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Patent 2876132 Summary

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Claims and Abstract availability

Any discrepancies in the text and image of the Claims and Abstract are due to differing posting times. Text of the Claims and Abstract are posted:

  • At the time the application is open to public inspection;
  • At the time of issue of the patent (grant).
(12) Patent Application: (11) CA 2876132
(54) English Title: METHOD FOR PRODUCING AN ALUMINIUM ALLOY FOAM BY MOULDING
(54) French Title: PROCEDE DE FABRICATION PAR MOULAGE D'UNE MOUSSE EN ALLIAGE D'ALUMINIUM.
Status: Dead
Bibliographic Data
(51) International Patent Classification (IPC):
  • C22C 1/08 (2006.01)
(72) Inventors :
  • MAFFEIS, MICHEL (France)
  • TRINCAT, FRANCOIS (France)
(73) Owners :
  • CONSTELLIUM ISSOIRE (France)
(71) Applicants :
  • CONSTELLIUM FRANCE (France)
(74) Agent: NORTON ROSE FULBRIGHT CANADA LLP/S.E.N.C.R.L., S.R.L.
(74) Associate agent:
(45) Issued:
(86) PCT Filing Date: 2013-06-20
(87) Open to Public Inspection: 2014-01-03
Availability of licence: N/A
(25) Language of filing: French

Patent Cooperation Treaty (PCT): Yes
(86) PCT Filing Number: PCT/FR2013/000156
(87) International Publication Number: WO2014/001657
(85) National Entry: 2014-12-09

(30) Application Priority Data:
Application No. Country/Territory Date
12/01846 France 2012-06-29

Abstracts

English Abstract

The invention concerns a method for producing an aluminium alloy foam, consisting essentially of the aluminium alloy, in molten form, infiltrating the interstices of a preform consisting of silicon elastomer elements, by means of a conventional moulding process, typically a low-pressure process, followed by the elimination of the preform broken down into silica powder during the moulding cycle and/or an additional baking cycle.


French Abstract

L'invention a pour objet un procédé de fabrication d'une mousse en alliage d'aluminium, consistant essentiellement dans l'infiltration par l'alliage d'aluminium liquide des interstices d'une préforme constituée d'éléments en élastomère de silicone, par un procédé de moulage conventionnel, typiquement du type « Basse- Pression », suivie par l'élimination de la préforme décomposée, lors du cycle de moulage et/ou d'étuvage complémentaire, en poudre de silice.

Claims

Note: Claims are shown in the official language in which they were submitted.


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Revendications
1. Procédé de fabrication d'une mousse en alliage d'aluminium, soit un
matériau à
cellules ouvertes présentant une porosité typiquement de 60 à 80 %, consistant

essentiellement dans l'infiltration par l'alliage d' aluminium liquide des
interstices d'une préforme constituée essentiellement d'éléments en élastomère

de silicone, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
a) Fabrication des éléments constitutifs de la préforme, typiquement par
extrusion à travers une filière et découpe en tronçons d'élastomère de
silicone,
b) Agglomération des dits éléments, typiquement par mélange à l'aide d'un
malaxeur en présence de liant et formage dans un outillage du type boîte à
noyau de moulage, ou par serrage direct dans ladite boîte à noyau ou dans un

outil de formage sous presse,
c) Polymérisation naturelle ou forcée par étuvage à une température
typiquement
de 50 à 100°C,
d) Déboîtage de la préforme,
e) Stockage à l'air ambiant ou en étuve typiquement entre 80 et 150°C,
pour
évacuer les solvants,
f) Mise en place de la préforme dans un moule en sable ou métallique
conventionnel,
g) Coulée de l'alliage d'aluminium dans le moule, typiquement par un procédé
du type Basse-Pression soit comportant une surpression typiquement de 700
mbar à 1.5 bars, préférentiellement de 700 mbar à 1.0 bar, à une température
typiquement de 800 à 820°C,
h) Démoulage de l'ensemble obtenu composé de la mousse d'aluminium et de
silicone plus ou moins décomposé en poudre de silice,
i) Eventuellement fin de décomposition du silicone par étuvage à une
température de l'ordre de 400 à 450°C et évacuation de la poudre de
silice
typiquement par décochage manuel ou vibration et/ou soufflage, éventuellement
par eau sous pression.
2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les dits éléments en

élastomère de silicone sont formés en billes sensiblement sphériques avant
l'étape b) d'agglomération,



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3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que les
éléments
constitutifs de la préforme ont un diamètre extérieur circonscrit de 2 à 10
mm,
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les
éléments
constitutifs de la préforme ont une longueur de 2 à 10 mm,
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que
l' agglomération des éléments constitutifs de la préforme est réalisée à l'
aide
d'un liant du type silicone liquide à une teneur de 1 à 3 % exprimée en
pourcentage massique,
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que
l'agglomération des éléments constitutifs de la préforme est réalisée à l'aide

d'un liant du type résine de polyuréthane liquide à une teneur de 2 à 4 %
exprimée en pourcentage massique,
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la
densité de
la préforme est comprise entre 0.5 et 0.8,
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que l'étape
b)
d'agglomération comporte la mise en place d'au moins un tube typiquement en
alliage d'aluminium ou en verre du type pyrex,
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que la
préforme
est préchauffée à une température typiquement de 150 à 250°C avant mise
en
place dans le moule.
10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que les
préformes
et la mousse obtenue ont un encombrement minimum de 50 mm x 50 mm et
maximum de 350 mm x 350 mm en épaisseurs respectives de 10 à 100 mm et 15
à 80 mm.

Description

Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.


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WO 2014/001657
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Procédé de fabrication par moulage d'une mousse en alliage d'aluminium.
Domaine de l'invention
L'invention concerne le domaine de la fabrication, par la voie du moulage, de
matériaux métalliques très poreux, connus sous le nom de mousses ou éponges
métalliques ou matériaux métalliques micro cellulaires ou encore à cellules
ouvertes
( open celled metal foams ), tous se caractérisant par une porosité d'au
moins 10
%, et typiquement de 60 à 80 %.
De nombreux procédés d'obtention de ce type de matériau ont été développés à
ce
jour et sont décrits notamment dans Metal Foams: A Design Guide , M. F.
Ashby,
A. G. Evans, N. A. Fleck, L. J. Gibson, J. W. Hutchinson, H. N. G. Wadley,
2000,
Butterworth-Heinemann, [J. Banhart, Progress in Materials Science 46 (2001)
559-
632], http://www.mctalfoam.net/.
Plus précisément, l'invention concerne un procédé de fabrication de ce type de

mousse en alliage d'aluminium par la voie du moulage, soit par infiltration
des
interstices d'une préforme ou noyau destructible, en l'occurrence constituée
d'éléments en élastomère de silicone.
Les produits peuvent être utilisés, en remplacement des matériaux à structure
en nid
d'abeille ou ailettes, dans la fabrication d'échangeurs thermiques industriels
en
général ou pour l'automobile, le nucléaire, les échangeurs passifs de
refroidissement
des circuits électriques ou électroniques de puissance, d'éclairage par diodes
LED,
l'isolation acoustique, l'absorption d'énergie notamment de choc dans le
domaine
automobile, etc...
Etat de la technique
De nombreuses références existent, relatives à la fabrication de mousses
d'aluminium par la voie du moulage.
Les divers procédés mis en uvre à cet effet sont récapitulés notamment dans
[M. F. Ashby, A.G. Evans, N. A. Fleck, L. J. Gibson, J. W. Hutchinson, H. N.
G.

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Wadley Metal Foams: A Design Guide Butterworth-Heinemann, Boston, (2000)],

[J. Banhart, Progress in Materials Science 46 (2001) 559-632], [Y. Conde, J-F.

Despois, R. Goodall, A. Marmottant, L. Salvo, C. San Marchi & A. Mortensen,
Advanced Engineering Materials 8 (9) 795-803 (2006)].
Ils regroupent différentes methodes.
L'une d'elles, reposant sur le moulage de précision à modèle perdu , est
décrite dans [Y.Yamada, K. Shimojima, Y. Sakaguchi, M. Mabuchi, N. Nakamura,
T. Asahina, T. Mukai, H. Kanahashi & K. Higashi, Journal of Materials Science
Letters, 18 (1999) 1477-1480]. Elle est encore connue sous l'appellation de
méthode
par réplication. Elle consiste à recouvrir une mousse réticulée, typiquement
en
polyuréthane, d'une barbotine de produit réfractaire qui est ensuite séchée
chauffée
pour consolider le moule et éliminer le précurseur de polyuréthane. Le métal
est
ensuite coulé dans le moule ainsi constitué qui est ensuite détruit de façon
conventionnelle.
J Banhart, dans [Progress in Materials Science 46 (2001) 559-632] fait
référence à un procédé dans lequel une préforme est réalisée en sable
aggloméré par
un liant qui se décompose sous l'effet de la chaleur au cours de son
infiltration par le
métal liquide et sa solidification, ce qui permet son débourrage ultérieur.
Le Fraunhofer Institute de Bremen décrit un procédé selon lequel une
préforme en granulés de polymère serait infiltrée en moulage du type Sous-
Pression , typiquement par squeeze-casting, par un alliage d'aluminium, après
quoi
la préforme de polymère serait éliminée par action thermique.
http://www.ifarn.fraunhofer.de/i n
dex.php'?seite=/2801/1eichtbauwerkstoffe/offenporo
ese-strukturen/&lang=en
Cette référence est citée par l' Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne
dans sa
demande W02008/099014.
Toutefois, tous les essais réalisés par la demanderesse en utilisant des
granulés de
cellulose acétate de butyrate (CAB), époxyde (EP), polyamide (PA),
polyéthylène
(PE), phénol formaldéhide (PF), polyméthacrylate de méthyle (PMMA),
polypropylène (PP), polytétrafluoroéthylène (PTFE), polychlorure de vinyle
(PVC)
ou encore polyfluorure de vinylidène (PVDF) et en tentant une infiltration par
coulée
conventionnelle du type basse-Pression se sont ainsi avérés vains, du fait
de la
fusion du matériau polymère.

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A. Berg, W. Maysenhiilder et M. Haesche du Fraunhofer Institute , dans
Noise Reduction by Open-Pore Aluminium Foam (2003), rapportent des
productions expérimentales d'échantillons de mousse en A1Si9Cu3 par
infiltration,
en moulage du type Sous-Pression à 250 bars, de préformes de billes de
polystyrène frittées. Après usinage, le polymère est éliminé des échantillons
par
traitement thermique de 2h à 400 C. Une alternative est toutefois proposée aux

granulés de polystyrène, en l'occurrence des billes de sel.
Le brevet FR 2 921 281 du Centre technique des Industries de la Fonderie
(CTLF) décrit un procédé dans lequel la préforme est réalisée à base de billes
de sel
ou de kaolin, agglomérées par un liant typiquement en polyuréthane qui se
décompose au cours de l'infiltration par le métal liquide et pendant sa
solidification.
Les billes sont ensuite éliminées par action d'un solvant.
Cette méthode est toutefois limitative du fait de la taille et la forme des
billes, de leur
répartition nécessairement isotrope, de la vitesse relativement lente de
dissolution de
la préforme par solvant, tout comme l'aspect délicat de sa mise en oeuvre,
surtout
dans un contexte de production industrielle.
L' Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne , dans sa demande
W02008/099014 et son brevet correspondant EP 2 118 328, décrit un procédé
dérivé
dans lequel la préforme est fabriquée par mélange de particules de sel
broyées, d'un
liant organique thermo dégradable, typiquement de farine de grains de glucide
broyés, et d'un agent mouillant, façonnage de ce produit appelé pâte à sel
en une
préforme aérée à espace poreux ouvert, suivi d'une évaporation de l'agent
mouillant
et d'une cuisson pour décomposer le liant puis durcir la préforme à une
température
de 400-500 C, puis de l'infiltration. La préforme est ensuite éliminée par un
solvant.
Cette méthode présente les inconvénients d'une étape de fabrication de la
préforme
relativement fastidieuse, nécessitant un pressage lors du formage/façonnage,
ce
qui limite les formes de grain accessibles, du risque de formation
d'agglomérats non
visibles lors du façonnage, du fait de l'agent mouillant dont l'élimination
peut ne pas
être totale et de l'hygrométrie ambiante, et de la nécessité d'une évaporation
et d'une
cuisson du type pyrolyse délicate.
Par ailleurs, la préforme obtenue est relativement fragile, ce qui rend sa
manipulation
malaisée, notamment pour sa mise en place dans le moule, et limite les
dimensions
accessibles.

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D'autre part, l'évacuation de la préforme par solvant s'avère là aussi
pénalisante,
surtout dans un contexte de production industrielle, et le recyclage du sel
est une
nécessité, compte-tenu des contraintes environnementales et de coût, mais il
génère
également des coûts d'investissement et de production supplémentaires.
Par ailleurs, du fait de cette utilisation de sel, une teneur résiduelle en
chlorures est
généralement notable sur la mousse d'aluminium ce qui a un effet défavorable
à
la résistance en corrosion du produit. Cette teneur peut être réduite à un
taux
acceptable, mais au prix d'un rinçage adapté de la mousse, avec évidemment une

incidence sur son coût.
Enfin, la forme et la distribution des porosités de la mousse obtenue sont
relativement isotropes et peu maitrisables.
Problème posé
La présente invention se propose d'apporter une solution aux divers problèmes
précités en autorisant :
1) La fabrication aisée de la préforme à partir de seuls granulés et d'un
liant thermo
destructible, voire sans liant,
2) L'obtention d'une préforme suffisamment résistante pour rendre sa
manipulation
aisée et obtenir des dimensions de mousses plus importantes que par les
procédés de
l'art antérieur, avec la possibilité d'assembler éventuellement plusieurs
préformes,
3) L'obtention d'une porosité ouverte isotrope ou anisotrope parfaitement
maitrisable,
4) La possibilité d'insérer dans la préforme au cours de sa fabrication des
tubes
métalliques, typiquement destinés à servir de tubes d'échangeurs thermiques,
mais
aussi par exemple en verre du type pyrex, ou des noyaux pour créer dans la

mousse des orifices ou autres formes vides,
5) La destruction de la préforme au cours de l'infiltration/solidification,
totale ou
presque, soit ne nécessitant qu'un étuvage rapide ultérieur, de la préforme en
une
poudre facilement évacuable,
6) La possibilité d'utiliser un procédé de moulage relativement standard et
répandu,
comme la coulée en Basse-Pression en moule en sable ou permanent.

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Objet de l'invention
L'invention a pour objet un procédé de fabrication d'une mousse en alliage
d'aluminium, soit un matériau à cellules ouvertes présentant une porosité
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typiquement de 60 à 80 %, consistant essentiellement dans l'infiltration par
l'alliage
d'aluminium liquide des interstices d'une préforme constituée essentiellement
(soit à
plus de 50% et préférentiellement à plus de 80%) d'éléments en élastomère de
silicone, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
a) Fabrication des éléments constitutifs de la préforme, typiquement par
extrusion à travers une filière et découpe, typiquement à l'aide d'une
granuleuse,
en tronçons d'élastomère de silicone,
b) Agglomération des dits éléments, typiquement par mélange à l'aide d'un
malaxeur en présence de liant et formage dans un outillage du type boîte à
noyau de moulage, ou par serrage direct dans ladite boîte à noyau ou dans un
outil de formage sous presse,
c) Polymérisation naturelle ou forcée par étuvage à une température
typiquement
de 50 à 100 C,
d) Déboîtage de la préforme,
e) Stockage à l'air ambiant ou en étuve typiquement entre 80 et 150 C, pour
évacuer les solvants,
f) Mise en place de la préforme dans un moule en sable ou métallique
conventionnel,
g) Coulée de l'alliage d'aluminium dans le moule, typiquement par un procédé
du type Basse-Pression soit comportant une surpression typiquement de 700
mbar à 1.5 bars, préférentiellement de 700 mbar à 1.0 bar, à une température
typiquement de 800 à 820 C,
h) Démoulage de l'ensemble obtenu composé de la mousse d'aluminium et de
silicone plus ou moins décomposé en poudre de silice,
i) Eventuellement fin de décomposition du silicone par étuvage à une
température de l'ordre de 400 à 450 C et évacuation de la poudre de silice
typiquement par décochage manuel ou vibration et/ou soufflage, éventuellement
par eau sous pression.

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Selon un mode de réalisation particulière, les dits éléments en élastomère de
silicone
sont formés en billes sensiblement sphériques avant l'étape b)
d'agglomération.
Pour ce faire, les tronçons extrudés, après découpage à l'aide d'une
granuleuse, sont
arrondis dans une machine à former, typiquement entre deux flasques en
mouvement.
Les éléments constitutifs de la préforme ont, préférentiellement, un diamètre
extérieur circonscrit de 2 à 10 mm. On entend par là, dans le cas d'éléments
élancés
du type joncs, tubes ou cylindres, le diamètre extérieur circonscrit
perpendiculairement à la longueur.
Selon un autre mode également préférentiel, ils ont une longueur de 2 à 10 mm.
Selon une variante du procédé, l'agglomération des éléments constitutifs de la
préforme est réalisée à l'aide d'un liant du type silicone liquide à une
teneur de 1 à 3
% exprimée en pourcentage massique.
Selon une autre variante, l'agglomération des éléments constitutifs de la
préforme est
réalisée à l'aide d'un liant du type résine de polyuréthane liquide à une
teneur de 2 à
4 % exprimée en pourcentage massique.
On notera également qu'il est tout à fait possible d'agglomérer les éléments
constitutifs de la préforme, en particulier lorsqu'il s'agit de billes, sans
liant, par
simple serrage dans un outillage sous presse.
Selon le mode de réalisation le plus courant, la densité de la préforme
obtenue est
comprise entre 0.5 et 0.8.
Selon un mode de réalisation particulièrement avantageuse, l'étape b)
d'agglomération comporte la mise en place d'un ou plusieurs tubes, typiquement
en
alliage d'aluminium, pour utilisation de l'ensemble tube plus mousse dans
la
réalisation d'échangeurs thermiques à tubes, ou en verre du type pyrex, pour
utilisation du produit obtenu notamment dans le domaine médical.
Préférentiellement, la préforme est préchauffée à une température typiquement
de
150 à 250 C avant mise en place dans le moule.
Enfin, préférentiellement, les préformes, et la mousse d'alliage d'aluminium
obtenue,
ont un encombrement minimum de 50 mm x 50 mm et maximum de 350 mm x 350
mm en épaisseurs respectives de 10 à 100 mm et 15 à 80 mm.

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Description de l'invention
L'invention repose sur la constatation faite par la demanderesse que
l'élastomère de
silicone, bien connu de l'homme du métier car utilisé pour réaliser des tubes
ou
cylindres comme précurseurs de canaux de tirage d'air dans les moules ou
noyaux,
utilisés eux-mêmes en moulage d'alliages d'aluminium, résistaient sans fondre
à la
coulée des dits alliages d'aluminium, soit à des températures de l'ordre de
grandeur
de 800 C, le métal se solidifiant à leur contact, avant de se décomposer
essentiellement en poudre de silice sous l'effet de la chaleur produite lors
de la
coulée et de la solidification.
Ce matériau est donc apparu comme particulièrement adapté à la réalisation de
préformes ou noyaux destructibles en lieu et place des préformes de billes de
sel ou
de kaolin ou de pâte à sel, de l'art antérieur, pour la fabrication de mousse
d'aluminium par infiltration d'alliage d'aluminium dans les interstices
laissés libres
de ladite préforme, solidification et élimination de la poudre de silice.
A cet effet, un élastomère de silicone, par exemple connu sous les références
SI 50 à
80 de la société Plastelec et de préférence SI 70, d'une dureté de 70
shore, est
utilisé comme matériau de base.
Il est mis en forme, par exemple par extrusion, en éléments allongés de formes
très
variées, soit cylindres, tubes, à sections en étoiles ou polygones, pleins ou
tubulaires,
joncs, etc....
Les diamètres extérieurs circonscrits de ces éléments allongés, soit d'une
section
sensiblement perpendiculaire à l'axe d'extrusion, sont typiquement mais de
façon
non exclusive, de 2 à 10 mm.
Les dits éléments sont alors découpés, par exemple à l'aide d'une granuleuse,
en
tronçons de longueur, typiquement, mais de façon non exclusive, de 2 à 10 mm,
qui
seront appelés éléments constitutifs de la préforme.
Ils peuvent être à ce stade utilisés tels quels pour l'étape suivante ou
façonnés, en
particulier dans le cas d'éléments non creux, sous forme de billes, c'est-à-
dire
arrondis par exemple dans une machine à former, soit, le plus généralement,
entre
deux flasques en mouvement.

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Les dits éléments constitutifs, éventuellement sous forme de billes, peuvent
alors
être, selon une variante de l'invention, agglomérés tels quels dans un
outillage de
serrage sous faible pression du type boîte à noyau .
La polymérisation est alors réalisée de façon naturelle à température ambiante
ou
forcée par étuvage à une température typiquement de 50 à 100 C.
Une autre variante de l'invention consiste à mélanger, par exemple dans un
malaxeur
du type pétrin, les dits éléments en présence d'un liant organique thermo
dégradable.
Celui-ci peut être notamment du type polyuréthane, par exemple du type
Isocure
de la société Ashland, à une teneur typiquement, mais de façon non exclusive,
de 2 à
4 % en pourcentage massique, ou encore du type silicone liquide, par exemple
RTV à un composant de la société Plastelec , à une teneur typiquement,
mais
de façon non exclusive, de 1 à 3 % en pourcentage massique.
Le mélange est placé ensuite par exemple dans un outillage du type boîte à
noyau
avec une pression de serrage conventionnelle pour ce type d'outillage, et la
polymérisation est alors réalisée, comme ci-dessus, de façon naturelle à
température
ambiante ou forcée par étuvage à une température typiquement de 50 à 100 C,
préférentiellement de 80 C, pendant une demi heure à trois quarts d'heure.
On notera qu'avant ou pendant la mise en place dans l'outillage de serrage,
d'autres
éléments peuvent être introduits parmi les éléments constitutifs de la
préforme,
comme par exemple des tubes en alliage d'aluminium (ou autre), ce qui s'avère
particulièrement intéressant dans le cadre de la fabrication ultérieure
d'échangeurs
thermiques à tubes, ou en verre de type pyrex, pour applications dans le
domaine
médical.
On peut également introduire parmi les éléments constitutifs de la préforme
des
noyaux, en sable aggloméré de moulage, ou autre matériau de préférence thermo
dégradable, pour réaliser dans la mousse des orifices ou autres formes vides
,
c'est-à-dire exemptes de métal.
La préforme est ensuite extraite de l'outillage de formage/serrage puis
stockée pour
évacuer les solvants, à l'air ambiant pendant quelques heures ou en étuve
typiquement entre 80 et 150 C pendant une demi heure à deux heures.
La préforme est alors prête pour l'opération de moulage et d'infiltration par
l'alliage
d'aluminium liquide, qui est de préférence réalisée par coulée du type Basse-

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Pression , la surpression du métal liquide obtenue par ce procédé,
typiquement de
700 mbar à 1.5 bar, à l'issue d'une rampe de montée de 1 à 2s, facilitant la
pénétration de l'alliage dans les interstices de la préforme.
Avant sa mise en place dans le moule, qui peut être du type métallique
permanent
ou du type sable destructible ou mixte, la préforme peut être préchauffée, à
une
température typiquement de 150 à 250 C.
On procède alors à la coulée du type Basse-Pression de façon classique.
L'alliage le plus couramment utilisé est du type A1Si7Mg0.6, mais tout autre
type
d'alliage de moulage présentant une bonne coulabilité peut être utilisé.
Dans le premier cas, la température de coulée est typiquement de 800 à 820 C.
On
procède au remplissage du tube et du système d'alimentation, puis la rampe de
montée en pression, typiquement de 700 mbar à 1.5 bars, et préférentiellement
de
700 mbar à 1 bar, est appliquée avec un temps généralement de 1 à 2s.
La pièce obtenue est alors extraite, soit par simple démoulage dans le cas
d'un moule
métallique, soit par destruction du moule sur grille vibrante, opération
connue de
l'homme du métier sous le nom de décochage.
On peut procéder à ce stade à l'ébarbage et au dressage ou usinage des faces
de la
pièce.
Un complément de décomposition des résidus de silicone en poudre de silice
peut
également être réalisé à une température de l'ordre de 400 à 450 C si l'on ne
souhaite pas attendre sa décomposition naturelle au cours du refroidissement
de la
pièce ou si la décomposition n'est pas totale à son issue.
L'évacuation finale de la poudre de silice s'effectue généralement par
vibration et
soufflage d'air comprimé, éventuellement par de l'eau sous pression.
On notera que ce procédé répond parfaitement au problème posé et présente de
nombreux avantages par rapport à l'état de la technique:
La fabrication de la préforme est tout à fait aisée et cette dernière est
suffisamment
résistante pour rendre sa manipulation facile, permettant d'obtenir des
dimensions de
mousse plus importantes que par les procédés de l'art antérieur.
Il est par ailleurs possible d'assembler plusieurs préformes, par exemple par
collage,
pour obtenir des mousses d'encombrement plus important.

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En fonction de l'organisation des éléments constitutifs de la préforme, de
leur choix
et mixage éventuel, il est possible d'obtenir une porosité ouverte isotrope ou

anisotrope, et ce de façon parfaitement maitrisée.
L'insertion dans la préforme au cours de sa fabrication de tubes en alliage
5 d'aluminium, typiquement destinés à servir de tubes d'échangeurs
thermiques, mais
aussi par exemple en verre du type pyrex, ou encore de noyaux, est tout à fait

possible, alors que le mode de fabrication des préformes de l'art antérieur
et/ou la
nécessité d'une étape de pyrolyse, comme dans le cas de la pâte de sel, à 500
C,
compromettent ce type d'opération.
10 La destruction de la préforme en une poudre, au cours de
l'infiltration/solidification
ou ne nécessitant qu'un étuvage rapide ultérieur, est également un avantage
très
appréciable par rapport aux préformes de l'art antérieur pour lesquelles cette
étape
est souvent très pénalisante.
Enfin, le procédé de moulage utilisé, par coulée en Basse-Pression est
tout à fait
standard et répandu, sans adaptation particulière.
Dans ses détails, l'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples ci-
après, qui
n'ont toutefois pas de caractère limitatif.
Exemples
Exemple 1
L'élastomère de silicone connu sous la référence SI 70, d'une dureté de 70
shore, de
la société Plastelec a été utilisé comme matériau de base.
Il a été extrudé en tubes cylindriques de diamètres extérieur 3 mm et
intérieur 1.7
mm.
Les éléments constitutifs de la préforme ont été obtenus par découpe à l'aide
d'une
granuleuse de tronçons de longueur 3 mm.
Les éléments ont été malaxés avec un liant du type silicone liquide, en
l'occurrence
RTV à un composant de la société Plastelec , à une teneur de 2.2 %
exprimée
en pourcentage massique, soit 40 g de liant pour 1.6 kg de granulés
cylindriques
creux.

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Ils ont alors été mis en place dans l'empreinte d'une boîte à noyaux de
dimensions
233 mm x 233 mm x 40 mm dont ils occupaient tout l'espace.
La polymérisation s'est effectuée à l'air ambiant, avec un déboîtage au bout
de 3
heures.
La préforme obtenue a été étuvée pendant 2 h à 150 C pour évacuation des
solvants.
La densité de la préforme obtenue, de dimensions 233 mm x 233 mm x 40 mm,
était
de 0.73.
La préforme a été préchauffée à 150 C et placée dans un moule en sable dont
l'empreinte possédait sensiblement les mêmes dimensions.
L'alliage du type AlSi7Mg0.6 a été coulé en mode Basse-Pression à 815 C,
avec
remplissage du tube et du système d'alimentation, puis celui de l'empreinte
s'est
effectué lors de la montée en pression finale de 791 mbar, en 1.6 s.
Après solidification et refroidissement, le moule a été décoché sur grille
vibrante, la
pièce ébarbée, et les faces usinées, puis la poudre de silice restante a été
éliminée par
vibration et soufflage final à l'air comprimé.
La mousse obtenue avait pour dimensions 218 mm x 218 mm x 40 mm et pour poids
1.5 kg.
Sa densité calculée était de 0.8 et sa porosité ouverte de 71%.
Exemple 2
Le même élastomère de silicone que précédemment a été utilisé.
Il a été extrudé en joncs, soit des cylindres pleins, de diamètre 5 mm.
Ils ont été découpés comme précédemment en tronçons de longueur 5 mm.
Les éléments ont été malaxés avec un liant du type silicone liquide, en
l'occurrence
RTV à un composant de la société Plastelec , à une teneur de 2 % exprimée
en
pourcentage massique, soit 30 g de liant pour 1.6 kg de granulés cylindriques
pleins.
Ils ont alors été mis en place dans l'empreinte d'une boîte à noyaux de
dimensions
233 mm x 233 mm x 40 mm dont ils occupaient tout l'espace.
Deux noyaux de moulage cylindriques, en sable aggloméré, de diamètre 35 mm et
de
longueur 40 mm, soit sur toute l'épaisseur de la préforme, et deux tubes en
alliage
d'aluminium du type AA 5086 de diamètre extérieur 12 mm et d'épaisseur 0.8 mm,

selon une direction perpendiculaire aux noyaux, ont également été placés au c
ur de
l'ensemble.

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La polymérisation s'est effectuée en partie en étuve pendant 1 h à 80 C, puis
à
température ambiante, avec un déboîtage au bout de 2 heures au total.
La préforme obtenue n'a pas été étuvée.
La densité de la préforme obtenue, de dimensions 233 mm x 233 mm x 40 mm,
était
de 0.73.
La préforme a été préchauffée à 150 C et placée dans un moule en sable dont
l'empreinte possédait sensiblement les mêmes dimensions.
L'alliage du type AlSi7Mg0.6 a été coulé en mode Basse-Pression à 809 C,
avec
remplissage du tube et du système d'alimentation, puis celui de l'empreinte
s'est
effectué lors de la montée en pression finale de 720 mbar, en 1.4 s.
Après solidification et refroidissement, le moule a été décoché sur grille
vibrante, la
pièce ébarbée, et les faces usinées, puis la poudre de silice restante a été
éliminée par
vibration et soufflage final à l'air comprimé.
La mousse obtenue avait pour dimensions 225 mm x 225 mm x 40 mm et pour poids
1.4 kg.
Sa densité calculée était de 0.7 et sa porosité ouverte de 74%.
On y retrouve les deux orifices d'un diamètre sensiblement de 35 mm et
traversant la
mousse dans toute son épaisseur, laissés par les noyaux, ainsi que les tubes
en alliage
d'aluminium, en l'occurrence dans une direction perpendiculaire aux noyaux, et
sur
tout une longueur de la mousse.
30

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Description 2014-12-09 12 575
Cover Page 2015-02-09 1 29
PCT 2014-12-09 9 309
Assignment 2014-12-09 4 206
Assignment 2016-02-15 14 673