Brevet FR2534187A1 — publié le 19840413

La présente invention concerne la réalisation d'un stratifié métallique à trois couches consistant en deux mé- taux différents, les deux couches externes, plus minces, étant en un même métal cependant que la couche centrale ou intermé- diaire, qui est en un métal différent, est plus épaisse 'Il en résulte que le stratifié acquiert les propriétés d'un ob- jet biométallique ou bilame L'invention concerne également l'ap- plication du stratifié à des récipients destinés à préparer et à conserver des aliments. On sait que dans des récipients et ustensiles destinés à faire de *la cuisine ou à préparer des aliments par chauffa- ge, il se produit à la base des récipients un gradient de température qui peut en provoquer le bombement Cette déforma- tion nuit à l'efficacité de transmission de chaleur à partir des plaques chaudes planes et, en outre, cela peut provoquer une surchauffe locale du récipient, faire griller ou "attra- per" son contenu et avoir d'autres conséquences déplaisantes, Pour éviter ces difficultés, on a essayé plusieurs solutions possibles Dans le cas des casseroles à base ou fond mince, il est nécessaire, par exemple, d'incurver ce fond vers l'intérieur pour éviter que la casserole ne "danse" sur la plaque chaude. Dans le cas des casseroles en acier inoxydable de type acier 18/8, ou en un stratifié d'acier inoxydable, il est nécessaire, pour conférer à l'ustensile une utilisation satisfaisante, d'appliquer à sa base un fond supplémentaire relativement épais, habituellement en cuivre ou aluminium, pour améliorer la distribution de la chaleur Il est en outre né- cessaire d'avoir une matière relativement épaisse sur les côtés et sur le fond pour obtenir une stabilité satisfaisante Il en résulte que les casseroles en acier inoxydable, ou en un stratifié d'acier inoxydable, sont relativement lourdes, et que les frais de fabrication sont élevés. Le document DE-B-2 821 408 a décrit un stratifié mé- tallique en trois couches, qui consiste en une matière centra- le formée d'un métal à bonne conductivité thermique et qui est revêtu des deux côtés par de l'acier plus mince Il est indi- qué que l'épaisseur de ces couches représente environ 14 % de l'épaisseur de la couche centrale Les couches externes sont d'é- paisseur égale On ne fait pas allusion à une déformation ou flexion du type bilame, et l'on peut pas également s'y attendre lorsqu'on utilise le stratifié pour fabriquer des récipients pour la cuisson, les casseroles, des poêles à frire et ustensiles analogues. Si on l'utilise pour fabriquer des récipients de cuis- son, le stratifié à trois couches de métal selon DE-B 2 821 408 précité s'infléchirait donc vers l'extérieur (provoquant le phénomène de "danse" sur la plaque chaude) lorsqu'on chauffe le fond, du fait que la température sera nécessairement, à l'intérieur du récipient>toujours inférieure à celle régnant à l'extérieur de celui-ci, d'oi il résulte que l'extérieur du fond se dilate plus que la partie interne du récipient. L'un des buts de la présente invention consiste à éviter cet inconvénient par la production de casseroles à parois minces, formées d'une tôle stratifiée présentant des surfaces en acier inoxydable, ce qui donne en service de meilleurs propriétés que celles pouvant être obtenues à l'ai- de des solutions antérieures connues, alors que, en même temps, ces nouvelles casseroles coûtent moins cher. Chose étonnante, il s'est avéré qu'avec la présente invention il est possible d'éviter le bombement des cassero- les minces lorsqu'on les chauffe On est parvenu à ce résul- tat en réalisant le fond des casseroles et récipients de cuisine en un stratifié formé de trois couches. Lorsqu'on le chauffe, le stratifié selon l'invention se déforme dans la direction voulue et au degré voulu Lors- qu'on utilise ce stratifié pour fabriquer des casseroles à parois minces, les efforts>qui apparaissent en raison de la différence de température entre l'extérieur et l'intérieur et qui aboutissent normalement à bomber le fond, sont combattus ou entièrement surmontés, par l'effet de bilame ainsi incorpo- ré et qui joue en sens opposé, c'est-à-dire vers l'intérieur, de sorte que le fond reste stable en comparaison de ce que l'on pourrait, sinon, normalement constater lors du chauffage des casseroles antérieures. On obtient, selon la présente invention, une défor- mation de cette nature, sous l'effet d'un chauffage, en utili- sant un stratifié métallique formé de trois couches consis- tant, dans la couche centrale, en une plaque relativement épaisse d'un métal ayant une conductivité thermique modérée ou bonne et dont les deux faces sont revêtues de minces cou- ches ou feuilles d'un métal différent ayant une conductivité thermique très nettement inférieure En outre, les métaux que l'on utilise selon l'invention ont des coefficients-de dilatation thermique différents et la couche située d'un côté présente une épaisseur présentant 5 à 10 % de l'épaisseur de la couche centrale, cependant que la couche de l'autre côté présente de préférence une épaisseur représentant 10 à 30 % de la couche centrale De plus, l'une des couches externes a de préférence une épaisseur représentant au moins le double de celle de l'autre couche externe, de sorte qu'il se produit par chauffage un effet de déformation de bilame. L'expérience a montré que lorsque le métal central présente un coefficient de dilatation thermique inférieur à celui du métal constituant les deux couches externes, l'une des couches externes peut présenter une épaisseur représentant à 20 % de la couche centrale, alors que l'autre couche présente une épaisseur représentant 5 à 10 % de celle de la couche centrale. Lorsque le métal central présente un coefficient de dilatation thermique supérieur à celui du métal constituant les deux couches externes, la couche externe épaisse doit même être plus épaisse en comparaison de l'autre couche externe. La couche externe épaisse peut alors représenter 30 % de l'épaisseur de la couche centrale, alors que la couche externe mince peut présenter une épaisseur représentant 10 % de celle de la couche centrale. En cas de surchauffe d'une casserole et de son con- tenu, la déformation de bilame va s'augmenter, et il va se former un espace d'air entre le fond de la casserole et la plaque chaude. Cela accroit la sécurité, car on risque alors moins de brûler, de détériorer ou de griller ou'attraperele contenu de la casserole, et le danger d'une inflammation spontanée de son contenu diminue En principe, on peut aussi considérer que cette déformation du type bilame sert à réguler l'énergie ca- lorifique transmise Comme le fond est mince, mais reste plat, on peut considérer que l'on arrive à un principe complètement nouveau d'utilisation des plaques chaudes L'inertie connue d'absorption de la chaleur diminue, et la vitesse de réaction à une variation de chaleur augmente ainsi En bref, le réci- pient decuisson va réagir plus rapidement aux ajustements d'énergie qu'on lui applique. -Un autre exemple d'application pratique du stratifié selon l'invention concerne les récipients contenant des bi- dons ou gamelles ou-bien des bacs ou marmites, que l'on utilise dans des bains-marie-de chauffage On utilise maintenant largement de tels récipients, ou bacs ou marmites normalisés Ils sont réalisés en tôle d'acier inoxydable Des formes connues de réalisation de tels récipients ne peuvent pas servir à préparer des aliments lorsque cette préparation implique un chauffage à l'ébullition ou un friture Le bombement de la base ou fond et une surchauffe locale empêchent ce mode de chauffage Il faut préparer les -aliments de quelque autre façon et les verser dans la gamelle ou selon le cas, dans le bac pour bains-marie Cela a pour effet un écrasement, une mise en purée et un phénomène de rupture que l'on ne souhaite généra- lement pas Le bain-marie ne chauffe pas suffisamment et, si le contenu du bac ou des gamelles ou bidons peut être gardé chaud pendant un certain temps, il peut s'avérer né cessaire de les vider à nouveau dans la casserole et de faire subir aux aliments un chauffage sur une plaque chaude Le fait de pouvoir également utiliser comme casserole des récipients ou bacs en tôle métallique pouvant s'ajuster dans des bainsmarie normalisés peut constituer un avantage considérable. Ainsi, un objet de la présente invention consiste éga- lement à utiliser un stratifié métallique, formé de trois couches, pour fabriquer des récipients de cuisson ou des ré- cipients destinés à garder des aliments au chaud A propos de ce dernier type d'application, on se réfèPe notamment à des récipients du type bidons ou gamelles à parois minces ou à des bacs pour cantines et cuisines de collectivités, dont la surface est en acier inoxydable austénitique et que l'on peut ainsi utiliser comme casserole sur toutes les sources de chaleur intéressante O On peut mentionner, par exemple, que la conductivité thermique de l'acier doux est supérieure de 330 % à celle de l'acier inoxydable, de sorte que l'incorpo- ration d'une couche d'acier-dans le stratifié donne une dis- tribution plus uniforme de la chaleur dans tout le fond ou toute la base du récipient. On va maintenant décrire plus en détail l'application d'un stratifié à trois couches à la réalisation de récipients de cuisine ou de récipients destinés à garder des aliments au chaud, en se référant aux dessins annexés-sur lesquels la figure 1 est une coupe d'un stratifié, présenté à froid et qui consiste en de l'acier doux revêtu d'acier austénitique, la figure 2 montre le stratifié de la figure 1 lors- qu'il est chaud la figure 3 montre, à froid, un stratifié comportant une âme ou partie centrale en-aluminium, la partie centrale étant revêtue d'acier inoxydable austénitiqu e; la figure 4 montre le stratifié de la figure 3 lors- qu'il est chaud la figure 5 montre la moitié d'un récipient réalisé en le stratifié selon la figure 3, lorsque ce récipient est froid; et la figure 6 montre la moitié d'une partie de bain- marie, et notamment son récipient ou bac intérieur, réalisé en le stratifié selon la figure 1, lorsque cette partie ou ce réci- pient est à l'état froid. Sur les figures, les diverses couches sont montrées à plus grande échelle La couche centrale peut être en un métal dont le coefficient de dilatation est inférieur au coefficient de dilatation de métal de revêtement, et dans ce cas cette couche centrale est désignée par l'indice 1 Lorsque la couche centrale présente un coefficient de dilatation supérieur à celui du métal de revêtement, cette couche centrale est dési- gnée par l'indice 2 Le revêtement présente toujours des épais- seurs différentes sur les deux côtés Le côté épais est dé- signé en 3 et le côté mince en 4 De préférence, l'épaisseur du revêtement épais représente 10 à 30 % de l'épaisseur de la couche centrale. Dans la forme préférée de réalisation, le stratifié en trois couches consiste en une couche centrale d'aluminium, alors que les couches externes consistent en de l'acier ino- xydable, habituellement de l'acier austénitique 18/8. Dans certaines formes de réalisation, il peut être avantageux que la couche centrale soit en acier doux, alors que les deux couches externes consistent en de l'acier ino- xydable. Rien ne s'oppose à ce que les couches externes soient elles-mêmes revêtues d'une mince couche d'une autre matière, -par exemple par du cuivre à l'extérieur et par du tétrafluoréthy- lène, par exemple du "Teflon" à l'intérieur On peut de même prévoir l'application d'autres revêtements. Il va de soi, que sans sortir du cadre de l'invention, de nombreuses modifications peuvent être apportées au stra- tifié métallique à trois couches et à son application à la réalisation de récipients de cuisson ou de récipients pour conserver au chaud les aliments. REVENDICATIONS 1 Stratifié métallique à trois couches destiné à servir dans des récipients de cuisson ou ustensiles analogues et qui consiste dans sa partie centrale en une plaque rela- tivement épaisse-(l, 2) d'un métal à conductivité thermique modérée ou bonne, dont les deux côtés sont revêtus,de cou- ches ou feuilles plus minces d'un autre métal ( 3,4) ayant une conductivité thermique considérablement inférieure, les deux métaux ayant des coefficients différents *de dilatation thermique, stratifié caractérisé en ce que le revêtement d'un côté présente de préférence une épaisseur représentant à 10 %O de l'épaisseur de la couche centrale et en ce que l'épaisseur de l'une des couches externes est de préférence au moins le double de l'épaisseur de l'autre couche/de sorte que, lors du chauffage, il se produit une déformation par effet de bilame. 2 Stratifié métallique à trois couches selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche centrale est en aluminium et les deux couches externes sont en acier inoxydable. 3 Stratifié métallique à trois couches selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche centrale est en acier doux et les deux couches externes sont en acier inoxydable. 4 Application d'un stratifié de métal en trois cou- ches selon l'une quelconque des revendications précédentes à la réalisation de récipients de cuisson ou de récipients pour conserver au chaud des aliments.