Brevet FR2900090A1 — publié le 20071026

Procédé pour la fabrication d'un réservoir à carburant en matière plastique comprenant un raccord muni d'un pas de vis La présente invention concerne un procédé pour la fabrication d'un réservoir à carburant en matière plastique comprenant un raccord muni d'un pas de vis ; il concerne également un réservoir à carburant susceptible d'être obtenu par ce procédé. Les réservoirs à carburant (RàC) 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 monde à un renforcement considérable des exigences concernant la limitation des émissions de polluants dans l'atmosphère et la nature en général. La conception de réservoirs à carburant évolue en conséquence rapidement vers des techniques capables de mieux garantir l'étanchéité et la sécurité sous des conditions variées d'utilisation. Par ailleurs, on s'est aussi efforcé de réduire au maximum les pertes ayant pour origine les canalisations et accessoires divers liés aux réservoirs. Un moyen parfois utilisé a été d'incorporer certains accessoires et canalisations à l'intérieur des réservoirs, éliminant ainsi leur interface avec l'atmosphère extérieure. De préférence, ces éléments sont fixés sur la paroi interne du réservoir et ne passent pas à travers elle, pour éviter d'endommager la couche barrière souvent présente dans ces réservoirs et éliminer le risque de fuites liée au recours à des dispositifs d'étanchéité. Le brevet EP 875411 au nom de la demanderesse propose un moyen de fixation d'accessoires à l'intérieur d'un RàC en matière plastique tirant profit de l'état fondu de la matière plastique lors de son moulage, et qui consiste à réaliser un relief dans sa paroi, pour venir y fixer un module pompe/jauge muni d'un relief correspondant lors d'une opération de finition postérieure au moulage. Ce relief consiste en fait en une queue d'aronde ( dove tait ), ce qui implique un faible encombrement aux alentours de l'endroit de fixation (pour pouvoir glisser le composant clans le relief) ainsi que le recours à une pièce supplémentaire ou cale pour sécuriser/bloquer la fixation. 2 La demande de brevet WO 2006/008308 au nom de la demanderesse divulgue un procédé de fabrication d'un RàC en matière plastique profitant du fait qu'une paraison est fondue durant son moulage pour y fixer directement des accessoires, et qui utilise pour ce faire un noyau. Dans ce procédé, l'accessoire est fixé sur la paraison par bouterollage, c.à.d. par la formation in situ d'un rivet de matière plastique fondue que l'on force à travers un orifice et qu'on y laisse se solidifier. Cette méthode implique toutefois un séjour à haute température et éventuellement à haute pression (si le moulage a lieu par soufflage), ce que ne peuvent tolérer certains accessoires fragiles de ce point de vue. En outre, certains accessoires sont trop lourds pour être attachés à chaud (risque de déformation de la paraison). Enfin, la fixation obtenue est permanente c.à.d. qu'elle ne peut pas être démontée sans abîmer le réservoir et/ou le composant. La présente invention vise à résoudre ces problèmes en fournissant un moyen d'accrochage pour les accessoires des RàC qui est à la fois sûr, pratique et démontable; qui s'accommode d'un environnement encombré et qui peut même, dans une variante, convenir pour tous les types d'accessoires y compris ceux qui sont fragiles et/ou lourds. A cet effet, l'invention concerne un procédé pour la fabrication d'un réservoir à carburant en matière plastique par moulage d'une paraison dans un moule, selon lequel lors du moulage de la paraison, on la déforme localement pour obtenir un raccord intégré étanche et muni d'un pas de vis, et ce au moyen d'une contre forme concave et d'une forme convexe apte à pénétrer dans la contre forme, ces deux pièces étant solidaires l'une du moule et l'autre, d'un noyau situé à ['intérieur du moule, ou vice versa ; et l'une au moins de ces pièces étant munie d"un pas de vis. Par réservoir à carburant, on entend désigner un réservoir (c.à.d. un volume fermé délimité par une paroi et comprenant au moins une ouverture pour son remplissage) 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. 3 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 (PERD). 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 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. La présente invention s'applique tout particulièrement bien à la fabrication d'un RàC à base de PEHD et ayant une couche barrière à base d'EVOH. 4 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 au nom de la demanderesse. 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.à.d. 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 accessoire dans le cadre de l'invention, on entend désigner un composant ou un ensemble de composants ayant une fonction active dans le réservoir telle que ventiler, amener du carburant vers le moteur, mesurer le niveau de liquide, diminuer le bruit lié aux vagues...L'invention s'applique préférentiellement aux accessoires fragiles (jauge, module pompe/jauge, bloc électronique) et/ou lourds (module pompe/jauge). Le procédé selon l'invention utilise un noyau. On entend par là une pièce de taille et de forme appropriée pour pouvoir être insérée entre les empreintes (ou parties extérieures) du moule. Une telle pièce est par exemple décrite dans le brevet GB 1,410,215. Dans le cadre de l'invention, le noyau a notamment pour fonction de mouler le raccord, en collaboration avec un relief adéquat présent sur les empreintes du moule. Le noyau peut également servir à insuffler un gaz sous pression dans le moule pour plaquer la paraison sur les empreintes du moule. 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 des accessoires par analyse d'image. Un ou des capteur(s) de mesure de grandeur(s) comme la 5 force, la course, la pression, la température peu(ven)t également être installé(s) sur le noyau afin de mieux contrôler la fixation des accessoires. Selon l'invention, on déforme la paraison localement pour mouler un raccord étanche destiné à la fixation d'un accessoire. Par raccord , on entend désigner dans le cadre de l'invention, une forme généralement substantiellement cylindrique munie d'un relief d'accrochage pour la fixation mécanique de l'accessoire. Ce relief est, dans le cadre de l'invention, un pas de vis complémentaire d'un pas de vis présent sur l'accessoire à fixer. Par raccord étanche , on entend en fait que la paroi du réservoir n'est pas percée c.à.d. qu'on lui a simplement imprimé une déformation ù de préférence vers l'intérieur du réservoir c.à.d. vers son volume interne ù sans la percer ni la déchirer. Le moulage du raccord est généralement réalisé indépendamment du moulage du réservoir proprement dit. Il peut avoir lieu avant ou après celui-ci. Pour des raisons pratiques, il a de préférence lieu avant le moulage du réservoir ou en tout cas, avant la dernière étape de celui-ci (qui peut être l'assemblage de deux coquilles moulées séparément dans le même moule par exemple). Généralement, le procédé selon l'invention comprend au moins les étapes suivantes : on introduit une paraison dans le moule; on introduit le noyau dans le moule, à l'intérieur de la paraison ; 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 ; on procède au moulage du raccord par déplacement de la forme à l'intérieur de la contre forme. Donc, selon l'invention, le moulage du raccord a lieu en utilisant deux pièces complémentaires : une forme convexe et une contre forme concave de forme et de dimensions adéquates pour que la forme puisse y pénétrer et ce faisant, mouler le raccord par compression locale de la matière. Ces deux pièces sont solidaires l'une du noyau, et l'autre, du moule. On entend par là que si la contre forme est solidaire du noyau (cas d'un raccord rentrant dans le volume du 6 réservoir), la forme est solidaire du moule, et vice versa (dans le cas d'un raccord sortant du volume du réservoir). Ces deux pièces sont donc à un moment donné mobiles l'une par rapport à l'autre, puisqu'il faut que la forme pénètre dans la contre forme pour mouler le raccord. Généralement, le mouvement d'une des 2 pièces est provoqué par un dispositif adéquat de type vérin hydraulique. Ce dispositif est avantageusement porté par le noyau (et donc, la pièce mobile l'est également). Le procédé selon l'invention a été développé pour la fixation d'accessoires internes au réservoir. Toutefois, il convient également pour la fixation d'accessoires externes au réservoir. En réalité, il pourrait même convenir pour le moulage d'un raccord ayant à la fois un pas de vis interne (c.à.d. situé sur la surface interne de la paroi du réservoir ou dirigé vers l'intérieur du volume délimité par la paroi) et un pas de vis externe (c.à.d. situé sur la surface externe de la paroi du réservoir ou dirigé vers l'extérieur du volume délimité par la paroi) de manière à permettre le raccord à la fois à un composant interne et à un composant externe. Dans cette variante, à la fois la forme et la contre forme sont munies d'un pas de vis. Selon une variante de l'invention, soit la forme, soit la contre forme est en fait constituée par l'accessoire lui-même. Dans ce cas, le pas de vis de l'accessoire sert directement à déformer la paraison et à y mouler un pas de vis complémentaire au sien. Lorsque l'accessoire joue le rôle de contre forme, le raccord obtenu est rentrant (et sert au raccord d'un accessoire interne) et lorsqu'il joue le rôle de forme, le raccord obtenu est sortant (et sert au raccord d'un accessoire externe). Cette variante présente comme avantage que l'opération de vissage peut être supprimée, mais elle présente comme inconvénient le fait de ne pas pouvoir s'appliquer à des accessoires fragiles et/ou lourds. Selon une autre variante (qui présente en réalité les avantages et inconvénients opposés), le noyau comprend une pièce mobile creuse munie d'un pas de vis interne qui joue le rôle de contre forme et qui est dévissée du raccord intégré une fois celui-ci moulé. Dans cette variante, il est avantageux de munir le noyau d'un dispositif permettant le dévissage automatique de ladite pièce du raccord formé avant que le noyau ne soit retiré du moule (de manière à ce que cette pièce soit enlevée du moule avant le soufflage ou le thermoformage final). Dans cette variante, il est dès lors avantageux de refroidir la contre forme (par exemple par circulation d'une fluide réfrigérant) de manière à pouvoir figer la matière en surface du -7 raccord et à pouvoir le démouler (par dévissage de la contre forme) sans l'abîmer. A noter que le moule peut également être refroidi à l'endroit de la forme complémentaire qu'il porte et ce également pour aider au figeage de la matière constitutive du raccord. Il également avantageux de munir la contre forme d'un système d'évacuation/aspiration de l'air emprisonné entre la paraison et la contre forme de façon à assurer un bon moulage des filets du pas de vis. Dans le procédé selon l'invention, le moulage du réservoir peut avoir lieu par soufflage de la paraison (plaquage de la paraison sur le moule au moyen d'un fluide sous pression (air généralement)). Dans ce procédé, la paraison a parfois déjà subi l'influence du fluide sous pression avant le soufflage et/ou la formation du raccord et ce pour s'assurer que la paraison soit bien collée au moule. Ainsi par exemple, avant soufflage et/ou moulage du raccord, il peut s'avérer avantageux de coller la paraison au moule par soufflage au travers du noyau. Par conséquent, dans ce cas-là, avant de retirer le noyau du moule, il convient de dégazer celui-ci afin notamment d'éviter l'expansion trop brusque du fluide sous pression emprisonné et le bruit associé. Aussi, selon une variante préférée, le procédé selon l'invention comprend les étapes suivantes : on introduit une paraison dans le moule; on introduit le noyau dans le moule, à l'intérieur de la paraison ; on ferme le moule ; on plaque la paraison sur l'empreinte du moule par soufflage au travers du noyau et/ou aspiration sous vide derrière le moule ; on procède au moulage du raccord par déplacement de la pièce mobile à l'intérieur de la contre forme ; on dévisse éventuellement la contre forme si celle-ci est solidaire du noyau et vissée au raccord moulé ; on dégaze ; on ouvre le moule pour retirer le noyau ; on referme le moule sur la paraison et on souffle la paraison pour réaliser le réservoir ; on sort le réservoir du moule. L' étape de dégazage 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). 8 Alternativement, le moulage du réservoir peut avoir lieu par thermoformage de la paraison (c.à.d. par plaquage de la paraison (= une ou deux feuille(s) en matière fondue) sur la paroi du moule de thermoformage en tirant sous vide le volume entre la matière en fondue et la paroi du moule). La présente invention concerne également un réservoir à carburant en matière plastique susceptible d'être obtenu par un procédé tel que décrit précédemment. En particulier, elle concerne un réservoir à carburant en matière plastique comprenant un raccord intégré étanche et muni d'un pas de vis, ledit raccord étant constitué par une déformation locale de la paroi du réservoir. De préférence, ce réservoir comprend une couche barrière telle que définie précédemment et cette couche barrière est également présente et continue (non percée) dans le raccord et à la transition raccord/réservoir. Ce raccord peut être rentrant (dirigé vers le volume interne du réservoir) ou sortant (constituant une excroissance vers l'extérieur du réservoir). Il peut comprendre un pas de vis interne (c.à.d. situé sur la surface interne de la paroi du réservoir et destiné au raccord d'un accessoire interne) et/ou un pas de vis externe (c.à.d. situé sur la surface externe de la paroi du réservoir et destiné au raccord d'un accessoire externe). La présente invention est illustrée de manière non limitative par les figures 1 à 4, où des N identiques désignent des éléments identiques, à savoir : une contre forme mobile (1) solidaire d'un noyau (non représenté), une paraison (2) et un moule (3) porteur d'une forme (4). Ces figures illustrent en fait 4 étapes successives du moulage d'un raccord intégré selon l'invention. A la figure 1, la paraison est insérée entre la forme (4) portée par le moule (3) et la contre forme (1) portée par le noyau. A la figure 2, la paraison (2) a été plaquée contre le moule (3) et la contre forme (1) du noyau est venue épouser la forme (4) du moule (3). A la figure 3, la contre forme a été dévissée et retirée du moule en même temps que le noyau. Il ne reste que la paraison (2), qui est plaquée sur le moule (3) pour le soufflage final du réservoir. A la figure 4, on peut voir une fraction du réservoir démoulé qui comprend une paroi extérieure (5) lisse et un raccord interne (6) muni d'un pas de vis. REVENDICATIONS 1. - Procédé pour la fabrication d'un réservoir à carburant en matière plastique par moulage d'une paraison dans un moule, selon lequel lors du moulage de la paraison, on la déforme localement pour obtenir un raccord intégré étanche et muni d'un pas de vis, et ce au moyen d'une contre forme concave et d'une forme convexe apte à pénétrer dans la contre forme, ces deux pièces étant solidaires l'une du moule et l'autre, d'un noyau situé à l'intérieur du moule, ou vice versa ; et l'une au moins de ces pièces étant munie d'un pas de vis. 2. - Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : ù on introduit une paraison dans le moule; - on introduit le noyau dans le moule, à l'intérieur de la paraison ; - 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 ; - on procède au moulage du raccord par déplacement de la forme à l'intérieur de la contre forme. 3. - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à la fois la forme et la contre forme sont munies d'un pas de vis de manière à ce que le raccord comprenne à la fois un pas de vis interne et un pas de vis externe. 4. - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce soit la forme, soit la contre forme est constituée par un accessoire que l'on désire fixer au réservoir. 5. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le noyau comprend une pièce mobile creuse munie d'un pas de vis interne qui joue le rôle de contre forme et qui est dévissée du raccord intégré une fois celui-ci moulé.- 10- 6. - Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le noyau est muni d'un dispositif permettant de dévisser la pièce mobile du raccord avant que le noyau ne soit retiré du moule. 7. - Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la pièce mobile est refroidie de manière à pouvoir figer la matière en surface du raccord et à permettre son dévissage sans abîmer le raccord. 8. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que la pièce mobile est munie d'un système d'aspiration. 9. - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'après le moulage du raccord et le dévissage éventuel de la contre forme, le cas échéant, il comprend les étapes suivantes : - on dégaze ; ù on ouvre le moule pour retirer le noyau ; - on referme le moule sur la paraison et on souffle la paraison pour réaliser le réservoir ; - on sort le réservoir du moule. 14. - Réservoir à carburant susceptible d'être obtenu par un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un raccord intégré étanche et muni d'un pas de vis, ledit raccord étant constitué par une déformation locale de la paroi du réservoir. 15. - Réservoir selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend une couche barrière qui est continue (non percée) dans le raccord et à la transition raccord/réservoir.