FR2877256A1 - Procede pour la fabrication d'un reservoir a carburant en matiere plastique comprenant une goulotte integree - Google Patents

Procede pour la fabrication d'un reservoir a carburant en matiere plastique comprenant une goulotte integree Download PDF

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Abstract

Procédé pour la fabrication d'un réservoir à carburant en matière plastique comprenant une goulotte intégrée, par moulage d'une paraison dans un moule, dans lequel on moule la goulotte par déformation de la paraison 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.

Description

Procédé pour la fabrication d'un réservoir à carburant en
matière plastique comprenant une goulotte intégrée La présente invention concerne un procédé pour la fabrication d'un réservoir à carburant en matière plastique comprenant une goulotte intégrée; un appareillage permettant de mettre en oeuvre ledit procédé et un réservoir à essence issu de ce procédé/appareillage et utilisant la goulotte intégrée pour la fixation de sa tubulure de remplissage.
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. 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. Par exemple, la fixation de tubulures et en particulier, de la tubulure de remplissage, au réservoir peut poser des problèmes de perméabilité. En vue de réduire ces problèmes, diverses solutions sont proposées dont la plupart font appel à une pièce intermédiaire ou goulotte. Toutefois, des problèmes d'étanchéité peuvent encore se poser au niveau de cette goulotte.
Ainsi, la demande de brevet US 2002/0130515 propose un procédé pour l'intégration directe d'une goulotte au réservoir durant le soufflage de celui-ci. Toutefois, cette solution mène à une goulotte dont l'épaisseur de paroi n'est pas constante, ce qui n'est donc pas idéal pour un raccord étanche et d'autre part, peut mener à des problèmes de résistance au choc et à des surcoûts de matière (une surépaisseur étant nécessaire pour obtenir partout au moins l'épaisseur minimale requise).
L'invention a dès lors pour but de fournir un procédé qui permet également d'intégrer une goulotte à un réservoir à carburant en matière plastique lors de sa fabrication par moulage, mais ce en utilisant un procédé et appareillage tels que l'épaisseur de paroi de la goulotte est bien régulière et donc, permet d'éviter les problèmes évoqués ci-dessus.
A cet effet, l'invention concerne un procédé pour la fabrication d'un réservoir à carburant en matière plastique comprenant une goulotte intégrée, par moulage d'une paraison dans un moule, dans lequel on moule la goulotte par déformation de la paraison 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.
Par réservoir à carburant, on entend désigner un réservoir étanche, apte à stocker du carburant dans des conditions d'utilisation et d'environnement diverses et variées. Un exemple de ce réservoir est celui qui équipe les véhicules automobiles.
Le réservoir à carburant selon l'invention est réalisé en matière plastique. Par 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.
Un polymère souvent employé est le polyéthylène. D'excellents résultats 5 ont été obtenus avec du polyéthylène haute densité (PEHD).
La paroi du réservoir peut être constituée d'une seule couche de matière thermoplastique ou de deux couches. Une ou plusieurs autres couches supplémentaires possibles peuvent, de manière avantageuse, être constituées de couches en matériau barrière aux liquides et/ou aux gaz. De préférence, la nature et l'épaisseur de la couche barrière sont choisies de manière à limiter au maximum la perméabilité des liquides et des gaz en contact avec la surface intérieure du réservoir. De préférence, cette couche est à base d'une résine barrière c'est-à-dire d'une résine imperméable au carburant telle que 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.
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.
Selon l'invention, on déforme la paraison localement pour mouler une goulotte destinée à la fixation d'une tubulure sur le réservoir. De préférence, il s'agit de la tubulure de remplissage du réservoir qui est généralement une pièce de géométrie relativement compliquée, moulée séparément du réservoir. Cette goulotte a généralement une forme substantiellement cylindrique, une paroi d'épaisseur sensiblement égale à celle du réservoir et une longueur adaptée pour obtenir une fixation mécanique résistante de la tubulure que l'on souhaite y raccorder.
Le moulage de la goulotte 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). En effet, certains procédés ont recours à l'insertion d'un noyau avant moulage du réservoir pour d'autres raisons (intégration d'accessoires par exemple) et cette étape peut alors être mise à profit pour mouler (au moins en partie) la goulotte.
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 l'empreinte du moule par soufflage au travers du noyau et/ou aspiration sous vide derrière le moule; - on procède au moulage de la goulotte par déplacement de la forme à 25 l'intérieur de la contre forme.
Donc, selon l'invention, le moulage de la goulotte a lieu en utilisant deux pièces complémentaires: une forme convexe (ou poinçon) et une contre forme concave de forme et de dimensions adéquates pour que la forme puisse y pénétrer et ce faisant, mouler la goulotte 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 de la goulotte rentrante), la forme est solidaire du moule, et vice versa (dans le cas de la goulotte sortante). 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 la goulotte. 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).
De manière avantageuse, le moulage de la goulotte est réalisé de manière à compenser la réduction d'épaisseur qui a naturellement tendance à se former dans la partie finale de la goulotte (extrémité la plus éloignée de la paraison).
Dans le même ordre d'idées, et toujours pour favoriser une épaisseur de paroi constante aux alentours de la goulotte, on maintient de préférence la paraison sous compression aux alentours de la goulotte lors du retrait de la forme de la contre forme.
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 de la goulotte et ce pour s'assurer que la paraison soit bien collée au moule.
Ainsi par exemple, avant soufflage et/ou moulage de la goulotte, 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 de la goulotte par déplacement de la pièce mobile à l'intérieur de la contre forme; 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).
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).
Selon l'invention, après soufflage du réservoir intégrant la goulotte, il convient encore de découper l'extrémité de celle-ci pour la dégager. Cette découpe a lieu par tout moyen approprié. Préférentiellement, cette découpe est réalisée par un couteau tournant ou tout autre outil susceptible de réaliser une découpe sans générer de copeaux.
La présente invention concerne également un appareillage qui convient pour l'application du procédé décrit précédemment. Selon cet aspect, l'invention concerne un appareillage comprenant un noyau et un moule, ces deux pièces étant l'une munie d'une contre forme concave et l'autre, d'une forme convexe apte à pénétrer dans la contre forme pour former une goulotte.
De préférence, ces deux éléments ont une forme et une dimension adéquates pour provoquer le moulage par compression de la goulotte et éviter la réduction d'épaisseur de paroi à son extrémité, comme évoqué précédemment.
De même, afin de pourvoir appliquer la compression locale autour de la goulotte lors du retrait de la forme ainsi qu'évoqué précédemment, la forme ou la contre forme de cet appareillage est de préférence solidaire d'un support muni d'au moins un ressort. Ce support a alors avantageusement une forme, des dimensions et un emplacement tels que lors du retrait de la pièce mobile (généralement, celle qui est supportée par le noyau), le support est poussé contre la paraison, autour de la goulotte, par ledit ressort de manière à y maintenir une compression locale. L'intensité et la durée de cette compression dépendent du tarage du ressort. Alternativement ou en outre, la fonction du ressort peut être exercée par la pression de soufflage.
Avantageusement, la goulotte est moulée vers l'intérieur du réservoir (goulotte dite rentrante), de manière à être incluse dans le volume interne délimité par la paroi de celui-ci. Ceci implique au niveau de l'appareillage utilisé que de préférence, la pièce solidaire du noyau est la contre forme et que donc, la pièce solidaire du moule est la forme. Un avantage de la goulotte rentrante est que le calibrage du diamètre de la peau externe se fait tout le long du cycle de soufflage (et/ou éventuellement pendant le cycle de post-soufflage / post-refroidissement). Ceci améliore le niveau de tolérances de cette peau externe (qui constitue finalement la surface interne de la goulotte) et ce faisant, améliore la qualité de la soudure d'éventuelles pièces dans cette dernière (par exemple par filament chaud). Dans le cas d'une goulotte sortante (où la pièce mobile (celle solidaire du noyau) est la forme), le calibrage se fait uniquement pendant la formation de celle-ci par le noyau et ensuite par la pression de soufflage.
Enfin, la présente invention concerne également un réservoir à carburant en matière plastique susceptible d'être obtenu par un procédé ou un appareillage tels que décrits précédemment. En particulier, elle concerne un tel réservoir comprenant une goulotte intégrée dont l'épaisseur de paroi est constante à +/- 0.1 mm (on dit dans ce cas que sa tolérance est de 0.1 mm).
Un tel réservoir possède avantageusement une tubulure de remplissage fixée à ladite goulotte. Cette fixation peut se faire de toute manière connue.
Ainsi par exemple, elle peut se faire par fixation mécanique (à l'aide d'un collier de serrage par exemple), par soudure...
Un moyen qui convient bien consiste en une soudure au moyen d'un raccord comprenant un filament chauffant (c.à.d. un filament métallique qui s'échauffe par effet Joule lorsqu'il est parcouru par un courant électrique et ce suffisamment que pour fondre la matière plastique et réaliser la soudure). De manière tout particulièrement préférée, ledit raccord et la soudure l'utilisant sont tels que décrits dans la demande US 2003/0168853. En particulier, le raccord a une forme appropriée pour faciliter le raccord du filament chauffant à la source d'énergie électrique. En effet, les dimension précises (tolérances particulièrement faibles) de la goulotte moulée par le procédé selon l'invention se prêtent particulièrement bien à l'utilisation de ce mode de soudure et permettent d'obtenir une soudure particulièrement homogène et de manière reproductible.
La présente invention est illustrée de manière non limitative par les figures 1 à 3, où des N identiques désignent des éléments identiques, à savoir: un noyau (1), une pièce mobile solidaire du noyau (2) et un moule (3).
La variante illustrée à la figure 1 est celle où la pièce mobile (2), solidaire du noyau (1), est la forme, et où la contre forme est solidaire du moule (3). Il s'agit du cas d'une goulotte sortante, dans lequel la forme est au contact de la goulotte et donc, calibre celle-ci uniquement durant la formation de la goulotte.
Dans les variantes illustrées aux figures 2 et 3 par contre, la pièce mobile (2), solidaire du noyau (1), est la contre forme et la forme est solidaire du moule (3). Il s'agit dans ce cas d'une goulotte rentrante et la forme reste en contact avec la goulotte et donc, calibre celle-ci également durant le moulage du réservoir.
Dans la variante illustrée à la figure 2, lorsque la contre forme est ôtée de la forme via le noyau, il y a une décompression globale de la matière dans et aux alentours de la goulotte. Par contre, dans la variante illustrée à la figure 3, de par la présence d'un support (4) muni de 2 ressorts (5), lorsqu'on ôte la contre forme, le support reste en contact avec le pourtour de la goulotte encore un moment (jusqu'à ce que les ressorts rappellent ledit support) ce qui permet de maintenir la compression de la matière à cet endroit et ce faisant, d'obtenir une meilleure régularité d'épaisseur.
Dans chacun des cas représentés, il faut que l'on puisse démouler la goulotte. Pour que cela soit possible, il faut dans certains cas prévoir une pièce mobile supplémentaire dans le moule, ce qui est indiqué par la seconde flèche sur les figures (celle qui ne part pas de la pièce mobile proprement dite (2))

Claims (11)

REVENDICATIONS
1. - Procédé pour la fabrication d'un réservoir à carburant en matière plastique comprenant une goulotte intégrée, par moulage d'une paraison dans un moule, dans lequel on moule la goulotte par déformation de la paraison 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.
2. - Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le réservoir est à base de PEHD et comprend une couche en matériau barrière ou a été soumis à un traitement de surface en vue de le rendre imperméable au carburant.
3. - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paraison est constituée de 2 feuilles issues de la découpe d'une paraison tubulaire extrudée.
4. - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il 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 de la goulotte par déplacement de la forme à l'intérieur de la contre forme.
5. - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la goulotte est moulée de manière à compenser la réduction d'épaisseur qui a naturellement tendance à se former dans la partie finale de la goulotte (extrémité la plus éloignée de la paraison).
6. - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lors du retrait de la forme de la contre forme, on maintient la paraison sous compression autour de la goulotte.
- 10 - 7. - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réservoir est moulé par soufflage ou thermoformage.
8. - Appareillage convenant pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications précédentes et comprenant un moule et un noyau situé à l'intérieur du moule, ces deux pièces étant l'une munie d'une contre forme concave et l'autre, d'une forme convexe apte à pénétrer dans la contre forme pour mouler une goulotte.
9. - Appareillage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que soit la forme, soit la contre forme est solidaire d'un support muni d'au moins un ressort.
10. - Appareillage selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que la forme est solidaire du moule et la contre forme est solidaire du noyau.
11. - Réservoir à carburant susceptible d'être obtenu par un procédé ou un appareillage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une goulotte intégrée dont l'épaisseur de paroi présente une tolérance de 0.1 mm.
12. - Réservoir selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend une tubulure de remplissage fixée à la goulotte par une soudure au moyen d'un filament chauffant intégré à un raccord de soudure.
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