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Appareil et procédé pour la fabrication de produits métalliques multicouches
La présente invention est relative à des produits d'isolation et de protection constitués de feuilles métalliques multicouches qui ont à la fois des applications d'isolation et de protection thermiques et acoustiques.
On connaît en pratique des produits constitués de feuilles métalliques multicouches pour l'isolation et la protection thermiques et acoustiques. Une classe de ces produits est d'une manière générale connue comme étant des produits de protection et d'isolation "tout en métal" réalisés à partir de couches multiples de feuilles métalliques. Bien que l'on se réfère à des protections thermiques et des produits d'isolation thermique tout en métal, on notera que ces produits peuvent habituellement contenir diverses autres matières dispersées entre les couches de feuilles telles que fibres, adhésifs, couche de canevas léger et analogues.
Un exemple de protections thermiques tout en métal est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 5. 800.905, qui décrit des couches multiples de feuilles métalliques configurées sous la forme de couches séparées espacées pour former des produits de protection
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thermique pour l'industrie automobile et d'autres applications. Un autre exemple de ces produits est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 5. 958.603, qui est relatif à des produits de protection et d'isolation thermiques similaires constitués de feuilles métalliques multicouches mais qui sont façonnés sous la forme de produits solidaires ayant une résistance structurale indépendante due à des caractéris- tiques structurales telles qu'un bord laminé, qui combine toutes les couches en une configuration structurale rigide fixe.
Un autre exemple de produits métalliques multicouches similaires est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 5. 939.212, qui est relatif à des produits en feuilles métalliques multicouches qui sont ondulés de nature et qui peuvent être façonnés en éléments structuraux flexibles ou détachés en faisant interpénétrer ensemble les ondulations des couches de feuilles métalliques multiples. Des éléments d'isolation et de protection thermi- ques constitués de feuilles métalliques multicouches sont également utilisés dans les dispositifs de préparation d'aliments, tels que ceux illustrés dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 5. 406.930 et dans la demande de brevet aux Etats-Unis d'Amérique pendante n 09/422. 140. Les descriptions des brevets et demande de brevet précités sont incorporées ici à titre de référence dans leur totalité.
Une autre catégorie de produits d'isolation et de protection thermiques constitués de feuilles métalliques multicouches sont ceux qui comprennent une proportion significative ou majeure de matières d'isolation fibreuses comme produits multicouches. Des exemples de ces produits constitués de feuilles métalliques multicouches contenant des couches de matières fibreuses sont donnés dans le brevet des Etats- Unis d'Amérique n 5. 658.634 et dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 5. 767.024. Normalement, ces types de protections consti- tuées de feuilles métalliques multicouches ayant une teneur en fibres importante sont utilisées dans des applications à plus basse température
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que les produits du type "tout en métal" ci-dessus.
Les descriptions des brevets susmentionnés sont incorporées ici à titre de référence dans leur totalité.
Bien que la fabrication des produits d'isolation et de protection constitués de feuilles métalliques multicouches précités soient bien connus, il est nécessaire d'obtenir une efficacité accrue et une flexibilité accrue dans les procédés de fabrication qui peuvent être utilisés pour la production de ces produits.
La présente invention prévoit des procédés de fabrication et appareils de fabrication nouveaux et améliorés pour la production de produits d'isolation et de protection constitués de feuilles métalliques multicouches. La présente invention est utilisable dans la production à la fois des produits du type "tout en métal" et des produits contenant des fibres. La présente invention comprend également certains produits constitués de feuilles métalliques multicouches nouveaux et novateurs en tant que tels.
Suivant un aspect, la présente invention prévoit un procédé de formation d'un produit de feuilles métalliques multicouches comprenant la formation d'un empilement continu de couches de feuilles métalliques, la séparation d'au moins deux des couches de l'empilement, l'apport d'un traitement configurationnel ou de surface sur au moins une desdites couches séparées de feuille métallique, la recombinaison des couches de feuille métallique séparées en un empilement continu de couches de feuille métallique et la formation et la coupe de pièces de feuille métallique multicouche individuelles de cet empilement continu recombiné de couches de feuille métallique.
Dans ce procédé de l'invention, chaque couche de l'empilement de feuilles métalliques peut être lisse ou peut être individuellement préalablement structurée avec des bossages, des ondulations ou autres configurations désirées. Dans ce procédé, l'empilement de couches de feuille métallique est séparé
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habituellement en couches individuelles dans le but de traiter chaque couche individuelle par des configurations structurales, telles que des bossages ou ondulations, ou dans le but de traiter en surface chaque couche tel qu'avec des adhésifs ou d'autres matières.
Une fois que les couches individuelles sont structurées ou traitées en fonction des néces- sités, les couches sont recombinées en l'empilement continu de couches de feuille métallique, lequel empilement continu est alors utilisé pour former et couper des pièces et éléments de feuille métallique multi- couches de l'empilement continu recombiné de couches de feuille métallique.
Comme on le notera de la présente description, l'empilement continu initial de couches de feuille métallique peut également comprendre des couches intermédiaires de matière fibreuse ou d'autres matières désirées, ou bien une fois que les couches de feuille métallique individuelles sont séparées dans le procédé de la présente invention, les couches additionnelles, telles que des couches de fibres peuvent être introduites entre les couches de feuille métallique séparées avant que les couches séparées ne soient combinées en l'empilement continu de couches de feuille métallique utilisé pour couper et former des pièces de feuille métallique multicouches individuelles.
Suivant un autre aspect de la présente invention, on prévoit un appareil pour produire un produit de feuilles métalliques multicouche comprenant un séparateur pour recevoir un empilement multicouche continu de couches de feuille métallique et séparer au moins deux couches dudit empilement, un dispositif pour communiquer un traitement structural ou de surface à au moins une desdites couches de feuille métallique, un dispositif d'alimentation pour amener les couches séparées par une fente pour recombiner les couches en un empilement multicouche continu de couches de feuille métallique, et un second dispositif pour recevoir l'empilement multicouche recombiné et pour former et couper des pièces de feuille métallique multicouches indivi-
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duelles de l'empilement précité.
L'appareil susdit est adapté à séparer les couches de l'empilement de feuilles métalliques, à traiter certaines couches par un traitement de surface ou des configurations structurales, telles que des bossages ou ondulations, et à recombiner les couches en l'empilement de couches de feuille métallique et finalement, à former et couper des pièces de feuille métallique multicouches individuelles de l'empilement de couches recombiné. L'appareil peut comprendre éven- tuellement un dispositif d'alimentation intermédiaire additionnel pour introduire et amener une couche de matière additionnelle dans l'empi- lement entre les couches séparées avant que les couches séparées ne soient recombinées en l'empilement continu pour former et couper des parties individuelles de l'empilement.
Suivant un autre aspect, la présente invention prévoit un procédé de formation d'un produit de feuilles métalliques multicouche comprenant la formation d'un empilement continu comprenant des couches de feuille métalliques structurées et engagées, la séparation d'au moins deux des feuilles engagées de l'empilement, la recom- binaison des couches de feuille métalliques séparées en un empilement continu des couches de feuille métallique de manière à empêcher les couches de s'engager et la formation et la coupe de pièces de feuille métallique multicouches individuelles de l'empilement recombiné de couches de feuille métallique.
Dans cet aspect de l'invention, les couches structurées préformées engagées sont séparées et recom- binées sous une forme non engagée pour former des intervalles entre les couches de feuille métallique avant que l'empilement multicouche ne soit utilisé pour former et couper des pièces de feuille métallique multi- couches individuelles de l'empilement recombiné constitué de couches de feuille métallique séparées espacées.
Dans cet aspect de l'invention, l'empilement continu de couches de feuille métallique structurées et engagées est formé par la combinaison de couches multiples de feuille
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métallique lisse en un empilement et ensuite par emboutissage ou ondulation ou autre façonnage d'une texture structurée simultanément dans la totalité des couches de l'empilement, ce qui conduit à l'empile- ment de couches de feuille métallique structurées engagées. Cet empilement de couches de feuille métallique est alors soumis au procédé de séparation précité des couches et à la recombinaison des couches de manière à empêcher celles-ci de s'engager.
Un tel procédé peut consister à décaler les configurations structurales de chaque couche individuelle des configurations structurales similaires d'une couche adjacente pour empêcher les couches de s'engager. Ensuite, les cou- ches sont recombinées en l'empilement multicouche pour former et couper des pièces de feuille métallique multicouches individuelles de l'empilement recombiné.
Suivant un autre aspect, la présente invention prévoit un appareil pour produire un produit de feuilles métalliques multicouche comprenant un séparateur pour recevoir un empilement engagé continu de couches de feuille métallique structurées et séparer au moins deux couches dudit empilement, un dispositif pour décaler les couches séparées de manière à empêcher l'engagement des couches lorsque recombinées en un empilement, un dispositif d'alimentation pour amener les couches séparées par une fente pour recombiner les couches en un empilement continu de couches de feuille métallique, et un second outil pour recevoir l'empilement recombiné et pour former et couper des pièces de feuille métallique multicouches individuelles de l'empilement précité.
Suivant un autre aspect, la présente invention prévoit un procédé de production d'un produit de feuilles métalliques multicouche comprenant la combinaison d'une pluralité de couches de feuille métal- lique continues pour former un empilement continu mobile de couches de feuille métallique, le marquage ou le plissement de l'empilement continu
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mobile de couches de feuille métallique sur au moins une partie de la largeur de l'empilement à des intervalles prédéterminés le long de l'inter- valle continu, le pliage de l'empilement continu de couches de feuille métallique dans des directions alternées à l'endroit de ces marquages ou plissements, et l'empaquetage de l'empilement plié en alternance d'une manière en zigzag pour former un paquet à plis en z de l'empilement continu de couches de feuille métallique.
Dans cet aspect de l'invention, le procédé permet d'apporter une nouvelle forme d'alimentation pour diverses opérations fabriquant des pièces et des produits métalliques multicouches, en particulier des pièces et des produits de feuille métallique multicouches. Habituellement, ces pièces et produits de feuille métallique multicouches étaient formés à partir de couches multiples de feuille métallique où chaque couche de feuille métallique est amenée au procédé de fabrication à partir d'un rouleau de feuille métallique. Le présent procédé de la présente invention prévoit un procédé de fabrication d'une matière première constituée de feuilles métalliques multicouches qui peut être amenée à des opérations de fabrication dans lesquelles les pièces et produits de feuille métallique multicouches sont formés et façonnés.
L'empilement continu de feuilles métalliques multicouche sous la forme du paquet à plis en z suivant la présente invention est utilisable dans les opérations de fabrication qui ne sont pas équipées de rouleaux de manipulation de couches de feuille métallique individuelles.
Suivant un autre aspect, l'invention prévoit un appareil pour produire un produit constitué de feuilles métalliques multicouche compre- nant une pluralité de dispositifs d'alimentation pour amener une pluralité de couches de feuille métallique continues vers une fente collectrice, une fente collectrice positionnée pour recevoir la pluralité de couches de feuille métallique continues de manière à former un empilement multicouche continu desdites couches de feuille métallique et positionnée
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pour amener l'empilement continu vers un dispositif pour recevoir l'empilement continu et marquer ou plisser latéralement l'empilement continu desdites couches sur au moins une partie de sa largeur à des intervalles prédéterminés suivant sa longueur et pour amener l'empi- lement continu desdites couches à se plier dans des directions alternées
à l'endroit desdits intervalles en une pile, et un élément de support positionné pour recevoir la pile de l'empilement continu de pliage des couches de feuille métallique précitées provenant du dispositif précité pour former un paquet à plis en z de l'empilement continu plié de couches de feuille métallique.
Suivant un autre aspect, la présente invention prévoit un produit de feuilles métalliques multicouche comprenant une pluralité de couches de feuille métallique continues ayant une largeur X et amenées sous la forme d'un empilement multicouche dans lequel l'empilement multicouche continu de couches de feuille métallique est plié suivant la largeur X à des intervalles Y dans des directions alternées, est empilé d'une manière en zigzag sous la forme d'un paquet d'un empilement de feuilles métalliques multicouche continu, ledit paquet ayant une largeur X,
une longueur Y et une hauteur H déterminée par une longueur désirée préalablement choisie de l'empilement multicouche continu plié en z de couches de feuille métallique ou une hauteur désirée préalablement choisie du paquet à plis en z pour qu'il convienne au transport et à la manipulation à l'opération de fabrication des pièces.
Suivant un autre aspect, la présente invention prévoit un procédé de production de pièces de feuille métallique multicouches comprenant l'apport à une opération de formation de pièces d'un empilement multicouche continu de couches de feuille métallique à partir d'un paquet à plis en z d'un empilement multicouche continu de couches de feuille métallique et la formation et la coupe de pièces de feuilles
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métalliques multicouches individuelles de l'empilement précité de couches de feuille métallique.
Les aspects susmentionnés de la présente invention sont décrits d'une manière plus complète en se référant aux dessins et à la description générale donnés ci-après.
La Fig. 1 est une illustration en coupe transversale de l'aspect de la présente invention dans laquelle des pièces et produits de feuille métallique multicouches individuels sont formés à partir d'un empilement multicouche continu de couches de feuille métallique.
La Fig. 2 illustre l'aspect de la présente invention dans lequel des couches de feuille métallique multiples sont formées en un empilement continu qui est alors plissé et plié afin d'empiler l'empilement de feuilles métalliques multicouche en zigzag et former un paquet à plis en z d'un empilement de matières formées de feuilles métalliques multicouches.
La Fig. 3 illustre un autre procédé et appareil pour marquer ou plisser la matière multicouche pour le pliage en le paquet à plis en z.
La Fig. 4 illustre un aspect de l'invention dans lequel des pièces de feuille métallique multicouches individuelles sont formées en utilisant comme matière première ou matière d'alimentation, un paquet à plis en z d'un empilement multicouche continu de couches de feuille métallique.
Les divers aspects de la présente invention seront mieux compris en se référant aux dessins et à la description suivante.
La Fig. 1 illustre sous la forme d'une coupe transversale l'aspect de la présente invention dans lequel un empilement de feuilles métalliques multicouche 10 est séparé par un dispositif de séparation comprenant des rouleaux 14 et 16 destinés à séparer l'empilement multicouche de feuilles métalliques 10 en couches de feuille métallique séparées et individuelles 11. Le but de la séparation de l'empilement
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multicouche de feuilles métalliques est de permettre le traitement ou la transformation de certaines ou de la totalité des couches avant que les couches de feuille métallique ne soient réassemblées et recombinées en un empilement multicouche de feuilles métalliques pour la production de pièces et de produits de feuilles métalliques multicouches.
Par exemple, comme illustré à la Fig. 1, des cylindres à onduler 18 et 19 sont utilisés pour former des couches ondulées 15 comme deux des cinq couches qui sont alors recombinées à l'endroit de la fente entre des rouleaux 20 et 21 pour former un empilement de feuilles métalliques multicouche compre- nant trois couches lisses de feuille métallique et deux couches ondulées de feuille métallique. L'empilement multicouche de feuilles métalliques 22 recombiné est alors amené vers un dispositif d'estampage et de coupe 24 qui produit des pièces de feuille métallique multicouches 26 individuelles.
Dans l'illustration représentée à la Fig. 1, on a illustré un empilement de feuilles métalliques à cinq couches. Toutefois, on notera qu'un nombre quelconque de couches de feuille métallique allant de deux couches à un grand nombre de couches que le spécialiste de la technique estime comme approprié, convient pour la production du produit final de feuilles métalliques multicouche particulier. D'une manière similaire, on notera qu'en plus d'au moins deux couches de feuille métallique dans l'empilement multicouche, diverses autres couches de matière peuvent être introduites entre les couches de feuille métallique ou ajoutées à l'extérieur de l'empilement multicouche de couches de feuille métallique.
Par exemple, comme illustré à la Fig. 1, un rouleau éventuel 29 peut être introduit pour ajouter une couche additionnelle 30, donnant ainsi un empilement à six couches, qui est alors amené au dispositif d'estampage 24 pour produire des pièces 26.
La couche facultative 30 peut être choisie pour conférer des propriétés quelconques au produit final. Par exemple, la couche 30 peut être
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constituée de fibres, d'un film plastique, d'un adhésif, d'un canevas léger ou de toute autre matière. D'une façon similaire, l'apport initial de l'empilement de feuilles métalliques multicouche 10 peut initialement contenir une combinaison quelconque de couches de feuille métallique, de couches d'autres matières, telles que fibres, adhésif, plastique, etc.
De plus, l'empilement multicouche continu 10, ou l'empilement multi- couche continu recombiné 22 peut contenir une ou plusieurs couches de plaques de métal, qui sont plus épaisses que les couches de feuille métallique. Par exemple, l'empilement multicouche de feuilles métalliques ou d'autres matières 10, peut comprendre cinq couches de feuille métallique, ou un nombre de couches de feuille métallique aussi grand que désiré, ou peut comprendre deux couches de feuille métallique, deux couches fibreuses et une couche d'adhésif, agencées intérieurement ou extérieurement, en fonction de l'application ou utilisation finale pour laquelle les pièces et produits individuels finaux sont à utiliser. De plus, l'empilement multicouche peut comprendre une ou plusieurs plaques de métal pour la résistance structurale de la pièce formée finale 26.
Un autre aspect éventuel illustré à la Fig. 1 faisant partie de la présente invention est illustré par le dispositif configurationnel à cylindres 27, qui peut éventuellement être utilisé pour conférer une configuration structurale telle que des bossages ou ondulations dans l'empilement de feuilles métalliques multicouche 10 avant que les couches ne soient séparées pour un traitement ultérieur. On notera également qu'à la place ou en plus du dispositif configurationnel 27, l'apport initial de l'empilement de feuilles métalliques multicouche 10 peut avoir été préalablement structuré, tel que embouti, ondulé ou autre avant d'être amené au procédé et à l'appareil illustrés à la Fig. 1.
Les produits 26 obtenus par le procédé et l'appareil illustrés à la Fig. 1 comprennent des produits tels que ceux décrits et illustrés
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dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 5. 800.905, 5. 958.603, 5. 939.212, 5. 406.930, 5. 658.634 et 5. 767.024, ainsi que dans la demande de brevet aux Etats-Unis d'Amérique n 09/422. 140, les descriptions de ces brevets et demande de brevet étant incorporées ici à titre de référence dans leur totalité.
Si l'on se réfère à ces brevets, il ressort que non seulement les types de produits de feuilles métalliques multicouches "tout en métal" peuvent être obtenus par le procédé et l'appareil illustrés à la Fig. 1 mais il ressort également que les types de produits de feuilles métalliques/couches de fibres peuvent être obtenus d'une manière analogue par le procédé et l'appareil illustrés à la Fig. 1 suivant la présente invention.
D'une manière similaire, le spécialiste de la technique choisissant un produit décrit dans les brevets et demande de brevet susmentionnés pour la fabrication suivant la présente invention tel qu'illustré à la Fig. 1 estimera qu'il est évident de réaliser l'empilement de feuilles métalliques multicouche 10 ou l'empilement 22, qui sera néces- saire pour produire un produit désiré suivant les descriptions de ces brevets et demande de brevet.
Si l'on se réfère à la Fig. 1, il ressort également pour le spécialiste de la technique que le séparateur illustré à la Fig. 1 pour séparer l'empilement continu stratifié de couches de feuille métallique est représenté par les rouleaux 14 et 16, et que diverses autres confi- gurations de séparateur mécanique peuvent être utilisées pour séparer les couches de l'empilement de feuilles métalliques 10. Les dispositifs 18 et 19 utilisés pour conférer des configurations structurales ou un traitement de surface à une ou plusieurs couches de feuille métallique ou à d'autres couches fibreuses, de matières plastiques ou autres consti- tuant l'empilement multicouche 10, à partir duquel les pièces doivent être formées, sont également connus du spécialiste de la technique.
Les dispositifs nécessaires à produire les différentes couches désirées pour former une partie de l'empilement final 22 à partir duquel les pièces 26
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sont formées et coupées sont également connus du spécialiste de la technique. La fente destinée à recombiner les couches après qu'elles ont été texturées ou traitées et à combiner d'éventuelles couches addi- tionnelles est illustrée à la Fig. 1 par l'espace entre les rouleaux 20 et 21.
Toutefois, le spécialiste de la technique notera que la fente destinée à recombiner les couches séparées en l'empilement multicouche final 22 pour fabriquer des pièces et produits peut constituer une fente ou un intervalle entre tout type désiré d'éléments tels que barreaux, tiges, rouleaux, etc.
Suivant un autre aspect de la présente invention, on peut utiliser un procédé et un appareil modifiés illustrés à la Fig. 1, dans lesquels l'empilement continu de couches de feuille métallique 10 sont toutes préalablement embouties simultanément, de telle sorte que les bossages ou ondulations s'étendent sur la totalité des couches enga- gées de l'empilement 10, et la fonction de séparer les couches texturées engagées est de décaler ou de traiter de quelque autre façon que ce soit les couches séparées de telle sorte qu'elles ne soient pas engagées lorsqu'elles sont recombinées, tel qu'à l'emplacement de la fente entre les rouleaux 20 et 21, en empilement multicouche 22.
Dans un tel produit obtenu par le procédé et l'appareil illustrés à la Fig. 1, toutes les couches de l'empilement 10 seront identiques et toutes les couches dans l'empilement recombiné 22 seront identiques à l'exception qu'elles seront positionnées de telle sorte qu'elles ne s'engagent pas et qu'elles main- tiennent des intervalles entre les couches pour conférer les propriétés d'isolation et de protection désirées dans les produits finaux 26. Comme le notera le spécialiste de la technique, en se référant aux brevets et demande de brevet susmentionnés, la combinaison de diverses couches, épaisseur de couches, types de matières et dimensions de couches est indéfiniment possible en fonction des produits finaux désirés et de la performance et des propriétés désirées dans ces produits finaux.
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D'une manière analogue, le spécialiste de la technique notera que des produits de différentes applications finales telles que dans le domaine de l'automobile, comme protection et isolation thermiques, protection et isolation acoustiques, isolation thermique dans des dispositifs de cuisson, etc., peuvent être conçus et qu'un procédé et un appareil appro- priés de la présente invention, tels que ceux illustrés et exemplifiés à la Fig. 1, peuvent être utilisés pour fabriquer ces produits d'isolation et de protection thermiques et sonores multicouches.
La Fig. 2 illustre un autre aspect important de la présente invention dans lequel des couches multiples de feuille métallique 42 sont amenées à partir de rouleaux de feuille métallique 41 et ensuite dirigées vers la fente collectrice constituée par l'espace entre les rouleaux 43 et 44 pour former un empilement multicouche 10 de couches de feuille métallique. L'empilement 10 est alors amené vers des dispositifs de plissement ou de marquage 46 et 47 pour communiquer à l'empilement de feuilles métalliques multicouche 10 une marque ou un pli sur au moins une partie de la largeur de l'empilement 10, lesquels marques ou plis alternent dans les directions gauche et droite, comme illustré à la Fig. 2 à l'endroit des dispositifs de marquage 46 et 47.
Les dispositifs de marquage ou de plissement 46 et 47 sont actionnés à des intervalles alternés désirés pour constituer une longueur Y entre des directions de plissement ou marquage alternées, faisant que l'empilement de feuilles métalliques multicouche 10 se plie à l'endroit des plissements respectifs dans des directions alternées d'une manière en zigzag et en formant un empaquetage plié en z de l'empilement multicouche au fur et à mesure que l'empilement avance. La longueur Y du paquet à plis en z 23 sera déterminée par et est égale à la longueur Y entre les marques ou plissements conférés à cet égard à l'empilement multicouche continu mobile de feuilles métalliques par les dispositifs 46 et 47.
Le paquet à plis en z 23 constitue une nouvelle forme de l'empilement multicouche de
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feuilles métalliques, qui présente diverses applications comme alimen- tations ou matières premières pour diverses opérations de fabrication produisant des pièces multicouches de feuilles métalliques ou de feuilles métalliques et de couches de fibres. Le paquet à plis en z 23 permet le transport et le stockage efficaces d'un apport ou inventaire d'empi- lements multicouches de feuilles métalliques de propriétés et types divers sans la nécessité de devoir stocker des grands rouleaux de feuilles ou rouleaux de matière fibreuse.
Lorsqu'il est nécessaire de fabriquer une pièce particulière, le paquet à plis en z 23 constitue une source aisément disponible d'alimentation continue d'un empilement prêt à l'utilisation, préassemblé des couches de feuille métallique désirées, avec ou sans la présence éventuelle de fibres, matière plastique, canevas léger, adhésif, plaque de métal, etc., couches, à partir duquel l'opération de fabrication ou de formation ou d'estampage de pièces peut produire des pièces sur une base continue.
Comme le notera le spécialiste de la technique, si l'on se réfère à la Fig. 2 et si l'on se réfère à la description s'y rapportant ainsi qu'aux descriptions des brevets et demande de brevet référencées ci-dessus, le nombre de couches de feuille métallique et d'autres matières peut varier de deux à un nombre désiré quelconque en fonction de l'application finale pour laquelle le paquet plié en z de matière d'empilement de feuilles métalliques multicouche sera utilisé. Par exemple, toutes les couches peuvent être des couches de feuille métallique lisse, les couches de feuille métallique peuvent alterner avec des couches fibreuses ou avec des couches d'adhésif ou autres, telles qu'un film plastique ou un film d'adhésif.
Ou bien, toutes les couches peuvent être des couches de feuille métallique qui sont texturées ou ondulées, ce qui peut donner lieu à une protection thermique "tout en métal", ou à des pièces d'isolation formées à partir de l'empilement
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multicouche 10, et qui peuvent éventuellement être complétées par une ou plusieurs couches de plaque de métal à des fins structurales.
La Fig. 3 est une illustration similaire à la Fig. 2 mais montrant un mécanisme et un dispositif différents pour communiquer la marque ou le plissement sur au moins une partie de la largeur de l'empilement multicouche 10. Comme illustré à la Fig. 3, des éléments rotatifs 56 et 57 comportant une partie mâle et femelle respective peuvent être positionnés de telle sorte que l'empilement multicouche 10 passe entre les éléments respectifs 56 et 57, qui sont stationnaires,
exceptés lorsqu'ils sont actionnés et entraînés à rotation d'un tour respectivement périodiquement à des intervalles prédéterminés pour produire la marque ou le plissement alterné sur une grande partie de la largeur de l'empilement multicouche 10 et des intervalles Y qui ensuite produisent un empaquetage plié en z d'une longueur correspondant à la longueur Y lorsque empilé sous la forme de l'empilement 23. On notera que, en fonction des caractéristiques de l'empilement multicouche 10 utilisé pour fabriquer le paquet à plis en z 23, il suffit que le marquage ou plissement alterné soit suffisant à provoquer le pliage de l'empilement 10 sous la forme en zigzag désirée aux intervalles désirés pour produire le paquet à plis en z ayant la longueur Y désirée.
Dans certains cas, le marquage ou plissement peut ne s'avérer nécessaire qu'aux bords de la largeur de l'empilement 10, tandis que dans d'autres cas il peut être nécessaire en de nombreux points sur la largeur de l'empilement 10, ou encore un marquage ou plissement continu peut s'avérer nécessaire sur la largeur entière de l'empilement 10, afin de réaliser le pliage alterné désiré pour produire le paquet à plis en z 23 désiré. Dans certains cas, le marquage ou plissement ne peut être nécessaire que sur la couche supérieure de l'empilement multicouche 10 ou dans certains cas sur plusieurs des couches mais non sur la totalité des couches de l'empilement 10.
Pour autant que l'empilement multicouche 10 se plie
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dans des directions alternées pour former le paquet à plis en z, le marquage ou plissement peut être maintenu à un degré minimal sur la largeur et à une pénétration minimale des couches de l'empilement 10.
Le paquet à plis en z 23 produit par les procédés et appareils illustrés aux Fig. 2 et 3 a des propriétés remarquables et une utilité remarquable comme alimentation pour les procédés de fabrication de pièces tels qu'illustrés à la Fig. 1 et décrits ci-dessus.
Le paquet à plis en z 23 de l'empilement multicouche continu 10 de couches de feuille métallique présente un grand nombre d'avantages et d'utilités dans la fabrication de pièces et de produits de feuille métalliques multicouches. Par exemple, lorsque des pièces de feuille métallique multicouches sont destinées à des applications dans le domaine de l'automobile et sont fabriquées en un lieu et doivent être transportées vers le lieu d'assemblage des automobiles, il y a lieu d'éviter que les pièces soient volumineuses, prennent un volume d'espace important pour le transport et fassent l'objet de détériorations au cours du transport.
D'une façon similaire, il n'est pas pratique de transporter et stocker des rouleaux de matières premières constituées de feuilles métalliques pour la fabrication de pièces finales à l'endroit ou à proximité de l'usine d'assemblage d'automobiles.
Le procédé et l'appareil de la présente invention tels qu'exemplifiés aux Fig. 2 et 3 donnent un produit remarquable nouveau et intéressant sous la forme d'un paquet à plis en z 23 de la couche continue de feuilles métalliques multicouche, qui est utilisable comme alimentation dans les procédés de fabrication de pièces individuelles façonnées telles qu'illustrées à la Fig. 1. Le paquet à plis en z 23 de l'empilement de feuilles métalliques multicouche plié 10 peut remplir divers rôles en fonction du type de feuille métallique dans l'empilement multicouche 10 ainsi que des autres couches telles que fibres, adhésifs, etc.
A titre illustratif, on notera que les produits de feuille métallique
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multicouches, tels que référencés en 26 à la Fig. 1 sont habituellement conçus pour des performances spécifiques sur la base du nombre de couches de feuille métallique, de l'épaisseur de chaque couche, de la texture de chaque couche, et sur la base du fait que celles-ci sont embouties, ondulées ou autres. Un but de la présente invention est de prévoir des procédés et appareils pour le transport le plus efficace d'un paquet à plis en z 23 pour constituer une alimentation appropriée sur une base continue vers une opération de formation de pièces telles qu'illustrées à la Fig. 1.
A titre d'exemple illustratif, on peut noter que dans un récipient, tel que le récipient 12 à la Fig. 1, si des pièces 26 formées et façonnées sont transportées dans un tel récipient, l'espace nécessaire pour un nombre donné de pièces 26 se calculera verticalement en termes de centimètres. Par contre, si l'on utilise un paquet à plis en z 23 obtenu suivant les procédés et appareils de la présente invention tels qu'illustrés aux Fig. 2 et 3, une quantité importante de matière multicouche peut être transportée de manière très compacte, qui peut être déterminée verticalement en centimètres par les plis de l'empilement multicouche dans le récipient 12.
La densité du paquet 23 de l'empilement multicouche plié en z 10 sera régie par l'installation et le procédé de fabrication qui utiliseront le paquet à plis en z 23, c'est-à-dire en fonction du fait que l'installation de fabrication produisant les pièces à partir du paquet à plis en z 23 de l'empilement multicouche 10 aura des capacités de traitement par emboutissage ou de formation d'ondulations ou autres. Si l'installation de fabrication n'a que des capacités d'estampage et de découpe, alors le paquet à plis en z 23 contiendra nécessairement un empilement continu constitué d'un empilement multicouche 10 embouti ou ondulé ou texturé de quelque autre façon que ce soit. Dans ce cas, chaque couche aura été emboutie ou ondulée individuellement avant d'être assemblée en l'empilement multicouche continu 10.
Dans le cas de bossages caractéristiques d'un
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empilement de feuilles d'aluminium de 2 millièmes de pouce à cinq couche lorsque amené sous la forme du paquet à plis en z 23 suivant le procédé et l'appareil de la présente invention tels qu'illustrés aux Fig. 2 et 3, le récipient 12 contenant un paquet à plis en z 23 contiendra environ cinq plis d'empilement multicouche 10 par 2,54 cm de hauteur.
Par contre, si les cinq couches de feuille d'aluminium de 2 millièmes de pouce sont toutes amenées sous la forme d'un empilement à cinq couches planes vers un seul dispositif d'emboutissage et sont embouties par un seul bossage configurationnel pour former un empilement multicouche 10 engagé, embouti, qui ensuite sera séparé à l'installation de fabrication tel qu'illustrée à la Fig. 1 avant d'être amené sous la forme d'un empilement multicouche final 22 pour produire des pièces finales, cet empilement à cinq couches 10 lorsque plié en z pour former un paquet à plis en z 23 peut conduire à environ vingt plis par hauteur de 2,54 cm dans le récipient 12.
C'est ainsi qu'on peut voir que la densité de transport dans un récipient donné est sensiblement plus grande lorsque l'on peut utiliser un paquet à plis en z pour cette configuration de l'empilement multicouche 10 de feuilles métalliques, dû à la capacité de fabrication à l'endroit de l'opération de formation des pièces. De façon similaire, si l'empilement multicouche 10 de feuilles métalliques est constitué simplement de cinq couches lisses et planes de feuille d'aluminium de 2 millièmes de pouce pliées en z en un paquet 23, tel qu'illustré aux Fig. 2 et 3, on estime que cet empilement de feuilles d'aluminium multicouche 10 peut être empaqueté sous la forme du paquet à plis en z 23 à raison d'environ cent plis par hauteur de 2,54 cm dans le récipient 12 de la Fig. 1.
C'est ainsi que l'on peut se rendre compte de l'efficacité et de l'avantage du paquet à plis en z 23 de la présente invention. Un tel paquet à plis en z de haute densité constitué d'une alimentation en feuilles métalliques multicouche pour une opération de fabrication de pièces peut être amené sous la forme d'une
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palette avec un apport continu de matière pour les opérations de formation de pièces, telles qu'illustrées aux Fig. 1 et 4 ou pour d'autres opérations de formation de pièces. Le paquet à plis en z réalisé par la présente invention constitue une manière plus efficace d'apporter une charge de feuilles métalliques multicouche continue que, comme indiqué ci-dessus, de transporter, manipuler et stocker des rouleaux individuels de feuilles métalliques à l'endroit de l'installation de fabrication des pièces.
La Fig. 4 illustre une autre configuration dans laquelle le paquet à plis en z 23 de l'empilement de feuilles métalliques multicouche 10 peut être utilisé de manière efficace suivant la présente invention. Sur la Fig. 4, on montre que l'étirage de l'empilement multicouche 10 du paquet à plis en z 23 et du récipient 12 destiné à être utilisé dans des opérations de fabrication ne doit pas nécessairement être vertical comme illustré à la Fig. 1, mais peut être horizontal comme illustré à la Fig. 4.
L'étirage horizontal de l'empilement de feuilles métalliques multicouche continu 10 de l'empilement 23 et du récipient 12 est plus approprié dans un grand nombre d'opérations de fabrication.
Dans un tel procédé de fabrication, le paquet à plis en z de l'empilement multicouche 10 est simplement tiré horizontalement du récipient 12, que l'on a fait tourner pour qu'il se situe du côté permettant le déploiement horizontal de l'empilement plié en z 10 du paquet 23.
Dans une telle configuration, l'empilement multicouche 10 peut glisser sur un support 63 par des rouleaux 61, qui amènent l'empilement multicouche 10 au dispositif de formation et de coupe 64, qui produit des pièces 66. Dans une telle configuration, les plis en z de l'empilement 10 peuvent être empêchés de s'affaisser hors du récipient 12 en posi- tionnant le récipient 12 légèrement angulairement, ou en prévoyant un élément de retenue 60 au sommet des plis en z pour permettre à un seul pli en z de sortir du récipient 12 à n'importe quel moment tel que
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demandé par l'étirage de l'empilement multicouche 10 par les rouleaux 61.
Un autre aspect de la présente invention est illustré à la Fig. 4, où l'on peut voir que les marques ou plissements 68 résultant de la configuration à plis en z de l'empilement multicouche 10 peuvent être configurés de telle sorte qu'ils n'entravent pas la formation de pièces telles que les pièces 66. Dans un grand nombre d'opérations, les plissements ou marques 68 seront formés dans les pièces finales et ceci sans conséquence. Toutefois, s'il s'avérait nuisible pour la pièce finale 66 de présenter un plissement ou une marque 68 dans une certaine zone de la pièce, le plissement ou la marque 68 peut être positionné de telle sorte qu'il soit dans la zone de déchet adjacente à la pièce lorsque la pièce est coupée de l'empilement de feuilles métalliques multicouche 10.
Les matières utilisables dans les empilements multicouches de la présente invention apparaîtront au spécialiste de la technique et sont normalement l'aluminium, l'acier inoxydable, le cuivre et autres feuilles métalliques et plaques de métal, les feuilles et plaques de métal enrobées de plastique, les stratifiés de métaux, les alliages de ceux-ci et d'autres métaux ainsi que les matières métalliques qui sont plasti- quement déformables et qui sont déformables de façon permanente. En plus du métal, d'autres matières peuvent être intercalées entre deux ou plusieurs des couches de feuille métallique de la structure multicouche de la présente invention.
Par exemple, des films plastiques, des films polymériques métallisés, des couches d'adhésif, des pulvérisations sur adhésifs, des revêtements, etc., peuvent être incorporés à la place des couches de feuille métallique ou entre celles-ci, en particulier dans les applications acoustiques où un amortissement sonore additionnel est désirable. L'épaisseur des divers métaux et autres couches utilisés dépendra de l'application ou de l'utilisation finale. Il est préférable que la structure multicouche soit faite principalement de feuilles métalliques d'une épaisseur de 0,152 mm ou moins et en particulier il est préférable
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que dans, par exemple, une structure à cinq couches, au moins les trois couches intérieures soient constituées de fines feuilles métalliques, par exemple des feuilles métalliques de 0,051 mm d'épaisseur.
Les couches extérieures d'un empilement tout en feuille ou tout en métal doivent fréquemment être des feuilles métalliques plus épaisses d'une épaisseur de 0,127 ou 0,152 mm. D'une manière similaire, lorsqu'il est souhaitable que les couches extérieurs servent de couches protectrices ou structurées, elles peuvent être constituées de plaques de métal d'une épaisseur de 0,254 ou même jusqu'à 1,27 mm. A cet égard, on notera également que les structures métalliques multicouches de la présente invention peuvent être constituées par une structure non constituée de feuilles mais constituée partiellement ou entièrement de couches de plaques de métal plus épaisses que les feuilles métalliques, c'est-à-dire des plaques métalliques ayant des épaisseurs excédant 0,152 mm.
C'est ainsi que toute couche de feuille métallique décrite ici peut être une couche de plaque de métal ou peut être toute autre matière telle que polymérique, fibreuse, etc.
Le nombre de couches dans l'empilement multicouche et les épaisseurs de chaque couche seront choisis par le spécialiste de la technique en fonction de la flexibilité désirée, de la résistance verticale requise dans la pièce ou le produit final, de la capacité de transfert de chaleur latérale, des exigences en matière d'amortissement sonore, etc.
L'épaisseur des différentes couches de feuille métallique peut aller de 0,020 à 0,152 mm, les feuilles métalliques d'une épaisseur de 0,051 à 0,127 mm étant avantageuses pour un grand nombre d'applications.
Lorsque des plaques plus épaisses sont utilisées en particulier pour les plaques supérieures ou plaques extérieures protectrices, les plaques métalliques peuvent avoir une épaisseur supérieure à 0,152 mm jusqu'à environ 1,27 mm, les plaques supérieures ou plaques extérieures préférées ayant une épaisseur de 0,254 mm à environ 0,762 mm.
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Certains exemples de combinaisons de nombres de couches et d'épaisseurs des couches ondulées et de séparation alternées utilisées dans la formation des structures de feuilles métalliques multicouches de la présente invention sont (en millièmes de pouce, 1 millième de pouce = 0,001 pouce, 1 pouce = 25,4 mm) 2/2 ; 2/2/5 ; 10/2/5; 2/2/5/5 ; 5/0,8/0,8/5 ; 10/2/2/5 ; 10/2/2/2/5 ; 5/2/2/2/5 ; 2/2/2/2/2/5 ; 5/2/2/2/2/10; 8/2/2/2/4;10/2/2/10; 5/2/2/10 ; 5/0,8/0,8/5 et 10/2/0,8/0,8/2/5.
Des exemples de structures de plaques de métal sans feuille sont : 10/30 ; 10/10/50 ; 10/8/8/8; 30/10/10/10/30 ; 8/8/8 et 50/8/8/10. Les matières pour les feuilles et plaques utilisées dans la présente invention sont similaires à celles décrites dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 5. 958.603, le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 5. 939.212 et la demande de brevet PCT n WO 98/44835, dont les descriptions sont incorporées ici à titre de référence. Les épaisseurs relatives précitées des couches peuvent s'appliquer à des combinaisons de métal/fibre/plastique/canevas léger/etc. utilisables dans les procédés et produits de la présente invention.
Les empilements multicouches de feuilles métalliques utilisés dans la présente invention auront avantageusement une épais- seur totale d'environ 12,7 mm à environ 25,4 mm ou plus, en fonction du nombre de couches, de la hauteur des configurations structurales telles que bossages ou ondulations, etc., désirés pour une application ou utilisation finale de protection d'isolation particulière. Par exemple, un empilement à cinq couches normal comportant des couches ondulées aura une épaisseur totale d'environ 19,05 à 25,4 mm, avantageusement d'environ 20,3 à 22,86 mm. Une épaisseur similaire peut être utilisée dans une telle structure à cinq couches avec une couche extérieure ajoutée comme sixième couche. Une hauteur d'ondulation normale (épaisseur d'une seule couche ondulée) sera d'environ 2,54 à 12,7 mm et avantageusement d'environ 5,1 à 10,2 mm.
Une hauteur de bossage
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normale sera d'environ 0,254 à 2,54 mm, avantageusement d'environ 0,51 à 2,03 mm, 1,27 mm constituant une hauteur de bossage caracté- ristique, qui donnera un empilement embouti à cinq couches ayant une épaisseur totale d'environ 5,1 à 12,7 mm.
Les matières fibreuses utilisées dans les empilements multicouches de la présente invention sont des couches fibreuses conventionnelles et notamment du polyester, de l'aramide, de la fibre de verre, du papier et d'autres matières fibreuses qui confèrent des propriétés d'isolation thermique ou sonore désirées. Des exemples de ces empilements multicouches contenant des fibres sont décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 5. 658.634 et 5. 767.024, dont les descriptions sont incorporées ici à titre de référence. Le spécialiste de la technique notera en fonction des dessins et de la description ici les avantages particuliers conférés par la combinaison de couches métalliques et de couches fibreuses ou autres, ainsi que des couches d'autres matières telles que suggérées ci-dessus, notamment des matières plastiques, des films métallisés, etc.
Dans l'aspect de la présente invention ayant trait à la formation de l'empilement multicouche en un paquet à plis en z tel qu'illustré aux Fig. 2 et 3 et à l'utilisation de ce paquet à plis en z d'empilement multicouche à titre de matière comme alimentation dans des opérations de fabrication telles qu'illustrées par les Fig. 1 et 4 du présent brevet, on utilisera avantageusement des empilements de matières tels que des empilements à cinq couches ou sept couches de feuilles métalliques ou de feuilles métalliques en combinaison avec des couches d'autres matières telles que des couches de fibres, des couches de matière plastique, des couches d'adhésif, et analogues.
Toutefois, on notera que le cadre de la présente invention peut être utilisé avec des empilements multicouches de matières allant de deux couches métalliques à un grand nombre de couches en fonction des nécessités
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pour un modèle de produit particulier et peut être utilisé en utilisant une seule couche métallique en combinaison avec une couche de matière fibreuse, de matière plastique, etc., afin de former le paquet à plis en z tel qu'illustré aux Fig. 2 et 3 et ensuite utiliser le paquet à plis en z dans des opération de fabrication pour produire des pièces individuelles formées telles qu'illustrées aux Fig. 1 et 4. On notera également que certaines des couches dans l'empilement multicouche peuvent être discontinues ou comporter des trous dans les couches.
Par exemple, si l'on se réfère à la Fig. 1, on notera que les couches 15 qui sont ondulées par les dispositifs à onduler seront d'une longueur plus courte comparativement aux couches planes qui ne sont pas ondulées ou structurées d'une façon significative de façon à raccourcir de la même manière ces couches en longueur. Par conséquent, les couches 15 peuvent être coupées en segments qui sont amenés dans la fente entre les rouleaux 20 et 21. Toutefois, les trous ou intervalles entre les extrémités de couches segmentées 15 peuvent être coordonnés avec l'estampage des produits dans le dispositif 24, de telle sorte que les intervalles dans les couches discontinues 15 se produisent entre les estampages de produits et n'affectent pas la qualité ou la performance des produits finaux 26.
C'est ainsi qu'on notera que le spécialiste de la technique peut concevoir diverses combinaisons de matières, de couches segmentées, etc., pour autant que la structure globale de l'empilement multicouche puisse être amenée sous la forme du paquet à plis en z tel qu'illustré aux Fig. 2 et 3 et puisse ensuite être tirée du paquet et utilisée dans des opérations de fabrication telles qu'illustrées aux Fig. 1 et 4.
Un autre avantage obtenu par la présente invention consiste en l'utilisation séparée de dispositifs à emboutir tels que 48 et 49 de la Fig. 2, qui peuvent être utilisés normalement beaucoup plus rapidement, tel que de trois fois la vitesse linéaire des opérations de
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formation et d'estampage de pièces telles qu'illustrées par le dispositif 24 de la Fig. 1. La présente invention confère ainsi l'avantage de permettre un investissement moindre dans les dispositifs à onduler pour former des couches ondulées ou embouties multicouches, qui peuvent défiler à vitesse élevée et empilées sous la forme du paquet à plis en z 23.
Ensuite, le paquet à plis en z 23 peut être utilisé à un taux de production plus lent en mètres par minute dans les opérations d'estampage et de formation de pièces illustrées aux Fig. 1 et 4. Avant la présente invention, les dispositifs à emboutir ou à onduler étaient positionnés en ligne pour alimenter directement une opération de formation de pièces ou d'estampage de pièces, nécessitant un investissement important en dispositifs à emboutir ou à onduler pour chaque chaîne de formation de pièces. En utilisant la présente invention, on peut utiliser un seul dispositif à emboutir ou onduler pour produire le paquet à plis en z et finalement, on obtient une alimentation en empilement multicouche valant trois chaînes de production de formation de produits pour un seul dispositif à emboutir ou onduler.
Comme le notera également le spécialiste de la technique, d'après la description de la présente invention et notamment des dessins, la taille du paquet à plis en z 23 peut être ajustée à une taille désirée quelconque, en fonction du récipient 12 de la Fig. 1 et de la Fig. 4 et n'est limitée que par la taille qui peut être conférée par la longueur Y et la hauteur du paquet à plis en z 23. Normalement avec les empilements de feuilles métalliques multicouches amenés sous la forme du paquet à plis en z 23, le poids par récipient n'est pas un facteur limitatif, alors que le volume du récipient 12 sera habituellement le facteur limitatif sur la capacité.
D'autres variantes des procédés de fabrication et d'utili- sation du paquet à plis en z des empilements de feuilles métalliques multicouches suivant la présente invention apparaîtront au spécialiste de la technique suivant les enseignements de la présente description.