Brevet FR2918594A1 — publié le 20090116

Procédé et appareillage pour la fabrication d'un corps creux en matière plastique à partir de deux feuilles La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un corps creux et en particulier, d'un réservoir à carburant, en matière plastique et ce à partir de deux feuilles. Elle concerne également un appareillage convenant pour ledit procédé. Les systèmes à carburant embarqués dans des véhicules de natures diverses comprennent généralement des dispositifs qui permettent la ventilation des hydrocarbures contenus dans le réservoir. Ils peuvent également comprendre des dispositifs pour l'alimentation en carburant du moteur. De tels dispositifs font la liaison entre des éléments contenus dans le réservoir (clapets, pompe à carburant,...) et des éléments disposés à l'extérieur de celui-ci (canister, tubulure de remplissage,...). Le passage au travers de la paroi du réservoir doit se faire en tenant compte des exigences d'étanchéité imposées par les normes environnementales actuelles (LEV II, PZEV par exemple). A cet effet, la diminution du nombre et des dimensions des ouvertures dans la paroi du réservoir constitue un facteur favorable à la réduction des pertes évaporatives. Mais cela rend plus difficile l'insertion et le positionnement de composants à l'intérieur du réservoir. La demande EP 1110697 au nom de la demanderesse divulgue un procédé de moulage d'un réservoir à carburant utilisant une paraison en plusieurs parties de manière à pouvoir insérer les accessoires dans le réservoir lors même de son moulage. A cet effet, une paraison tubulaire est extrudée, puis, à la sortie de la filière, soumise à deux découpes longitudinales, selon deux génératrices opposées. Ce document préconise le recours à un dispositif de guidage et d'écartement des deux parties de paraison ainsi obtenues et ce en vue de pouvoir introduire des accessoires dans le réservoir lors même de son moulage. Idéalement, ce dispositif devrait également permettre de substantiellement aplatir et maintenir exemptes de plis les deux parties de paraison de manière à pouvoir les appliquer correctement entre les empreintes du moule. Ceci peut être réalisé à l'aide de galets et de rouleaux cylindriques droits, dont l'écartement est réglé à volonté. Cette technique simple (et théoriquement suffisante) présente toutefois comme inconvénient que les feuilles obtenues à la sortie des rouleaux -2 restent malgré tout incurvées et que leur écartement ne peut pas être bien contrôlé. En effet, la matière plastique commence à se figer dès la sortie de la filière et tend à rester dans la forme que celle-ci lui a conférée. En outre, ces feuilles pendent librement entre les empreintes du moule avant la fermeture de celui-ci pour effectuer le moulage du RàC et dès lors, des plis peuvent se reformer à ce stade. Ce phénomène est d'autant plus marqué que l'épaisseur des feuilles est irrégulière et que les feuilles sont longues. Il est en particulier important lorsque les feuilles ont une épaisseur qui a été variée à dessein de manière contrôlée. Ce phénomène est responsable d'un pourcentage non négligeable de pièces de rebut et grève donc la rentabilité des procédés industriels. La demande FR 0610966 au nom de la demanderesse propose de résoudre ce problème en guidant le bout libre des feuilles (qui pend par gravité entre les empreintes du moule) par un mords ou des pinces (de préférence en métal refroidi ou revêtu de PTFE par exemple) permettant de les aplatir et d'empêcher la formation de plis. Un tel dispositif doit toutefois être amorcé à chaque cycle, lorsque des feuilles sont insérées entre les empreintes du moule. Des dispositifs automatiques (robotisés) peuvent être utilisés à cet effet mais ceux-ci sont généralement relativement complexes et coûteux. L'invention a dès lors pour but de fournir un procédé et un appareillage qui permettent de résoudre ce problème en utilisant un dispositif de lissage qui s'amorce automatiquement lors de la fermeture du moule. A cet effet, l'invention concerne un procédé pour la fabrication d'un corps creux en matière plastique par moulage de deux feuilles de matière plastique fondue dans un moule comprenant deux empreintes, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : a) on fabrique deux feuilles de matière plastique fondue ; b) on introduit ces feuilles entre les empreintes du moule ; c) on ferme le moule et on fabrique le corps creux par conformation des deux feuilles aux empreintes du moule. Dans ce procédé, lorsque le moule se ferme, un dispositif solidaire de celui-ci vient automatiquement étirer latéralement et/ou lisser les feuilles (c.à.d. de les tendre, les aplanir). Le procédé selon l'invention convient pour tout corps creux et en particulier, pour tout corps creux à l'intérieur duquel on souhaite introduire au moins un accessoire. Il s'applique avantageusement la fabrication de réservoirs à -3 carburant (RàC). 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. Dans la suite de la description, les termes corps creux et réservoirs sont utilisés de manière équivalente. Le corps creux obtenu par le procédé selon l'invention est réalisé avec une paroi en matière plastique, comprenant généralement une face intérieure sur sa partie concave et une face extérieure sur sa partie convexe. 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. -4 Un polymère souvent employé pour les réservoirs à carburant est le polyéthylène. D'excellents résultats ont été obtenus avec du polyéthylène haute densité (PEHD). De préférence, le corps creux auquel est destiné le procédé selon l'invention comprend une structure multicouche comprenant au moins une couche de matière thermoplastique et au moins une couche supplémentaire qui peut, de manière avantageuse, être constituée d'un 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 paroi du corps creux. De préférence, dans le cas d'un réservoir à carburant, cette couche est à base d'un matériau barrière c.-à-d. 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. Selon l'invention, un réservoir est moulé au départ de deux feuilles de matière plastique fondue. Ces feuilles peuvent avoir été obtenues par extrusion dans deux filières plates de préférence juste avant le moulage du corps creux (pour éviter de devoir les réchauffer/fondre). Toutefois, de manière tout particulièrement préférée, ces feuilles sont obtenues par découpe d'une paraison. Par paraison, on entend une préforme extrudée de forme quelconque, généralement substantiellement cylindrique ou tubulaire, qui est destinée à constituer la paroi du réservoir après moulage. Par extrudée , on entend que la paraison est issue de la fusion et/ou de la plastification de la matière plastique dans une extrudeuse, puis de son expulsion de celle-ci à travers une tête d'extrusion, qui lui confère généralement une forme cylindrique. Par tête d'extrusion, on entend désigner un ensemble de blocs métalliques et un noyau comprenant un passage pour au moins un flux de matière plastique fondue sortant d'une extrudeuse. Un tel ensemble comprend généralement au moins un bloc pour la répartition de la matière sous forme d'un flux annulaire (ou distributeur), et dans le cas d'une tête de coextrusion, il comprend généralement au moins un distributeur par couche de matière. Le distributeur ou les distributeurs, le cas échéant, sont traversés de part en part par un orifice dont l'extrémité de sortie est généralement substantiellement annulaire et qui détermine avec le noyau, une section de passage de sortie annulaire pour la matière plastique fondue. Le flux de matière plastique fondue qui est alimenté par l'extrudeuse à la tête d'extrusion est généralement un flux cylindrique plein de matière plastique sous pression. Dans le cas d'une tête de coextrusion (destinée à l'extrusion de structures multicouches), il y a généralement autant d'orifices d'alimentation que de flux de matière cylindriques. Généralement, une filière est fixée sur la tête d'extrusion afin de donner à la paraison, la forme et les épaisseurs souhaitées. Selon cette variante de l'invention, la paraison tubulaire doit être transformée en deux feuilles c.à.d. qu'elle doit subir au moins une découpe transversale et deux découpes longitudinales. La découpe transversale peut être réalisée par mouvement relatif du noyau et du manteau de la filière, de manière à momentanément interrompre le flux de matière et donc, à découper la paraison. Alternativement, on peut déposer sous la filière (ou éventuellement intégrer à sa surface inférieure), des pinces ou couteaux pour réaliser cette découpe. Quant aux découpes longitudinales, celles-ci sont généralement réalisées soit à l'aide de deux couteux qui peuvent ou non être solidaires (fixés sur) la filière, soit être réalisées à l'intérieur même de la filière. Cette dernière variante est préférée car elle permet d'automatiser un maximum le procédé et de faciliter les arrêts/démarrages de campagnes de production. Dans cette variante, de préférence, la paraison est d'abord découpée à l'aide de diviseurs de flux intégrés à la filière et ensuite, les deux parties de paraison découpées sont progressivement aplaties grâce à une modification progressive du passage interne de la filière à travers lequel s'écoule le ou les flux de matière plastique de la paraison. Cette variante fait l'objet de la demande FR 0610966 susmentionnée. De préférence, la paraison a une épaisseur réglable (c.à.d. que l'on peut faire varier de manière contrôlée longitudinalement (selon une génératrice) et/ou transversalement (sur une même section)) et ce à l'aide d'au moins un dispositif connu tel que WDS (noyau mobile verticalement), PWDS (anneau déformable), SFDR (poinçon de forme ou noyau à profil variable, usiné) ou die slide (pièce insérée localement dans la filière : voir brevet US 5,057,267 au nom de la demanderesse), intégré à la filière. Par rapport au moulage d'une paraison dont l'épaisseur est constante, cette manière de procéder permet de tenir compte de la réduction d'épaisseur qui a lieu lors du moulage (et en particulier, du soufflage) à certains endroits de la paraison, suite aux taux de déformation non constants de la matière dans le moule. Lorsque des feuilles déjà découpées et partiellement aplaties sont obtenues à la sortie de la filière, leur manipulation et leur transfert vers le moule sont nettement plus aisés que dans les procédés de l'art antérieur. On peut dès lors diminuer la hauteur nécessaire entre la sortie de la filière et les empreintes du moule. Ceci diminuera le temps de séjour de la matière extrudée dans l'air ambiant et ainsi augmentera la température des feuilles, ce qui facilitera le procédé subséquent de moulage, en particulier lorsque celui-ci comprend une étape de fixation de composant(s) (acessoires(s)) à l'intérieur de la paraison, sur sa face intérieure, avant le moulage final du corps creux. Une telle fixation de composants, qui est avantageuse dans le cadre de la présente invention, est par exemple décrite dans les demandes WO 2006/008308, WO 2006/032672 et WO 2007/000454 au nom de la demanderesse. Le transfert des feuilles vers le moule peut avoir lieu de toute manière connue. Toutefois, selon une variante préférée, on dispose les empreintes du moule en dessous de la filière et on extrude la paraison (feuilles) en continu entre les empreintes du moule, que l'on ferme alors sur lesdites feuilles juste avant leur découpe transversale et leur moulage. Dans le procédé selon l'invention, un dispositif solidaire du moule vient étirer latéralement et/ou lisser les feuilles automatiquement lorsque le moule se ferme (c.à.d. que ses empreintes se rapprochent pour finalement être accolées sur leur pourtour en y coinçant les pourtours des feuilles). Par automatiquement , on entend que c'est la fermeture du moule qui amorce le dispositif et qu'aucune autre intervention n'est nécessaire à cette fin. Par solidaire , on entend en fait que le dispositif est soit intégré au moule (d'un seul tenant avec ses empreintes et/ou son noyau, le cas échéant (voir plus loin), ou fixé dessus), soit est directement actionné par celui-ci c.à.d. que le mouvement de fermeture du moule provoque l'actionnement (amorçage) du dispositif Afin de réduire le nombre de pièces et de simplifier le système, le dispositif est de préférence intégré au moule. Ce dispositif est de préférence situé dans une partie du moule en dehors de la zone de moulage et qui est généralement ôtée (ébarbée) sous forme de scraps (déchets de fabrication). Dans une première variante, la forme de la surface interne des empreintes et/ou de la surface externe d'un noyau inséré entre les empreintes du moule en -7 dehors de la zone de moulage (généralement dans la partie inférieure du moule) est telle que ces pièces réalisent elles-mêmes le lissage. A cet effet, ces pièces peuvent être munie de reliefs tels que des parties bombées correspondantes (concaves et convexes respectivement) et/ou porter des mors, pinces...ou autre(s) surface(s) présentant un accrochage mécanique. Dans une deuxième variante, le moule comprend également un noyau (pièce qui est par définition destinée à être insérée entre les empreintes du moule et dont la fonction sera explicitée plus loin) et les empreintes et le noyau sont munis de pièces complémentaires destinées à coopérer lorsque le moule se ferme pour étirer/lisser les feuilles. De préférence, ces pièces sont situées dans la partie inférieure du moule en dehors de la zone de moulage. De manière tout particulièrement préférée, elles sont situées sur la face inférieure des empreintes et du noyau. Elles sont de préférence au nombre de 8, soit 2 pièces sur chaque empreinte (4 pièces au total) destinées à coopérer chacune avec une pièce complémentaire sur le noyau en face d'elle (soit 4 pièces complémentaires sur le noyau également). Les 4 paires de pièces sont de préférence situées chacune en regard d'un coin inférieur des feuilles de sorte que chaque feuille voit son bord inférieur étiré par 2 paires de pièces. On pourrait également utiliser 8 paires de pièces (4 en haut et 4 en bas de l'ensemble moule/noyau). Ces pièces d'étirage (lissage) sont de préférence des pièces mobiles par rotation, par pivotement autour d'au moins un axe et/ou par translation. L'axe de pivotement û le cas échéant - passe généralement par un point de fixation de la pièce sur le moule. Généralement, un dispositif de rappel (ressort par exemple) permet de remettre ces pièces en position initiale, lors de la réouverture du moule/noyau. De préférence, il s'agit de bras articulés (constituée de plusieurs pièces articulées comme le sont certains essuie-glaces par exemple) terminés par une sorte de patin (pièce lisse ou non), de système pointe/contre pointe (ou cône), de mors dentés, de griffes... ou de toute(s) autre(s) pièce(s) présentant un accrochage mécanique. Il peut également s' agir de roues avec périmètre denté, moleté... A noter que ces deux variantes (forme des empreintes/noyau et pièces mobiles) peuvent être combinées. Dans le procédé selon l'invention, on réalise de préférence le moulage du réservoir d'un seul tenant (en une seule étape à l'issue de laquelle on obtient un réservoir en une seule pièce, sans le recours à une étape supplémentaire d'assemblage de coquilles séparées) et ce généralement en soudant les feuilles sur leur pourtour lors de la fermeture du moule. En particulier, de manière avantageuse, on moule le réservoir : • par soufflage c.-à-d. par expansion et plaquage de la paraison découpée sur les empreintes du moule au moyen d'un fluide sous pression (comme décrit dans la demande EP 1110697); • par thermoformage de la paraison c.-à-d. par plaquage de celle-ci sur les empreintes du moule par exemple en aspirant (faisant le vide) derrière celles-ci. De préférence, le réservoir est moulé par soufflage. En effet, le thermoformage implique généralement le chauffage du moule à une température élevée pour pouvoir réaliser les déformations profondes (coins du réservoir par exemple, où il y a un étirement important de la paraison). Il en résulte des temps de cycle plus longs qu'avec le soufflage, où cette contrainte n'existe pas. Le procédé selon l'invention peut impliquer le recours à un noyau qui est utilisé durant une première fermeture du moule pour fixer des accessoires sur la surface interne des feuilles. Dans cette variante, il y a de préférence un dispositif empêchant que les pourtours des feuilles ne se soudent durant cette première fermeture de moule (lorsque la paraison est plaquée sur les empreintes pour fixer les accessoires sur la paraison). Ce dispositif est avantageusement intégré au noyau. Dès lors, celui-ci est de préférence un insert ayant une forme et une taille appropriées pour pouvoir être en partie (généralement, sur au moins une partie de sa périphérie) inséré entre les feuilles à souder. Pour faciliter la soudure, les empreintes du moule sont avantageusement pourvues d'un dispositif de régulation thermique permettant de chauffer la zone de soudure durant les étapes concernées par la première fermeture du moule (pour y fixer un ou plusieurs composants), le cas échéant. Le noyau peut également intégrer un tel dispositif (de régulation thermique) dans sa/ses zone(s) de contact avec la paraison, et ce en particulier dans la zone de soudure précitée. Cette variante pourrait améliorer encore la qualité de la soudure du réservoir (en diminuant le bourrelet interne et donc, en améliorant la résistance au choc du réservoir). Un tel appareillage est par exemple décrit dans la demande FR 04.13407 au nom de la demanderesse. -9 Dans cette variante de procédé selon l'invention, lors de la première fermeture du moule, les feuilles sont d'abord plaquées sur les empreintes du moule (par soufflage à travers le noyau et aspiration derrière les empreintes) et ensuite, des dispositifs sur le noyau (vérins par exemple) viennent fixer des accessoires sur les feuilles plaquées. Ensuite, le moule est rouvert, le noyau est retiré et le moule est refermé pour souder les feuilles pré-moulées et réaliser le réservoir par un soufflage final. La présente invention concerne également un appareillage pour la mise en oeuvre du procédé tel que décrit précédemment. Cet appareillage est constitué d'un moule comprenant : deux empreintes susceptibles de mouler chacune une feuille en matière plastique ; et un dispositif solidaire du moule qui, lorsque celui-ci se ferme, est susceptible d'étirer et/ou de lisser automatiquement les feuilles avant leur moulage. Toutes les caractéristiques préférées décrites ci-dessus dans la partie de la description relative au procédé sont d'application pour cet appareillage (présence d'un noyau, nature du dispositif de lissage...). Les figures 1 à 6 ont pour but d'illustrer certains aspects concrets de l'invention, sans vouloir aucunement en restreindre la portée. Elles illustrent des vues schématiques du dessous d'appareillages selon certaines variantes de l'invention respectivement en début de fermeture du moule (figures impaires) et en fin de fermeture du moule (figures paires). Les figures 1 et 2 illustrent l'appareillage en entier ; les figures 3 à 6 illustrent uniquement un des ses coins. Dans ces figures, des n identiques désignent des éléments identiques, à savoir : 1. les empreintes du moule 2. son noyau 3. 4 paires de pièces mobiles fixées sur la face inférieure des empreintes (1) et du noyau (2) 4. le bord inférieur des feuilles à mouler qui pend par gravité entre les empreintes et le noyau du moule. Le sens de fermeture du moule est illustré par des flèches verticales sur les 2 figues et le sens du lissage est indiqué par des flèches horizontales sur la figure 2. - 10- Les figures 1 et 2 illustrent une variante où les pièces mobiles (3) sont des bras articulés solidaires de patins. Lorsque les empreintes du moule (1) se referment sur les feuilles (4) et sur le noyau (2), les patins de chaque paire de bras (3) viennent pincer les coins inférieurs des feuilles (4). Si le moule continue à se refermer, les patins (3) glissent vers l'extérieur et ce faisant, pratiquent un lissage du bord inférieur de ces feuilles (4) permettant ainsi d'éliminer d'éventuels plis qui s'y seraient formés. Les figures 3 et 4 illustrent une variante où les pièces mobiles (3) comprennent des mors (5) complémentaires solidaires l'un, d'un patin en translation (6) et l'autre, d'un bras articulé (7). Sur la figure 4, des flèches indiquent le mouvement respectif du patin (6) et du bras (7) ainsi que la manière dont ce mouvement provoque le rapprochement des mors (5) pour lisser les feuilles (4). Enfin, les figures 5 et 6 illustrent une variante où les pièces mobiles (3) comprennent des roues excentrées (8) munies d'un ressort de rappel (9). Sur la figure 6, des flèches indiquent le sens de rotation des roues (8) et on peut y voir l'effet lissant que ces roues (8) exercent sur les feuilles (4). Ces roues ont un périmètre denté ou moleté et elles sont à base de PTFE. REVENDICATIONS 1. û A cet effet, l'invention concerne un procédé pour la fabrication d'un corps creux en matière plastique par moulage de deux feuilles de matière plastique fondue dans un moule comprenant deux empreintes, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : a) on fabrique deux feuilles de matière plastique fondue ; b) on introduit ces feuilles entre les empreintes du moule ; c) on ferme le moule et on fabrique le corps creux par conformation des deux feuilles aux empreintes du moule, et étant caractérisé en ce que, lorsque le moule se ferme, un dispositif solidaire de celui-ci vient automatiquement étirer latéralement et/ou lisser les feuilles. 2. û Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les feuilles sont obtenues par découpe d'une paraison qui a une épaisseur variable. 3. û Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d'étirage/lissage est intégré au moule. 4. û Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que caractérisé en ce que le dispositif d'étirage/lissage est situé en dehors de la zone de moulage du moule. 5. û Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'étirage/lissage est réalisé au moins en partie via une forme appropriée de la surface interne des empreintes et/ou de la surface externe d'un noyau inséré entre celles-ci, en dehors de la zone de moulage. 6. û Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moule comprend un noyau destiné à être insérée entre les empreintes du moule et en ce que les empreintes et le noyau sont munis de pièces complémentaires destinées à coopérer lorsque le moule se ferme pour étirer/lisser les feuilles. - 12- 7. ù Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les pièces complémentaires sont situées sur la face inférieure des empreintes et du noyau. 8. ù Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les pièces complémentaires sont au nombre de 8, soit 2 pièces sur chaque empreinte (4 pièces au total) destinées à coopérer chacune avec une pièce complémentaire sur le noyau en face d'elle (soit 4 pièces complémentaires sur le noyau également) et en ce que ces 8 pièces constituent 4 paires de pièces situées chacune en regard d'un coin inférieur des feuilles de sorte que chaque feuille voit son bord inférieur étiré par 2 paires de pièces. 9. ù Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les pièces complémentaires sont solidaires d'un dispositif de rappel. 10. ù Appareillage pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes et étant constitué d'un moule comprenant : - deux empreintes susceptibles de mouler chacune une feuille en matière plastique ; et ù un dispositif solidaire du moule qui, lorsque celui-ci se ferme, est susceptible d'étirer et/ou de lisser automatiquement les feuilles avant leur moulage.