Brevet FR2900091A1 — publié le 20071026

Procédé peur la fabrication d'un réservoir à carburant en matière plastique Selon un premier aspect, la présente invention concerne un procédé pour la fabrication d'un réservoir à carburant (RàC) en matière plastique muni d'un accessoire. Selon un autre aspect, la présente invention concerne un accessoire particulier, à savoir : une capacité de séparation liquide/vapeur pour un système de ventilation de RàC. Les réservoirs à liquide, lorsqu'ils sont susceptibles d'être déplacés avec le liquide qu'ils contiennent sont généralement équipés d'un système de ventilation garantissant la sécurité par rapport à l'environnement alors que le réservoir est soumis à des sollicitations diverses : mouvements en tous sens et de toute amplitude, sollicitations thermiques, dépressions et surpressions. Cette exigence est rencontrée dans le cas de réservoirs à carburant, en particulier lorsqu'ils sont montés sur des véhicules automobiles et qu'il est impératif d'empêcher la sortie de carburant liquide et de gérer les changements importants de pression et volume de gaz au cours du remplissage et pendant la totalité de la durée du stockage dans le réservoir. Des solutions ont été développées pour résoudre ces problèmes, qui mettent en oeuvre des clapets de sécurité plongeant dans le réservoir et dont la partie supérieure traverse une paroi de celui-ci. Ces clapets débouchent généralement sur une conduite menant à un boîtier ou canister contenant une matière capable de piéger les vapeurs de liquide présentes dans les gaz en provenance du réservoir. Il n'est pas rare, toutefois, que des systèmes de ce type présentent encore des difficultés du fait qu'en raison des circonstances particulières d'utilisation, telles que mouvements brusques ou inclinaison excessive du véhicule, du liquide provenant du réservoir peut néanmoins passer la barrière du clapet de sécurité et se retrouver dans la conduite menant au canister, voire atteindre celui-ci et perturber le libre passage des vapeurs. En remède à cet entraînement accidentel de liquide hors du réservoir, on a cherché à retenir le liquide qui s'échapperait par la conduite menant au canister en intercalant dans cette conduite un volume mort destiné à jouer le rôle de capacité pour recueillir le liquide et laisser passer librement les vapeurs. Dans les systèmes à carburant classiques, les accessoires susmentionnés (clapets, capacité) sont fixés sur le réservoir à carburant après son moulage, et traversent la paroi de celui-ci. Or, 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. Dès lors, la demanderesse a développé un procédé (objet de plusieurs demandes pendantes) permettant aisément de fixer ces éléments lors du moulage du réservoir. Toutefois, les accessoires mentionnés ci-dessus (clapets ; conduit de ventilation les reliant ; capacité de séparation liquide/vapeur (L/V , qui constituent ce que l'on appelle communément la ligne de ventilation , doivent être reliés au canister comme expliqué précédemment. Or, celui-ci est généralement situé à l'extérieur du réservoir et il faut donc prévoir un raccord traversant la paroi du réservoir et permettant de raccorder la ligne de ventilation au canister. Un tel système, avec ligne de ventilation interne raccordée au canister à travers la paroi du réservoir, est par exemple décrit dans le brevet US 6,860,285. Toutefois, ce document ne donne aucune indication sur la manière pratique de réaliser cette connexion. Or, il n'est pas évident d'une part, de repérer de l'extérieur, l'emplacement exact de l'extrémité de la ligne de ventilation interne à laquelle doit être raccordée la conduite vers le canister ; et d'autre part, d'obtenir une connexion qui soit étanche. Dès lors, selon un aspect, la présente invention concerne un procédé pour la fabrication d'un réservoir à carburant en matière plastique muni d'un accessoire interne, selon lequel : on moule une paraison par soufflage ou thermoformage ; on munit l'accessoire d'une pièce métallique et on le fixe sur la paroi interne du réservoir lors même de son moulage ; on démoule le réservoir et on localise l'emplacement de la pièce métallique ; on pratique une ouverture dans la paroi du réservoir selon l'emplacement de la pièce métallique. 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 maliere 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 lEVOH par exemple (copolymère éthylène û 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, l'accessoire interne au réservoir est également au moins en partie en matière plastique. De préférence, il est essentiellement à base de matière plastique. Il peut ou non être à base de la même matière plastique que le réservoir. Une matière plastique qui convient bien est le POM (ou poly-oxy-méthylène, un polyacetal), car il s'agit d'un matériau stable dimensionnellement dans le fuel et les essences alcoolisées, bien que coûteux. En alternative, le PEHD peut être utilisé pour sa possibilité d'injection plastique, son faible coût, sa compatibilité avec le carburant. La fixation aux parois du réservoir par bouterollage permet l'utilisation éventuelle d'autres matières. 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. 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. Après moulage d'une paraison en deux pièces, celles-ci constituent généralement les parois inférieure et supérieure respectivement du réservoir à carburant. Comme évoqué précédemment, le moulage peut avoir lieu par thermoformage (généralement, en tirant sous vide derrière le moule) ou par soufflage (en insufflant un fluide sous pression dans le moule), voire en une combinaison des deux. L'accessoire dont il est question dans le cadre de l'invention est un accessoire faisant généralement partie des systèmes à carburant classiques. En particulier, tel qu'évoqué précédemment, l'accessoire interne peut consister en au moins une partie de la ligne de ventilation du réservoir et être destiné à être raccordé à un accessoire externe, qui est de préférence un canister. A noter toutefois que le procédé selon l'invention peut également convenir pour réaliser des connexions électriques ou tout autre type de connexion exigeant un passage à travers la paroi du réservoir pour raccorder deux composants respectivement interne et externe au réservoir. Dans cette variante, on procède au raccord des accessoires interne et externe à travers de l'ouverture réalisée dans la paroi du réservoir. Par externe , on entend en contact avec le milieu extérieur au réservoir, par opposition à interne , qui veut dire en contact avec le volume interne délimité par le réservoir. Dans la variante selon laquelle l'accessoire interne est au moins une partie de la ligne de ventilation, cette partie peut par exemple être un clapet, une tubulure, une capacité... De préférence, il s'agit d'une capacité de séparation L/V telle que décrite précédemment. Celle-ci est alors de préférence munie d'un conduit permettant son raccord à un conduit correspondant relié au canister. Dans le procédé selon l'invention, l'accessoire interne est fixé/solidarisé à la paraison destinée à constituer le réservoir à carburant après moulage. On entend par là qu'il 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. Par contact , on entend soit une fixation mécanique qui peut être démontée (vis, boulons...), soit une fixation permanente telle qu'une soudure par exemple. 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. Mais il faut pour pouvoir l'appliquer, que la matière plastique du réservoir et celle de l'accessoire soient compatibles. Dès lors, 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. Dans ce cas, de préférence, l'accessoire interne est muni d'au moins un orifice pour permettre d'appliquer ladite technique et donc, de forcer de la matière plastique fondue appartenant à la paraison à travers elle. Cet orifice est avantageusement réalisé dans le couvercle de l'accessoire et/ou dans une excroissance ou patte de fixation solidaire (ou moulé d'une pièce avec) de l'accessoire ou de son couvercle. De préférence, l'accessoire comprend plusieurs pattes de fixation réparties de manière à limiter les contraintes et les vibrations en fonctionnement. L'accessoire peut être fixé sur la paraison de toute manière connue, par exemple à l'aide d'un robot ou d'un noyau (partie interne du moule). Cette dernière variante est préférée et de plus amples détails à ce propos figurent dans la demande FR 05.06574 au nom de la demanderesse. La pièce métallique utilisée dans le procédé selon l'invention peut être de forme quelconque. Toutefois, lorsque l'accessoire interne est constitué de ou muni d'une tubulure (ou pipette), il s'agit de préférence d'une bague métallique enserrant ladite tubulure (pipette) substantiellement en son extrémité. Cette pièce peut être à base d'un métal quelconque, de préférence résistant aux hydrocarbures que le réservoir est destiné à contenir. Le métal est de préférence magnétique pour pouvoir être détecté ultérieurement par un capteur inductif L'acier inoxydable donne de bons résultats. Dans le procédé de l'invention, l'emplacement de la pièce métallique dans le réservoir est détecté au moyen d'un appareillage spécifique (détecteur). Il peut s'agir d'un détecteur aux rayons X (mais dont le traitement optique du résultat reste compliqué) ou d'un détecteur inductif (choisi pour sa facilité de mise en oeuvre et son coût). Ce dernier est préféré. Dans le procédé selon l'invention, l'ouverture dans la paroi du réservoir est généralement réalisée juste en face de la pièce métallique, et ce à l'aide de tout outil adéquat. Il peut s'agir du même couteau que celui servant à la découpe de toutes les ouvertures sur le réservoir. De préférence, ce couteau doit permettre d'éviter la chute de copeaux dans le réservoir. Une fois l'ouverture réalisée, selon une variante préférée déjà évoquée ci-dessus, on procède de préférence au raccord de l'accessoire interne à un accessoire externe. Généralement, pour ce faire, on munit les deux accessoires d'une tubulure de manière à raccorder entre elles les tubulures des deux accessoires. Dans ce cas, pour éviter les émissions d'hydrocarbures à l'atmosphère, le raccord est de préférence situé à l'intérieur du réservoir et pour des raisons pratiques, tout près de l'ouverture dans la paroi du réservoir. De manière tout particulièrement préférée, les deux tubulures présentent une extrémité de géométrie telle qu'elles puissent être assemblées par une technique de raccord rapide ( quick connect ou snap fit ). En général, dans cette technique, l'une des pièces (celle dite mâle) est emmanchée dans l'autre (dite femelle ). En particulier, lorsque l'extrémité de la tubulure de l'accessoire interne comporte une bague métallique externe, cette pièce est la partie femelle de la connexion et l'extrémité de la tubulure de l'accessoire externe est la partie mâle qui vient s'y enserrer. Pour obtenir un raccord étanche entre les 2 tubulures, généralement, l'une d'entre elle est munie d'un joint. Ce joint peut être sur la périphérie externe de la pièce mâle, ou sur la périphérie interne de la pièce femelle. De préférence, le joint est situé sur la périphérie interne de la pièce femelle et de manière tout particulièrement préférée, il s'agit d'un joint annulaire plat recourbé vers l'intérieur. De cette manière, l'extrémité de la tubulure de l'accessoire extérieur vient s'emmancher dans le joint. A cet effet, le joint est de préférence à base d'un matériau déformable. Il s'agit de préférence d'un élastomère (par exemple de type NBR û caoutchouc nitrile - ou FPM û caoutchouc fluoré) et plus particulièrement, d'un élastomère fluoré (FPM). Selon une variante pratique et économique, le joint et l'anneau métallique susmentionnés sont réalisés d'une pièce, par surmoulage du métal à l'aide de la matière constitutive du joint. Cette pièce est alors, moyennant une géométrie adéquate, montée sur la tubulure de l'accessoire interne avant sa fixation à l'intérieur du réservoir. Selon une variante préférée de l'invention, la tubulure de l'accessoire externe est munie d'une embase à base de matière plastique compatible avec celle du réservoir, et dont la taille, l'emplacement et la géométrie sont telles qu'elle peut être soudée sur le pourtour de l'ouverture dans le réservoir, sur la paroi externe de celui-ci. Cette manière de procéder permet de rendre l'ensemble de l'assemblage étanche. En général, cette soudure a lieu après que les 2 tubulures aient fait l'objet du raccord rapide décrit ci avant. Généralement, pour des raisons pratiques, l'embase est située non loin de la partie mâle de la connexion rapide, de manière à ce que cette dernière soit située tout près de la paroi du réservoir, juste en dessous de l'embase. Une embase d'une seule pièce avec la partie mâle du raccord rapide évoqué ci-dessus est pratique à réaliser (par moulage par injection par exemple) et à utiliser. Une telle pièce est généralement qualifiée de pipette . De préférence, l'embase (la pipette, le cas échéant) est substantiellement imperméable aux hydrocarbures et est par exemple multicouche ou traitée en surface (comme décrit précédemment). A noter enfin que pour renforcer encore l'étanchéité, la soudure, une fois réalisée, peut être recouverte d'un film soudé, par exemple par rayonnement laser. Cette technique fait l'objet du brevet EP 1439973 au nom de la demanderesse. Selon un autre aspect, la présente invention concerne également un accessoire pour réservoir à carburant essentiellement à base de matière plastique, ledit accessoire étant également essentiellement en matière plastique et comprenant au moins une tubulure (pipette) pour son raccord à un autre accessoire, caractérisé en ce que l'extrémité de cette tubulure est sertie en externe d'une bague métallique. D'après ce qui précède, l'extrémité de la tubulure de l'accessoire est de préférence également munie d'un joint, comme expliqué précédemment. En particulier, selon cet aspect de l'invention, l'accessoire fait partie du circuit de ventilation du réservoir. L'invention donne de bons résultats lorsque l'accessoire est une capacité de séparation L/V telle que décrite précédemment, essentiellement à base de matière plastique et comprenant au moins un volume mort, une tubulure d'entrée pour des gaz chargés de gouttelettes de liquide, une tubulure de sortie pour les gaz épurés en liquide et un dispositif d'évacuation du liquide piégé dans le volume mort. Dans ce type de capacité, le volume mort peut avoir une géométrie quelconque. De préférence, il s'agit d'un volume délimité par un boîtier substantiellement cylindrique. De préférence, des pièces (baffles, chicanes...) sont disposées dans ce volume de manière à abattre les gouttelettes contenues dans les gaz à évacuer vers le canister. De préférence, le boîtier comprend un couvercle est comme décrit précédemment, ce couvercle comprend de préférence des pattes de fixation munies d'orifices permettant de fixer ledit boîtier à la paroi du réservoir par bouterollage. Toutes ces pièces sont de préférence en matière plastique et elles sont moulées et assemblées par toute technique connue (soudure, raccord rapide...). Le dispositif d'évacuation du liquide présent dans la capacité peut également être de tout type connu. Il peut s'agir d'un simple clapet (par exemple, de type parapluie comme dans le brevet US 6,860,285 susmentionné) obturant un orifice dans le volume mort. Alternativement, il peut s'agir d'une pompe créant une dépression de manière à pouvoir aspirer le liquide à travers un orifice dans le volume mort. Cette pompe peut être une pompe prévue spécifiquement à cet effet mais de manière préférée, il s'agit de la pompe principale à carburant tel que décrit dans le brevet EP 1196303 au nom de la demanderesse. Dans cette variante, il est également avantageux de munir l'orifice d'un clapet anti-retour pour que du liquide ne puisse pas refouler à travers l'orifice lorsque la pompe est arrêtée. L'action de la pompe à carburant pour générer la dépression peut être directe, ou indirecte (c.à.d. que ladite pompe peut actionner un venturi). Selon une variante particulièrement préférée, le volume mort comprend une chambre secondaire où débouche l'orifice muni du clapet anti-retour, et cette chambre secondaire est vidangeable par un venturi actionné par la pompe d'alimentation en carburant du moteur. La présente invention est illustrée de manière non limitative par la figure 1, qui illustre certaines variantes de l'invention sur une coupe axiale (schématisée) à travers une capacité de séparation L/V. Cette capacité comprend une tubulure d'entrée de gaz (1) destinée à être raccordée à une ligne de ventilation, par exemple par une connexion sapin, quick connect ou autre. Elle comprend également une tubulure de sortie (2) de gaz ainsi qu'un volume mort (3) muni de baffles (4) permettant de séparer le liquide de la vapeur. Ce volume joue le rôle de zone de ventilation et il comprend une paroi horizontale (5) percée d'un orifice muni d'un clapet parapluie (6). Cet orifice aboutit dans une chambre secondaire (7) jouant le rôle de zone d'aspiration du liquide. Cette zone est solidaire d'une pipette (8) 2900091 -10- destinée à être raccordée à une pompe (non illustrée) également par une connexion de type sapin, quick connect.... La pipette (8) permet l'évacuation du liquide contenu dans la chambre (7) lorsque la pompe est en fonctionnement. Quant au clapet (6), il évite le 5 refoulement de liquide dans la zone de ventilation (3) à travers l'orifice (5) lorsque la pompe est à l'arrêt. L'extrémité de la tubulure de sortie (2) est munie en externe, d'une bague métallique (9) et en interne, d'un joint annulaire (10) recourbé vers l'intérieur. Cette extrémité constitue une partie femelle qui est destinée à recevoir une partie 10 mâle d'un raccord rapide, solidaire d'une tubulure (pipette) reliée à un canister (non représenté) et qui sera emmanchée à force dans le joint. Dans la variante illustrée, le joint surmoule la bague métallique. REVENDICATIONS 1 û Procédé pour la fabrication d'un réservoir à carburant en matière plastique muni d'un accessoire interne, selon lequel : û on moule une paraison par soufflage ou thermoformage ; û on munit l'accessoire d'une pièce métallique et on le fixe sur la paroi interne du réservoir lors même de son moulage ; û on démoule le réservoir et on localise l'emplacement de la pièce métallique ; û on pratique une ouverture dans la paroi du réservoir selon l'emplacement de la pièce métallique. 2 û Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'accessoire interne comprend au moins un couvercle et/ou une excroissance ayant un orifice et en ce qu'il est fixé sur la paraison par bouterollage à travers cet orifice. 3 û Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que à travers l'ouverture réalisée dans la paroi du réservoir, on raccorde l'accessoire interne à un accessoire externe. 4 û Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'accessoire interne est au moins une partie d'une ligne de ventilation du réservoir et en ce que l'accessoire externe est un canister. 5 û Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la partie de ligne de ventilation est une capacité de séparation liquide/vapeur. 6 û Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l'accessoire interne est constitué de ou muni d'une tubulure, et en ce que la pièce métallique est une bague enserrant ladite tubulure substantiellement en son extrémité. 7 û Procédé selon la revendication précédente, selon lequel on munit l'accessoire externe d'une tubulure également et selon lequel les tubulures de l'accessoire interne et de l'accessoire externe sont assemblées par une technique 2900091 - 12 - de raccord rapide selon laquelle une pièce mâle est insérée dans une pièce femelle. 8 ù Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'extrémité de la tubulure de l'accessoire interne est la pièce femelle de la 5 connexion ; en ce que l'extrémité de la tubulure de l'accessoire externe est la pièce mâle de la connexion ; et en ce qu'un joint est situé à l'extrémité de la pièce femelle, sur sa périphérie interne. 9 ù Procédé selon la revendication 7 ou 8, selon lequel la tubulure de l'accessoire externe est munie d'une embase à base de matière plastique 10 compatible avec celle du réservoir, et selon lequel on soude cette embase sur le pourtour de l'ouverture dans le réservoir, du côté extérieur de celui-ci. 10 ù Accessoire pour réservoir à carburant essentiellement à base de matière plastique, ledit accessoire étant également essentiellement à base de matière plastique et comprenant au moins une tubulure (pipette) pour son raccord 15 à un autre accessoire, caractérisé en ce que l'extrémité de cette tubulure est sertie en externe d'une bague métallique.