Procédé de fabrication d'un réservoir à carburant muni d'un accessoire
interne La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un réservoir à carburant muni d'un accessoire interne et en particulier, d'un baffle antibruit. Les systèmes à carburant embarqués dans des véhicules de natures diverses comprennent généralement un réservoir pour le stockage du carburant et ce réservoir comprend généralement au moins un composant interne. Classiquement, dans le cas des réservoirs en plastique obtenus par extrusion-soufflage, un tel composant est introduit et fixé dans le réservoir après la fabrication de ce dernier, à travers une ouverture réalisée dans la paroi de celui-ci. Or, 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. Un cas particulier de tels accessoires est celui des baffles antibruit ayant pour but d'adsorber le bruit ( slosh noise ) associé aux vagues qui peuvent être générées au sein de réservoir lorsque le véhicule accélère brusquement, freine, prend des virages... De tels baffles sont également appelés baffles anti-slosh dans le jargon du métier. Afin de résoudre le problème de leur fixation à l'intérieur d'un réservoir sans devoir y pratiquer une ouverture/découpe, il est connu de les introduire dans le réservoir lors même de sa fabrication par extrusion d'une paraison tubulaire autour d'un tel baffle et puis, par soufflage la paraison et par fixation du baffle sur celle-ci. Dans un tel procédé, le baffle peut être fixé à la paraison après ou avant soufflage de celle-ci. Un procédé selon la lère alternative est décrit dans la demande EP 103832 et comprend les étapes suivantes: - extrusion d'une paraison tubulaire autour d'un baffle maintenu par une canne de support; - perçage de la paraison par un mandrin solidaire du moule et reprenant le rôle de support; -2 retrait de la carme de support; - soufflage de la paraison; fixation du baffle sur la paraison soufflée à l'aide du mandrin; retrait du mandrin et démoulage du réservoir. 5 Ce procédé a donc comme inconvénient le fait que la paraison est percée en dehors du plan de joint et présente donc là une ouverture qui doit être refermée de manière étanche après démoulage du réservoir. Le procédé décrit dans la demande JP 6143396 permet de résoudre ce problème en faisant en sorte de fixer le baffle par soudure à la paraison avant 10 soufflage de cette dernière et ce grâce à des parties mobiles dans les empreintes du moule. Ce procédé présente toutefois comme inconvénient le fait que le volume interne du réservoir est limité aux alentours du baffle puisque celui-ci y est soudé avant soufflage et limite donc l'expansion de la paraison dans son voisinage. De même, la taille du baffle est limitée par le volume de la paraison 15 extrudée (qui est plus petit que celui du réservoir soufflé). La présente invention vise à résoudre ces problèmes en fournissant un procédé dans lequel la fixation du baffle (ou d'un autre accessoire interne) sur la paraison se fait sans perçage/découpe de celle-ci, ne mène pas nécessairement à une restriction du volume du réservoir aux alentours du baffle et permet 20 l'insertion d'un baffle de grande dimension (et donc, plus efficace). A cet effet, la présente invention concerne un procédé pour la fabrication d'un réservoir à carburant muni d'un accessoire interne et ayant une paroi en matière plastique réalisée à partir d'une paraison, ledit procédé comprenant, dans l'ordre, les étapes suivantes: 25 a) on introduit l'accessoire et la paraison à l'état fondu dans un moule de manière à ce que l'accessoire soit entouré par la paraison, ledit moule comprenant des empreintes munies d'au moins une pièce mobile; b) on introduit un gaz sous pression à l'intérieur de la paraison pour effectuer un pré-soufflage de ladite paraison; 30 c) on appuie localement la paraison pré-soufflée contre l'accessoire au moyen de la pièce mobile pour solidariser les deux sans percer la paraison; d) on ferme le moule et on réalise le soufflage final de la paraison en la plaquant sur les empreintes du moule à l'aide du gaz sous pression; et e) on sort le réservoir du moule.
Par accessoire dans le cadre de l'invention, on entend désigner un composant ou un ensemble de composants ayant une fonction active dans le -3 réservoir telle que ventiler, amener du carburant vers le moteur, mesurer le niveau de liquide, diminuer le bruit lié aux vagues... En particulier, il s'agit d'un baffle antibruit tel que décrit précédemment. De préférence, ce baffle est en matière plastique et de manière tout particulièrement préférée, il est à base de la même matière plastique que celle constituant la paraison (et donc, le réservoir qui est moulé à partir d'elle). Il s'agit donc avantageusement d'un baffle en polyéthylène haute densité (PERD): voir ci-dessous. 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 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 4 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, 5 Un polymère souvent employé est le polyéthylène. D'excellents résultats ont été obtenus avec du polyéthylène haute densité (PERD). 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 10 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 15 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. 20 Par paraison , on entend une préforme d'une seule pièce, généralement extrudée et de généralement de forme substantiellement tubulaire, qui est destinée à constituer la paroi du réservoir après moulage c.-à-d. 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. 25 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 extrusion continue soit avec un moule mobile qui vient se refermer 30 périodiquement sur celle-ci, soit avec une manipulation de la paraison vers le moule. Selon l'invention, la paraison et l'accessoire sont mis dans un moule, l'accessoire étant entouré par la paraison (de préférence étirée). Généralement, ceci se fait soit en insérant l'accessoire dans la paraison maintenue écartée par un 35 dispositif adéquat, soit en extrudant la paraison autour de l'accessoire tout en l'écartant avec un dispositif suivant son mouvement à la sortie de l'extrudeuse.
Cette derniere variante est préférée et ce tout particulièrement en combinaison avec une extrudeuse avec tête d'accumulation. Quelle que soit la variante, le procédé selon l'invention utilise donc de préférence 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. De préférence, cet outil est piloté par un robot. Le procédé selon l'invention utilise également un moule comprenant des empreintes c.à.d. 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 généralement à l'aide d'une canne de soufflage. Selon l'invention, les empreintes du moule comprennent au moins une partie mobile susceptible de presser localement la paraison sur l'accessoire pour y fixer ce dernier. Cette fixation peut se faire par soudure, encrage mécanique, bouterollage... De préférence, lorsque les matériaux de l'accessoire et de la paraison sont compatibles (du moins en surface), cette fixation a lieu par soudure.
Généralement, lorsque le moule est ouvert (c.à.d. lorsque ses empreintes sont écartées), la partie mobile est en saillie à l'intérieur du moule. Lorsqu'il se ferme, la partie mobile pousse la paraison et entre en contact avec le composant; elle reste alors sur place de sorte qu'elle se rétracte à l'intérieur du moule pour que son extrémité puisse épouser (être dans le prolongement de) la surface interne de l'empreinte sur laquelle elle se trouve lorsque le moule est fermé. Cette partie mobile est de préférence une sorte de tige dont le mouvement et la pression qu'elle exerce sur la paraison à l'endroit de sa fixation sur l'accessoire sont contrôlables. De préférence, il y a plusieurs parties mobiles réparties de manière à fixer l'accessoire de manière équilibrée dans le réservoir (c.à.d. de faire en sorte d'éviter les concentrations de contraintes en fonctionnement). Dans le procédé selon l'invention, en particulier lorsque la fixation de l'accessoire a lieu par soudure, l'accessoire est de préférence préchauffé préalablement à sa localisation dans la paraison et ce de préférence au moins dans les zones destinées à sa fixation sur la paraison.
Dans le procédé selon l'invention, l'accessoire est de préférence chargé sur un support préalablement à sa localisation dans la paraison. Généralement, ce chargement est automatique (réalisé par un robot ou un appareillage de type carrousel). Ce support peut être une canne de soufflage qui peut servir à introduire le gaz sous pression (air de préférence) dans la paraison au moins durant l'étape de pré-soufflage b). De manière préférée, le support du baffle ne remplit pas d'autre fonction de sorte qu'il peut être retiré avant la fermeture du moule pour le soufflage final du réservoir. Durant l'étape b), la paraison est simplement pré-soufflée/gonflée de préférence sans contacter les empreintes du moule. Le pré-soufflage de la paraison consiste donc simplement en une expansion de ladite paraison pour sa partie active (celle pincée entre les empreintes du moule et destinée à former le réservoir après soufflage) acquière substantiellement la même taille (volume interne) que le réservoir, l'étape de soufflage finale (d) servant principalement à lui donner son relief/forme finale. En général, à l'issue de l'étape b), le volume interne de la partie utile de la paraison est au moins égal à 70% du volume interne du réservoir, de préférence à au moins 80% voire même 90%. Pendant cette étape, le moule n'est pas fermé et les extrémités inférieure et supérieure de la paraison sont de préférence obturées de manière étanche mais sans être fermées (c.à.d. sans avoir leurs bords soudés mais au contraire maintenus écartés), par des dispositifs adéquats situés respectivement en dessous et au dessus du moule. Ces dispositifs dits d'étanchéification peuvent consister en un bloc interne et deux parties mobiles externes qui viennent pincer la paraison sur le 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.-à-d. 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 cette variante, le support de l'accessoire peut donc être retiré après l'étape c) et avant l'étape d) (fermeture définitive du moule et plaquage de la paraison pré-soufflée sur ses empreintes pour lui donner sa forure finale). Dans cette variante, pour réaliser le soufflage à l'étape d), on peut utiliser au moins une (de préférence deux) aiguille qui perce la paraison lors de la fermeture du moule, de préférence dans une zone qui sera usinée par la suite (par exemple au niveau des ouvertures de module(s) pompe/jauge). Alternativement, dans une autre variante, lors de l'étape d), les empreintes du moule sont pressées l'une contre l'autre et pincent la paraison entre leurs pourtours (ce qui délimite un plan de joint sur le pourtour du réservoir) et autour de la canne de soufflage qui sert de support pour l'accessoire pendant les étapes a) à d) tout en étant retirée avant l'étape e). Généralement, la canne de soufflage est insérée par en dessous dans le moule. Dans cette variante, le moule se ferme donc progressivement entre les étapes b) et d), les tiges en saillie à l'intérieur du moule fixant l'accessoire à l'étape c), restant ensuite immobiles et appliquant de préférence une pression constante au(x) points de fixation et se retirant progressivement à l'intérieur du moule pour épouser la surface interne des empreintes à l'étape d). Dans cette variante, la canne laisse donc une ouverture dans le réservoir au niveau du plan de joint (partie pincée par les pourtours des empreintes). Cette ouverture peut être refermée avant démoulage du réservoir et de préférence, immédiatement après extraction de la canne, grâce à un dispositif adéquat (sortes de mâchoires) dans le moule. Dans le procédé selon l'invention, avant l'étape de démoulage e), on laisse de préférence se refroidir la paraison moulée û généralement en faisant circuler un gaz de refroidissement par l'intermédiaire d'une ou plusieurs aiguilles de soufflages. Les empreintes du moules sont alors de préférence également refroidies par circulation d'un fluide dans un réseau de canalisations. A l'issue de l'étape de démoulage et avant le cycle de moulage suivant, il peut s'avérer nécessaire de nettoyer (ébarber) les dispositifs intermédiaires d'étanchéification de la paraison qui comprennent généralement des flashes ou déchets de paraison débordant du moule lorsque celui-ci est fermé. Le procédé selon l'invention convient pour fixer tout accessoire à l'intérieur d'un réservoir à carburant. Il est toutefois particulièrement bien adapté à la fixation de baffles antibruit. De préférence, ces baffles ont une géométrie adaptée pour pouvoir occuper un maximum d'espace dans le réservoir une fois celui-ci moulé. En d'autres termes: ils ont de préférence une géométrie variable et occupent un volume plus faible avant le soufflage de la paraison que lorsque le réservoir est en fonctionnement. -8 De manière tout particulièrement préférée, la géométrie variable est obtenue par le choix d'un baffle: comprenant des parties coulissantes dont le déploiement est effectué lors d'une opération de finition ultérieure; ou 5 comprenant deux parties distinctes qui sont accolées l'une à l'autre jusqu'à l'issue de l'étape de pré-soufflage b) et séparées juste avant l'étape c); ou ayant une structure pliable et étant sous forme repliée dans la paraison avant soufflage de celle-ci. Ainsi, dans une première variante, le baffle comprend des parties 10 coulissantes (sorte de tiroirs ) dont le déploiement est effectué lors d'une opération de finition ultérieure soit manuelle soit automatisée à travers une/des ouverture(s) du réservoir. Dans une deuxième variante qui nécessite la présence d'au moins une partie mobile dans chaque empreinte, le baffle comprend deux parties distinctes 15 portées chacune par une canne de maintien. Lorsque les baffles sont introduits dans la paraison (ou que la paraison est extrudée autour du baffle) ces parties sont accolées l'une à l'autre. L'opération de séparation des baffles intervient à l'issue de l'étape de pré-soufflage b) et juste avant la fixation des parties du baffle sur la paraison par les parties mobiles des empreintes (étape c)). Ces 20 cannes sont de préférence solidaires du dispositif d'étanchéification inférieur de la paraison. Et dans une 3ème variante, le baffle a une structure pliable (de type accordéon par exemple) et il est sous forme repliée dans la paraison avant soufflage de celle-ci. De préférence, cette structure se déploie par compression 25 en au moins 2 des ses points qui correspondent de préférence aux point de fixation du baffle sur la paraison à l'aide des pièces mobiles. Cette compression (et le déploiement qui en résulte) peut être réalisée lors de l'étape de fixation du baffle sur la paraison (étape c)) et/ou lors de la fermeture du moule pour réaliser le soufflage final (étape d)). Dans cette variante, la structure pliable peut être 30 telle que lors de son déploiement, de nouveaux points d'attache de l'accessoire sur la paraison sont créés. Les figures 1 à 10 ont pour but d'illustrer certains aspects concrets de l'invention, sans vouloir aucunement en restreindre la portée. Les figures 1 à 4 ont pour but d'illustrer le principe d'un procédé selon une 35 variante de l'invention; les figures 5 et 6 illustrent une lère sous-variante de ce -9- procédé variante; les figures 7 à 9, une 2eme sous-variante et enfin, les figures 10 et 11, une 3ème sous-variante. Ces figures illustrent des éléments en commun, à savoir: 1: un moule comprenant 2 empreintes 5 2: un baffle antibruit 3: un support pour le baffle 4: des parties mobiles dans les empreintes 5: une paraison 6: un dispositif d'écartement et de guidage de la paraison 10 7 et 7': un dispositif d'étanchéification inférieur de la paraison comprenant un bloc interne (7) et deux parties mobiles externes (7'). A la figure 1, on peut voir comment le dispositif (6) guide la paraison (5) pour l'amener autour du baffle (2) tout en la maintenant ouverte/écartée. Le baffle (2) a été chargé au préalable sur un support (3). Ce dispositif est piloté par 15 un robot et s'arrête en dessous du dispositif d'étanchéification (7, 7') comme illustré à la figure 2. Les empreintes du moule présentent une surface interne (1') correspondant à la surface externe du réservoir à mouler. A la figure 2, on peut voir comment le bloc interne (7) permet d'écarter la paraison et d'éviter le contact entre le baffle et la paraison, et comment les 20 parties externes (7') pincent la paraison (5) sur ce bloc (7) de manière à pouvoir opérer un pré-soufflage de manière étanche au moyen de la tête d'extrusion (non représentée) dont la paraison est toujours solidaire. A la figure 3, on peut voir le moule (1) dans une position de fermeture intermédiaire qui est telle que les parties mobiles (4) ont poussé localement la 25 paraison pour la mettre en contact localement avec le baffle (2). Une fois les points de contact (soudure dans cette variante) réalisés, le support du baffle (3) peut être retiré (il n'est d'ailleurs plus représenté sur cette figure) et on peut fermer le moule (1) pour le moulage final du réservoir. Durant la fermeture, les parties mobiles (4) se rétractent à l'intérieur du moule (bien qu'elles soient 30 immobiles dans l'absolu et maintiennent les points de soudure sous pression) et viennent affleurer à la surface des empreintes (1). Les aiguilles de soufflage (représentées en pointillé) viennent alors percer la paraison pour réaliser le soufflage. Le moule est illustré fermé à la figure 4 où l'on peut voir que les 35 empreintes du moule sont accolées par leur pourtour. Lorsque l'ensemble est refroidi, le réservoir peut être démoulé. - 10 - Le baffle illustré dans les figures 1 à 4 est un baffle traditionnel , volumineux et incompressible. Le recours à un baffle de grandes dimensions en service peut être facilité (réduction du risque de contact entre la paraison et le baffle avant soufflage) lorsque le baffle est compressible (c.à.d. de dimensions plus grande en service, dans le réservoir, que lorsqu'il est inséré dans la paraison). Ceci est illustré par 3 sous-variantes dans les figures 5 à 10. Dans une 1ère sous-variante objet des figures 5 et 6, le baffle (2) comprend des tiroirs (21) qui sont feuués durant toute la fabrication du réservoir (figure 3), et qui sont ouverts (manuellement ou automatiquement; cf figure 4) lors d'une étape de finition ultérieure et ce à travers un ou plusieurs orifices. Il peut s'agir des ouvertures de module(s) pompe/jauge qui sont découpées en ligne de finition et dont l'emplacement est indiqué sur la figure 3 par deux flèches pleines. Dans une 2ème sous-variante objet des figures 7 à 9, le baffle (2) est en fait composé de deux parties distinctes (22, 23) qui sont chacune supportées par des supports indépendants (3', 3") qui sont accolés jusqu'au pré-soufflage de la paraison (voir figure 7) et qui sont écartés (voir figure 8) avant la fixation des baffles (22, 23) par les pièces mobiles (4) (voir figure 9 où des flèches horizontales montrent le mouvement de ces pièces et des flèches verticales montrent le mouvement de retrait des supports). Dans une 3ème sous-variante objet des figures 10 et 11, le baffle (2) est composé d'une structure pliable dont une vue radiale (par un plan perpendiculaire à l'axe de la paraison) est illustrée à la figure 10. Cette structure comporte deux zones d'extrémité (24, 25) qui servent de points de compression pour les parties mobiles (4) du moule lors de l'étape c) voire lors de la fermeture subséquente du moule. Ceci est illustré par les flèches centrales sur la figure 11 qui représente une coupe axiale du réservoir moulé avec ses parois en fantôme . La fermeture du moule (non représenté) crée des points de fixation supplémentaires (illustrés par des flèches latérales sur la figure