Brevet FR3010933A1 — publié le 20150327

Procédé de fabrication d'un réservoir à carburant en matière plastique La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un réservoir à carburant en matière plastique. L'invention s'applique notamment à la fabrication de réservoirs pour véhicules automobiles. On connaît plusieurs techniques pour la fabrication d'un réservoir à carburant en matière plastique. Une technique de fabrication connue comprend, dans l'ordre, les étapes suivantes : a) on insère une paraison en matière plastique dans un moule ouvert comprenant deux empreintes ; b) on ferme le moule en accolant les empreintes ; c) avant la fermeture complète du moule, on introduit un fluide (i.e. gaz) sous pression à l'intérieur de la paraison pour effectuer un pré-soufflage de la paraison ; d) une fois que le moule est complètement fermé, on réalise le soufflage final de la paraison en la plaquant sur les empreintes du moule à l'aide du fluide sous pression; e) on ouvre le moule et on extrait le réservoir. Généralement, un réservoir fabriqué selon cette technique connue est muni, sur son pourtour extérieur, d'une soudure en saillie (aussi appelée plan de joint du réservoir). Une telle soudure résulte du pincement (i.e. écrasement) de la paraison entre les empreintes du moule. La présence de cette soudure en saillie présente un certain nombre d'inconvénients. Généralement, un réservoir à carburant est fixé sur le châssis d'un véhicule au moyen d'une (ou plusieurs) sangle métallique. La soudure en saillie gène le passage de la sangle, dans le sens où cette soudure en saillie empêche la sangle d'épouser le pourtour extérieur du réservoir. La fixation du réservoir au châssis du véhicule n'est donc pas optimale. Un autre inconvénient réside dans le fait qu'il n'est généralement pas possible, ou tout du moins extrêmement difficile, de fixer un composant sur le pourtour extérieur du réservoir portant la soudure en saillie. Or, il serait souhaitable de pouvoir utiliser cette surface, par exemple, pour y attacher des câbles ou des tuyaux. Par ailleurs, cette soudure en saillie nécessite un surplus de matière pour être formée. Ce surplus de matière augmente non seulement le coût de production du réservoir, mais également son poids. La présente invention vise à résoudre ces problèmes. A cet effet, dans un mode de réalisation particulier de l'invention, il est proposé un procédé pour la fabrication d'un réservoir à carburant en matière plastique comprenant, dans l'ordre, les étapes suivantes : a) on insère une paraison en matière plastique dans un moule ouvert comprenant des empreintes ; b) on rapproche les empreintes pour fermer (progressivement) le moule ; c) avant la fermeture complète du moule, on introduit un fluide sous pression à l'intérieur de la paraison pour effectuer un pré-soufflage de la paraison ; d) une fois que les empreintes sont accolées (suivant le plan de joint du moule), on réalise le soufflage final de la paraison pour plaquer la paraison sur les empreintes du moule à l'aide du fluide sous pression ; e) on ouvre le moule et on extrait le réservoir. Le procédé est tel qu'il comprend les étapes suivantes : avant le pré-soufflage de la paraison, on introduit au moins un longeron entre les empreintes du moule ; et pendant le pré-soufflage de la paraison, on plaque une partie de la paraison sur le longeron à l'aide du fluide sous pression, de manière à former un renfoncement dans la paraison. Ainsi, le réservoir fabriqué selon le procédé de l'invention peut être muni, sur son pourtour extérieur, d'un (ou plusieurs) renfoncement(s) dépourvu de soudure en saillie. Un tel renfoncement est obtenu (i.e. formé) lors du pré-soufflage de la paraison. Plus précisément, lorsqu'on introduit le fluide sous pression à l'intérieur de la paraison, une partie de celle-ci vient se plaquer sur un longeron. De préférence, le longeron est introduit entre les empreintes du moule avant le pré-soufflage et de telle sorte que ce longeron est en saillie à l'intérieur du moule. Préférentiellement, le longeron reste dans la même position pendant le pré-soufflage et le soufflage final de la paraison. Dans un mode de réalisation particulier, le longeron est apte à passer d'une position repliée par rapport aux empreintes du moule à une position dépliée par rapport aux empreintes du moule, et vice versa. Préférentiellement, lorsque le moule est ouvert le longeron est dans sa position repliée. Lorsque le moule se ferme le longeron est dans sa position dépliée et les empreintes du moule coulissent sur le longeron jusqu'à être accolées. Lorsque le moule est fermé, le longeron est à nouveau dans sa position repliée. Une fois que les opérations de pré-soufflage et de soufflage final sont terminées, on ouvre le moule. Dans un mode de réalisation particulier, le longeron est dans sa position repliée lorsque le moule s'ouvre. Dans un autre mode de réalisation, le longeron est dans sa position dépliée lorsque le moule s'ouvre. Le longeron reste dans sa position dépliée pour maintenir en équilibre le réservoir fabriqué. Une fois que le réservoir fabriqué est entièrement démoulé, le longeron revient dans sa position repliée. L'avantage d'un tel mode de réalisation est qu'il permet de s'affranchir de l'utilisation d'un système spécifique d'éjection de moule; le longeron remplaçant alors les éjecteurs classiquement utilisés pour le démoulage du réservoir. Avantageusement, le longeron de l'invention a pour fonction de donner une forme souhaitée à une partie de paraison pendant le pré-soufflage et de maintenir cette partie de paraison hors du plan de joint du moule (i.e. plan de jonction entre les empreintes du moule) pendant le soufflage final. En maintenant cette partie de paraison hors du plan de joint du moule, on empêche qu'elle soit pincée entre les empreintes, et donc qu'elle forme une soudure. Le renfoncement ainsi formé par le procédé selon l'invention ne comprend aucune soudure. Préférentiellement, le renfoncement s'étend vers l'intérieur du réservoir et s'ouvre vers l'extérieur du réservoir. 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 30 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 35 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). De préférence, le réservoir 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 réservoir. De préférence, cette couche est à base d'un matériau barrière, c'est-à-dire d'une résine imperméable au carburant telle que l'EVOH par exemple (copolymère éthylène - 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. Par «paraison», on entend une préforme d'une seule pièce, généralement extrudée et généralement de forme substantiellement tubulaire, qui est destinée à constituer la paroi du réservoir après moulage, c'est-à-dire après une opération qui consiste à mettre la paraison, qui est à l'état fondu, aux formes et dimensions requises à l'aide du moule pour obtenir un réservoir. Le procédé selon l'invention utilise de préférence une paraison extrudée. Cette paraison peut être issue d'une extrudeuse avec tête d'accumulation, auquel cas le procédé utilise généralement un moule fixe ouvert à chaque début de cycle pour recevoir une paraison. Alternativement, le procédé peut avoir recours à une extrusion continue soit avec un moule mobile qui vient se refermer périodiquement sur celle-ci, soit avec une manipulation de la paraison vers le moule. Le procédé selon l'invention utilise un moule comprenant des empreintes, c'est-à-dire des sortes de demi-coquilles creuses dont les pourtours sont identiques et dont la surface interne est munie d'un relief correspondant à la forme externe du réservoir, le réservoir étant moulé par plaquage de la paraison sur cette surface au moyen d'un gaz sous pression injecté dans la paraison. Dans un mode de réalisation particulier, le gaz sous pression peut être injecté à l'aide, par exemple, d'une canne de soufflage. Dans un mode de réalisation particulier, la canne de soufflage peut être insérée par en dessous dans le moule. Dans un autre mode de réalisation, la canne de soufflage peut être insérée par le côté du moule. Le procédé selon l'invention peut utiliser un outil permettant d'étirer (maintenir ouverte) la paraison. Cet outil peut consister en des pinces, mâchoires ou mors susceptible d'agripper les bords de la paraison et de les maintenir écartés. Durant l'étape c), la paraison est pré-soufflée (i.e. gonflée) de préférence sans contacter les empreintes du moule. En général, à l'issue de l'étape c), le volume interne de la partie utile de la paraison est au moins égal à 60% du 25 volume interne du réservoir, de préférence à au moins 80% voire même 90%. L'étape de soufflage finale d) sert principalement à lui donner son relief/forme finale. Pendant cette étape c) de pré-soufflage, le moule n'est pas fermé et les extrémités inférieure et supérieure de la paraison sont de préférence obturées de 30 manière étanche mais sans être fermées (c'est-à-dire sans avoir leurs bords soudés mais au contraire maintenus écartés), par des dispositifs adéquats situés respectivement en dessous et au dessus du moule. Dans un exemple de réalisation, ces dispositifs dits d'étanchéification peuvent consister en un bloc interne et deux parties mobiles externes qui viennent pincer la paraison sur le 35 bloc. Ce genre de dispositif donne de bons résultats en particulier pour le dispositif inférieur. En ce qui concerne le dispositif supérieur, celui-ci peut être constitué par la tête d'extrusion, c'est-à-dire que dans cette variante, qui est d'ailleurs avantageuse, la paraison n'est pas encore découpée au moment du pré-soufflage mais est toujours reliée à la tête d'extrusion. Cette variante permet de se passer de canne de pré-soufflage: il suffit en effet de munir la tête d'extrusion d'un dispositif de soufflage. Dans le procédé selon l'invention, avant l'étape de démoulage e), on laisse de préférence se refroidir la paraison moulée - généralement en faisant circuler un gaz de refroidissement par l'intermédiaire d'une ou plusieurs aiguilles de soufflages. Les empreintes du moule sont alors de préférence également refroidies par circulation d'un fluide dans un réseau de canalisations. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, les empreintes du moule comprennent chacune au moins une pièce mobile. De telles pièces mobiles sont configurées pour se rapprocher l'une de l'autre pendant la fermeture du moule et pour s'assembler avant le pré-soufflage de la paraison. Une fois assemblées, ces pièces mobiles forment le longeron. Par « assembler » on entend le fait de mettre en contact les pièces mobiles ou le fait d'accoupler (i.e. connecter) les pièces mobiles entre elles. Chaque pièce mobile est de préférence une sorte de poutre cylindrique dont le sens et la vitesse de déplacement sont contrôlables. Dans un mode de réalisation particulier les pièces mobiles et les empreintes du moule peuvent être déplacées à l'aide de moyens hydraulique ou pneumatique contrôlables. De façon avantageuse, le procédé selon l'invention comprend une étape selon laquelle on monte un accessoire dans le renfoncement. Préférentiellement, l'accessoire est monté en contact résilient avec la surface du renfoncement. Dans un mode de réalisation particulier, une sangle de fixation est montée en contact résilient avec la surface du renfoncement. Ainsi, la sangle de fixation peut avoir une forme complémentaire à celle du renfoncement. Dans un autre mode de réalisation particulier, une pipette de ventilation (ou tout autre type de composant d'un système à carburant) peut être soudée dans le renfoncement. Dans un autre mode de réalisation particulier, un ou plusieurs câbles électriques peuvent être attachés (par soudure ou clipsage) dans le renfoncement. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le longeron comprend des reliefs sur sa surface extérieure. De cette façon, il est possible de former un renfoncement muni de reliefs. Dans un mode de réalisation particulier, le longeron peut être muni de reliefs en forme d'ailette. Ainsi, le renfoncement peut être muni d'ailettes configurées, par exemple, pour accélérer l'échange thermique entre la zone du réservoir où se trouve le renfoncement et l'environnement extérieur. Dans un autre mode de réalisation particulier, le longeron peut être muni de reliefs en écaille de poisson. Ainsi, le renfoncement peut être muni de reliefs en écaille de poisson. Par exemple, ces écailles peuvent être orientées à l'inverse de celles qui peuvent se trouver sur une sangle de fixation. Cela permet une meilleure accroche de la sangle au réservoir. Dans un autre mode de réalisation particulier, le longeron peut être muni de reliefs formant un marquage. Ainsi, le longeron de l'invention peut être utilisé pour obtenir facilement un marquage en relief sur le réservoir. Dans un autre mode de réalisation particulier, le renfoncement peut être muni de reliefs agissant comme raidisseur ou renfort local. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le longeron comprend des moyens de régulation thermique. Par exemple, le longeron peut intégrer un dispositif de chauffe adapté pour maintenir la température de la partie de paraison qui est plaquée sur le longeron à une valeur de température donnée. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le longeron comprend des orifices d'aspiration et/ou de soufflage. De tels orifices d'aspiration et/ou de soufflage peuvent être utilisés pour obtenir localement une meilleure répartition de matière pendant les opérations de soufflage de la paraison dans le moule, Cette meilleure répartition de matière se traduit par une réduction du poids du réservoir fabriqué. Dans un mode de réalisation avantageux, le longeron (ou les pièces mobiles qui le constitue) est en aluminium. Dans un autre mode de réalisation, le longeron peut être en acier ou en bronze. La présente invention concerne également un réservoir à carburant en matière plastique fabriqué au moyen du procédé décrit ci-dessus. Le réservoir ainsi fabriqué peut être muni, sur son pourtour extérieur, d'un (ou plusieurs) renfoncement(s) dépourvu de soudure en saillie. Les Figures 1 à 4 ont pour but d'illustrer, à titre d'exemple indicatif et non limitatif, le principe d'un procédé de fabrication selon un mode de réalisation particulier de l'invention. Comme illustré dans l'exemple de la Figure 1, une paraison (1) en matière plastique est introduite entre deux empreintes d'un moule (2) en position d'ouverture. La paraison (1) est introduite dans le moule (2), tout en étant maintenue ouverte/écartée. Le moule (2) comprend des empreintes (3, 4). Les empreintes du moule (3, 4) présentent une surface interne (3', 4') correspondant à la surface externe du réservoir à mouler. Dans cet exemple de réalisation, les empreintes du moule (3, 4) comprennent chacune une pièce mobile (5, 6) comme illustré à la figure 2. Comme on le verra par la suite, une fois assemblées cette paire de pièces mobiles (5, 6) forment un longeron. Dans un autre mode de réalisation (non illustré), les empreintes du moule (3, 4) peuvent être munies de plusieurs paires de pièces mobiles disposées à différentes hauteurs du moule. Dans un autre mode de réalisation (non illustré), un longeron (qui dans ce cas est un bloc unique) peut être monté dans le moule de telle sorte que les empreintes du moule (3, 4) peuvent coulisser sur le longeron pendant la fermeture et l'ouverture du moule. Dans un autre mode de réalisation (non illustré), le longeron peut être introduit et maintenu dans le moule par un robot extérieur. A la figure 2a, on peut voir le moule (2) dans une première position de fermeture intermédiaire qui est telle que les pièces mobiles (5, 6) sont introduites entre les empreintes du moule (3, 4). Les pièces mobiles (5, 6) sont dans une position dépliée par rapport aux empreintes du moule et sont en saillie à l'intérieur du moule. A la figure 2b, on peut voir le moule (2) dans une deuxième position de fermeture intermédiaire qui est telle que le bas de la paraison est fermé à l'aide d'une plaque (7), aussi appelée pince de pré-soufflage. Les pièces mobiles (5, 6) se déplacent l'une vers l'autre suivant le sens de fermeture des empreintes du moule (3, 4), représenté par les flèches (F1, F2). Les pièces mobiles (5, 6) se rapprochent l'une vers l'autre jusqu'à faire contact. Ce contact se produit avant le pré-soufflage de la paraison. La Figure 3 illustre l'étape de pré-soufflage de la paraison. A cette étape, on introduit un fluide sous pression à l'intérieur de la paraison (1) pour la gonfler et ce, sans entrer en contact avec les surfaces internes (3', 4') des empreintes du moule (3, 4). Ainsi, une partie de la paraison se plaque sur le longeron formé par la paire de pièces mobiles (5, 6). La Figure 4 illustre l'étape de soufflage final de la paraison. Pendant cette étape le moule est complètement fermé. On peut voir que les empreintes du moule sont accolées par leur pourtour. Pendant cette étape de soufflage final, le longeron occupe la même position que pendant l'étape de pré-soufflage. Ainsi, pendant l'étape de soufflage final, on maintient ladite partie de paraison hors du plan de joint du moule (i.e. plan de jonction entre les empreintes du moule). En maintenant cette partie de paraison hors du plan de joint du moule, on empêche qu'elle soit pincée entre les empreintes, et donc qu'elle forme une soudure. Lorsque l'ensemble est refroidi, le réservoir peut être démoulé. Le réservoir ainsi REVENDICATIONS1. Procédé pour la fabrication d'un réservoir à carburant en matière plastique comprenant, dans l'ordre, les étapes suivantes : a) on insère une paraison (1) en matière plastique dans un moule ouvert comprenant des empreintes (3, 4); b) on rapproche les empreintes pour fermer le moule ; c) avant la fermeture complète du moule, on introduit un fluide sous pression à l'intérieur de la paraison pour effectuer un pré-soufflage de la paraison; d) une fois que les empreintes sont accolées, on réalise le soufflage final de la paraison pour plaquer la paraison sur les empreintes du moule à l'aide du fluide sous pression; e) on ouvre le moule et on extrait le réservoir ; le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - avant le pré-soufflage de la paraison, on introduit au moins un longeron (5, 6) entre les empreintes du moule ; et - pendant le pré-soufflage de la paraison, on plaque une partie de la paraison sur le longeron à l'aide du fluide sous pression, de manière à former un renfoncement dans la paraison. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les empreintes du moule comprennent chacune au moins une pièce mobile, et en ce que lesdites pièces mobiles sont configurées pour se rapprocher l'une de l'autre pendant la fermeture du moule et pour s'assembler avant le pré-soufflage de la paraison. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que au moins l'une des empreintes du moule comprend au moins un longeron mobile. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend une étape selon laquelle on monte un accessoire dans le renfoncement. . Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le longeron comprend des reliefs sur sa surface extérieure. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en 5 ce que le longeron comprend des moyens de régulation thermique. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le longeron comprend des orifices d'aspiration et/ou de soufflage. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le longeron est en aluminium, en acier, ou en bronze. 9. Réservoir à carburant en matière plastique fabriqué au moyen du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. 20