Brevet FR2934806A1 — publié le 20100212

Procédé pour fixer un accessoire dans un corps creux en matière plastique La présente invention concerne un procédé pour la fixation d'un accessoire sur une paroi d'un corps creux et en particulier, d'un réservoir à carburant (RàC), 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 pour limiter le nombre d'ouvertures à travers de sa paroi, la demanderesse a 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). La demanderesse a également développé un procédé particulier pour cette fixation (bouterollage in situ, objet de la demande WO 2006/008308) ainsi que des perfectionnements respectivement objet des demandes internationales WO 2007/093573 et PCT/ EP2008/059042 au nom de la demanderesse. La demande WO 2007/093573 susmentionnée a pour but de fournir un procédé permettant 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, lorsqu'il y est fixé. Dans ce procédé, on munit l'accessoire en au moins un de ses points de fixation, d'une pièce de fixation telle que bien que l'accessoire soit fixé sur la paroi du réservoir, il soit mobile par rapport au point de fixation correspondant sur la paroi du réservoir. Bien que cette manière de procéder permette de résoudre les déformations engendrées par le retrait différentiel de l'accessoire et du réservoir lors du 2934806 -2 refroidissement après moulage, la demanderesse a toutefois observé la formation d'un creux (dépression ou relief concave vu de l'extérieur du réservoir ; relief convexe vu de l'intérieur) dans la paroi du réservoir au droit de l'endroit où l'accessoire est fixé. En outre, selon la géométrie de l'accessoire, elle a 5 également constaté dans certains cas l'apparition de bourrelets de matière emprisonnant au moins une partie de l'accessoire dans la paroi du réservoir, ce qui nuit à la mobilité susmentionnée et à l'homogénéité de la paraison (avec les risques de fuite qui en résultent). L'invention a dès lors pour but de fournir un procédé qui permet de 10 résoudre ces problèmes et de fixer un accessoire dans un corps creux en limitant fortement les déformations de sa paroi. A cet effet, l'invention concerne un procédé pour fixer un accessoire dans un corps creux obtenu par moulage d'une paraison en matière plastique fondue, cette fixation ayant lieu par bouterollage à l'aide d'un outil lors même du 15 moulage de la paraison, selon lequel avant de procéder au bouterollage, on déforme localement la paraison de sorte à entourer la zone de bouterollage d'un dôme (ou relief concave vu de l'extérieur du réservoir et convexe vu de l'intérieur). Ainsi par exemple, la demanderesse a constaté que, de manière 20 surprenante, le fait de fixer un accessoire avec 3 bouterolles de 1 cm de diamètre situées chacune sur un dôme d'environ 3 cm de diamètre et 1 cm de hauteur, permettait de réduire la profondeur du creux formé au droit de l'accessoire, d'un facteur 7. Le choix de 3 bouterolles résulte du fait que pour obtenir une fixation ayant un isostatisme parfait, il faut idéalement disposer de 3 points de fixation 25 qui définissent de manière univoque un plan de fixation pour la pièce, évitant par là d'obtenir une fixation bancale. Le corps creux auquel s'applique l'invention est de préférence un réservoir pour un véhicule automobile et destiné à contenir du carburant, un additif antipollution ou tout autre liquide embarqué sur le véhicule. Il peut s'agir d'un 30 réservoir à carburant (RàC) ou à urée (additif servant à épurer les gaz d'échappement en NOx). Il s'applique particulièrement bien aux RàC. Par RàC, 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. Par matière plastique on désigne toute matière comprenant au moins un polymère en résine de synthèse. 2934806 -3 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 5 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. 10 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 15 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 20 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. 25 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 30 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 35 exemple (copolymère éthylène û acétate de vinyle partiellement hydrolysé). -4 Alternativement, le réservoir peut être soumis à un traitement de surface (fluoration ou sulfonation) ayant pour but de le rendre imperméable au carburant. Lorsque le réservoir selon l'invention est un réservoir à carburant, il comprend de préférence une couche barrière à base d'EVOH située entre des couches externes à base de PEHD. Selon l'invention, on réalise le réservoir par moulage d'une paraison. Par paraison, on entend une préforme, généralement extrudée, de matière plastique fondue qui est destinée à constituer la paroi du réservoir après moulage aux formes et dimensions requises. Cette préforme ne doit pas nécessairement être d'une seule pièce. Ainsi, avantageusement, la paraison est en fait constituée de deux pièces séparées, qui peuvent être deux feuilles par exemple. Toutefois, de manière préférée, ces pièces résultent de la découpe d'une seule et même paraison tubulaire extrudée tel que décrit dans la demande EP 1110697 susmentionnée , 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, chacune ayant une surface interne (dirigée vers l'intérieur du réservoir) et une surface externe (dirigée vers l'extérieur du réservoir). Le moule utilisé dans le procédé selon cette variante de l'invention comprend de préférence un noyau c.à.d. une pièce de taille et de forme appropriée pour pouvoir être insérée entre les empreintes du moule lorsque la paraison s'y trouve et venir y fixer les composants internes au réservoir sans que les bords de la paraison ne se soudent (puisque le noyau doit être retiré avant le moulage final du réservoir, étape au cours de laquelle la soudure des parties de paraison a lieu). Une telle pièce (noyau) est par exemple décrite dans le brevet GB 1,410,215. Ce moule comprend également de préférence deux empreintes destinées à être en contact avec la surface externe de la paraison, le moulage de la paraison ayant lieu par soufflage (plaquage de la paraison sur ces empreintes à l'aide d'un gaz sous pression injecté à l'intérieur de la paraison) et/ou par thermoformage (tirage sous vide derrière les empreintes du moule). De manière préférée, il a lieu par soufflage mais en aspirant (tirant sous vide) de préférence également derrière les empreintes pour maintenir la paraison dans le moule lorsque celui-ci n'est pas fermé et sous pression. Dès lors, il comprend de préférence une étape de dégazage préalablement à l'étape (6) du procédé qui sera décrit ci-dessous. Généralement, pour se faire, 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). Dans le procédé selon l'invention, l'accessoire est fixé sur la surface interne de la paraison par bouterollage et ce de préférence après que la paraison ait été pré-soufflée c.à.d. collée aux empreintes du moule. Dans la variante explicitée ci-dessus selon laquelle la paraison est en 2 parties et est moulée à l'aide d'un moule comprenant des empreintes et un noyau, ce bouterollage se fait de préférence à l'aide d'un dispositif solidaire du noyau qui comprend généralement un vérin. Dès lors, une variante particulièrement préférée de procédé selon l'invention comprend les étapes suivantes: 1. on introduit la paraison dans les empreintes du moule; 2. on introduit le noyau à l'intérieur de la paraison, ledit noyau ayant été au préalable muni de l'accessoire et de son connecteur; 3. on ferme le moule de sorte que les empreintes viennent en contact étanche avec le noyau; 4. on plaque la paraison sur les empreintes par soufflage au travers du noyau et/ou aspiration sous vide derrière les empreintes; 5. on fixe l'accessoire à la paraison par bouterollage à l'aide d'un dispositif solidaire du noyau; 6. on ouvre le moule pour retirer le noyau; 7. on procède au moulage final de la paraison par soufflage (en injectant un gaz sous pression à l'intérieur de celle-ci) et/ou thermoformage (en aspirant sous 2934806 -6 vide derrière les empreintes), et dans ce procédé, avant de procéder au bouterollage, on déforme localement la paraison de sorte à entourer la zone de bouterollage d'un dôme (ou un relief concave vu de l'extérieur du réservoir, et convexe vu de l'intérieur). 5 En pratique, ce dôme peut être réalisé à l'aide d'un bossage dans les empreintes du moule c.à.d. un relief de forme complémentaire. Les dimensions et la forme de ce dôme sont généralement tributaires de la géométrie du réservoir et de l'accessoire, en particulier dans la zone de l'orifice de bouterollage. Généralement, ce dôme a une section substantiellement 10 circulaire ayant un diamètre de quelques centimètres, par exemple de 2 à 5 cm, et une hauteur allant de 1 à 15 mm, de préférence de 2 à 8 mm. L'orifice de bouterollage quant à lui de préférence un diamètre supérieur au cm, voire au moins égal à 2 cm. Dans le cadre de l'invention, par � accessoire �, on entend désigner: 15 • 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, 20 des jauges de niveau, des pipettes, des réservoirs ou baffles intérieurs au réservoir à carburant, des dispositifs de ventilation (clapets, tubulures...), des blocs électroniques et des 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 25 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 sont le clipsage, 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. 30 Ces moyens sont aussi des dispositifs de clipsage, des trous taraudés ou des protubérances filetées de forme circulaire permettant le vissage, des zones de 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 35 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 2934806 -7 qui peut être le couvercle de l'accessoire), soit porte directement un ou plusieurs tels dispositifs. Selon l'invention, l'accessoire comprend au moins un orifice permettant le bouterollage (technique courante dans le domaine de la métallurgie et qui 5 consiste à mouler un rivet in situ, à partir de matière fondue que l'on fait déborder à travers un orifice de la pièce à fixer et puis, que l'on laisse se solidifier, de préférence après avoir quelque peu aplati la partie qui a débordé pour lui donner la forme d'un rivet). Selon une variante avantageuse de l'invention, décrite dans la demande 10 PCT/ EP2008/059042 susmentionnée, le ou les orifices de bouterollage sont entourés par un relief concave. Par �concave�, on entend en fait une forme creuse sans couvercle dont le fond est constitué par la partie de l'accessoire entourant le ou les orifices. Ce relief peut consister en une paroi substantiellement cylindrique et substantiellement perpendiculaire à la paroi du 15 réservoir. Elle peut avoir une paroi latérale continue ou discontinue. Elle est de préférence discontinue ou en tout cas: munie d'ouvertures conférant une certaine mobilité (déformabilité) à ce relief et/ou permettant une inspection visuelle des bouterolles (par exemple à l'aide d'une caméra: voir plus loin). Ce relief peut comprendre une languette ou excroissance dont le but 20 est d'assurer le bridage du composant (c.à.d. sa fixation sur le noyau par exemple à l'aide d'un petit piston qui vient caler la languette). Le fait de maintenir (brider) le composant tout près de sa patte de fixation permet de s'assurer du fait que cette patte soit complètement prise en charge par l'outil et donc, disposée au bon endroit par rapport à celui-ci. Si le bridage est effectué trop loin de la patte 25 de fixation, la patte du composant peut ne pas être fixée au bon endroit suite à la déformation de la matière entre la patte et le point de bridage. Dans le cas où l'orifice est situé sur une extrémité de patte de fixation (ou de toute autre partie de l'accessoire), le relief concave peut être réalisé dans un simple prolongement de la paroi de cette patte/partie. 30 Dans le cadre de l'invention, bien que l'accessoire soit fixé sur la paroi du réservoir en au moins un point (en l'occurrence: par bouterollage), il est préférable qu'il soit mobile par rapport à son point de fixation sur la paroi du réservoir. Cette mobilité peut être obtenue de diverses manières. Dans le cas où 35 l'accessoire comprend au moins une patte de fixation, il suffit de faire en sorte que celle-ci soit sous la forme d'une languette flexible c.à.d. d'une pièce plate 2934806 -8 (mais qui peut être courbée, repliée...) ayant une épaisseur, une forme et/ou un matériau constitutif conférant à l'accessoire, une mobilité relative par rapport à la paroi du réservoir lorsqu'il y est fixé. De préférence, chacun des points de fixation de l'accessoire sur le réservoir est muni d'une telle languette flexible. 5 Pour des objets encombrants et/ou de grande taille, selon une variante avantageuse de l'invention, l'accessoire est fixé sur la paraison à la fois par bouterollage et par soudure. De manière tout particulièrement préférée, la soudure a lieu grâce à une pièce rapportée ou connecteur comprenant des trottoirs de soudure. Avantageusement, ces trottoirs de soudure ont la forme 10 d'une double lèvre recourbée. Les trottoirs de soudure du connecteur doivent être situés à un endroit tel et avoir des dimensions telles que lors du bouterollage, ils fondent au moins partiellement et permettent d'effectuer la soudure du connecteur. La présente invention est illustrée de manière non limitative par les figures 15 1 à 3 en annexe. Les figures 1 et 2 illustrent deux vues différentes d'un même accessoire destiné au procédé selon une variante de l'invention et la figure 3, une vue schématique d'un fond de réservoir où est fixé un autre accessoire. L'accessoire représenté dans les figures 1 et 2 est un support de jauge pour réservoir à carburant qui comprend un orifice de bouterollage (5) et des reliefs ou 20 trottoirs de soudure (6) disposés sur une surface d'arrêt (7) qui a pour but de limiter la pénétration de l'accessoire dans la matière plastique fondue. Comme on peut le voir sur cette figure, la zone de bouterollage entourant l'orifice (5) est en retrait de 1 mm par rapport à la surface d'arrêt (7) de sorte à ce que le bouterollage puisse se faire en même temps que la soudure et ce malgré qu'il ait 25 lieu sur une zone en relief (dôme) de la paraison. Au droit de cette zone, les empreintes du moule (non représentées) présentent un bossage c.à.d. une zone en relief de forme complémentaire. Le support de jauge illustré dans les figures 1 et 2 sert à supporter une jauge destinée à une poche secondaire d'un réservoir en forme de selle (�saddle 30 tank�). Il est dès lors équipé d'un Venturi (12) qui est destiné à aspirer du carburant dans le fonds de cette poche à travers un filtre (13) muni de dents et qui est moulé (de préférence par injection) d'une pièce avec lui. L'avantage de cette géométrie est que la hauteur des dents peut facilement être adaptée à la géométrie du fond de la poche à laquelle la jauge et le Venturi sont destinés. Il 35 suffit pour cela de munir le moule d'injection d'une pièce mobile et/ou interchangeable. 2934806 -9 L'accessoire (8) représenté à la figure 3 est un bac de réserve comprenant un module pompe-jauge (non représenté). Cet accessoire est fixé à l'aide de bouterolles (9) sur la paroi de fond d'un RàC (10), ces bouterolles étant des rivets formés à partir même de la paroi (10) et ce au droit de dômes (10') qui ont 5 été moulés à l'aide de bossage présents dans les empreintes du moule ayant servi à mouler le RàC à partir d'une paraison de matière plastique fondue. Les orifices à travers lesquels les bouterolles (9) ont été formées sont situés sur des pattes de fixation flexibles (11). REVENDICATIONS1. ù Procédé pour fixer un accessoire dans un corps creux obtenu par moulage d'une paraison en matière plastique fondue, cette fixation ayant lieu par bouterollage à l'aide d'un outil lors même du moulage de la paraison, selon lequel avant de procéder au bouterollage, on déforme localement la paraison de sorte à entourer la zone de bouterollage d'un dôme (ou relief concave vu de l'extérieur du réservoir et convexe vu de l'intérieur). 2. ù Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la paraison est constituée de deux pièces séparées issues d'une seule et même paraison tubulaire extrudée découpée sur toute sa longueur, selon deux lignes diamétralement opposées. 3. ù Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la paraison est moulée à l'aide d'un moule comprenant des empreintes et un noyau, en ce qu'il comprend les étapes suivantes: 1. on introduit la paraison dans les empreintes du moule; 2. on introduit le noyau à l'intérieur de la paraison, ledit noyau ayant été au préalable muni de l'accessoire et de son connecteur; 3. on ferme le moule de sorte que les empreintes viennent en contact étanche avec le noyau; 4. on plaque la paraison sur les empreintes par soufflage au travers du noyau et/ou aspiration sous vide derrière les empreintes ; 5. on fixe l'accessoire à la paraison par bouterollage à l'aide d'un dispositif solidaire du noyau ; 6. on ouvre le moule pour retirer le noyau ; 7. on procède au moulage final de la paraison par soufflage (en injectant un gaz sous pression à l'intérieur de celle-ci) et/ou thermoformage (en aspirant sous vide derrière les empreintes), et en ce que, avant de procéder au bouterollage, on déforme localement la-11- paraison de sorte à entourer la zone de bouterollage d'un dôme (ou un relief concave vu de l'extérieur du réservoir, et convexe vu de l'intérieur). 4. ù Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le dôme est réalisé à l'aide d'un bossage dans les empreintes du moule. 5. ù Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dôme a une section substantiellement circulaire ayant un diamètre de 2 à 5 cm et une hauteur de 1 à 15 mm. 6. ù Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'accessoire comprend au moins un orifice permettant le bouterollage et selon lequel cet orifice est entouré par un relief concave. 7. ù Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'accessoire est mobile par rapport à son point de fixation correspondant sur le réservoir. 8. ù Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'accessoire est fixé sur la paraison à la fois par bouterollage et par soudure. 9. ù Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la soudure a lieu grâce à une pièce rapportée ou connecteur comprenant des trottoirs de soudure. 10. ù Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les trottoirs de soudure ont la forme d'une double lèvre recourbée.