Brevet FR2152376A1 — publié le 19730427

Ia présente invention se rapporte à des stratifiés en métal à plusieurs couches utilisables dans la fabrication de récipients non-récupérables et pluispécialement à des stratifiés qui se détruisent d'eux-mernes par exposition à lthumidite. Donc, l'invention envisage des stratifiés en métal à plusieurs couches et les récipients destructibles fabriqués avec ces stratifiés. Ia plupart des récipients métalliques non récupérables en usage auJourdthui nécessitent un temps relativement long pour se désintégrer lorsque le récipient usagé est mis au rebut. Compte tenu du fait que des millions de ces récipients sont mis chaque Jour au rebut, le problème de l'espace nécessaire pour se défaire des déchets est de plus en plus préoccupant. I1 serait souhaitable, en conséquence, de produire des récipients métalliques se détériorant plus rapidement, lorsqu'ils sont mis au rebut. Selon la présente invention, on dispose maintenant d'un stratifié métallique à plusieurs couches qui convient à la fabrication de récipients non-récupérables. Les récipients ayant une ou plusieurs parois en stratifié selon l'invention et spéciale- ment ceux, dont toutes les parois sont constituées par le stra tifié selon l'invention, se détériorent beaucoup plus rapidement que les récipients métalliques actuellement en usage.Le stratifié selon l'invention se compose de deux ou plusieurs couches de métal et entre chaque paire de ces couches de métal est placée une couche intérieure anhydre d'une composition capable de corroder les couches métalliques en présence d'eau. les couches de métal peuvent être substituées par le même métal ou des métaux différents, l'une ou plusieurs de ces couches étant formées d'un métal anodique par rapport au métal de l'autre couche la (ou les) couche(s) intérieure(s) est (ou sont) généralement constituée(s) par une substance formant électrolyte telle que par exemple un acide, une base ou un sel hydrosoluble.De préférence, la substance formant électrolyte imprègnqane couche absorbante. la cou che anodique préférée est le magnésium ou ltaluminiumç Z1 Il est particulièrement souhaitable que le stratifié soit pourvu de moyens permettant d'en détacher une partie. L'invention peut sans doute être mieux çomprise par la description des récipients représentés sur le dessin annexe. Sur ce dessin : - la figure I est une vue en élévation frontale, en partie coupée avec arrachement, deux récipient construit avec le stratifié décrit ; - la figure 2 est une coupe selon Il-Il du récipient de la figure 1 ; et - la figure 3 est une vue en coupe agrandie de la partie raccord du récipient représenté sur la figure 1. En se référant au dessin, la référence 10 désigne, dans son ensemble, un récipient cylindrique en métal. Le récipient 10 comporte essentiellement une paroi latérale 11, une paroi supérieure 12 et une paroi inférieure 13. Selon la réalisation de lrinvention illustrée ici, les parois du récipient sont constituées palan stratifié comprenant 3 couches. Le stratifié comporte au moins deux couches de métall4,l5. Un courant d'électrons entre les couches de métal 14, 15 peut être produit par un contact électronique entre les couches à l'intérieur des raccords supérieur et inférieur 17, 17e du récipient 10. Un contact électronique-similaire entre les couches de métal du stratifié composant la paroi latérale 11 peut être réalisé par le Joint 18 de 11 assemblage latéral 19, tel quC9eprésen- té sur la figure 2. Au moins une couche d'une composition formant électrolyte 20 est placée entre les couches de métal 14 et 15. les couches de métal 14, 15 de la structure stratifiée peuvent être soit des métaux simples, soit des alliages métalliques ou des métaux avec revebtement. le choix des métaux, ou alliages de métaux convenant à la structure stratifiée, dans laquelle une couche est anodique et l'autre cathodique, peut être fait à partir dune table de référence standard des caractéristiques de potentiel des séries de métaux et alliages (voir le livre de IANGE '1Handbook of Chemistry't poème édition, édité par N. A. 'ANGE, McGraw Hill Book Co., 1967, pages 1223-1230).Pour obtenir la réaction de corrosion désirée entre ces couches de métal anodique et de métal cathodique, la différence des potentiels d'électrode entre les métaux doit êtred'au moins 0,10 Volt et de préférence d'environ 0,30 Volt. Les combinaisons anode-cathode typiques, qui peuvent être utilisOesdans la structure stratifiée, sont les combinaisons d'alliages métalliques variés, tels que les métaux à base d'aluminium avec les métaux à base de fer, les métaux à base de magnésium avec les métaux à base d'aluminium, les métaux à base de magnésium avec les métaux à base de fer et les métaux à base de zinc avec les métaux à base de fer.La composition de l'alliage doit contenir au moins environ 50 % et, de manière bien préférable, au moins environ 85 % du métal de base, c'està-dire dwaluminium, de magnésium, de zinc, de fer ou de métaux analogues. le choix des métaux ou alliages employés pour chaque couche du stratifié du récipient va dépendre de plusieurs facteurs, tels que la solidité nécessaire du stratifié, le cotit et le caractère pratique de l'usage de certains métaux dans la fabrication des containers, et autres facteurs du même genre. Bien que l'épaisseur des couches de métal ne soit pas critique, chaque couche sera en général une feuille de moins de 3 mm d'épaisseur. Une autre considération concerne la position des couches de métal dans le récipient terminé.Par exemple, si lton désire que la couche intérieure 14 fonctionne comme anode et la couche extérieure 15 comme cathode, la couche intérieure pourrait être un métal à base d'aluminium et la couche extérieure pourrait être un métal cathodique par rapport à la couche à base d'alu- minium, tel qu'un alliage à base de fer. Si lton désire au contraire que la couche intérieure soit cathodique et la couche extérieure anodique, les positions des couches de métal à base d'aluminium et à base de fer sont inversées. De préférence le stratifié du récipient, qui comprend les couches de métal 14, 15 et la composition formant électrolyte 20, est une structure généralement flexible ayant une épaisseur totale ou hors-tout ne dépassant pas 6,4 mm. Dans la fabrication dsun récipient dans lequel le même métal est utilisé pour chaque couche de la structure stratifiée, la couche intérieure 14 de la paroi supérieure 12 et la couche extérieure 15 de la paroi latérale 11 sont normalement jointes par un contact face à face selon un joint J à I1 intérieur du raccordement (voir figure 3). Dans la fabrication d'un récipient dans lequel des métaux différents sont employés pour chaque couche de la structure stratifiée, tels que par exemple acier et aluminium, les couches sont isolées au joint J par un matériau non conducteur 22. Le matériau non conducteur 22 empêche le passage du courant d'électrons entre les couches de matériaux différents et de cette manière évite la possibilité de corrosion galvanique du stratifié du récipient. En général n'importe quel matériau pouvant procurer une isolation électrique entre les couches de métal au joint J peut être utilisé. On préfère les adhésifs conventionnels à bore de caoutchouc. Pour la composition formant électrolyte 20, les matériaux préférés sont, parmi les sels secs inorganiques, ceux qui sont capables dXionisation dans une solution aqueuse réalisant ainsi une communication ionique entre les couches métalliques 14, 15, mais qui, à l'état sec, sont sensiblement nonconducteurs. D'une façon générale, les compositions formant électrolyte préférées sont les sels métalliques et non métalliques anhydres. Les sels métalliques typiques sont les sels de métaux alcalins et alcalino-terreux. les sels de métaux alcalins spécialement préférés sont les chlorures, bromures, iodures, acétates, bicarbonates, nitrates, phosphates, et sulfates de sodium, potassium et lithium.Les sels alcalino-terreux pré férés sont les sels de magnésium et baryum. le chlorure de sodium, le chlorure de potassium, le chlorure de lithium, le sulfate de sodium, le chlorure de baryum et le chlorure de magnd- sium sont les sels des groupes de métaux alcalins et alcaline terreux, que lXon préfère tout spécialement. On peut aussi envisager ltusage de certains composés organiques, spécialement les composés qui s ionisent en solution aqueuse. L'acide tartrique et l'acide citrique sont typi ques parmi les composés organiques utilisables. En ce qui concerne les sels non métalliques, les sels dgammonium sont préférés. Les sels ammonium convenables sont les chlorures, bromures, iodures, cyanures, bicarbonates, nitrates, phosphates et sulfates. Les sels non métalliques spécialement préférés sont le chlorure d'ammonium, le sulfate d'ammonium et le bromure d'ammonium. On peut aussi utiliser des sels d'ammonium substitués tels que les sels d'amine. On envisage également d'ajouter un ou plusieurs produits hygroscopiques à la composition formant électrolyte pour accrottre sa capacité d'absorption d'eau. Les compositions formant électrolyte préférées sont des mélanges de sels de métaux alcalins avec des sels dépiques cents tels que le chlorure de calcium ou le chlorure de magnésium. La mise en place ou la mise en couches du sel formant électrolyte entre les couches de métal de la structure stratifiée peut prendre diverses formes. Par exemple, on peut faire en sorte que la composition de sel(s) adhère aux surfaces internes des couches métalliques, la composition de sel peut être placée entre les couches métalliques comme une oemposition libre ou elle peut titre imprégnée dans un matériau porteur absorbant et la bande porteuse est alors intercalée entre les couches de métal du stratifié.L'utilisation comme composition formant électrolyte d'une bande porteuse imprégnée de sel est préférée, car le matériau porteur absorbant peut agir comme mèche pour aider à la progression de l'humidité entre les couches métalliques du stratifié après ltou verture du récipient. les matériaux porteurs convenant à la composition formant électrolyte comprennent les papiers absorbants, tels que le papier à essuyer ; les adhésifs hydrophiles poreux, les films polymères poreux, tels que les films plastiques à alvéoles ouvertes, et les films polymères solubles de matériaux pouvant former des films cellulosiques hydrosolubles, tels que la méthylcellulose, l'hydroxyéthyl cellulose et la carboxyméthyl cellulose. On comprendra aisément que la composition formant électrolyte estscellée entre les couches métalliques du stratifié pour s'assurer que la composition entre pas prématurément en contact avec l'hu- midité. Quand on désire que commence la détérioration du stratifié, par exemple dans les parois d'un récipient mis au rebut, la structure stratifiée est sectionnée, par exemple au moyen dtune bande de déchirement (non figurée) formée intégralement dans la paroi supérieure 12 du récipient. Bien qu'unie bande de déchirement soit préférée, un dispositif quelconque qui sectionne ou perfore effectivement le stratifié du récipient, tel qu'un ouvre-botte, peut être utilisé pour produire la communication entre la composition formant électrolyte et l'humidité ambiante.Lorsque le stratifié du récipient est sectionné et que le sel formant électrolyte est mouillé par lthumidité, qui peut provenir de la pluie, de la neige, de la rosée, de la condensation, de lshumidité atmosphérique, d'un liquide contenu dans le récipient, ou de causes semblables, une solution d'électrolyte se forme et établit une communication ionique entre les couches métalliques. Généralement, la formation de la solution d'électrolyte met en action la corrosion galvanique de la couche de métal anodique, qui est suivie ie la corrosion chimique de la couche de métal cathodique dans la solution d'élec- trolyte qui en résulte.Cependant, en choisissant certaines combi- naisons de métaux et de sels pour la structure stratifiée, on peut obtenir la détérioration simultanée des couches métalliques catho dique et anodique. Bien que la détérioration simultanée des couches métalliques dissemblables ne sott pas entièrement comprise, on pense qu'il s'agit, au moins en partie, d'un résultat de l'action galvanique. Dans le récipient représenté, lorsque la structure stratifiée de la paroi supérieure 12 est sectionnée, l'humidification de la couche de sel 20 dans la paroi latérale 11 du récipient progresse par l'avance de l'humidité à travers une ou plusieurs perforations 21 qui traversent le joint de la double couche métallique formée dans la partie-raccord 17 et 17a. Lors de la fabrication de la partie-raccord 17, il appa raltra que les perforatons 21 doivent être placées asseB haut sur le joint à double couche podr être scellées hors de tout contact avec le contenu du récipient. En construisant le raccord de cette façon, on empêchera toute humidité pouvant provenir du contenu du récipient d'entrer en contact avec le sel formant électrolyte avant que le récipient ne soit ouvert et on évitera ainsi que la rdaction corrosive ne commence prématurément. Autres réalisations de ltinvention comprennent des stratifiés, et les récipients fabriqués avec ces stratifiés, lesdits stratifiés étant constitués de structures multi-couches avec plus de deux couches de métal, une ou plusieurs compositions formant électrolyte étant placées entre chaque paire de couches métalliques. Un exemple spécifique de cette réalisation est un matériau à struc- - ture stratifiée comprenant deux couches d'un métal à base d'aluminium et une couche d'un métal à base de fer, qui est placé entre les couches d'aluminium. le stratifié comprend également une composition formant électrolyte, constituée par une bande porteuse absorbante imprégnée de chlorure de sodium qui est placée entre chaque paire de couches métalliques. L'exemple suivant est donné pour illustrer l'invention mais ne doit pas être interprété comme limitant l'invention à la réalisation qui y est décrite. Exemple 1 Une feuille de serviette en papier mesurant environ 2,5 cm de large et 7,6 cm de long a éte trempée dans une solution aqueuse saturée de chlorure d'ammonium et la feuille de papier imprégnée de sel fut séchée à la température ambiante. Une feuille d1acier mesurant environ 2,5 cm de large, 7,6 cm de long et 0,18 mm d'épaisseur fut fixée à l'un des côtés de la feuille de papier en appliquant des joints d'adhésif à différents endroits entre le métal et le papier. Une feuille d'aluminium d'environ 2,5 cm de large, 7,6 cm de long et 0,05 mm d'épaisseur fut fixée sur le coté opposé de la feuille ae papier, pottr compléter le stratifié à trois couches.L'aluminium et ltacier furent sertis ensemble sur le bord supérieur de la plaque pour établir le contact électronique, c'està-dire un contact métal sur métal, entre les couches de métaux dissemblables. La plaque métallique fut placée verticalement dans une flaque d'eau peu profonde et maintenue dans cette position pendant environ 48 heures pour mouiller la couche de papier exposée le long de ltarête inférieure du stratifié. A la fin de la période de 48 heures, le morceau de stratifié fut retiré de lteaWét posé à plat sur un banc pendant plusieurs jours. Après environ 5 jours, la feuille d'aluminium était presque complètement détruite par la corrosion, mais aucun changement appréciable ne pouvait être observé sur la feuille d'acier. Après 5 autres jours, on observa que la feuille d'acier s'était notablement détériorée par corrosion.A partir de ce moment, on observa chaque Jour une corrosion appréciable de lXacier, Jusqu a ce que la feuille entière se trouve presque détruite plusieurs semaines plus tard. D'une manière semblable à celle utilisée dans le procédé de exemple 1, on peut préparer d'autres stratifiés métalliques susceptibles de corrosion accélérée galvaniquement lorsqu'ils sont exposés à l'humidité. Sont représentatives de telles structures stratifiées, des combinaisons de divers alliages métalliques, telles que métaux à base de magnésium avec métaux à base d'aluminium, métaux à base de magnésium avec métaux à base de fer, et métaux à base de zinc avec métaux à base de fer. Des résultats sensiblement identiques à ceux obtenus dans l'exemple 1, en cQiui concerne la corrosion de la structure stratifiée, furent obtenus en utilisant, à la place du chlorure d'ammonium, l'un des sels formant électro~ lyte suivants, ou des mélanges de ces sels : chlorure de sodium, sulfate ammonium, acide tartrique ou chlorure de calcium. REVENDICATIONS 1 - Stratifié métallique multi-couches, utilisable pour la fabrication de récipients non récupérables, caractérisé par le fait qu'il comporte deux ou plusieurs couches de métal et qu'entre chaque paire de couches métalliques est placée une couche inté rieure anhydre d'une composition capable de corroder les couches métalliques en présence d'eau. 2 - Stratifié selon la revendication 1, caractérisé par le fait qué les couches métalliques sont toutes constituées du meme métal. 3 - Stratifié selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'au moins une couche de métal est constituée d'un métal anodique par rapport à celui de la ou des autres couches. 4 - Stratifié selon l'une des revendications 1 à 3, ca ractérisé par le fait que la ou les couches intérieures sont cons tituées sensiblement dtun acide, d'une base ou d'un sel hydroso luble, qui ne corrode pas les couches métalliques en d 'eau. 5 - Stratifié selon lXune des revendications 1 à 4, ca ractérisé par le fait que la (ou les) couche(s) intérieure(s) est (ou sont) constituée(s) d'une couche absorbante imprégnée de l'a cide, de la base ou du sel. 6 - Stratifié selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la couche de métal anodique est une couche de magnésium ou d'aluminium. 7 - Stratifié selon l'une des revendications 1 à 6, ca ractérisé par le fait qu'il comporte un moyen destiné à en déchirer une partie. 8 - Utilisation du stratifié selon l'une des revendica tions 1 à 7 dans la construction d'un récipient par des moyens connus, le stratifié étant utilisé pour former au moins l'une des parois du récipient.