Brevet FR2894501A1 — publié le 20070615

Procédé de fabrication de panneaux en aluminium à tenue à la corrosion améliorée en milieu aqueux. Domaine de l'invention 10 L'invention concerne un procédé de fabrication de panneaux en aluminium à circuit intégré, généralement connu sous le nom de roll-bond, de type biface à deux faces déformées ou de type monoface ou OSF (one side flat) à une face plane et une face déformée. Ces panneaux sont réalisés à partir de deux tôles en aluminium ou alliage d'aluminium, dont l'une est enduite, sur les zones destinées à devenir le circuit 15 intégré, d'une encre jouant le rôle d'une matière anti-soudage destinée à empêcher la soudure entre les deux tôles. Les deux tôles sont ensuite soudées par colaminage. Les zones non soudées sont alors gonflées par voie hydraulique ou pneumatique pour former un circuit dont la partie essentielle est utilisée comme échangeur de chaleur, et notamment comme circuit de refroidissement des réfrigérateurs ménagers. 20 Etat de la technique Le livre L'aluminium , tome 1 Production û Propriétés û Alliages û Fabrication des demi-produits û Fabrications annexes , paru aux Editions Eyrolles, Paris 1964, 25 pages 718 û 721, et la publication Panneaux aluminium à circuits intégrés : deux lignes de fabrication complémentaires pour de multiples produits , parue dans la Revue de l'Aluminium, février 1982, décrivent le principe du procédé roll-bond pour la fabrication de panneaux de type bi-face, et divulguent le schéma d'une ligne de fabrication en continu, ainsi que les alliages habituellement utilisés pour la 30 fabrication des panneaux. Dans cette ligne de fabrication en continu, les panneaux sont formés à partir de tôles individuelles (appelées platines dans le livre), qui sont transportées manuellement ou par un moyen de convoyage mécanique à travers les différentes machines qui constituent la chaîne de fabrication.5 Le brevet FR 1347949 décrit le principe des panneaux à circuit intégré monoface et propose de les réaliser à partir de deux tôles de résistance mécanique différente, l'une en alliage 1100 et l'autre en alliage 1100 avec addition de 0,12% de zirconium. Le brevet FR 2561368 divulgue un procédé de fabrication en continu de panneaux roll-bond de type monoface à partir de deux tôles en aluminium ou alliages d'aluminium. Le brevet FR 1540436 divulgue l'utilisation préférentielle d'un mélange de graphite et de silicate de potassium comme matière anti-soudage. Le brevet FR 2082814 divulgue l'utilisation d'une pâte composée de poudre de zinc 10 comme matière anti-soudage. Le brevet FR 2270983 divulgue l'utilisation d'une composition anti-soudage en milieu aqueux comprenant du nitrure de zinc, de la bentonite, du zinc finement divisé. 15 Problèmes posés Les panneaux en aluminium de l'état de la technique posent différents types de problèmes : 20 - d'une part, lorsque le graphite est utilisé dans une composition anti-soudage ou une encre, il peut se produire une corrosion, comme indiqué dans le brevet FR 2082814. - d'autre part, lorsque du zinc est utilisé pour résoudre ce problème de corrosion, il est possible de limiter la corrosion aussi longtemps que le zinc est présent, le zinc étant une matière sacrificielle, de sorte que son utilisation n'est pas adaptée lorsque lesdits 25 panneaux font partie d'échangeurs de chaleurs ou d'installations destinées à avoir une longue durée de vie, et lorsque le fluide caloporteur est à base d'eau, comme par exemple dans le cas d'installations de chauffage utilisant des échangeurs de chaleur, par exemple dans le cas d'une installation de chauffage solaire. - en outre, il peut rester des particules de zinc, le zinc ne s'étant pas allié en surface à 30 l'aluminium, et ces particules circulant avec le fluide caloporteur du circuit peuvent provoquer une érosion des canaux dans les angles aigus du circuit. - enfin, il importe d'avoir, tant du point de vue du coût des matières, que de leur mise en oeuvre, un procédé très économique. Le but de l'invention est de fournir un procédé de fabrication de panneaux roll-bond, 5 qui utilise une encre permettant de résoudre les problèmes posés. Objet de l'invention 10 Selon l'invention, le procédé de fabrication de panneaux en aluminium comporte la préparation de surface de deux tôles en alliage d'aluminium, le dépôt sur l'une des tôles d'une encre anti-soudure dans des zones réservées correspondant au dessin du circuit, la liaison par laminage des tôles l'une sur l'autre, et le gonflage des canaux correspondant aux zones non soudées à l'aide d'un fluide sous pression. 15 Dans ce procédé, ladite encre comprend les constituants suivants : a) une charge minérale à l'état divisé, b) un agent épaississant organique, c) un promoteur de résistance à la corrosion, d) un solvant comprenant au moins 50 % d'eau en poids. 20 Les encres selon l'invention permettent de résoudre les problèmes posés. De manière surprenante, et comme cela sera illustré dans les exemples, la demanderesse a constaté une amélioration très importante de la tenue à la corrosion des panneaux selon l'invention, ce qui a permis d'envisager de nouvelles utilisations 25 pour ces panneaux. Description détaillée de l'invention 30 Selon l'invention, les teneurs pondérales de ladite composition de ladite encre peuvent être les suivantes : a) charge minérale : de 10 à 60 % b) agent épaississant organique : de 0,01 % à 5 % c) promoteur de résistance à la corrosion : de 0,05 à 5 % d) solvant : complément à 100 De préférence, la teneur pondérale de ladite charge minérale peut aller de 20 % à 40 5 %. De préférence, la teneur dudit agent épaississant organique peut aller de 0,1 % à 1 %. De préférence, la teneur en promoteur de résistance à la corrosion peut aller de 0,1 % àl%. 10 Typiquement, ledit solvant peut être de l'eau. Selon l'invention, ladite teneur pondérale en agent épaississant organique est choisie de manière à avoir une viscosité, mesurée à 20 C, allant de 5 000 centipoises à 100 000 centipoises, et de préférence de 15 000 centipoises à 50 000 centipoises. 15 Cette plage de viscosité permet de former ledit dépôt sur ladite tôle, ledit dépôt étant un dépôt repéré formé typiquement par sérigraphie. Ladite charge minérale peut être une charge minérale à l'état divisé, avec une taille particulaire maximale inférieure à 500 m, et de préférence inférieure à 100 m, de 20 manière à ce que ladite encre puisse être appliquée par sérigraphie et que ledit dépôt soit homogène. Ladite charge minérale peut être un produit à structure feuilletée, par exemple le mica, une argile de type phyllosilicate telle que, par exemple, la montmorillonite, à l'état exfolié. 25 Ladite charge minérale peut être aussi une poudre inerte choisie parmi : le talc, le nitrure de bore, l'alumine, la silice. En outre, ladite charge minérale peut être un mélange dudit produit à structure feuilletée et de ladite poudre inerte. 30 Selon l'invention, ledit agent épaississant organique peut être choisi parmi les polymères organiques choisis parmi : les polymères anioniques, les polymères cationiques, les polyéthers et les polymères polyhydroxylés, ou des mélanges desdits polymères organiques. Ainsi, ledit polymère organique peut être un polymère anionique, typiquement un polyacrylate. Selon une variante de l'invention, ledit promoteur de résistance à la corrosion peut être un agent d'adsorption sur ladite tôle en aluminium choisi parmi les sels, typiquement de Na ou K de : silicates, phosphates et phosphonates. Selon une autre variante de l'invention, ledit promoteur de résistance à la corrosion peut être un agent de conversion chimique choisi parmi les sels des éléments chimiques suivants : Cr, Ti, V, Zr, Co, Ce, Mo, Hf et Mn, de manière à former une couche d'oxyde dudit élément chimique pendant la mise en oeuvre dudit procédé, et notamment durant ledit laminage. En outre, ledit promoteur de résistance à la corrosion peut comprendre un mélange 15 dudit agent d'absorption et dudit agent de conversion chimique. Un autre objet de l'invention est constitué par des panneaux en aluminium obtenus par le procédé selon l'invention. Dans ces panneaux, une face dite "extérieure" dudit panneau peut comprendre un 20 revêtement sélectif à absorbance maximale dans le spectre visible, et à émittance minimale dans l'infrarouge, à 100 C, de manière à former à former un panneau dit "solaire". Un autre objet de l'invention est constitué par l'utilisation de tels panneaux en aluminium comme échangeurs de chaleurs dans des installations de chauffage par 25 énergie solaire. Exemples de réalisation 30 A) On a réalisé les exemples notés A à G en formant, par sérigraphie, ledit dépôt sur une bande dite inférieure en alliage d'aluminium 1050, à partir d'une série d'encres notées A à G, ledit dépôt formant une pluralité de motifs répétitifs, chaque motif correspondant aux canaux d'un panneau, puis on a co-laminé à 400 C ladite bande inférieure avec une bande dite supérieure en alliage d'aluminium 1050, ladite bande supérieure comprenant éventuellement sur sa surface extérieure ledit revêtement sélectif. A partir du matériau co-laminé en bande, on a ensuite découpé la bande en portions de bande et on a gonflé, à l'aide d'air comprimé, les canaux de chaque portion de bande, de manière à obtenir des panneaux notés A à G. Les encres A à G sont des encres aqueuses de composition pondérale suivante, l'eau 1 o formant le complément à 100, les encres E, F et G étant selon l'invention : Référence Charge minérale % Agent Promoteur de résistance à la Encre Nature & % épaississant (*) corrosion : nature & % A Graphite 0,2 % Néant 10% B TiO2 0,2 % Néant 30% C Nitrure de bore 0,2 % Néant 30 % D Mica 0,2 % Néant 30 % E Mica 0,2 % Permanganate de K 30% 0,2 % F Mica 0,2 % Silicate de Na 30% 0,2 % G Mica 0,2 % Permanganate de K : 0,1 % 30% Silicate de Na : 0,1 % (*) Carbopol (Marque déposée) de la Société Noveon 15 B) Deux tests de corrosion ont été effectués sur les panneaux A à G : Test 1 : on immerge pendant 24 heures le panneau dans une solution contenant NI-14C1 à 53,5 g/l, NH4NO3 à 20 g/l, (NH4)2C4H4O6 à 1,8g/1, H2O2 (30% en volume) 1 Om1/l. Test 2 : on a fait circuler dans le canal en serpentin de chaque panneau, pendant 96 heures et à la température ambiante, à l'aide d'une pompe, et avec un débit de 50 1/h, une solution du commerce d'Antifrogen SOL (VP1981) de la société Clariant, dans laquelle a été introduit du nitrate de cuivre à 11 mg/1. A l'issue de ces tests, il a été procédé à un examen visuel des canaux afin d'apprécier le nombre de piqûres de corrosion et leur profondeur et à une cotation avec le barème suivant : * excellente tenue à la corrosion : 1 * bonne tenue à la corrosion : 2 * médiocre tenue à la corrosion : 3 * très mauvaise tenue à la corrosion : 4 C ) Les résultats obtenus sont indiqués dans le tableau qui suit : Type de panneau Test 1 Test 2 A 4 4 B 3 3 C 3 3 D 3 3 E 2 1 F 1 1 G 1 1 D) Conclusions : les panneaux E à G présentent une bonne à excellente tenue à la corrosion. Ces essais montrent l'influence décisive des encres selon l'invention.20 Revendications 1. Procédé de fabrication de panneaux en aluminium comportant la préparation de surface de deux tôles en alliage d'aluminium, le dépôt sur l'une des tôles d'une encre anti-soudure dans des zones réservées correspondant au dessin du circuit, la liaison par laminage des tôles l'une sur l'autre, et le gonflage des canaux correspondant aux l0 zones non soudées à l'aide d'un fluide sous pression, dans lequel ladite encre comprend les constituants suivants : a) une charge minérale à l'état divisé, b) un agent épaississant organique, c) un promoteur de résistance à la corrosion, 15 d) un solvant comprenant au moins 50 % d'eau en poids. 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel les teneurs pondérales de ladite composition de ladite encre sont les suivantes : a) charge minérale : de 10 à 60 % 20 b) agent épaississant organique : de 0,01 % à 5 % c) promoteur de résistance à la corrosion : de 0,05 à 5 % d) solvant : complément à 100 3. Procédé selon la revendication 2 dans lequel la teneur pondérale de ladite charge 25 minérale va de 20 % à 40 %. 4. Procédé selon une quelconque des revendications 2 à 3 dans lequel la teneur dudit agent épaississant organique va de 0,1 % à 1 %. 30 5. Procédé selon une quelconque des revendications 2 à 4 dans lequel la teneur en promoteur de résistance à la corrosion va de 0,1 % à 1 %. 6. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel ledit solvant est de l'eau. 7. Procédé selon une quelconque des revendications 2 à 6 dans lequel ladite teneur pondérale en agent épaississant organique est choisie de manière à avoir une viscosité, mesurée à 20 C, allant de 5 000 centipoises à 100 000 centipoises, et de préférence de 15 000 centipoises à 50 000 centipoises. 8. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 7 dans lequel ladite charge minérale est une charge minérale à l'état divisé, avec une taille particulaire maximale inférieure à 500 m, et de préférence inférieure à 100 m, de manière à ce que ladite encre puisse être appliquée par sérigraphie et que ledit dépôt soit homogène. 9. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 8 dans lequel ladite charge 15 minérale est un produit à structure feuilletée, par exemple le mica, une argile de type phyllosilicate telle que, par exemple, la montmorillonite, à l'état exfolié. 10. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 8 dans lequel ladite charge minérale est une poudre inerte choisie parmi : le talc, le nitrure de bore, l'alumine, la 20 silice. 11. Procédé selon les revendications 9 et 10 dans lequel ladite charge minérale est un mélange dudit produit à structure feuilletée et de ladite poudre inerte. 25 12. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 11 dans lequel ledit agent épaississant organique est choisi parmi les polymères organiques choisis parmi : les polymères anioniques, les polymères cationiques, les polyéthers et les polymères polyhydroxylés, ou des mélanges desdits polymères organiques. 30 13. Procédé selon la revendication 12 dans lequel ledit polymère organique est un polymère anionique, typiquement un polyacrylate. 14. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 13 dans lequel ledit promoteur de résistance à la corrosion est un agent d'adsorption sur ladite tôle en aluminium choisi parmi les sels, typiquement de Na ou K de : silicates, phosphates et phosphonates. 15. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 13 dans lequel ledit promoteur de résistance à la corrosion est un agent de conversion chimique choisi parmi les sels des éléments chimiques suivants : Cr, Ti, V, Zr, Co, Ce, Mo, Hf et Mn, de manière à former une couche d'oxyde dudit élément chimique pendant la mise en 1 o oeuvre dudit procédé, et notamment durant ledit laminage. 16. Procédé selon les revendications 14 et 15 dans lequel ledit promoteur de résistance à la corrosion comprend un mélange dudit agent d'absorption et dudit agent de conversion chimique. 17. Panneaux en aluminium obtenus par le procédé selon une quelconque des revendications 1 à 16. 18. Panneaux selon la revendication 17 dans lequel une face dite "extérieure" dudit 20 panneau comprend un revêtement sélectif à absorbance maximale dans le spectre visible, et à émittance minimale dans l'infrarouge, à 100 C, de manière à former à former un panneau dit "solaire". 19. Utilisation de panneaux en aluminium selon la revendication 18 comme 25 échangeurs de chaleurs dans des installations de chauffage par énergie solaire. 15