Brevet FR2897308A1 — publié le 20070817

Procédé pour la fixation d'un accessoire dans un réservoir à carburant en matière plastique La présente invention concerne un procédé pour la fixation d'un accessoire dans un réservoir à carburant en matière plastique. Les réservoirs à carburant embarqués dans les véhicules de nature diverse doivent généralement satisfaire à des normes 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 accessoires (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 accessoires 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 /b), 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 (et donc, des tensions internes) inacceptables dans le cas d'un composant fixé au réservoir en au moins deux points. Des déformations importantes peuvent également être observées en service, par gonflement de la paroi du réservoir au contact avec les carburants. 2 La demande WO 2006/008608 concerne un mode de fixation particulier (par bouterollage). Une variante de ce procédé adresse le problème des déformations (retraits, dilatations) mais le résout par une forme particulière de la bouterolle et du trou associé (la bouterolle est oblongue et est formée dans un trou oblong également autorisant un mouvement de type glissière). Pour éviter la formation d'un bourrelet de matière dans le trou oblong bloquant le mouvement de glissière, la bouterolle doit avoir une forme contrôlée par un outil adéquat (contre-forme) qui est de préférence refroidi, ce qui complique le procédé et l'outillage. L'invention a dès lors pour but de fournir un procédé plus simple qui permet d'intégrer un accessoire 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 fixation d'un accessoire en au moins deux points d'une paroi d'un réservoir à carburant en matière plastique, cette fixation ayant lieu lors même de la fabrication dudit réservoir par moulage, et selon lequel on munit l'accessoire en au moins en de ses points de fixation, d'une pièce de fixation et ce de manière telle que l'accessoire soit mobile par rapport au point de fixation correspondant sur la paroi du réservoir. Par réservoir à carburant, on entend désigner un réservoir (ou corps creux délimité par une paroi) 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 dEVOH par exemple (copolymère éthylène ù 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. Dans le cadre de l'invention, par accessoire , on entend désigner : . tout objet ou dispositif fonctionnel généralement associé au réservoir à carburant dans son mode d'utilisation ou de fonctionnement habituel et qui coopère avec celui-ci pour assurer certaines fonctions utiles ; ou • un support pour un ou plusieurs tels dispositifs. Des exemples non limitatifs de tels dispositifs sont : des pompes à liquide, des jauges de niveau, des pipettes, des réservoirs ou baffles intérieurs au réservoir à carburant, des dispositifs de ventilation, des blocs électroniques et des 5 barres de rigidification. Selon une forme intéressante de réalisation du procédé conforme à l'invention, l'accessoire est en réalité une structure préassemblée comprenant un support ainsi que un ou plusieurs dispositifs identiques ou différents qui y sont fixés via tout moyen de solidarisation adéquat. Des exemples de ces moyens 10 sont le clipsageä le serrage par vissage, le soudage, ... Il est aussi avantageux que la structure préassemblée porte des moyens qui permettent la réunion de dispositifs supplémentaires qui seraient éventuellement fixés ultérieurement. Ces moyens sont aussi des dispositifs de clipsage, des trous taraudés ou des protubérances filetées de forme circulaire permettant le vissage, des zones de 15 surface aptes au soudage,... Dans le même ordre d'idées, l'accessoire peut consister en un simple support comprenant des moyens adéquats pour la fixation ultérieure d'un ou de plusieurs dispositifs. En d'autres termes, de manière préférée, l'accessoire comprend un support qui est soit muni de moyens de fixation pour un ou plusieurs dispositifs fonctionnels du réservoir à carburant (et 20 qui peut être le couvercle de l'accessoire), soit porte directement un ou plusieurs tels dispositifs. Selon l'invention, on munit au moins un des deux points de fixation de l'accessoire, d'une pièce de fixation. En entend par là tant une pièce supplémentaire, rapportée sur l'accessoire, qu'une excroissance moulée d'une 25 pièce avec l'accessoire. Il peut s'agir d'une patte de fixation (c.à.d. d'une excroissance par rapport à son enveloppe générale) moulée d'une pièce avec l'accessoire ou rapportée sur celui-ci. Il peut également s'agir d'un dispositif de type silent bloc ou pièce constituée au moins en partie d'un matériau souple et déformable permettant d'absorber des chocs et des vibrations. De préférence, 30 chacun des points de fixation est muni d'une telle pièce intermédiaire. Selon l'invention, il importe que l'accessoire soit mobile par rapport à son point de fixation sur la paroi du réservoir. De préférence d'ailleurs, tous les points de fixation de l'accessoire sur la paroi du réservoir sont munis d'une pièce de fixation de manière à ce que l'accessoire soit mobile par rapport à tous les 35 points de fixation correspondants sur la paroi du réservoir. Cette mobilité peut être obtenue de diverses manières. Selon une première variante de l'invention, la pièce de fixation est une patte ou excroissance déformable de par sa géométrie et/ou sa matière constitutive. Ceci est schématisé à la figure 1, où l'on a illustré un composant (2) respectivement muni d'une patte entièrement en matériau 5 flexible (la), d'une patte avec une géométrie aidant à la défolination (lb) et d'une patte bi-matière (1 c). En ce qui concerne la deuxième solution (géométrique), référence est faite à la demande co-pendante FR 05.02414 au nom de la demanderesse, où de telles géométries sont illustrées dans le cadre de tubulures déformables. Il s'agit principalement de plis en forme de S, V ou W, de spires (convolutions) ou de corrugations (annelures en forme de soufflet). Selon une deuxième variante de l'invention, schématisée à la figure 2, la pièce de fixation est une patte de fixation (1) rigide mais elle est solidaire d'une partie (2') de l'accessoire (2), qui est souple. Selon une 3ème variante de l'invention, schématisée aux figures 3 et 4, la pièce de fixation (1) et l'accessoire (2) sont tous deux rigides mais ont un mode de solidarisation permettant leur mouvement relatif dans au moins une direction de l'espace. La figure 3 illustre un mode fixation de type glissière, qui convient bien. Il consiste à utiliser une patte de fixation (1) et à munir celle-ci et l'accessoire (2) de reliefs complémentaires permettant le glissement d'une pièce par rapport à l'autre. Un autre mode de fixation qui convient bien, et qui est illustré à la figure 4, consiste à utiliser comme pièce de fixation, un silent bloc (1') que l'on fixe dans un orifice dans l'accessoire (2) ou dans sa patte de fixation (1). Une bouterolle (3) réalisée dans la paroi du réservoir est alors le point de fixation sur la paroi du réservoir par rapport auquel l'accessoire (2) est mobile. Un tel dispositif peut par exemple être utilisé pour fixer des pompes ou des venturi sur la paroi du réservoir. Dans cette variante, la partie souple du silent bloc est de préférence suffisamment déformable que pour compenser toutes les déformations du réservoir. Ce dispositif peut être clipsé ou sur-injecté sur l'accessoire et donc, en être solidaire. Alternativement, il peut être mobile par rapport à l'accessoire également. Les figures mentionnées ci-dessous sont schématiques et sous chacune d'elles, une vue du dessus d'une partie de la pièce de fixation est apposée. Un accessoire (2) qui peut convenir dans le cadre de l'invention est également illustré à la figure 5. Cet accessoire (2) est un support pour clapet (4) -6 et il comprend deux pattes (1) flexibles, moulées d'une pièce avec lui, et munies chacune d'un orifice (permettant le bouterollage, mais aussi, le rivetage...). Selon l'invention, l'accessoire est fixé sur la paroi du réservoir pendant son moulage et la mobilité de l'accessoire par rapport à la pièce de fixation est de préférence suffisante pour pouvoir compenser le retrait après moulage, qui pour des réservoirs en HDPE, est de l'ordre de 3 %. Le moulage des réservoirs à carburant a généralement lieu au départ d'une paraison. Par paraison, on entend en fait une préforme, généralement extrudée, qui est destinée à constituer la paroi du réservoir après moulage aux formes et dimensions requises. Généralement, les réservoirs à carburant en matière plastique sont moulés par thermoformage de feuilles planes ou par soufflage d'une paraison tubulaire extrudée, qui ne doit pas nécessairement être d'une seule pièce. De préférence, le réservoir est moulé par soufflage d'une paraison 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 comme décrit dans la demande EP 1110697 susmentionnée. 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. Peu importe la technique de moulage de la paraison, elle implique par définition le recours à un moule qui comprend généralement deux empreintes destinées à être en contact avec la surface externe de la paraison, le thermoformage ou le soufflage de la paraison ayant lieu par plaquage de la paraison sur ces empreintes par aspiration sous vide derrière les empreintes ou à l'aide d'un gaz sous pression injecté à l'intérieur de la paraison. -7 Selon une variante avantageuse de l'invention, le moule comprend également un noyau. On entend par là une pièce de taille et de forme appropriée pour pouvoir être insérée entre les empreintes du moule et en particulier, être introduite dans la paraison lors de son moulage. Une telle pièce est par exemple décrite dans le brevet GB 1,410,215. Ce noyau peut avantageusement servir à fixer plusieurs accessoires à la fois sur la paraison, ce que ne peuvent généralement pas les dispositifs alternatifs tels que des bras de robots par exemple. Dans cette variante, le noyau peut également servir à insuffler le gaz sous pression requis pour le soufflage de la paraison. Et lorsque la paraison à souffler est en 2 parties, le noyau peut également servir à maintenir chaudes les bords de ces 2 parties au moins pendant certaines étapes du procédé (en général : celles précédant la soudure des 2 parties pour réaliser le réservoir). Les paraisons en 2 parties conviennent bien pour cette variante, car elles peuvent s'écarter lors de l'ouverture du moule et ainsi, faciliter la fixation de la tubulure. Enfin, le noyau peut également être utilisé pour réaliser au moins en partie le contrôle du procédé. A cet effet, on peut par exemple intégrer une caméra au noyau afin de visualiser et de contrôler la qualité de la fixation de la tubulure (et des autres composants éventuels du réservoir) par analyse d'image. Un ou des capteur(s) de mesure de grandeur(s) comme la force, la course, la pression, la température peu(ven)t également être installé(s) sur le noyau afin de mieux contrôler la fixation de la tubulure sur la paraison. Selon l'invention, l'accessoire peut être fixé sur la paroi de toute manière connue. Toutefois, cette fixation tire de préférence parti du fait que la matière plastique est fondue durant le moulage. Dès lors, avantageusement, la fixation de l'accessoire a lieu par soudure (technique bien connue en plasturgie) ou par bouterollage, (technique déjà évoqué précédemment, et plus spécifique à la métallurgie en fait, mais que la demanderesse trouve néanmoins intéressante dans le cadre de l'invention, qui permet de pallier à ses inconvénients). Cette dernière technique donne de bons résultats et est simple à appliquer: il suffit de munir la pièce de fixation d'un orifice et de fixer l'accessoire sur la paroi du réservoir par bouterollage à travers cet orifice. Enfin, il importe de noter que bien que la présente invention ait été développée dans le cadre de la fixation d'accessoires internes au réservoir lors du moulage, elle peut également s'appliquer à la fixation d'accessoires externes au réservoir, pour lesquels des problèmes de retrait se posent également. REVENDICATIONS 1. û Procédé pour la fixation d'un accessoire (2) en au moins deux points d'une paroi d'un réservoir à carburant en matière plastique, cette fixation ayant lieu lors même de la fabrication dudit réservoir par moulage, caractérisé en ce qu'on munit l'accessoire (2) en au moins en de ses points de fixation, d'une pièce de fixation (1, 1') et ce de manière telle que l'accessoire soit mobile par rapport au point de fixation correspondant sur la paroi du réservoir (3). 2. û Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la pièce de fixation est une patte de fixation (1) moulée d'une pièce avec l'accessoire (2) ou rapportée sur celui-ci. 3. û Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la patte de fixation (1) est une patte déformable (la, lb, 1c) de par sa géométrie et/ou sa matière constitutive. 4. û Procédé selon la revendication 2, dans lequel la patte de fixation (1) est rigide mais est solidaire d'une partie (2') de l'accessoire (2), qui est souple. 5. û Procédé selon la revendication 2, dans lequel on munit la patte de fixation (1) et l'accessoire (2) de reliefs complémentaires permettant le glissement d'une pièce par rapport à l'autre. 6. û Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce de fixation est un silent bloc (1'). 7. - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que tous les points de fixation de l'accessoire sur la paroi du réservoir sont munis d'une pièce de fixation et en ce que l'accessoire est mobile par rapport à tous les points de fixation correspondants sur la paroi du réservoir. 8. - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réservoir est moulé par soufflage d'une paraison tubulaire extrudée et découpée sur toute sa longueur, selon deux lignes diamétralement opposées, pour obtenir deux parties (feuilles) séparées.-10- 9. - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on munit la pièce de fixation (1, 1') d'un orifice et on fixe l'accessoire sur la paroi du réservoir par bouterollage à travers cet orifice. 10. ù Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réservoir est moulé par soufflage d'une paraison et en ce que plusieurs accessoires sont fixés sur cette paraison à l'aide d'un noyau qui est introduit dans la paraison lors de son soufflage.