Brevet FR2359303A1 — publié le 19780217

Ltinvention Concerne un procédé d'assemblage étanche d'un bac métallique et d'un couvercle en matie thermoplastique, notamment pour la fermeture d'une pile électrique. Le but de l'invention est de réaliser un tel assemblage d'une façon particulibrement simple et économique. L'invention a pour objet un procédé d'assemblage étanche d'un bac métallique et d'un couvercle en matière thermoplastique, caractérisé par le fait que le bord du bac est pressé contre le couvercle cependant que la matière du couvercle au contact du bord du bac est ramollie par un échauffement local. L'échauffement local peut etre obtenu par exemple par application de vibrations ultrasonores entre le bac et le couvercle, par induction de courant électrique dans le bord du bac, ou par exposition du bord du bac à une source de chaleur avant sa mise en contact avec le couvercle. Pour une meilleure efficacité de l'assemblage, le bord du bac est revêtu d'un adhésif fusible avant sa mise en contact avec le couvercle, et cet adhésif est fondu par ltëchauffement local. L'invention sera mieux comprise grâce à la description de quelques exemples de réalisation donnée ci-après à titre illustratif et non limitatif, en regard du dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue partielle en coupe d'une pile électrique fermée par le procédé selon l'invention. - les figures 2a, 2b et 2c illustrent schématiquement le procédé de fermeture de la pile de la figure 1, - la figure 3 est une vue partielle en coupe d'un autre pile fermée par le procédé selon l'invention, - les figures 4a, 4b et 4c illustrent schématiquement le procédé de fermeture de la pile de la figure 3. La pile électrique représentée à la figure 1 comprend un bac en zinc en forme de godet dont la paroi latérale est désignée par la référence l, qui sert de récipient et d'électrode négative, et qui contient une masse active positive 2, par exemple à base de bioxyde de manganèse, séparée de la paroi 1 par une couche d'électrolyte immobilisé 3. Le godet est fermé par un couvercle en matiere thermoplastique 4 solidaire d'une gaine plastique 5 recouvrant la paroi 1. Le couvercle 4 est muni d'une cheminée axiale 6 entourant une tige de carbone 7 qui plonge dans la masse 2 et constitue un collecteur pour l'électrode positive, son extrémité étant coiffée par un capot métallique 8 servant de borne positive pour la pile. Le bord 9 du godet de zinc est incrusté dans la matière du couvercle 4 grâce au procédé selon l'invention, ce qui assure la fermeture étanche de la pile. tes figures 2a, 2b et 2c illustrent schématiquement le procédé de fermeture de cette pile. A la figure 2a le bord 9 du godet est enduit d'une couche 10 d'adhésif fusible à ltétat liquide, au moyen d'un dispositif approprié figuré par une fleche. On laisse solidifier la couche 10 puis on enfile la gaine 5 sur la paroi latérale I et on pose le couvercle 4 sur le bord 9 (figure 2b). On applique alors la sonotrode 11 (figure 2c) d'une machine a ultrasons sur la région du couvercle située au-dessus du bord 9 et on applique sur le couvercle au moyen de la sonotrode simultanément une force verticale de haut en bas et des vibrations ultrasonores dans la direction verticale (on appelle direction verticale celle de l'axe du godet).La chaleur dégagée par les ultrasons fait fondre l'adhésif 10 et ramollir la matiere du couvercle au contact du bord du godet, et celui-ci s' enfonce dans la matiere ramollie grâce à la pression exercée par la sonotrode. Après refroidissement, le bord 9 est incrusté dans le couvercle et collé à celui-ci par l'adhésif, ce qui améliore l'adhérence entre les deux pièces. La pile de la figure 3 comprend les mêmes composants que celle de la figure 1, désignés par les mornes références. Elle en diffère par la position du bord 9' du godet, recourbé vers l'axe, et par la présence d'une nervure verticale 12 du couvercle, dans laquelle le bord 9' pénètre radialement. La partie inférieure de la nervure 12 présente un biseau 13. La fermeture de cette pile est schématisée par les figures 4a a 4c. Une couche d'adhésif 10' est mise en place sur le bord du godet comme montré a la figure 4a et refroidie. L'ensemble formé par le couvercle 4 et la gaine 5 est engagé sur le godet, le biseau 13 venant reposer sur le bord 9' (figure 4b). Le couvercle est alors enfoncé à force sur le godet, le bord de celui-ci provoquant une flexion élastique radiale de la nervure 12 dans le sens indiqué par la flèche 15. Lorsqu'on fait passer un courant électrique d'induction dans le bord 9' du godet pour fondre l'adhésif 10' et ramollir la matière de la nervure 12 au contact du bord 9', la nervure reprend par élasticité sa position initale et le bord 9' s'y trouve incrusté et collé gracie à l'adhésif 10'. On va maintenant décrire à titre d'exemple les résultats obtenus par la mise en oeuvre du prodédé selon l'invention. Dix piles du module R20 ont été fermées par le procédé illustré aux figures 2a à 2c. Les ensembles couvercle-gaine étaient en polyéthylène et l'adhésif utilisé était une colle hot-melt vendue en France par SWIFT et Cie sous la référence M 729. A titre de comparaison, dix autres piles ont été montées avec des ensembles couvercle-gaine identiques, mais sans dispositif d'étanchéité entre le bord du godet et le couvercle, et avec en revanche le dispositif d'étanchéité entre la base du godet et la gaine décrit dans le brevet nO 1 451 975. Dans ce dispositif, particulièrement efficace, une coupelle de contact est embottée et rétreinte sur la base du godet, la partie inférieure de la gaine est crénelée et rabattue sur la périphérie de la coupelle et une bague en L est rétreinte sur ltensemble. Les vingt piles ont été conservées pendant trois mois a 450 C et 50 Z d'humidité relative, conditions favorables a la perte d'électrolyte par evapo- ration et par fuite, et les pertes de poids observées ont été en moyenne de 0,72 g pour les piles selon l'invention et-0,62 g pour~les piles de référence. Le procédé selon l'invention fournit donc des résultats pratiquement équivalents ceux du procédé antérieur, pour un cout de mise en oewre tres sensiblement inférieur. I1 présente en outre l'avantage d'éviter les coulées d'electrolyte entre le godet et la gaine, permettant meme la suppression de la gaine. Le film d'adhésif peut être mis en place par un moyen quelconque, application au pinceau, distribution par buse, immersion, etc. L'adhésif peut également être déposé a l'étant solide, sous forme de poudre ou de film par exemple. Dans le cas aù l'échauffement local est obtenu par exposition du bord du godet a une source de chaleur, on peut appliquer l'adhésif a l'état solide sur le bord chaud du godet, et mettre immédiatement en place le couvercle L'adhésif peut entre supprimé, à condition que la pile n'ait pas à subir de variations de tenpé- rature ou d'efforts mécaniques, car alors l'adhérence entre le couvercle et le bord du godet est faible. Avec ou sans adhésif, l'adhérence peut bien entendu être améliorée par un traitement mécanique etiou chimique du bord du godet. Le godet peut être en un autre métal que le zinc et le couvercle en une autre matiere thermoplastique que le polyéthylene, l'adhésif fusible éventuellement utilisé devant être approprié a ces matériaux. Pour la pile de la figure 1, l'échauffement local peut être obtenu non seulement par ultrasons, mais aussi par induction ou par exposition préalable du bord du godet å une source de chaleur, ces moyens n'étant pas limitatifs. Bien que l'application de l'invention à la fermeture des piles ait seule été décrite, d'autres applications sont possibles. RFVENDIGATIONS 1/ Procédé d'assemblage étanche d'un bac métallique et d'un couvercle en matiere thermoplastique, caractérisé par le fait que le bord du bac est pressé contre le couvercle cependant que la matiere du couvercle au contact du bord est ramollie par un échauffement local. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'échauffement local est obtenu par application de vibrations ultrasonores entre le bac et le couvercle. 3/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'échauffement local est obtenu par induction de courant électrique dans le bord du bac. 4/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'échauffement local est obtenu par exposition du bord du bac a une source de chaleur avant sa mise en contact avec le couvercle. 5/ Procédé selon l'une des revendications precédentes, caractérisé par le fait que le bord du bac est recouvert d'un adhésif fusible avant sa mise en contact avec le couvercle, et que cet adhésif est fondu par ledit échauffement local.