FR2879122A1 - Procede pour la fabrication d'un reservoir a carburant en matiere plastique ayant une resistance au fluage amelioree - Google Patents

Procede pour la fabrication d'un reservoir a carburant en matiere plastique ayant une resistance au fluage amelioree Download PDF

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Abstract

Procédé pour la fabrication d'un réservoir à carburant en matière plastique ayant une résistance au fluage améliorée, selon lequel :a) on insère une paraison en matière plastique comprenant deux parties distinctes dans un moule ouvert comprenant deux empreintes ;b) on insère un noyau à l'intérieur de la paraison, ledit noyau portant au moins une partie d'un élément renforçant ;c) on ferme le moule (empreintes ramenées autour du noyau) ;d) on plaque la paraison sur les empreintes du moule (par soufflage au travers du noyau et/ou aspiration sous vide derrière les empreintes) ;e) on fixe l'élément renforçant sur une des parties de la paraison à l'aide du noyau ; etf) on ouvre le moule et on retire le noyau ;g) on referme le moule en accolant ses empreintes de manière d'une part, à fixer l'élément renforçant sur l'autre partie de la paraison et d'autre part, à pincer les 2 parties de la paraison sur leur pourtour pour les souder ;h) on injecte un fluide sous pression dans le moule et/ou on tire sous vide derrière les empreintes du moule pour plaquer la paraison sur les empreintes du moule et mouler le réservoir ;i) on ouvre le moule et on extrait le réservoir.

Description

Procédé pour la fabrication d'un réservoir à carburant en matière
plastique
ayant une résistance au fluage améliorée La présente invention concerne un procédé pour la fabrication d'un réservoir à carburant en matière plastique ayant une résistance au fluage améliorée.
Les réservoirs à carburant en matière plastique destinés à l'automobile sont tenus à des spécifications portant des valeurs maximales de déflections autorisées sur leur peau inférieure. Les déflections prévues dans ces spécifications doivent le plus souvent être respectées au cours d'essais de vieillissement où le réservoir supporte une certaine quantité de carburant durant une période donnée (typiquement plusieurs semaines) et en température (le plus souvent 40 C). Ces spécifications sont destinées à respecter les gardes au sol des véhicules et à éviter le contact de la peau du réservoir avec des points chauds du véhicule.
A l'heure actuelle, les réservoirs à carburant en matière plastique sont généralement fixés au châssis du véhicule par le biais de pattes en plastique et soutenus par des sangles en métal. Ces dernières sont en particulier employées sur les réservoirs les plus volumineux pour lesquelles les déflections maximales autorisées sont les plus difficiles à respecter. Toutefois, le recours à ces sangles implique une étape supplémentaire de fixation et donc, est peu économique.
Des solutions ont été proposées dans l'art antérieur en vue de renforcer la résistance mécanique (dont celle au fluage) des réservoirs à carburant.
Ainsi, il a été proposé (notamment dans les brevets US 3,919,373 et US 4,891,000) de fixer un insert dans le réservoir lors de son moulage par soufflage à partir d'une paraison cylindrique. Toutefois, le positionnement précis de l'insert par cette technique n'est pas aisé.
Il a également été proposé (dans la demande US 2002/0100759) de solidariser directement par soudure, les 2 parois du réservoir. Toutefois, il en résulte une perte du volume utile du réservoir (suite à l'inflexion desdites parois au niveau de la soudure).
L'invention a dès lors pour but de fournir un procédé qui peunet de renforcer un réservoir à carburant et plus précisément, d'en augmenter la résistance au fluage et ce de manière aisée et fiable, sans perte de volume utile.
A cet effet, l'invention concerne un procédé pour la fabrication d'un réservoir à carburant en matière plastique ayant une résistance au fluage améliorée, selon lequel: a) on insère une paraison en matière plastique comprenant deux parties distinctes dans un moule ouvert comprenant deux empreintes; b) on insère un noyau à l'intérieur de la paraison, ledit noyau portant au moins une partie d'un élément renforçant; c) on ferme le moule (empreintes ramenées autour du noyau) ; d) on plaque la paraison sur les empreintes du moule (par soufflage au travers du noyau et/ou aspiration sous vide derrière les empreintes) ; e) on fixe l'élément renforçant sur une des parties de la paraison à l'aide du noyau; et f) on ouvre le moule et on retire le noyau; g) on referme le moule en accolant ses empreintes de manière d'une part, à fixer l'élément renforçant sur l'autre partie de la paraison et d'autre part, à pincer les 2 parties de la paraison sur leur pourtour pour les souder; h) on injecte un fluide sous pression dans le moule et/ou on tire sous vide derrière les empreintes du moule pour plaquer la paraison sur les empreintes du moule et mouler le réservoir; i) on ouvre le moule et on extrait le réservoir.
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 produit selon le procédé conforme à l'invention est réalisé en matière plastique, c'est-à-dire en 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 theinioplastiques, 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 ont été obtenus avec du polyéthylène haute densité (PEHD). De préférence, le réservoir comprend également une couche d'une résine imperméable au carburant telle que l'EVOH par exemple (copolymère éthylène acétate de vinyle partiellement hydrolysé). Alternativement, il peut être soumis à un traitement de surface (fluoration ou sulfonation) ayant pour but de le rendre imperméable au carburant.
Selon l'invention, la paraison (ou pièce en matière plastique fondue ou ramollie prête au moulage) est constituée d'au moins deux parties séparées qui ont de préférence une structure semblable. On entend par là qu'elles comprennent un nombre de couches ne différant pas entre eux de plus de 3 unités et, de préférence, pas de plus de 2 unités et que la nature des polymères intervenant dans les couches qui se correspondent est compatible du point de vue chimique et du point de vue de ses aptitudes à l'assemblage par soudage. On préfère des structures possédant le même nombre de couches et en particulier, des structures identiques. Ces deux parties distinctes de paraison sont destinées à constituer respectivement la paroi supérieure et la paroi inférieure du réservoir.
Dans le cas d'un réservoir moulé par soufflage (à l'aide d'un fluide sous pression injecté dans le moule), de manière préférée, la paraison est constituée de 2 pièces séparées résultant de la découpe d'une seule et même paraison cylindrique 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 soufflage 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 sa 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 soufflage à certains endroits de la paraison, suite aux taux de déformation non constants de la matière dans le moule.
Alternativement, le réservoir peut être moulé par thermoformage de deux feuilles (ou par tirage sous vide derrière les empreintes du moule). Un tel procédé ne mène généralement pas ou peu à des réductions d'épaisseur inhomogènes et donc, peut s'accommoder d'une paraison d'épaisseur constante (feuilles extrudées par exemple).
Selon l'invention, la paraison est introduite dans un moule comprenant au moins deux empreintes (parties externes) et un noyau (partie interne). Ce moule est généralement à base de métal et de manière préférée, à base de blocs métalliques séparés et assemblés.
Dans le procédé selon l'invention, le noyau permet de fixer au moins une partie d'un élément renforçant destiné à solidariser (créer en lien entre) les deux parties de la paraison (futures parois supérieure et inférieure du réservoir). Par faciliter et pour abréger les termes utilisés, on utilisera par la suite le terme élément renforçant , étant entendu qu'il peut s'agir d'une partie seulement d'un tel élément.
Selon l'invention, on munit le noyau dudit élément avant son introduction à l'intérieur de la paraison qui est elle-même placée dans le moule. Pour la fixation de l'élément à la paraison, le noyau comprend avantageusement un vérin hydraulique susceptible de mouvoir l'élément à fixer et d'y exercer une pression.
La fixation de l'élément renforçant peut se faire de toute manière connue. Elle peut se faire par soudure directe dudit élément à la paraison (dans le cas où son matériau constitutif dans la zone de fixation est compatible avec celui du réservoir), par bouterollage (comme décrit dans la demande FR 04.11550 au nom de la demanderesse), par clipsage/vissage (auquel cas le noyau fixe d'abord un clips ou un élément muni d'un pas de vis sur la paraison et ensuite, y clipse/visse l'élément renforçant) etc... Un avantage du procédé selon l'invention est donc qu'il permet de s'accommoder de différents modes de fixation (soudure, bouterollage, clipsage...) et donc, permet également le choix de tous les matériaux possibles au niveau de l'élément renforçant.
Par élément renforçant , on entend désigner tout objet (barre, tige, câble, baffle, boîtier...) qui, une fois le réservoir moulé, relie entre elles ses parois inférieure (celle qui est montée en vers le bas dans le véhicule, et qui est susceptible de fluer sous le poids de carburant) et supérieure (celle qui est montée vers le haut et ne subit que peu ou pas de fluage en cours d'utilisation) du réservoir.
Il peut s'agir d'un élément expressément utilisé à cette fin (tige, câble...) ou de tout objet ou dispositif fonctionnel généralement associé au réservoir à carburant dans son mode d'utilisation ou de fonctionnement habituel et qui est suffisamment volumineux que pour pouvoir s'étendre d'une paroi à l'autre.
Un exemple de telle structure qui convient bien est le module pompe/jauge du réservoir.
Dans cette variante (élément fonctionnel comme élément renforçant), il est avantageux que lors du procédé selon l'invention, on ne place sur le noyau (et donc, sur la paraison) que le support de l'élément fonctionnel en question. En effet, les réservoirs hors normes étant broyés, il est peu économique de devoir également broyer des éléments fonctionnels souvent coûteux. Dans ce cas donc, le procédé selon l'invention permet de fixer (par clipsage sur une foime pré-moulée (clips) sur la paroi du réservoir; par soudure; par bouterollage...) à l'aide du noyau, le support de l'élément fonctionnel qui sera par la suite introduit dans le réservoir à travers une ouverture pratiquée dans celui- ci, et ensuite, fixé sur le support d'une part et sur l'ouverture dans le réservoir d'autre part (par exemple à l'aide d'une bague filetée). Une telle manière de procéder convient bien dans le cas d'un module pompe/jauge comme élément fonctionnel.
Alternativement, l'élément renforçant peut être constitué d'une pièce spécialement utilisée à cet effet et donc, d'un encombrement réduit tel qu'une barre, une tige, un câble... que l'on désignera ci après par le vocable général tige . Il s'agit généralement d'un élément du forme substantiellement allongée et de section substantiellement constante, de préférence circulaire.
Le recours à des tiges en PEHD est particulièrement avantageux lorsque le réservoir à base de PEHD également car alors, on peut réaliser lesdites tiges à l'aide des déchets de production du réservoir ( scraps ) et ainsi, valoriser ceux-ci. De manière plus générale donc, dans cette variante, il est avantageux que les tiges soient réalisées à partir de déchets de production de réservoirs similaires.
Dans le cas de tiges, on adaptera leur nombre et leur résistance mécanique au résultat voulu. Par exemple, on pourra les assembler pour former un réseau (où par exemple, les tiges relient alternativement les parois inférieure et supérieure et dessinent des formes triangulaires aux noeuds). On choisira avantageusement comme matériau constitutif de ces tiges, un matériau compatible avec celui du réservoir de manière à pourvoir les fixes directement par soudure à la paraison. Selon cet aspect donc, le recours à des scraps convient bien également.
Dans le cas des tiges telles que définies précédemment, un moyen pratique de les fixer dans le cadre de l'invention consiste à les scinder en deux, à les munir d'un clips et à fixer les parties non clipsées de part et d'autre, chacune sur une partie de la paraison, à l'aide du noyau, mais sans les clipser. Dans ce cas, soit le retrait du réservoir après démoulage est suffisant pour que les deux parties se clipsent d'elles-mêmes, ou bien, une pression extérieure est appliquée (manuellement ou via une machine) sur les parois du réservoir pour réaliser/renforcer le clipsage.
L'élément renforçant, qui doit relier les parois du réservoir, est généralement monté de manière substantiellement perpendiculaire aux parois du réservoir lorsqu'il est unique. Dans le cas d'un recours à plusieurs éléments renforçants (plusieurs tiges par exemple), ceux-ci peuvent être inclinés. L'homme du métier, sur base d'un calcul (simulation) de résistance mécanique, veillera à optimiser le montage (endroit de fixation; orientation) du ou des élément(s) renforçant(s) en fonction du résultat souhaité.
Il veillera de préférence également à ce qu'il y ait peu (de préférence pas) d'inflexions dans.les parois aux endroits de fixation de l'élément renforçant de manière à ne pas altérer le volume, libre du réservoir et à ne pas créer de zones de stagnation inutiles, et/ou des amorces de rupture.
La présente invention concerne également des réservoirs à carburant en matière plastique susceptibles d'être obtenus par le procédé selon l'invention.
Selon un aspect, elle concerne un réservoir à carburant en matière plastique comprenant une paroi inférieure et une paroi supérieure assemblées par soudure, ainsi qu'au moins une tige située dans le réservoir et reliant sa paroi inférieure à sa paroi supérieure.
Selon un autre aspect, la présente invention concerne un réservoir à carburant en matière plastique comprenant une paroi inférieure et une paroi supérieure assemblées par soudure, ainsi qu'au moins un élément fonctionnel situé dans le réservoir et reliant sa paroi inférieure à sa paroi supérieure. Cet élément fonctionnel est tel que décrit précédemment, dans le cadre du procédé selon l'invention.
Les figures 1 et 2 ont pour but d'illustrer certains aspects concrets de l'invention, sans vouloir aucunement en restreindre sa portée.
Elles représentent chacune une coupe (par un plan perpendiculaire à la surface du réservoir en cet endroit) à travers un réservoir sur lequel une ou plusieurs tiges ont été fixées. Ces tiges sont constituées d'un matériau plastique doté d'une certaine rigidité en traction.
Dans la figure 1, une seule tige (3) relie un point de la paroi supérieure (1) du réservoir à un point de la paroi inférieure (2) d'un réservoir qui contient du carburant (4). Cette tige (3) a été fixée en ces deux points par soudage (d'abord, sur un côté de la paraison à l'aide du noyau et ensuite, de l'autre côté lors de la fermeture du moule). Son orientation globale est verticale sans pour autant être nécessairement parfaitement aligné à la verticale. Par cette tige (3), la déflection de la paroi inférieure (2) est limitée car retenue pour le moins en partie par la partie supérieure (1).
Dans la figure 2, deux tiges (3) ont été fixées de manière à définir un faîte triangulaire. Elles ont d'abord été fixées par bouterollage d'un côté (sur une partie de la paraison) et de manière à dessiner un V . Ensuite, elles ont été soudées en deux points sur l'autre partie de paraison lors de la fermeture du moule.

Claims (10)

-8 REVENDICATIONS
1. Procédé pour la fabrication d'un réservoir à carburant en matière plastique ayant une résistance au fluage améliorée, selon lequel: a) on insère une paraison en matière plastique comprenant deux parties distinctes dans un moule ouvert comprenant deux empreintes; b) on insère un noyau à l'intérieur de la paraison, ledit noyau portant au moins une partie d'un élément renforçant; c) on ferme le moule (empreintes ramenées autour du noyau) ; d) on plaque la paraison sur les empreintes du moule (par soufflage au travers du noyau et/ou aspiration sous vide derrière les empreintes) ; e) on fixe l'élément renforçant sur une des parties de la paraison à l'aide du noyau; et f) on ouvre le moule et on retire le noyau; g) on referme le moule en accolant ses empreintes de manière d'une part, à fixer l'élément renforçant sur l'autre partie de la paraison et d'autre part, à pincer les 2 parties de la paraison sur leur pourtour pour les souder; h) on injecte un fluide sous pression dans le moule et/ou on tire sous vide derrière les empreintes du moule pour plaquer la paraison sur les empreintes du moule et mouler le réservoir; i) on ouvre le moule et on extrait le réservoir.
2. - Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le réservoir est moulé par injection d'un fluide sous pression dans le moule et que la paraison est constituée de 2 pièces séparées résultant de la découpe d'une paraison cylindrique extrudée.
3. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réservoir est moulé par tirage sous vide derrière les empreintes du moule et que la paraison est constituée de deux feuilles extrudées.
4. - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le noyau comprend un vérin hydraulique qui réalise la fixation de l'élément renforçant sur la paraison.
5. - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément renforçant est un élément fonctionnel du réservoir et que seul son support est introduit dans le réservoir lors du moulage, l'élément fonctionnel en lui-même étant introduit dans le réservoir après son démoulage, à travers une ouverture pratiquée dans la paroi du réservoir.
6. - Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'élément fonctionnel est un module pompe/jauge.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément renforçant comprend au moins une tige.
8. - Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la tige est réalisée à partir de déchets de production de réservoirs similaires.
9. - Réservoir à carburant en matière plastique comprenant une paroi inférieure et une paroi supérieure assemblées par soudure, ainsi qu'au moins une tige située dans le réservoir et reliant sa paroi inférieure à sa paroi supérieure.
10. - Réservoir à carburant en matière plastique comprenant une paroi inférieure et une paroi supérieure assemblées par soudure, ainsi qu'au moins un élément fonctionnel situé dans le réservoir et reliant sa paroi inférieure à sa paroi supérieure.
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