Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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WO 97/45217 PCT/FR97/00901
Réservoir métallique.
L'invention concerne la fabrication de réservoirs métalliques destinés à
contenir au moins un fluide et susceptibles de résister à la pression, même de
gaz, comme par exemple des réservoirs automobiles à carburant, des
5 r~ te~lrs de chauffage pour bâtiments ou des évaporateurs ou condenseurs
de réfrigérateur.
Pour fabriquer des tels réservoirs à partir de flans de tôles métalliques, on
met lesdits flans en forme de coquilles de forme adaptée au réservoir à
réaliser, puis on assemble lesdites coquilles pour réaliser le réservoir.
lo L'assemblage est généralement réalisé par soudage au niveau de zones
ou de rebords d'assemblage, de façon à assurer à la fois l'étanchéité aux
liquides et la résistance à la pression.
Dans le cas où le réservoir est destiné à contenir des liquides corrosifs,
notamment dans le cas de réservoirs à carburant, on utilise couramment des
15 tôles d'acier revêtues d'une couche de protection contre la corrosion interne.
- Le brevet US 4 824 736 (correspondant exactement à W0-89 028~5~
décrit notamment un réservoir en tole d'acier revêtu intérieurement d'une
couche protectrice de polypropylène modifié avec de l'anhydride maléique.
La couche polymère de protection conserve une très forte adhérence à la
20 tôle pendant et après la mise en forme des coquilles.
Mais la présence sur la tôle d'une couche protectrice de polymère peut
être gênante pour l'opération de soudage des coquilles: en effet, les effets
thermiques du soudage provoquent souvent une détérioration du revêtement
polymère au voisinage du cordon de soudure des coquilles et la zone interne
25 du cordon de soudure n'est plus efficacement protégée contre la corrosion.
Dans le cas où la tôle est dotée d'un revêtement de protection contre la
corrosion externe, la détérioration du revêtement externe, égaiement
consécutive à l'opération de soudage, nécessite la ~ réparation >~ du
revêtement de protection dans la zone de soudage par exemple par application
3 O d'une couche de protection externe spécifiquement dans cette zone après
soudage.
Pour éviter l'inconvénient lié à la nature des couches de protection de la
tôle, on pourrait tenter d'effectuer le soudage des coquilles dans des conditions
adaptées pour limiter l'échauffement du revêtement polymère à une simple
3 5 fusion.
Outre l'inconvénient de nécessiter un contrôle très strict des conditions de
soudage, un tel procédé d'assemblage laisse encore le cordon de soudage lui-
même sans protection contre la corrosion.
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Le document US 4 131 980 décrit un procédé de fabrication de réservoir
métallique, dans lequel:
- on met en forme des coquilles à partir de tôles métalliques non revêtues
d'une couche polymère,
- on revêt le rebord d'assemblage d'une des deux coquilles métallique à
assembler d'une couche polymère (référence 36 sur la figure 2 du document),
- on sertit les deux rebords, I'un autour de l'autre (figures 3 à 7 du
document).
La couche poiymère appliquée sert alors de joint adhésif entre les rebords
10 repliés pour sertissage.
Les deux moyens d'assemblage, le moyen mécanique de sertissage et le
moyen chimique de coliage, collaborent.
Pour le collage, on décrit l'utilisation de résine époxy, vinyle, polyester,
polyuréthanne, polysulfure.
Ce procédé présente plusieurs inconvénients:
- I'utilisation de ce type de résine comme moyen de collage pose des
problèmes de corrosion interne, dans la mesure où le joint de colle risque
d'être détérioré par le carburant;
- ce procédé nécessite une opération d'encollage des rebords
20 d'assemblage après mise en forme des coquilles;
- en se repo,lanL à la figure 3B ~ui représente, en coupe, la jonction de
deux coquilles 4' et 5' avec le joint de colle 6', on a constaté que la zone dite
de point triple désignée par la référence 7B, qui correspond à la limite du joint
de colle 6' au contact avec les deux tôles 4' et 5', formait une ligne de
25 fragilisation mécanique ou amorce de rupture et que c'est à cet endroit que le
risque de rupture du réservoir était le plus élevé.
L'invention concerne donc également la fabrication de réservoirs
échangeurs thermiques métalliques destinés notamment à la réalisation des
évaporateurs et des condenseurs des machines frigorifiques.
La description ci-après concerne plus particulièrement les évaporateurs
de type ~ roll bond ~ (en langue anglaise), mais le même procédé peut être
utilisé pour la réalisation de tout échangeur thermique (par exemple: radiateur
de chauffage ou de panneau solaire, condenseur) utilisant un ou plusieurs
fluides frigogènes ou caloporteur.
Pour fabriquer des évaporateurs de type ~ roll bond ~ (en langue
anglaise):
- on part généralement de deux tôles d'alliage d'aluminium,
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- on revêt locaiement l'une des tôles d'une couche de produit anti-
diffusion sur une zone dessinant le circuit prévu de fluide frigogène dans
l'évaporateur,
- on applique la deuxième tôle sur la surface partiellement revêtue de la
première tôle et on lamine à chaud les deux tôles assemblées de manière à
réaliser localement un soudage par diffusion entre ces deux tôles, en dehors
de la zone revêtue de produit anti-diffusion entre ces deux tôles,
- on introduit ensuite un fluide sous pression dans la zone non soudée
entre les deux tôles assemblées, de manière à former des nervures par
o expansion des tôles dans cette zone.
On obtient ainsi un panneau réservoir évaporateur co"sli~ué de deux tôles
nervurées, solidement assemblées et donc étanche et résistant à la pression
de gaz et dont les nervures forment ie circuit de fluide frigogène dans
l'évaporateur.
Le procédé dit ~ roll bond ~ en langue anglaise permet de réaliser des
échangeurs en forme de panneau présentant une surface importante
d'échange thermique; ces échangeurs ~ plats ~ sont également faciles à
nettoyer, ce qui présente des avantages sur le plan de l'hygiène.
Un tel procédé est par exemple décrit dans le document EP 703 427.
Ce procédé presente plusieurs inconvénients:
- les operations de soudage et de mise en forme par application d'un
fluide sous pression sont onéreuses.
- il nécessite l'utilisation d'un matériau soudable par diffusion et
suffisamment ductile pour être facilement formable sous pression d'un fluide;
c'est pourquoi on utilise généralement l'aluminium, qui est un matériau
onéreux.
- il présente des contraintes quant à la définition des circuits de fluide, le
formage par gonflage risquant de provoquer des ruptures notamment dans les
parties courbes du circuit.
L'invention a pour but d'offrir un réservoir économique formé de plusieurs
coquilles métalliques assemblées, résistant mieux à la pression, protégé
intérieurement contre la corrosion par une couche polymère, y compris au
niveau des zones d'assemblage des coquilles.
L'invention s'applique notamment à la fabrication de réservoirs à
3 5 carburant et d'échangeurs thermiques, notamment d'evaporateurs et de
condenseurs de machines frigorifiques ou de radiateurs de chauffage.
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A cet effet, I'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un
réservoir en tôle d'acier, destiné à contenir un fluide, résistant à la pressiond'un gaz, caractérisé en ce ~u'il comporte les étapes consistant à:
- revêtir une i~ande de ladite toie d'une couche à base de polymère
thermocollable adapté pour adhérer à ladite tole et pour résister à la corrosiondudit fluide,
- puis découper des flans dans ladite bande revetue et mettre en forme
des coquilles selon la forme prévue pour ledit réservoir, dotées de zones
d'assemblage, nota"~ment de rebords d'assemblage, destinées à être mises en
contact au moment de l'assemblage, lesdites coquilles étant préparées de telle
sorte que la face revêtue de la tôle soit située à l'intérieur du réservoir,
- assembler ensuite lesdites coquilles de manière à les mettre en contact
SOLIS pression au niveau des zones d'assemblage, consolider l'assemblage par
des moyens d'assemblage mécanique à froid appliqués au niveau desdites
zones d'assemblage, comme le sertissage ou le clinchage, et chau~er lesdites
couches polymères en contact au niveau des zones d'assemblage, à une
température adaptée pour activer le collage et former un joint étanche de
collage.
L'invention peut également présenter une ou plusieurs des
caractéristiques suivantes:
- ladite couche à base de polymère présente une épaisseur comprise
entre 20 et 150 micromètres.
- ladite tôle d'acier est revetue d'une couche métalli~ue, notamment de
zinc, d'aluminium, d'alliage de zinc ou d'alliage d'aluminium eVou d'une couche
2 5 de peintute.
L'invention a egalement pour obiet un procédé de ~abrication d'un
réservoir destiné à contenir du carburant automobile, caractérisé en ce que:
- ie polymère de ladite couche de revetement est thermoplastique semi-
cristallin,
- le chauffage desdites couches polymères en contact au niveau des
zones d'assemblage est effectué à une température supérieure à la
température de fusion dudit polymère.
L'invention peut également présenter une ou plusieurs des
caractéristiques suivantes:
- ledit polymère thermoplastique semi-cristallin est à base de polyoléfine,
notamment de polyéthylène ou de polypropylène.
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- ledit polymère thermoplastique semi-cristallin présente un taux de
cristallinité supérieur à 60% et un paramètre de solubilité proche de celui dudit
carburant.
L'invention a également pour obiet un procédé de fabrication d'un
5 réservoir destiné à servir d'échangeur thermique et à contenir un fluide
frigogène ou caloporteur, caractérisé en ce que la mise en forme des coquilles
selon la forme prévue pour ledit échangeur thermique comprend la formation
de nervures adaptées pour constituer, après assemblage, des conduites
étanches pour la circulation dudit fluide dans ledit échangeur.
L'invention a enfin pour objet un réservoir destiné à servir d'échangeur
thermique caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs circuits indépendants de
circulation de fluide thermique.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va
suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, et en référence aux figures
annexées sur lesquelles:
- la figure 1 représente, en vue de dessus, un panneau réservoir
évaporateur selon l'invention et la figure 2 donne une représentation en coupe
selon AA' d'une partie de l'évaporateur de la figure 1.
- les figures 3A et 3B sont des représentations schématiques en coupe de
la ionction de collage entre deux coquiiles de réservoir, respectivement selon
l'invention et selon l'art antérieur.
- la figure 4 représente les deux moyens d'assemblage de coquille mis en
oeuvre dans le procédé selon l'invention, d'une part à la fois le sertissage surun rebord d'assemblage et le clinchage sur une zone d'assemblage, d'autre
part le joint de collage à l'endroit des rebord et zone d'assemblage.
- la figure 5 représente une coupe partielle d'un évaporateur du même
type que celui de la figure 1, mais présentant deux circuits indépendants de
fluides frigogènes.
L'installation de fabrication de réservoir comporte des moyens pour revêtir
une bande d'acier d'une couche polymère, des moyens de découpe de bande
de tôle en flans de tôle, des moyens de mise en forme de flans de tôle, des
moyens d'assemblage mécanique à froid, comme par exemple des moyens de
sertissage ou de clinchage, et des moyens de chauffage à une température
adaptée pour activer le collage de couches polymères en contact.
Ces moyens sont connus en eux-mêmes et ne seront pas décrits ici en
détail .
On va maintenant décrire le procédé de fabrication du réservoir
métallique à partir d'une bande d'acier.
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La bande d'acier peut être déjà préalablement revêtue d'une couche
métallique de protection contre la corrosion, comme une couche de zinc,
d'aluminium, d'~ es de zinc ou d'aluminium.
Ce revêtement préalable est notamment utile pour protéger la surface
5 extérieure du réservoir contre la corrosion.
Toujours pour l'extérieur du reservoir, cette bande d'acier peut même être
revêtue au préalable d'une couche de peinture (acier dit "prélaqué"), sur ia
face destinée à former ultérieurement la surface externe du réservoir.
A l'aide des moyens de revêtement, sur la face de la bande d'acier
o destinée à former ultérieurement la surface interne du réservoir, on applique, de préférence en continu, une couche à base de polymère thermocollable.
Ce polymère thermocollable peut être par exemple un polymère
thermoplastique semi-cristallin.
Ce polymère thermocollable peut être une composition therrnodurcissable
15 dont la réticulation est activable thermiquement.
Cette couche à base de polymère thermocollable peut contenir des
colorants, des pigments, des plastifiants et autres additifs classiques dans le
domaine des vernis ou peintures.
~ a méthode d'application est connue en elle-même et ne sera pas décrite
20 ici en détail; eile peut impliquer l'utilisation de solvants et une opération de
séchage ou d'évaporation.
De manière à assurer une bonne adhérence de la couche polymère sur la
tôle, avant application7 on traite de préférence la surface de la tôle par exemple
en la dégraissant et en appliquant une solution de conversion chimique comme
25 une solution de chromatation ou de phosphatation.
De préference, I'épaisseur de la couche polymère appliquée est comprise
entre 20 et 150 ~L~Lm de manière à pouvoir former, après l'opération de coilage
décrite ultérieurement, un joint de collage continu et donc étanche et résistant.
Pour apporter à la tôle d'acier une bonne résistance à la corrosion par le
30 fluide du réservoir, le polymère appliqué doit être à la fois insoiuble ou très peu
solùble dans ce fluide et fortement adhérant à la tôle d'acier.
De manière à assurer une bonne adhérence de la couche polymère sur la
tôle, on choisit de préférence un polymère modifié par greffage ou
copolymérisation avec des composés polaires choisis de préférence parmi
3 5 I'acide acrylique, I'acétate de vinyle, I'anhydride maléique et les esters
acryliques.
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Dans le cas de réservoirs automobiles à carburant, comme polymère, on
utilise un polymère thermoplastique semi-cristallin, de préférence un
polyoléfine, notamment un polyéthylène ou un polypropylène.
Pour limiter la sensibilité du polymère aux carburants, il est ainsi
5 préférable que le polymère appliqué présente un taux de cristallinité supérieur
à 60% et un paramètre de solubilité proche de celui du carburant à contenir
~par exemple environ 8 (cal/cm3)0-5 pour l'essence].
~ ans le cas de réservoir d'échange thermique, on peut généralement
utiliser des polymères thermoplastiques, comme un mélange de polyéthylène
lo et de polyamide, ou des compositions thermodurcissables comme des
prépolymères de résine époxy simples ou modifiés pour améliorer la ténacité.
Pour éviter toute dégradation ou fissuration au moment de la mise en
forme et même de l'assemblage, on choisit de preférence un polymère
présentant une température de transition vitreuse inférieure à 1 0~C environ.
Après revêtement de la bande de tôle par la couche de polymère, on
prévoit de réaliser le réservoir en plusieurs segments ou coquilles.
Par exemple, pour un réservoir à carburant présentant des formes
complexes, on segmente le réservoir en coquilles de forme réalisable par
emboutissage et présentant des rebords d'assemblage applicables les uns
2 O contre les autres pour l'assemblage du réservoir.
Lorsque le réservoir à fabriquer est un radiateur de chauffage, d'une
manière classique, on prévoit également de réaliser le radiateur en plusieurs
segments à sssembler; ces segments présentent également des zones
d'assemblage applicables les unes contre les autres, notamment au niveau des
2 5 rebords.
~ orsque le réservoir à fabriquer est un échangeur thermique 1 de
machine frigorifique (évaporateur ou condenseur) tel que représenté à la figure
1 présentant une conduite 3 de circulation de fluide frigogène, on prévoit de
réaliser l'échangeur à partir de deux éléments, ici des toles 4, 5 nervurées par30 exemple par emboutissage; les nervures 2 de ces tôles sont adaptées pour
former ladite conduite et les surfaces planes non nervurées de ces tôles sont
destinées à former des zones d'assemblage des deux tôles 4, 5.
Sur les coquilles ou éléments du réservoir, du côté de la face revêtue de
polymère, on prévoit donc des zones d'assemblage, notamment sur les
35 rebords, adaptées pour s'appliquer en contact les unes contre les autres au
moment de l'assemblage.
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La surface de ces zones est adaptée au mode d'assemblage mecanique à
froid retenu: par exemple pour le sertissage de rebords, il convient de prévoir
des rebords assez larges qui seront ensuite repliés.
La surface de ces zones est également adaptée à la rigidité et à la
5 résistance à la pression que le réservoir doit avoir.
Dans le cas d'échangeurs thermiques tels que représenté à la figure 1, la
position des zones d'assemblage définit le ou les circuits de fluide thermique et
la surface importante des zones d'assemblage permet d'obtenir une résistance
très importante à la pression, par exemple jusqu'à 40 105 Pa.
A l'aide des moyens de découpe, on découpe ensuite des flans de tôle
dans la bande revêtue de poiymère; puis, à partir de ces flans, à l'aide des
moyens de mise en forme, on prépare d'une manière connue en elle-même les
coquilles ou les éléments de réservoir, ce qui permet, entre autres, de repérer
les zones d'assemblage et, dans le cas d'échangeurs thermiques, le ou les
circuits de fluide thermique.
Pour ces opérations, on veille à maintenir la couche à base de polymère
du côté destiné à former la surface interne du réservoir.
Selon la forme des coquilles ou éléments de réservoirs, on peut utiliser
d'autres méthodes de mise en forme que l'emboutissage, notamment le pliage.
On assemble ensuite les différentes coquilles ou éléments pour constituer
le réservoir, en appliquant les zones d'assemblage en contact les unes contre
les autres et, dans le cas de rebords d'assemblage, rebord contre rebord.
Au niveau de l'interface des zones d'assemblage de coquilles ou
éléments adjacents, on a donc deux couches à base de polymère qui viennent
en contact sur la surface de la zone d'assemblage.
A l'aide des moyens d'assembiage mécanique à froid, on solidarise les
coquilles ou éléments entre eux, par exemple par sertissage ou clinchage au
niveau des zones eVou rebords d'assemblage.
Puis, alors que les coquilles ou éiéments sont déjà partiellement
solidarisés et maintenus en pression de contact au niveau de ces zones, à
l'aide des moyens de chauffage, on chauffe alors la tôle au niveau de ces
zones d'assemblage de façon à activer le collage (ou thermocollage) des deux
couches polymères en contact au niveau de ces zones.
Les moyens de chauffage peuvent, par exemple, procéder par
3 5 rayonnement infra-rouge, par induction magnétique ou par conduction.
Dans le cas où on utilise un poiymère thermoplastique, les moyens de
chauffage sont adaptés pour porter la surface des couches polymères en
contact à une température d'une part supérieure à la temperature de fusion du
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polymère, d'autre part largement inférieure à la temperature de dégradation du
polymère ou autres prérevêtement ou prélaquage de la tole.
On obtient un réservoir étanche aux fluides et très résistant à la pression.
La couche polymère de revetement assure alors la double fonction de
5 protection interne contre la corrosion des fluides à contenir et de jonction
~ étanche et sotide entre les coquilles ou éléments qui forment le réservoir.
Comme la couche polymère peut etre appliquée en continu sur des
bandes, elle peut etre mieux répartie sur la tole pour m~eux assurer cette
double fonction.
Selon l'invention, la surface intérieure du réservoir reste totalement
protégée contre la corrosion, meme au niveau des zones d'assemblage.
Comme la couche polymère est continue à l'intérieur du réservoir, il n'y a
plus de ligne de fragilisation mécanique 7B comme dans le document US 4 131
980 précédemment cité en référence à la figure 3B; en effet, la zone de
15 jonction 7A des coquilles ou éléments du réservoir se présente alors comme
représenté à la figure 3A, sans ligne d'amorce de rupture et le réservoir selon
l'invention résiste à des pressions plus élevées.
Grace à la solidarisation par les moyens d'assemblage mécanique à froid
préalable au chauffage pour collage, le joint de colle se forme dans des
20 conditions parfaitement statiques, ce qui améliore sa résistance.
Grace à la forte adhérence du polymère sur la tole, le joint de colle
cor,L, ibue efficacement à la solidarisation des coquilles.
Collage et assemblage mécanique au niveau des zones d'assemblage
apportent donc une jonction très forte des coquilles entre elles et une très
25 grande rigidité au réservoir.
En fonction de la résistance souhaitée, on adapte d'une manière connue
en elle-meme le type de clinchage ou le nombre de points de clinchage au
niveau des zones d'assemblage.
Le réservoir est étanche au niveau des rebords d'assemblage notamment
30 grace au joint de colle formé par le revetement à base de polymère et résiste en pression grace à la jonction très solide entre les coquilles.
Dans le cas d'échangeurs thermiques soumis à des pressions très
élevées, par exemple dans le cas d'évaporateurs ou de condenseurs de
réfrigérateurs, les ioints de colle au niveau des zones d'assemblage assurent
une isolation étanche entre les éléments du ou des circuits de fluide thermique
et apportent une résistance élevée à la pression.
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Un tel procédé d'assemblage "mixte" (collage + assemblage mécanique à
froid) autorise des cadences de production élevées, puisqu'on peut manipuler
la pièce pendant et surtout immédiatement après le chauffage pour collage.
Par ailleurs, le collage est ici effectué sans aucun apport de matière sur la
tôle après mise en forme (pas d'application de colle), ce qui simplifie
considérablement la fabrication (pas de manipulations de produits, pas de
risques liés aux solvants).
Dans le cas des échangeurs thermiques, notamment de réfrigérateurs, le
procédé selon l'invention s'avère beaucoup plus économique que les procédés
de l'art antérieur, notamment que le procédé dit ~ roll bond ~ en langue
anglaise.
La définition des circuits de fluide par formation de nervures préalable à
l'assembla~e permet, contrairement au procédé par expansion de fluide
appliqué après assemblage, de réaliser avec precision des circuits complexes
sans risques de rupture.
Un autre avantage de ce procédé est de permettre de fabriquer
économiquement des échangeurs thermiques présentant plusieurs circuits
indépendants de circulation de fluide thermique.
Dans le cas, notamment, des réservoirs à carburant, un autre avantage
2 O de ce procédé est qu'on peut facilement obtenir des réservoirs à rebords
beaucoup moins larges que dans le cas d'assemblage par soudage, tout en
conservant une résistance à la pression comparable; à titre indicatif, les
rebords de réservoirs selon l'invention dépasseraient du corps même du
réservoir de environ !~ à 10 mm vers l'extérieur dans le cas du sertissage, de
environ 10 à 20 mm dans le cas du clinchage mais de plus de 20 mm pour les
réservoirs soudés de l'art antérieur.
Ainsi, à contenance donnée, les dimensions extérieures du réservoir
peuvent être réduites (rebords dépassant beaucoup moins que dans le cas des
réservoirs soudés), ce qui est particulièrement avantageux pour les réservoirs
3 O automobiles.
Un autre avantage de ce procédé est de permettre l'assemblage de
coquilles dont les rebords dessinent des contours à faible rayon de courbure
(contrairement au soudage), ce qui permet de fabriquer des réservoirs de
formes complexes.
On a ainsi réalisé un réservoir métallique destiné à contenir des fluides et
susceptible de résister à la pression, entièrement protégé contre la corrosion
interne par une couche à base de polymère, y compris au niveau des joints
~ d'assemblage.
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Par ailleurs, dans le cas où la tole qu'on utilise est prérevêtue d'une
couche métallique ou prélaquée, pour des raisons d'aspect extérieur du
reservoir ou de résistance à la corrosion externe, le prérevêtement ou le
prélaquage n'est pas détérioré par les opérations de fabrication du réservoir.
Sans se départir de la présente invention, I'application de la couche
~ polymère sur la tôle est réalisée en continu sur un site industriel de production
de tôle et les produits livrés à partir de ce site pour la fabrication de réservoirs
sont alors des bandes de tôles dites "pré-encollées" sur une face, qui peuvent
également être prélaquées sur l'autre face.
lo Avantageusement, le fabricant de réservoirs n'a aucune soudure à
réaliser, ni aucune colle ou solvant à manipuler.
Les exemples suivant illustrent l'invention.
ExemDle 1:
Cet exemple a pour but d'illustrer la première étape de fabrication d'un
réservoir selon l'invention, à savoir la preparation d'une bande de tôle
prépeinte sur une face et revêtue sur l'autre face d'un film polymère adhésif, àl'aide d'une installation de laquage en continu et d'une installation de
lamination.
2 O La tôle utilisée est en acier galvanisée (environ 150 g/m2 de
prérevêtement à base de zinc~ de environ 0,7 mm d'épaisseur.
Le film polymère de revêtement est à base de copolymère éthylène-acide
acrylique ("EAA") à 1~ % d'acide acrylique ; I'index de fusion ("melt index")
mesuré selon la norme ASTM D 1238 est de 8 g pour 10 min.; sa densité
mesurée selon la norme ASTM D 150~ est de 940 kg/m3; sa température de
fusion mesurée selon la norme ASTM ~ 794 est de 94~C.
Ce film de revêtement est réalisé par extrusion-soufflage et présente une
épaisseur de 100 ~lm.
Pour fabriquer la bande de tôle prépeinte et revêtue, on dégraisse la tôle
dans un bain alcalin, on applique un traitement de chromatation comportant un
rinçage chromique, on applique une peinture sur la face à peindre dans
l'installation de laquage puis on lamine le film polymere de revêtement sur
l'autre face à l'aide de l'installation de lamination à la vitesse approximative de
60 m/min et à une température de environ 200~C.
Les tests de traction-cisaillement et de pelage effectués ensuite sur le film
appliqué sur la tôle montrent une très bonne adhérence du film à la tôle, même
après stockage de 7 jours à l'humidité.
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WO 97/4S2l7 PCT/FR97/OO901
12
Dans le cas d'application du même film sur la même tôle à la presse sous
0,2 MPa et à 120~C, on obtient les resistances d'adhérence suivantes:
- pour la traction-cisaillement, la résistance dépasse 11 MPa.
- pour le pelage, la résistance dépasse 6 daNtcm.
Dans les deux cas, après décohésion, on obtient un profil dit de "rupture
cohésive superficielle", ce qui indique que la rupture se fait dans l'épaisseur du
film de colle appliqué et non pas au niveau de l'interface-même film-tôle.
Fxem~le 2:
Cet exemple a pour but d'illustrer la résistance à la pression qu'on peut
obtenir pour des réservoirs fabriqués selon l'invention.
A l'aide d'une tôle peinte et revêtue selon l'exemple 1, on fabrique un
réservoir de cinq litres environ de capacité.
Pour fabriquer ce réservoir, on met en forme des coquilles et on les
assemble selon l'invention, les moyens d'assemblage mécanique à froid
utilisés étant le sertissage.
Les test d'étanchéité effectués montrent que ce réservoir résiste à une
pression de environ 7 105 Pa et que la résistance à la pression n'est limitée
que par la déror",alion des coquilles métalliques qui forment ce réservoir.
Cette valeur de résistance à la pression est largement supérieure aux
spécifications habitueiles, généralement de l'ordre de 0,4105 Pa.
Exemple 3:
Cet exemple a pour but d'illustrer la mise en oeuvre du procédé selon
I'invention pour la fabrication d'un panneau échangeur thermique 1 tel que
représenté à la figure 1.
On revêt en continu une bande de tôle d'acier d'une couche de polymère
thermocollable.
On découpe dans cette bande ainsi pré-encollee deux toles 4, 5.
Les dimensions de la tole 4 sont légèrement supérieures à celle de la tôle
5 afin de permettre ultérieurement le sertissage des rebords de la tole 4 sur
ceux de la tole 5.
On emboutit les deux toles 4, 5 de manière à former des nervures 2 en
creux du coté de la face revêtue.
3 5 On applique les deux tôles 4, 5 I'une contre l'autre, les deux faces
revêtues en contact, de manière à ce que les nervures de la tole 4 forment
avec les nervures de la tôle 5 des conduites 3 de circulation d'un fluide
thermique.
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W{~ 97/4S217 PCT/FR97/00901
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On sertit les rebords la tôle 4 sur ceux de la tôle 5 comme indiqué à la
réference 8 de la figure 4, et on pratique des points de clinchage 9 en des
points prédéterminés des zones d'assemblage du réservoir.
I e nombre et la position de points de clinchage sont prédéterminés en
s fonction de la résistance à la pression souhaitée.
Tout en maintenant les deux tôles 4, 5 en pression l'une contre l'autre, on
chauffe l'assemblage de manière à activer le collage entre elles des deux
couches de polymère à l'endroit où elles sont en contact, c'est à dire à l'endroit
des zones d'assemblage.
Sur toute la surface des zones d'assemblage, on forme ainsi un joint de
colle 6 étanche et résistant.
On obtient ainsi un panneau échangeur thermique 1.
Pour des nervures présentant une largeur de 5 mm, on est parvenu, grâce
à un polymère thermocollable présentant une énergie de rupture, mesurée en
clivage, supérieure à 3 k~l/m2, à assurer une tenue en pression de l'échangeur
supérieure à 4106 Pa.
Exemple 4:
Cet exemple a pour but d'illustrer la mise en oeuvre du procédé selon
I'invention pour la fabrication d'un panneau échangeur thermique du même
type que celui représenté à la figure 1, mais présentant deux circuits
indépendants 3A, 3B de circulation de fluide thermique.
On procède comme dans l'exemple 3, à la différence près que:
- on prépare en outre une bande de tôle d'acier pré-encollée sur ses
2S deux faces,
- on découpe dans cette bande une tôle 10 de même dimension que la
tôle 5,
- au moment de l'assemblage, on intercale la tôle 10 entre la tôle 4 et la
tôle 5.
3 0 On obtient alors de façon très economique un panneau échangeur
thermique tel que représenté en coupe à la figure 5, presentant deux circuits
indépendants 3A, 3B de circulation de fluide thermique.
