Brevet FR2882962A1 — publié le 20060915

Procédé pour la fabrication d'un réservoir à carburant en matière plastique La présente invention concerne un procédé pour la fabrication d'un réservoir à carburant en matière plastique., un réservoir à carburant issu de ce procédé et une tubulure de ventilation destinée audit procédé/réservoir. Les réservoirs à carburant embarqués dans les véhicules de nature diverse doivent généralement satisfaire à des nonnes d'étanchéité et de perméabilité en rapport avec le type d'usage pour lequel ils sont conçus et les exigences en matière d'environnement qu'ils doivent respecter. On assiste actuellement, tant en Europe que dans le reste du monde, à un renforcement considérable des exigences concernant la limitation des émissions de polluants dans l'atmosphère et la nature en général. Pour limiter ces émissions, on a songé notamment à positionner les composants (lignes de ventilation, clapets, baffles, raidisseurs...) à l'intérieur du réservoir et/ou de la tubulure de remplissage (voir notamment la demande WO 2004/024487 au nom de la demanderesse). Toutefois, lorsque ces éléments sont fixés au réservoir après moulage de ce dernier, il est généralement nécessaire de pratiquer au moins une ouverture dans le réservoir pour pouvoir y introduire et y fixer lesdits éléments. D'où des problèmes d'étanchéités potentiels au voisinage de cette ouverture.. La demanderesse a dès lors développé un procédé de moulage au départ d'une paraison comprenant au moins une fente pour pouvoir y introduire (et fixer) des composants lors même du moulage du réservoir et ainsi, éviter le perçage d'ouvertures (voir notamment la demande EP 1110697). Toutefois, la demanderesse a constaté que dans un tel procédé, lors du refroidissement du réservoir après moulage, celui-ci est soumis à un retrait important (typiquement de l'ordre de 3%), alors que les pièces qui y ont été intégrées pendant le moulage ne sont chauffées que légèrement et subissent ainsi un retrait nettement inférieur, même lorsqu'elle sont également en matière plastique (étant donné qu'il peut y avoir de fortes différences de dilatation/retrait thermique entre polymères). Ceci peut introduire des déformations inacceptables dans le cas d'une tubulure fixée au réservoir pas ses deux extrémités. Or, une telle fixation est avantageuse notamment dans le cas de lignes de ventilation munies de clapets en leurs extrémités. L'invention a dès lors pour but de fournir un procédé qui permet d'intégrer une tubulure à un réservoir à carburant en matière plastique lors de sa fabrication par moulage et ce sans générer de déformations après refroidissement du réservoir. A cet effet, l'invention concerne un procédé pour la fabrication d'un réservoir à carburant en matière plastique par moulage d'une paraison, selon lequel lors du moulage, on solidarise une tubulure à la paraison en au moins deux points, ladite tubulure étant déformable entre ces 2 points. Par réservoir à carburant, on entend désigner un réservoir étanche, apte à stocker du carburant dans des conditions d'utilisation et d'environnement diverses et variées. Un exemple de ce réservoir est celui qui équipe les véhicules automobiles. Le réservoir à carburant selon l'invention est réalisé en matière plastique. Par matière plastique on désigne toute matière comprenant au moins un polymère en résine de synthèse. Tous les types de matière plastique peuvent convenir. Des matières plastiques convenant bien appartiennent à la catégorie des matières thermoplastiques. Par matière thermoplastique, on désigne tout polymère thermoplastique, y compris les élastomères thermoplastiques, ainsi que leurs mélanges. On désigne par le terme "polymère" aussi bien les homopolymères que les copolymères (binaires ou ternaires notamment). Des exemples de tels copolymères sont, de manière non limitative: les copolymères à distribution aléatoire, les copolymères séquencés, les copolymères à blocs et les copolymères greffés. Tout type de polymère ou de copolymère thermoplastique dont la température de fusion est inférieure à la température de décomposition conviennent. Les matières thermoplastiques de synthèse qui présentent une plage de fusion étalée sur au moins 10 degrés Celsius conviennent particulièrement bien. Comme exemple de telles matières, on trouve celles qui présentent une polydispersion de leur masse moléculaire. En particulier, on peut utiliser des polyoléfines, des polyesters thermoplastiques, des polycétones, des polyamides et leurs copolymères. Un mélange de polymères ou de copolymères peut aussi être utilisé, de même qu'un mélange de matières polymériques avec des charges inorganiques, organiques et/ou naturelles comme, par exemple, mais non limitativement: le carbone, les sels et autres dérivés inorganiques, les fibres naturelles ou polymériques. Il est également possible d'utiliser des structures multicouches constituées de couches empilées et solidaires comprenant au moins un des polymères ou copolymères décrits supra. Un polymère souvent employé est le polyéthylène. D'excellents résultats ont été obtenus avec du polyéthylène haute densité (PEHD). La paroi du réservoir peut être constituée d'une seule couche de matière thermoplastique ou de deux couches. Une ou plusieurs autres couches supplémentaires possibles peuvent, de manière avantageuse, être constituées de couches en matériau barrière aux liquides et/ou aux gaz. De préférence, la nature et l'épaisseur de la couche barrière sont choisies de manière à limiter au maximum la perméabilité des liquides et des gaz en contact avec la surface intérieure du réservoir. De préférence, cette couche est à base d'une résine barrière c'est-à-dire d'une résine imperméable au carburant telle que l'EVOH par exemple (copolymère éthylène acétate de vinyle partiellement hydrolysé). Alternativement, le réservoir peut être soumis à un traitement de surface (fluoration ou sulfonation) ayant pour but de le rendre imperméable au carburant. Le réservoir selon l'invention comprend de préférence une couche barrière à base d'EVOH située entre des couches externes à base de PEHD Selon l'invention, on réalise le réservoir par moulage d'une paraison. Par paraison, on entend une préforme, généralement extrudée, qui est destinée à constituer la paroi du réservoir après moulage aux formes et dimensions requises. Cette préforme ne doit pas nécessairement être d'une seule pièce. Ainsi, avantageusement, la paraison est en fait constituée de deux pièces séparées, qui peuvent être deux feuilles par exemple. Toutefois, de manière préférée, ces pièces résultent de la découpe d'une seule et même paraison tubulaire extrudée tel que décrit dans la demande EP 1110697 susmentionnée, et dont le contenu à cet effet est introduit par référence dans la présente demande. Selon cette variante, après l'extrusion d'une paraison unique, celle-ci est découpée sur toute sa longueur, selon deux lignes diamétralement opposées, pour obtenir deux parties (feuilles) séparées. Par rapport au moulage de deux feuilles extrudées séparément, et dont l'épaisseur est constante, cette manière de procéder permet d'utiliser des paraisons d'épaisseur variable (c'est-à-dire non constante sur leur longueur), obtenues grâce à un dispositif d'extrusion adéquat (généralement, une extrudeuse munie d'une filière à poinçon dont la position est réglable). Une telle paraison tient compte de la réduction d'épaisseur qui a lieu lors du moulage à certains endroits de la paraison, suite aux taux de déformation non constants de la matière dans le moule. Par tubulure, on entend désigner dans le cadre de l'invention, un conduit de forme allongée, ouvert en ses extrémités et de section substantiellement tubulaire. La tubulure selon l'invention peut être une tubulure de ventilation, une ligne de pompage de carburant, de retour de carburant du moteur vers le réservoir (cas des moteurs diesel), de remplissage; une ligne électrique (dans ce cas, la tubulure est généralement le gainage d'un câble électrique).... Selon l'invention, elle est fixée au réservoir (ou plus exactement: à la paraison, le mot réservoir désignant l'objet fini, moulé) en au moins deux points, généralement par ses extrémités. L'on n'entend ainsi pas écarter de la présente invention, les systèmes de tubulures en araignée (ou présentant plusieurs bras) fixés à la paroi du réservoir en au moins deux points. Dans le cas de tubulures fixées en plus de deux points au réservoir, il est avantageux que chaque portion de tubulure comprise entre deux points de fixation soit déformable. Selon l'invention, la tubulure est fixée/solidarisée à la paraison destinée à constituer le réservoir à carburant après moulage. On entend par là qu'elle est soit directement en contact avec la paroi du réservoir, soit solidaire d'un moyen de fixation intermédiaire qui est, lui, directement en contact avec la paroi du réservoir. Ledit moyen de fixation intermédiaire peut remplir une fonction active sur le réservoir. Il peut par exemple s'agir d'un clapet. Par contact , on entend soit une fixation mécanique (qui peut être démontée) soit une soudure (ou interpénétration moléculaire). Cette dernière donne de bons résultats du point de vue de la perméabilité et est pratique à utiliser dans le cadre de l'invention, puisque la paraison est fondue/ramollie durant le moulage. A noter que d'autres techniques (tirant de préférence également profit du fait que la paraison est fondue/ramollie) peuvent être utilisées également, telle que le bouterollage ( rivet punching ) par exemple. Il s'agit d'une technique décrite dans la demande FR 04.08196 au nom de la demanderesse, et dont le contenu est incorporé par référence à la présente demande. Bien que la présente invention ait été développée dans le cadre de la fixation de tubulures internes au réservoir lors du moulage, elle peut également s'appliquer à la fixation de tubulures externes au réservoir, pour lesquelles des problèmes de retrait se posent également. La tubulure selon l'invention peut être en tout matériau approprié pour sa fonction. Dans le cas d'une tubulure véhiculant un fluide à température voisine de l'ambiante (telle qu'une tubulure de ventilation du réservoir (qui a généralement pour but de relier le haut du réservoir à un dispositif d'adsorption des vapeurs de carburant ou canister), une ligne de respiration des vapeurs (agençant une partie de celles-ci vers le haut de la tubulure de remplissage lors du remplissage du réservoir), une ligne de fixation du niveau maximum de carburant (dont l'obstruction par le niveau de carburant provoque le déclenchement du pistolet)...), cette tubulure est généralement à base de matière plastique. Selon l'invention, la tubulure à fixer doit être déformable entre ses 2 points de fixation au réservoir. On entend par là que la distance entre ces deux points est variable. Pour se faire, on peut par exemple prévoir la tubulure en deux parties connectées mécaniquement de manière à présenter une certaine mobilité l'une par rapport à l'autre (raccord de type quick-connect ou deux tubulures coulissant l'une dans l'autre par exemple). Toutefois, une telle connexion augmente les coûts et le risque de fuite. Dès lors, selon une autre variante, qui est préférée, la tubulure selon l'invention comprend dans la zone comprise entre les deux points de contact, au moins un pli, une spire (convolution) ou une corrugation (soufflet, annelure). Une variante qui convient bien en pratique (car aisée à appliquer par une simple déformation (de préférence à chaud) de la tubulure), consiste à réaliser au moins un pli en forme de S , de vague ou de V (ou de W plus exactement, si l'on tient compte des extrémités du pli) dans la zone requise. On réalise ainsi en quelque sorte un ressort dans la tubulure, qui est étiré lors du montage de la tubulure sur la paraison, et au repos lorsque le réservoir moulé est refroidi. Généralement, le procédé selon l'invention peut comprendre les étapes suivantes: É on introduit la paraison dans un moule; É on introduit un noyau dans le moule, à l'intérieur de la paraison, ledit noyau portant la tubulure; É on ferme le moule; É on plaque la paraison sur le moule par soufflage au travers du noyau et/ou aspiration sous vide derrière le moule; É on fixe la tubulure sur la paraison à l'aide du noyau; É on dégaze, le cas échéant; É on ouvre le moule pour retirer le noyau; et É on procède au moulage de la paraison soit par soufflage (en injectant un fluide sous pression à l'intérieur de celle-ci). L'étape de dégazage (qui est nécessaire dans le cas du soufflage, mais pas du thermoformage) peut se faire de toute manière appropriée. Généralement, on perce d'abord la paraison (par exemple en la piquant avec une aiguille) et ensuite, on évacue le fluide du moule (par exemple à l'aide d'une vanne). Alternativement, le procédé selon l'invention peut comprendre les étapes suivantes: É on préchauffe deux feuilles constituant la paraison; É on préforme les feuilles par thermoformage dans un moule; É on intègre la tubulure à au moins une des feuilles par un robot; É on referme le moule; É on moule du réservoir par thermoformage (en tirant sous vide derrière le moule). La présente invention concerne égalernent un réservoir à carburant en matière plastique susceptible d'être obtenu par un procédé tel que décrit précédemment. Un tel réservoir comprend une paroi délimitant un volume interne destiné à contenir du carburant, et une tubulure fixée en au moins deux points à cette paroi, la partie de tubulure comprise entre ces deux points étant déformable. La présente invention concerne également une tubulure de ventilation qui convient pour le procédé et le réservoir tels que décrits précédemment. Une telle tubulure comprend au moins un clapet ainsi qu'une zone comprenant un pli, une spire ou une convolution. De préférence, elle se caractérise par la présence d'un clapet à au moins une de ses extrémités et d'au moins une zone comprenant un pli, une spire ou une convolution. Avantageusement, cette tubulure comprend un clapet en chacune de ses extrémités, et c'est par l'intermédiaire de ces clapets que la tubulure est destinée à être fixée à un réservoir à carburant. En effet, dans les réservoirs comprenant plusieurs (au moins deux) poches (réservoirs dits en forme de selle), il convient généralement de ventiler au moins certaine(s) d'entre elles. Un moyen qui convient en pratique pour réaliser cela consiste à munir la ou les poches que l'on désire ventiler, d'un clapet de ventilation, et à relier ce clapet à un canister via une tubulure telle que décrite précédemment ainsi que par un clapet apposé entre la tubulure et le canister. Un tel clapet peut remplir plusieurs fonctions: empêcher l'entrée de carburant liquide dans le canister en cas de vague ou de retournement du véhicule (fonction ROV ou Roll Over Valve) ; interdire le sur-remplissage (fonction ISR ) ; retenir les gouttes de carburant liquide éventuellement entraînées par la vapeur (fonction de séparation liquide-vapeur).... La présente invention convient bien dans le cadre de la fixation de tubulures de ventilation reliant entre eux différents clapets sur un réservoir à carburant. Dès lors, la présente invention concerne également un procédé pour la ventilation d'un réservoir à carburant comprenant plusieurs poches, selon lequel on munit au moins une poche d'au moins un clapet de ventilation et on relie ce clapet à un canister par l'intermédiaire d'une tubulure telle que décrite précédemment. De préférence, dans ce procédé, on munit chacune des poches que l'on désire ventiler d'au moins un clapet de ventilation, on relie ces clapets entre eux par des tubulures et on relie ces tubulures et clapets à un canister par l'intermédiaire d'une vanne qui peut remplir le rôle de ROV , ISR , séparateur liquide-vapeur... La présente invention est illustrée de manière non limitative par les figures 1 15 à 3. La figure 1 illustre un réservoir à carburant (1) comprenant 3 clapets (2) reliées entre eux par des tubulures (3) selon l'invention. Les tubulures (3) ont été fixées par leurs clapets (2) lors du soufflage du réservoir, à l'aide d'un noyau introduit à l'intérieur du moule de soufflage. La figure 2 est une illustration schématique d'une telle tubulure (3) comme elle se présente après soufflage et refroidissement du réservoir, tandis que la figure 3 représente cette même tubulure telle qu'elle se présente en état d'extension, sur le noyau destiné à la fixer sur le réservoir. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour la fabrication d'un réservoir à carburant en matière plastique par moulage d'une paraison, selon lequel lors du moulage, on solidarise une tubulure à la paraison en au moins deux points, ladite tubulure étant déformable entre ces 2 points. 2 - Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la paraison est constituée de deux pièces séparées issues de la déçoupe d'une paraison tubulaire extrudée. 3 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tubulure est solidarisée à la paraison par soudure ou bouterollage. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tubulure comprend dans la zone comprise entre les deux points de solidarisation, au moins un pli, une spire (convolution) ou une corrugation (soufflet, annelure). - Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la zone comprise entre les deux points de solidarisation présente un pli en forme de S, V ou W réalisé par déformation à chaud. 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: É on introduit la paraison dans un moule; É on introduit un noyau dans le moule, à l'intérieur de la paraison, ledit noyau portant la tubulure; É on ferme le moule; on plaque la paraison sur le moule par soufflage au travers du noyau et/ou aspiration sous vide derrière le moule; É on fixe la tubulure sur la paraison à l'aide du noyau; É on dégaze, le cas échéant; É on ouvre le moule pour retirer le noyau; et on procède au moulage de la paraison par soufflage (en injectant un fluide sous pression à l'intérieur de celle-ci). 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: É on préchauffe deux feuilles constituant la paraison; É on préforme les feuilles par thermoformage dans un moule; on intègre la tubulure à au moins une des feuilles par un robot; É on referme le moule; on moule du réservoir par thellnoformage (en tirant sous vide derrière le moule). 8 - Réservoir à carburant réservoir à carburant en matière plastique susceptible d'être obtenu par un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une paroi délimitant un volume interne destiné à contenir du carburant, et une tubulure fixée en au moins deux points à cette paroi, la partie de tubulure comprise entre ces deux points étant déformable.