Brevet FR2382642A1 — publié le 19780929

Des isolations thermiques sont connues sous diverses formes p. ex. laine de verre, laine minérale, fibres inorganiques ou organiques, mousses synthétiques ou bien des matières naturelles telles que du liège. L'invention tient à créer des isolations thermiques améliorées qui permettent particulièrement une isolation à haute effi cacité, ayant une épaisseur minime et qui soient adaptées aux exigences mécaniques et thermiques. Fn plus, ces isolations thermiques doivent astre faciles à manier, posséder un poids léger et ne pas créer des frais de fabrication trop importants. L'invention prévoit que l'isolation thermique se compose d'un certain nombre de feuilles en matière à haute réflexion et de couches en matière d'espacement disposées alternativement l'une sur l'autre. La transmission calorifique entre deux plaques parallèles se fait sous forme de rayonnement, conduction et convection. Afin d'obtenir une isolation thermique favorable, chaque processus mentionné doit entre le plus restreint possible. La haute capacité de réflexion de certaines matières telles qu'aluminium, or ou argent sous forte pure ou sous forme d'une couche de quelques angström, n'a trouvé jusqu'à ces jours qu'un rare emploi. L'invention profite cependant de ces qualités mentonnées. L'emploi de feuilles avec surface à haute réflexion diminue de façon considérable l'échange calorifique par rayonnement. Plus la chute de température est grande entre les feuilles, plus l'isolation thermique est efficace. La matière d'espacement doit le plus possible tenir compte des exigences suivantes : En cas idéal, elle ne doit pas faire obstacle à l'échange calorifique par rayonnement entre les surfaces réfléchissantes, ce qui signifie qu'elle doit Entre transparente pour le rayonnement thermique. Ainsi l'espacement contient beaucoup de gaz (par exemple de l'air). Afin d'éviter le transport calorifique par convection de ce gaz, la distance entre les feuilles réfléchissantes, ctest-à-dire l'épaisseur de l'interstice, doit 8tre petite. La matière d'espacement doit assurer cette distance également en pratique lors de certaines charges.Afin de tenir la conduction- thermique au plus bas, il faut ttche d'éviter que la matière d'espacement forme des endroits à grande conductibilité calorifique. D'une part ceci exige le choix d'une matière d'espacement possédant une petite conductibilité thermique, d'au tre part le chemin par lequel la chaleur est transportée par conduction entre les deux feuilles à températures inégales doit être le plus grand possible et montrer un petit diamètre. En plus la matière d'espacement doit posséder des qualités mécaniques favorables, c'est-à-dire flexible et prouver la stabilité nécessaire aux températures. La présente invention conseille d'utiliser pour matière d'espacement un matériau réticulé en polyuréthane, polyvinylchlorure, polyoléfines ou autre matière synthétique. Il faut comprendre par matériau réticulé une matière de mousse durcie dont les parois des bulles ont explosé de façon à ce qu'il ne reste plus qu'un squelette de matière (des baguettes). Les pores ouverts de cette façon doivent entre le plus grand possible suivant l'emploi de l'isola- tion. Ires limites de grandeur snt données par la stabilité du matériau. A partir brune certaine épaisseur le matériau réticulé pert de sa cohésion lorsqu'il dépasse une certaine grandeur moyenne des pores. Une bonne moyenne s'élève à 3 à 5 pores par cm.Des données pour l'épaisseur de la matière d'espacement seront indiquées par la suite. Lors d'une couche à épaisseur minime et à grands pores, le matériau réticuléreste pratiquement transparent. Si l'on utilise des matériaux réticulés pratiquement transparents pour le rayonnement thermique, 1' échange par rayonnement peut tout de -m & e avoir lieu malgré la structure du matériau. Le squelette du matériau réticulé est très mince grace à quoi les endroits à conductibilité calorifique élevée sont minimes. La somme des surfaces touchant les feuilles est plus petite que 0,5 % de la surface globale. En plus, la distance que la chaleur doit parcourir d'une feuille à l'autre à travers la matière de structure est considérablement plus grande que l'épaisseur de la couche étant donné qu'il est peu probable que deux points de contact se fassent directement face.A part les qualités désirées en ce qui concerne l'échange calorifique par rayonnement le matériau réticulé a en plus l'avantage d'empocher le courant de convection du gaz entre les couches. Ainsi l'échange calorifique par convection du gaz entre les couches est diminué. La matière structurale peut également se composer d'un filet lâche ou d'un tissu de fibres, tout particulièrement inorganiques telles que fibres minérales ou laine de verre. Ce genre de matière correspond également aux exigences de la matière d'espacement. La stabilité de température en devient même meilleure. Lors de tempé ratures très élevées, il est possible d'utiliser des bandes en amiante. Cependant, il faut surveiller que le volume de la matière d'espacement soit le plus petit possible proportionnellement au volume global. Une amélioration de ce genre se laisse réaliser par tous les matériaux d'espacement en estampant partiellement les couches. Pour bien des cas, il est possible de poser les feuilles réfléchissantes et la couche d'espacement l'une sur l'autre sans fixation, en particulier lorsqu'un enrobage externe ou un autre recouvrement assure une bonne fixation de l'isolation. Dans bien d'autres cas, cependant, il est désirable de fixer les couches avec les feuilles. Ainsi, l'invention recommande dans une autre forme de réalisation de souder ou coller les couches d'espacement aux feuilles réfléchissantes aux points de contact. D'utilisation de la mousse réticulée comme matière d'espacement et de feuille d'aluminium comme couche réfléchissante évite la soudure. Il suffit de ramollir la mousse réticulée par un solvant ; celui-ci s'évapore une fois que la mousse se trouve sur la feuille d'aluminium, l'alliage se fait et l'état original de la mousse se retrouve. La transmission calorifique par rayonnement ne joue qu'un rt- le inférieur pour des isolations à petites différences de température. En ce cas il est possible, sans trop diminuer l'effet de l'isolation thermique, de remplacer les feuilles réfléchissantes par des feuilles moins ou pas du tout réfléchissantes, par exemple des feuilles synthétiques. La transmission calorifique par convection est touJours empêchée grâce à la subdivision en de minces couches et également par la matière d'espacement. Selon le but d'utilisation de l'isolation thermique, l'invention peut se composer d'une seule couche de matière d'espacement et de deux feuilles réfléchissantes contigues, ou alors il est possible de créer diverses couches d'isolation en superposant alternativement feuilles réfléchissantes et couches d'espacement. Il est également possible d'utiliser une suite de couches avec différentes matières d'espacement et différentes feuilles réfléchissantes ceci, lorsqu'il s'agit de très grandes différences de température. Une particularité est le cas d'une seule feuille réfléchissante sur laquelle repose la matière d'espacement. Cette isolation peut servir en forme de rouleaux par exemple à l'enrobage de tuyaux ou d'autres objets. L'entourage multiple mène de nouveau au principe fondamental de l'invention présente. Un autre développement de l'invention prévoit qu'une partie de l'isolation thermique est fermée hermétiquement. L'échange calorifique par conduction d'une isolation formée de la sorte peut titre réduit par le remplissage d'un gaz à basse conductibilité thermique, par exemple gaz carbonique ou fréon. Une évacuation partielle de l'interstice mène au meme résultat. Il existe plusieurs façons de réalisation pour cette fermeture hermétique. Ainsi extérieurement, des feuilles métalliques peuvent etre disposées de façon débordante afin d'être soudées. I)es feuilles métalliques extérieures munies d'une couche thermoplastique se laissent également souder. Au lieu d'une couche munie de thermoplaste, une bande en matériau thermoplastique entre les bords des feuilles métalliques extérieures permet également la soudure. Si la matière d'espacement est en mousse réticulée, celle-ci peut aussi servir à souder les feuilles extérieures au lieu de la bande thermoplastique. L'invention prévoit aussi une subdivision des parties de l'isolation hermétique en divers éléments. Cette subdivision peut se réaliser par exemple par soudure des couches de feuilles avec la mousse réticulée de la matière d'espacement. Cette subdivision mène à une exécution plus flexible des éléments d'isolation. Ces éléments, remplis d'un gaz à basse conductibilité thermique, montrent l'avantage de rester étanches-lors d'un endommagement dsun seul élément. Un élément de l'isolation rendu hermétiquement étanche, le cas échéant, peut servir dans une autre phase de l'invention de centre entouré d'une isolation conventionnelle. L'enrobage est par exemple en mousse polyuréthane ou polystyrène. Si ce centre est subdivisé en éléments, il est utile pour l'emploi pratique par exemple pour l'application de plis, de marquer ces éléments sur l'enrobage extérieur en isolation conventionnelle. Afin de coller le centre directement sur une matière de base ou de la combiner avec n'importe quel matériau, le centre peut être pourvu d'une couche autocollante. Les isolations pour tuyaux peuvent entre préconfectionnées, le cas échéant, en combinaison avec des mousses conventionnelles. Des plaques flexibles autocollantes munies d'une couche protectrice sont très utiles pour des objets à grande courbure. Le dessin montre : Fig. 1 : une coupe transversale d'un exemple de l'isolation thermique selon l'invention. Fig. 2 : schéma d'une coupe transversale de l'isolation thermique selon l'invention. L'isolation thermique selon fig. 1 montre deux couches 2 en matériau réticulé. La structure de cette mousse à grands pores forme un filet en trois dimensions de minces baguettes qui ne possèdent que de très petites surfaces de contact 3 avec les feuilles réfléchissantes 7 des couches extérieures de l'isolation ainsi qu'entre les deux couches 2. Les feuilles réfléchissantes 1 en aluminium peuvent cependant également eatre en synthétique pourvu d'une mince couche en aluminium, or ou argent. L'exemple démonstratif de l'isolation de fig. 2 montre le centre 4 consistant en couches alternatives 5 de matériau réticulé et de feuilles réfléchissantes 6. L'enrobage 7 du centre 5 est d'une isolation traditionnelle, par exemple en polyuréthane ou en mousse polystyrène. Il a déjà été mentionné que la distance entre les feuilles réfléchissantes 6, c'est-à-dire l'épaisseur de la couche d'espacement 5, doit Aetre si petite que le transport calorifique par convection reste négligeable. La valeur limite dépend du genre de gaz dans l'interstice, de la pression de ce gaz, de la différence de température entre les deux feuilles et de la position de l'interstice (verticale, horizontale, etc.). Pour exemple : lorsque l'air à pression atmosphérique sert de gaz-et qu'il y a une différence de température entre deux feuilles de 200, à n'importe quelle position, la distance doit être au-dessous de 5 mm. La fraction du transport calorifique par convection est alors au-dessous de 10 3. Plus la différence de température est élevée, plus l'espace entre les couches doit être réduit. Il peut entre admis en général que l'espace entre les feuilles répond, par exemple pour l'air, à l'équation suivante Ra = nombre Rayleigh, g = accélération de la pesanteur, coefficient de dilatation du volume, & distance des feuilles réfléchissantes, 41C = différence de température entre les feuilles réfléchissantes, a = diffusivité thermique, 9= viscosité cinématique. Le tableau suivant montre plusieurs exemples de valeurs mesurées ou calculées pour la conductibilité thermique moyenne de l'isolation suivant la présente invention. Tableau Matière Matériau épaisseur épaisseur tempéra- tempéra- Conductibilité moyenne d'espacement pour d'une cou- globala gaz ture en- ture du (W/m ) (par cm) feuilles che (mm) (mm) vironnen- récipient te ( C) ( C) polyuréthane aluminium 5 30 air 15 25 0.029 1) 0.025 2) 4 pores polyuréthane aluminium 5 30 fréon 15 25 0.018 1) 0.012 2) 4 pores 12 amiante aluminium 5 175 air 15 25 0.020 2) 2 pores 1) mesuré aluminium 5 175 air 35 300 0.085 1) 0.048 2) 2) calculé REVENDICATIONS 1. Isolation thermique, caractérisée en ce qu'un nombre il limité de feuilles en matière à haute réflexion (1) et de couches en matière d'espacement sont posées alternativement l'une sur l'autre. 2. Isolation thermique selon-la revendication 1, caractérisée en ce que la matière d'espacement est en matériau réticulé (2). 3. Isolation thermique selon la revendication 1, caractéri sée en ce que la matière d'espacement est formée par un lace fi let ou un tissu de fibres, particulièrement en fibres inorganiques telles que fibres minérales ou laine de verre. 4. LC, Isolation thermique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la matière d'espacement se compose de bandes en amiante. 5. Isolation thermique selon l'une quelconque des revendications sus-citées, caractérisée en ce que la matière d'espacement est partiellement estampée. 6. Isolation thermique selon l'une quelconque des revendications sus-citées, caractérisée en ce que les couches d'espacement (2) sont soudées aux points de contact (3) avec les feuilles ré Sléchissantes (1). 7. Isolation thermique selon l'une quelconque des revendications sus-citées, caractérisée en ce que les couches d'espacement sont collées aux points de contact avec les feuilles réfléchissantes. 8. Isolation thermique selon l'une quelconque des revendications sus-citées, caractérisée en ce que les feuilles réfléchis santes sont remplacées par tout genre de feuilles non réfléchis santes servant de séparation. ; 9. Isolation thermique selon l'une quelconque des revendications sus-citées, caractérisée en ce qu'un élément de matière est enrobé hermétiquement. 10. Isolation thermique selon la revendication 9, caractéri sée en ce que l'élément (4) est rempli d'un gaz à basse conductibilité calorifique. t 11. Isolation thermique selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'élément (4) est partiellement évacué afin de diminuer la conductibilité calorifique. 12. Isolation thermique selon l'ensemble des revendications 9 à 11, caractérisée en ce que l'élément est subdivisé en sections. 13. Isolation thermique selon l'une quelconque des revendications sus-citées, caractérisée en ce qu'un élément servant de centre (4) est pourvu d'un enrobage (7) en isolation conventionnelle. 14. Isolation thermique selon l'ensemble des revendications 12 et 13, caractérisée en ce que les sections subdivisées sont marquées à l'extérieur de l'enrobage. 15. Isolation thermique selon l'une quelconque des revendications sus-citées, caractérisée en ce qu'elle est pourvue d'une couche autocollante.