Brevet FR2768961A1 — publié le 19990402

PROCEDE DE FABRICATION DE PRODUITS CREUX PAR EXTRUSION SOUFFLAGE ET PRODUITS AINSI OBTENUS. L'invention concerne un procédé de fabrication de produits creux par extrusion-soufflage, ainsi que les produits obtenus par exécution de ce procédé, notamment des conduits d'admission d'air pour moteur à combustion interne, des réservoirs, et en général tous produits ou corps creux dont les parois doivent présenter une certaine rigidité. On connaît, par le document EP-A-0761 413, un procédé de fabrication par extrusion-soufflage de produits tels que des conduits d'admission d'air qui, de moulage, sont réalisés avec des silencieux et/ou des résonateurs permettant d'absorber certaines fréquences sonores et de réduire les bruits "de bouche" sur des moteurs à combustion interne en fonctionnement. Les silencieux et résonateurs utilisés doivent respecter des critères de géométrie, de rigidité volumique (rapport d'une variation de volume et d'une variation de pression, la variation de volume étant causée par la variation de pression) et de fréquence propre pour absorber l'énergie sonore aux fréquences souhaitées, ce qui impose d'utiliser pour leur moulage des matières plastiques renforcées par des charges inertes telles que des fibres, des particules, etc. Ces matières renforcées ont toutefois une capacité d'allongement relativement faible à l'état fondu (par exemple de l'ordre de 100%), ce qui ne permet pas de les utiliser en extrusion-soufflage pour fabriquer des conduits formés avec des silencieux et/ou des résonateurs intégrés. On pourrait fabriquer ces produits en matière renforcée en utilisant d'autres moyens que l'extrusionsoufflage, mais on perdrait alors les avantages liés à cette technique. L'invention a pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ce problème. Elle a pour objet un procédé de fabrication par extrusion-soufflage de produits comportant des parties creuses de volume relativement important réalisés en matière plastique renforcée pour présenter des caractéristiques optimales de rigidité, de résistance mécanique et/ou de fréquence propre. Elle a également pour objet des corps creux ayant des caractéristiques voulues de géométrie, de rigidité, de résistance mécanique et/ou de fréquence propre et qui bénéficient des avantages liés à la fabrication par extrusion-soufflage. Elle propose, à cet effet, un procédé consistant à extruder une paraison de matière plastique à l'intérieur d'un moule, à fermer le moule sur la paraison et à injecter un gaz sous pression dans la paraison pour l'appliquer sur les parois du moule, caractérisé en ce que, ladite matière plastique étant renforcée par des charges et/ou ayant une capacité d'allongement relativement faible, il consiste à co-extruder avec cette matière plastique une couche d'une autre matière plastique comportant moins de charge de renforcement et/ou ayant une capacité d'allongement relativement élevée. On constate, dans le procédé selon l'invention, que la matière chargée est en quelque sorte portée par l'autre matière plastique, ce qui permet de réaliser par extrusion-soufflage les mêmes produits creux qu'avec une matière plastique non chargée, alors que l'extrusion-soufflage dans les mêmes conditions d'une paraison de matière chargée se traduirait par des trous dans les zones où la matière est fortement allongée lors du soufflage. La co-extrusion d'une couche de matière renforcée et d'une couche de matière non renforcée ou à grande capacité d'allongement, permet de mouler par extrusion-soufflage des produits creux dont au moins certaines parties sont formées d'une matière renforcée qui est étirée nettement au-delà de sa limite d'allongement et qui cependant conserve une rigidité et une résistance mécanique souhaitées. Avantageusement, les deux matières plastiques précitées sont de même nature ou de même type, de sorte qu'elles adhèrent naturellement l'une à l'autre. Elles peuvent également être de natures ou de types différents, ce qui amène en général à les co-extruder avec une couche intermédiaire d'une matière assurant l'adhérence. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé consiste également à co-extruder plus de deux couches de matière plastique et par exemple - une couche de matière non chargée ou à grande capacité d'allongement entre deux couches de matière chargée, - une couche de matière non chargée ou à grande capacité d'allongement entre une couche de matière chargée et une couche de matière obtenue par recupération et broyage des chutes de matière plastique des produits précédemment fabriqués, cette couche de matière recyclée étant de préférence recouverte d'une couche de la matière chargée précitée, - une couche d'une matière plastique amortissante (comportant par exemple un élastomère) entre une couche de la matière non chargée ou à grande capacité d'allongement et une couche de la matière recyclée précitée. L'invention propose également des produits creux réalisés par exécution de ce procédé, qui constituent notamment des réservoirs ou des conduits d'admission d'air pour moteur à combustion interne, ces conduits étant formés de moulage avec des silencieux et/ou des résonateurs. Ces produits sont avantageusement réalisés en polypropylène et comprennent au moins une couche de polypropylène chargé d'une matière de renforcement et une couche de polypropylène non chargé. La charge de renforcement du polypropylène est par exemple du talc, dans une quantité comprise entre 5 et 50% environ, de préférence entre 15 et 30% environ, en poids et le polypropylène est du type à très haut poids moléculaire. De façon générale, les avantages des produits selon l'invention sont les suivants - grande rigidité mécanique, - grande rigidité volumique, - grande résistance mécanique, - plus faible épaisseur de paroi, d'où un gain de poids et de prix, - temps de refroidissement plus court, d'où une augmentation de la cadence de production, - fabrication par extrusion-soufflage. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une demi-vue schématique en coupe axiale d'un conduit d'admission d'air selon l'invention - la figure 2 est une vue schématique de dessus d'une variante de réalisation de ce conduit - les figures 3, 4 et 5 sont des vues schématiques en coupe de divers modes de réalisation des parois des produits selon l'invention. Le conduit 10 de la figure 1 est un conduit d'admission d'air pour moteur à combustion interne de véhicule automobile et comprend une partie sensiblement en forme de U, réalisée en matière plastique rigide et venant de moulage avec un silencieux 12 dont la géométrie, la rigidité et la fréquence propres sont déterminées en fonction des fréquences sonores à absorber, le volume interne du silencieux 12 étant relié au volume interne du conduit 10 par une série d'orifices 14 formés dans la matière reliant le conduit 10 au silencieux 12, le nombre et les dimensions de ces orifices étant également déterminés en fonction des caractéristiques de l'énergie sonore à absorber. De façon connue et comme indiqué dans le document EP-A-0 761 413, les extrémités 16 de la partie de conduit 10 représentée peuvent être réalisées en une matière plus souple ou raccordées à des parties de conduit réalisées en une matière plus souple que la partie du conduit 10 comportant le silencieux 12, grâce à une technique d'extrusion séquentielle matière souplematière rigide-matière souple. En pratique, le volume du silencieux 12 peut être compris entre 0,3 et 6.10-3 m3 environ, en fonction des fréquences sonores à absorber, les silencieux de petit volume étant plus particulièrement destinés à l'absorption des fréquences élevées (par exemple 400-500 Hz) et les silencieux de plus gros volume étant plus particulièrement destinés à l'absorption des fréquences sonores plus faibles (par exemple 50-100 Hz). Les rigidités volumiques de ces silencieux doivent être inférieures à 100-300 cm3/bar environ, et leurs fréquences propres doivent être supérieures à quelques centaines de Hz, selon les cas. Cela impose d'utiliser, pour réaliser les silencieux 12, des matières plastiques relativement rigides. Pour des raisons de coût, il est préférable d'utiliser un polypropylène qui doit être renforcé par une charge, par exemple du talc, dans une quantité comprise entre 5 et 50% en poids environ et de préférence entre 15 et 30% en poids. Le polypropylène chargé a cependant une capacité d'allongement trop faible à l'état fondu pour qu'il soit possible de former le conduit 10 avec le silencieux 12 par extrusion-soufflage. L'invention résout ce problème par co-extrusion d'une couche de polypropylène renforcé et d'une couche de polypropylène non renforcé ou ayant une grande capacité d'allongement (par exemple de 1000 ou davantage) à l'état fondu. L'invention consiste alors à former une paraison comprenant une couche intérieure de polypropylène non chargé et une couche extérieure de polypropylène chargé, à fermer autour de cette paraison un moule à la forme du conduit et du silencieux à réaliser, éventuellement à déplacer les extrémités de la paraison pour donner au conduit une forme générale de U si nécessaire, à refermer des parties de moule sur les extrémités correspondantes de la paraison, et à injecter un gaz sous pression pour appliquer la paraison sur les parois du moule, cette injection de gaz sous pression pouvant se faire en une fois ou en deux fois comme décrit dans le brevet européen antérieur précité. Lors de l'allongement de la matière qui résulte de l'injection de gaz sous pression dans la paraison, la couche de polypropylène chargé est portée par la couche de polypropylène non chargé et, du fait de son adhérence à celle-ci, peut suivre l'allongement de la couche de polypropylène non chargé sans se déchirer. On peut donc ainsi réaliser par extrusionsoufflage des conduits munis de silencieux en une matière chargée qui confère aux conduits et aux silencieux les caractéristiques voulues de résistance mécanique, de rigidité et de fréquence propre. De préférence, le polypropylène utilisé est du type UHMW (Ultra High Molecular Weight) pour présenter une viscosité importante à l'état fondu, de telle sorte que la paraison ne se déforme pas trop et ne tombe pas à l'intérieur du moule avant l'injection du gaz de soufflage. Par ailleurs, il est préférable d'utiliser une machine d'extrusion en continu, plutôt qu'une machine d'extrusion à chambre d'accumulation avec laquelle il est difficile d'extruder des produits à paroi multicouche d'épaisseur approximativement constante. On a représenté schématiquement en figure 2 une variante de réalisation de l'invention, dans laquelle le conduit 10 d'admission d'air est associé, de moulage, non seulement à un silencieux 12, mais également à un résonateur 18, tel qu'un résonateur de HELMHOLTZ relié au conduit 10 par un seul conduit 20 de passage de gaz. Comme déjà indiqué et comme représenté schématiquement en figure 3, la parois du silencieux 12 (ainsi que celle du résonateur 18) peut comprendre une couche extérieure 22 d'une matière telle que du polypropylène renforcé par une charge et une couche interne 24 de polypropylène non chargé, la couche 22 ayant par exemple une épaisseur double de celle de la couche 24. Inversement, la couche 24 de matière non chargé peut être à l'extérieur du silencieux 12, et la couche 22 de matière chargée à l'intérieur. Il est également possible, comme représenté en figure 4, que la paroi du silencieux 12 (et celle du résonateur 18) comprenne deux couches 22 de matière chargée et une couche intermédiaire 24 de matière non chargée, les épaisseurs de ces trois couches étant par exemple sensiblement égales. En variante, et comme représenté schématiquement en figure 5, cette paroi peut comprendre une couche intérieure et une couche extérieure 22 de matière chargée, une couche intermédiaire 24 de matière non chargée et une couche intermédiaire 26 d'une matière obtenue par récupération et broyage des chutes de matière des conduits précédemment fabriqués (ces chutes de matière provenant essentiellement des voiles de matière qui se trouvent entre le conduit 10, le silencieux 12 et/ou le résonateur 18). Dans une première forme de réalisation, cette couche 26 de matière recyclée peut se trouver entre une couche 22 de matière chargée et la couche 24 de matière non chargée. Dans une autre forme de réalisation, on peut prévoir une couche 28 de matière amortissante entre la couche 24 de matière non chargée et la couche 26 de matière recyclée, comme représenté en figure 5, cette matière amortissante étant obtenue par addition d'un élastomère approprié à la matière plastique utilisée pour les autres couches. De façon générale, les épaisseurs de paroi des silencieux et des résonateurs formés conformément à l'invention sont comprises entre 1,5 et 3,5 mm (elles varient d'un point à l'autre d'un même silencieux ou d'un même résonateur en raison de l'étirement de la matière) et sont donc nettement inférieures aux épaisseurs de paroi des silencieux et résonateurs fabriqués traditionnellement, qui sont de 4 à 5 mm. Cela se traduit par un gain de poids et également par une diminution du temps de refroidissement lors de la fabrication, le temps de refroidissement étant fonction du carré de l'épaisseur des pièces produites. Toutes les matières thermoplastiques en général peuvent être utilisées dans le procédé selon l'invention, et notamment: - les polypropylènes, - les polyamides, - les polyesters, - les alliages polyamide-polypropylène. Les matières des différentes couches d'un produit à paroi multicouche sont de préférence de même nature ou compatibles, elles peuvent également être de natures différentes si l'on prévoit un ou des films intermédiaires d'une matière d'adhérence ou d'autres moyens assurant l'adhérence des couches entre elles. De façon générale, l'invention est applicable à la fabrication de conduits d'admission d'air pour moteur de véhicule automobile, de réservoirs et de tous produits ou corps creux devant présenter des caractéristiques minimales de résistance et de rigidité. REVENDICATIONS 1) Procédé de fabrication de produits creux par extrusion-soufflage, consistant à extruder une paraison de matière plastique à l'intérieur d'un moule, à fermer le moule sur la paraison et à injecter un gaz sous pression dans la paraison pour l'appliquer sur les parois du moule, caractérisé en ce que, ladite matière plastique étant renforcée par des charges et/ou ayant une capacité d'allongement relativement faible, il consiste à coextruder avec cette matière une couche d'une autre matière plastique comportant moins de charge de renforcement et/ou ayant une capacité d'allongement relativement élevée. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite autre matière plastique ne comporte pas de charge de renforcement. 3) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite autre matière plastique est de même nature ou du même type que la première matière citée. 4) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite autre matière plastique n'est pas compatible avec la première matière citée et est co-extrudée avec un film intermédiaire d'une matière assurant l'adhérence entre les deux couches de matière plastique. 5) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite autre matière plastique se trouve sur la face interne de la couche de la première matière plastique citée. 6) Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite autre matière se trouve sur la face extérieure de la couche de la première matière plastique citée. 7) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à extruder ladite autre matière plastique entre deux couches (22) de la première matière plastique citée. 8) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il consiste à extruder ladite autre matière plastique entre une couche (22) de la première matière citée et une couche (26) de matière plastique formée par récupération et broyage des chutes de matière des produits précédemment fabriqués. 9) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à co-extruder avec les couches de matière plastique précitées une couche (28) de matière amortissante. 10) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser une machine d'extrusion en continu pour extruder lesdites couches de matière. 11) Produits fabriqués par exécution du procédé décrit dans l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'ils constituent des réservoirs ou des conduits (10) d'admission d'air pour moteur à combustion interne, ces conduits (10) étant formés de moulage avec des silencieux (12) et/ou des résonateurs (18) 12) Produits selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'ils sont réalisés en polypropylène et comprennent au moins une couche (22) de polypropylène chargé d'une matière de renforcement et une couche (24) de polypropylène non chargé. 13) Produits selon la revendication 12, caractérisé en ce que le polypropylène est renforcé par une charge de talc, dont la quantité est comprise entre 5 et 508 en poids environ. 14) Produits selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que le polypropylène est du type à très haut poids moléculaire pour avoir une viscosité élevée à l'état fondu.