui doivent être respectées. En ce qui concerne le choix de la matière, il est exigé, pour des raisons de sécurité, que le réservoir de carburant résiste aux sollicitations chimiques, 15 mécaniques et thermiques, qu'il soit suffisamment étanche au carburant et que sa résistance au vieillissement soit suffisante. Il ne doit pas se charger électrostatiquement d'une façon dangereuse, et sa résistance au feu doit être suffisante à l'état monté. Pendant le service normal, l'accumulation de mélanges 20 inflammables de carburant et d'air dans la carrosserie du véhicule doit être exclue. Les réservoirs de carburant sont réalisés, surtout, en tôle d'acier. En raison de la résistance et de la conductivi-té des métaux, ces réservoirs de carburant en tôle répondent 25 de façon satisfaisante à un grand nombre d'exigences. Ils ont cependant l'inconvénient connu d'être sujets à corrosion, et de se comporter d'une façon défavorable à la déformation et en cas d'incendie. Pour des raisons de sécurité, il est souhaitable qu'en cas d'accident le réservoir de carburant 30 puisse être déformé au maximum sans se déchirer. Les réservoirs de carburant en tôle d'acier ne répondent pas de façon satisfaisante à cette exigence puisque leur résistance à l'impact et aux chocs n'est que limitée. Même en ce qui concerne son comportement au feu, le réservoir de carburant en tôle d'acier 35 s'avère, dans certaines circonstances, comme désavantageux et même comme dangereux. La résistance élevée à pour effet que le réservoir ne se déchire que lorsque le carburant se trouve déjà sous une pression interne très élevée, ce qui fait qu'il peut alors brûler sous la forme d'une lance de feu dangereuse. 40 Les réservoirs de carburant en tôle d'acier sont habituellement 70 36392 2 2064209 réalisés à partir de flans par emboutissage profond et assemblage par soudage. Ce mode de fabrication implique que seuls les réservoirs ayant une conformation géométrique simple peuvent être fabriqués d'une façon économique. De ce fait une explôita-5 tion optimale de l'espace disponible n'est pas réalisable, dans de nombreux cas, par des réservoirs en tôle d'acier. Jusqu'à présent, on n'a réalisé des récipients de carburant en d'autres'matières que pour des moteurs de machines opératrices relativement petites, ou pour la fabrication indivi-10 duelle ou en petites séries de véhicules spéciaux et d'essai. Les matières utilisées principalement dans ces cas sont des matières thermoplastiques qui peuvent être formées selon les divers procédés de déformation à chaud, par exemple, par moulage ou soufflage, moulage par compression, moulage par rota-15 tion, moulage par injection et emboutissage. Il est également connu de fabriquer des réservoirs en matière plastique par polymérisation de monomères, par exemple de caprolactame, dans un moule. Pour le formage à chaud, on utilise principalement du polyéthylène et du polyamide linéaires. Ces matières 20 plastiques permettent une adaptation optimale de la forme du réservoir de carburant à celle du châssis du véhicule. Cela se traduit par une exploitation optimale de l'espace disponible, donc également par l'obtention d'un volume utile maximal. D'autres avantages râes matières plastiques résident dans la 25 résistance à la corrosion sous l'influence des agents atmosphériques, dans le comportement favorable en cas d'incendie, et dans la grande flexibilité en cas d'impacts et de chocs. Dans le cas d'un incendie, le réservoir de carburant fond dans une plage de températures où la pression interne n'est pas encore 30 très élevée. Le carburant s'écoule dans ce cas du réservoir et brûle sans explosion. Un autre avantage essentiel des réservoirs en matière plastique provient du fait que les frais de fabrication, notamment les frais d'outillage, sont comparativement faibles. La diminution de poids due à la faible densité 55 des matières plastiques, qui n'est que de 1/7 environ de celle des matières ferreuses, est considérable. La charge électrostatique élevée inhérente aux propriétés électriques des matières plastiques constitue cependant un inconvénient. Une décharge sous la forme d'une étincelle pouvant 4-0 provoquer un incendie ne peut pas être exclue. On a déjà tenté 70 36392 3 2064209 de supprimer cet inconvénient, notamment par l'incorporation de noir de fumée conducteur dans la matière plastique. Dans certaines circonstances, cela peut cependant avoir un effet nuisible sur d'autres propriétés essentielles. S'il s'agit de polyamides -5 qui se distinguent par une perméabilité relativement faible au carburant - la dépendance connue des propriétés mécaniques de la température et de l'humidité est un facteur nuisible, notamment dans la plage de températures situées au-dessous de la température de congélation. Le polyéthylène linéaire ne présente pas 10 cet inconvénient. Cette matière possède toutefois une perméabilité relativement elevée au carburant, de sorte qu'elle ne satisfait pas aux éxigences mentionnées ci-dessus. On a tenté de supprimer cet inconvénient par un vernissage. Il s'est cependant avéré qu'une couche de vernis trop mince ne forme pas une barrière 15 suffisante pour la diffusion, et que la résistance à l'impact et au chocs est réduite de façon excessive si l'épaisseur de la couche de vernis est suffisante pour empêcher la diffusion. De plus, le vernissage ne résout pas le problème de la charge électrostatique. Il est, certes, possible de ralentir dans une 20 certaine mesure la diffusion par l'augmentation de l'épaisseur de paroi, en raison de la relation connue entre la vitesse de diffusion et l'épaisseur de paroi, mais il est impossible, pour des raisons évidentes, d'obtenir une réduction d'à peu près un ordre de grandeur. 25 La Demanderesse a trouvé que les inconvénients décrits du réservoir de carburant en matières thermoplastxques - qui peuvent se manifester par une trop importante charge électrostatique, une trop grande diffusion de carburant et une résistance insuffisante à l'impact et aux chocs - peuvent être éliminés 30 dans leur ensemble par le fait qu'au moins l'une des surfaces du réservoir de carburant est recouverte d'une feuille métallique adaptée aux contours du réservoir en matière plastique et adhérant fortement sur celui-ci. Ainsi par exemple, une feuille d'aluminium ayant une épaisseur de 10 à 100 microns fortie 35 une barrière pratiquement totale à la diffusion et provoque l'écoulement des charges superficielles du fait qu'elle est électriquement conductrice. Il s'est révélé de façon surprenante, que ce compoundage a également un effet favorable sur la résistance à l'impact et aux chocs. Un revêtement 4-0 appliqué à l'extérieur améliore en outre le comportement au feu. 70 36392 4 2064209 La feuille métallique disposée à l'extérieur empêche un contact direct entre les flammes et la matière plastique et agit en outre comme un réflecteur de la chaleur. Un réservoir de carburant en matière thermoplastique 5 selon l'invention est caractérisé par le fait qu'au moins l'une des surfaces du réservoir est revêtue en majeure partie d'une feuille métallique d'une épaisseur d'au moins 10 microns, dont les contours correspondent à ceux du réservoir et qui adhère solidement sur celui-ci et résiste su carburant. 10 Le revêtement métallique-agissant comme une barrière de la diffusion et comme conducteur électrique - peut être prévu soit à l'extérieur soit à l'intérieur. Pour obtenir une liaison solide, réalisée lors de la fabrication sous une pression et une température élevées dans l'outil de moulage, 15 la feuille métallique doit porter, sur le côté d'application, une couche d'adhésion qui doit être composée de la même matière plastique résistante au carburant que celle dont est constitué le réservoir. L'application de cette couche sur la feuille métallique est connue. 20 II est particulièrement avantageux que le réservoir de carburant selon l'invention puisse être fabriqué au moyen d'outils classiques, par exemple, au moyen d'outils de soufflage, de moulage par injection ou d'emboutissage. Le revêtement de la surface selon l'invention peut être réalisé de différentes 25 façons» Il est notamment, possible de disposer une ébauche -formée par une feuille métallique emboutie portant une couche d'adhésion sur le côté devant être garni - dans un outil de moulage par injection conçu pour la fabrication d'une demi-coquille du réservoir, et de la fixer suffisamment par 30 aspiration ou au moyen d'adhésifs. Dans le cas d'un revêtement intérieur d'un réservoir de carburant comportant des parois de choc à l'intérieur, la matière fondue, pénétrant sous une pression élevée dans l'outil, se crée un passage par le déchirement local de la feuille métallique. Bien que les parois 35 de choc ne soient alors pas revêtues, cet inconvénient est négligable en ce qui concerne la diffusion, car seule la section de transition vers la paroi extérieure ne porte pas de revêtement formant barrière pour la diffusion. Une autre solution consiste à disposer dans l'outil 40 plusieurs flans de feuille métallique correspondant à la forme 70 36392 5 2064209 de l'outil, comportant sur le côté devant être relié à la paroi du réservoir une couche d'adhésion, et pouvant, le cas échéant, être profilés. Bien que la surface du ^réservoir de carburant ne soit alors pas recouverte en totalité, elle l'est en majeure 5 partie, si bien que la perméabilité relative au carburant correspond au rapport entre la partie non revêtue de la surface et la totalité de la surface du réservoir. Les demi-coquilles ainsi fabriquées, dans lesquelles sont déjà formées les ouvertures d'entrée, de desaération et de prélèvement, peuvent 10 être reliées de façon indétachable l'une à l'autre, par exemple par un soudage au moyen d'un miroir chauffant. Le revêtement selon l'invention est appliqué de préférence sur l'extérieur du réservoir dé carburant lorsque celui—ci est fabriqué par extrusion-soufflage. La feuille métallique 15 préformée, portant une couche d'adhésion, ou les flans sont, dans ce cas, placés dans la cavité du moule puis fixés sur celui-ci de la manière déjà décrite. Le moulage par soufflage du réservoir s'effectue ensuite de manière connue et le calibrage des tubulures de raccordement peut être réalisé en 20 même temps. Si l'on part d'ébauches extrudées en forme de bandes, ce procédé permet également la formation de parois de choc à 11 intérieur. Qu'il s'agisse d'un revêtement extérieur ou d'un revêtementintérieur, des mesures simples permettent d'assurer 25 que les charges électrostatiques d'importantes parties de la surface puissent être éliminées sans obstacle. S'il s'agit d'un revêtement extérieur, on dispose à cet effet du.contact conducteur avec la carrosserie du véhicule. S'il s'agit d'un revetement intérieur, on peut réaliser un contact conduc-30 teur à travers une tubulure de raccordement ou à travers d'autres arrivées dans le réservoir. La feuille métallique est avantageusement en aluminium en raison de sa ductilité et de la forte résistance à la corrosion de la couche oxydée. 35 La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue en perspective d'un exemple de réalisation d'un réservoir de carburant selon l'invention. 40 La figure 2 montre un détail "Z" de la figure 1• 70 36392 6 2064209 Dans ces figures la référence 1 désigne la paroi en matière thermoplastique, 2 désigne la feuille métallique portant une couche d'adhésion sur le côté devant être appliqué sur la paroi du réservoir. 70 36392 7 2064209 REVENDICATIONS 1 Réservoir en matière thermoplastique, pour carburants destinés aux moteurs à combustion interne, carac-5 térisé en ce qu'au moins l'une des surfaces du réservoir est revêtue en majeure partie d'une feuille métallique d'une épaisseur d'au moins 10 microns, dont les contours correspondent à ceux du réservoir, qui adhère solidement sur celui-ci et qui résiste au carburant. 10 2.- Réservoir de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la feuille métallique porte sur le côté devant être appliqué sur les parois du réservoir une eouche d'adhésion composée de la même matière plastique résistante au carburant que celle dont est composé le réservoir. 15 5*- Réservoir de carburant selon la revendication 1 et 2, caractérisé en ce que la feuille métallique est en aluminium. 4.- Réservoir de carburant selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche 20 métallique est appliquée à l'extérieur. 5«- Réservoir de carburant selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche métallique est appliquée à l'intérieur. 6.- Réservoir âe carburant selon l'une quelconque 25 des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'entre la feuille métallique et la carrosserie du véhicule il. existe une liaison conductrice de 1'élèctricité. 7»- Réservoir de carburant selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il présente 30 à 1'intérieur des parois de choc. 8.- Procédé pour la fabrication d'un réservoir de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le revêtement métallique est effectué sous une pression et une température élevées en disposant, dans l'outil de moulage, des 35 flans métalliques correspondant aux contours du réservoir et portant, sur le côté devant être appliqué sur les parois du réservoir, une couche d'adhésion.