Brevet FR2390883A1 — publié le 19781208

La présente invention concerne un procédé pour augmenter la susceptibilité d'une matière à la réaction à l'énergie des micro-ondes et plus particulièrement un procédé permettant de chauffer de cette façon des matières ne pouvant pas jusqulici être chauffées par des micro-ondes. Les micro-ondes sont des ondes électromagnétiques qui transportent de l'énergie à travers l'espace. Le spectre des fréquences pouvant ère utilisé pour le chauffage aux micro-ondes d'un objet est supérieur à celui des ondes de radio transmission et avec des fréquences bien inférieures à celles de l'infrarouge ou de la lumière visible. Par exemple, pour les fours industriels et ménagers à micro-ondes, le F.C.C. permet quatre fréquences, la plues fréquente étant de 2450 MHz parce qu'elle permet en général l'utilisation d'organes de dimensions raisonnables. Les règlements des Etats-Unis d'Amérique permettent l'utilisation de 915 MHz. L'action de ces micro-ondes sur différentes matières varie.Les matières peuvent être classées en trois classes générales par rapport à leur comportement quand elles sont exposées aux micro-ondes. Ces trois classes sont (1) les matières réfléchissantes, (2) les matières transparentes et (3) les matières absorbantes. Les métaux ou certaines autres matières qui entrent dans la première classe agissent dans une certaine mesure à la façon d'un miroir et ils réfléchissent les micro-ondes. Les matières se comportant dans une certaine mesure comme le verre et sont transparentes aux micro-ondes qui par suite peuvent les traverser, entrent dans la seconde classe. Les autres matières, qui absorbent les micro-ondes, entrent dans la troisième classe.Peu de matières sont complètement transparentes ou absorbantes, de sorte que dans la plupart des cas les matières de la seconde classe absorbent une partie de l'énergie des micro-ondes et les matières de la troisième classe n'absorbent pas toute l'énergie des micro-ondes. Cependant il est en général considéré que les matières pouvant être chauffées de façon substantielle par les micro-ondes entrent dans la troisième classe. La vitesse de chauffage dépend de la masse > du poids, de la forme et de la composition. Pour différentes raisons, il peut être désirable de chauffer des matières des deux premières classes en utilisant des micro-ondes, mais il ne semble pas que cela ait été possible jusqu'à la présente invention. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 2 783 348 concerne le chauffage haute fréquence, en particulier le chauffage rapide par pertes dans le diélectrique de grandes surfaces. Il décrit une enceinte pour minimiser ou éliminer le rayonnement etil suggère l'utilisation du chauffage par pertes dans le diélectrique pour des pièces de grande superficie, telles que les matelas en caoutchouc mousse) les panneaux pour parois5 des groupes de noyaux en sable ou des préformes en matière plastique. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 2 798 832 propose un procédé pour agiter le milieu de refroidissement à l'aide d'ondes sonores pour produire une structure complètement martensitique. L'utilisation de fréquences élevées telles que des ondes soniques est suggérée pour supprimer les effets indésirables d'une couche de vapeur isolante. Le film est instantanément supprimé avec une augmentation nette de l'efficacité de la trempe. La fréquence utilisée est de 25 000 Hz mais des fréquences jusqu'à 5 MEz sont aussi utilisées. Le brevet cité concerne un procédé pour la trempe des métaux ferreux et pour l'augmentation de la dureté. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 323 340 décrit un procédé et un appareil pour le formage à froid et la suppression des contraintes des rouleaux de métaux, simultanément. Le brevet cité concerne la normalisation des ressorts en spirale. Les contraintes internes du métal sont éliminées en soumettant le métal à des vibrations ultrasoniques de 22 à 100 kHz. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 894 892 concerne un procédé pour le traitement thermique et le frittage de pièces compactes en métaux en poudre pour préparer des agglomérés pour l'opération de formage final. Il est utilisé un préchauffage par haute fréquence de 50 kHz pendant une durée suffisante pour réduire substantiellement la résistivité électrique de l'aggloméré en poudre métallique. Le brevet cité propose de la poudre agglomérée à une fréquence de l'ordre de 50 kHz pendant une durée suffisante pour réduire substantiellement la résistivité de l'aggloméré de poudre afin qu'il réponde plus facilement au. chauffage par induction basse fréquence et par suite de réduire la durée de chauffage dans le champ d'induction basse fréquence. Il a été trouvé conformément à l'invention que des matières ne pouvant pas être chauffées par des micro-ondes peuvent être rendues susceptibles d'être chauffées par des micro-ondes quand un agent réactif est appliqué à ces matières. Du point de vue de l'invention, un réactif est un composé qui, quand il est ajouté à une autre matière, rend cette autre matière susceptible dtetre chauffée par l'énergie des micro-ondes, une matière facilement chauffée par de l'énergie de micro-ondes (classe 3) est considérée comme étant une matière à "couplage fort" aux micro-ondes, une matière ne pouvant pas etre chauffée par l'énergie des micro-ondes (classes 1 et 2) est considérée comme une matière "ne se couplant pas" aux micro-ondes > et une matière pouvant être chauffée par l'énergie des micro-ondes, mais n'étant pas suffisarnent chauffée ou dont la température ne peut pas être élevée d'une façon suffisante, est considérée comme étant une matière à "couplage faible", Ces matières sont celles qui tombent dans la zone intermédiaire entre les classes 2 et 3. I1 a été trouvé conformément à l'invention que desmatières ayant un "couplage fort" pour ltexcitation par les micro-ondes > quand elles sont associées à une matière "ne se couplant pas" ou à "couplage faible" rendent le mélange total facilement susceptible au chauffage par les micro-ondes. La présente invention a par suite pour objet un procédé pour améliorer la susceptibilité d'une matière au chauffage par les micro-ondes pour qu'elle puisse être facilement chauffée à des températures élevées par irradiation par des micro-ondes. L'invention a aussi pour objet un procédé avec lequel des matières réfractaires commerciales non susceptibles d'être chauffées par des micro-ondes sont rendues aptes au chauffage à des températures élevées par 1 t énergie des micro-ondes. L'invention a aussi pour objet de rendre une substance susceptible de réagir à l'énergie des micro-ondes par mélange de A1203 et de CaO avec de l'eau et par réaction du mélange. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple. Conformément à l'invention la susceptibilité d'une matiere à la réaction avec des micro-ondes est améliorée par association de cette matière avec un agent à couplage fort. I1 a été constaté au cours d'essais que les matières suivantes à l'état granulé sont des agents à couplage fort. T A B L E A U Oxyde de cobalt - Co304 Nitrure de chrome - CrN Oxyde de fer (noir) - Fe3O4 Bioxyde de manganèse Oxyde de nickel - NiO Oxyde de nickel - Ni203 Aluminate de calcium - Ca Al O x yz Il est indifférent que les composés ci-dessus soient ajoutés en tant que tels ou soient formés pendant le traitement. Par exemple Fe203, qui n'est pas un agent à couplage fort; peut être utilisé et être converti en Fe304 pendant le traitement Par des essais il a été trouvé aussi qu'une substance susceptible de réaction avec l'énergie des micro-ondes peut être formée par mélange et réaction d'une proportion majeure de A1203 avec une proportion mineure de CaO et d'eau. Individuellement Au 203 et CaO sont des matières à couplage faible.Le A1203 et le CaO sont de préférence mélangés à l'état de granulés et l'eau est ajoutée à ce mélange sec pour la réaction pour obtenir de l'aluminate de calcium. Le A1203 représente de préférence au moins 90 7. du poids du mélange sec et l'eau ajoutée au mélange sec représente de préférence 8 à 15 % du poids du mélange sec. Des mélanges commerciaux contenant environ 95 % de AI 203 ont été utilisés avec succès. Un de ces mélanges est vendu sous la marque déposée Taylors 440 Cartable Refractory. Le mélange obtenu contient la quantité désirable d'aluminate de calcium et le couplage a lieu. Même après élimination d'une partie ou de la totalité de l'eau, le mélange reste une matière à couplage fort, soit sous la forme d'une pièce pleine soit après avoir été broyée à I'état de poudre. Selon un aspect de l'invention, une matière réfractaire commerciale, telle que MgO, qui individuellement ne peut pas être chauffée par des micro-ondes, est associée à une ou plusieurs des matières à couplage fort considérées ci-dessus en les mélangeant à l'état de granulés. Le mélange complet est ensuite chauffé par des micro-ondes à une température, par exemple de 13600C. De l'eau peut être ajoutée au mélange et le produit résultant peut être converti en une masse solide et être séché avant le chauffage par les micro-ondes. Suivant un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, une tle d'acier inoxydable a été revêtue avec une épaisseur de 19 mm de la matière réfractaire coulable Taylors 440 (séchée à l'air à 12 Z d'eau) la tôle atteignant une température de 260"C après 15 minutes. Le procédé selon l'invention permet le chauffage des mélanges au rouge ou à l'incandescence, de sorte que les températures élevées des matières réfractaires peuvent être obtenues. Il est possible aussi d'obtenir un chauffage différentiel suivant l'épaisseur d'une matière ne se couplant pas, par exemplewune couche de matière devant être chauffée par application d'une matière à couplage fort uniquement sur le côté supérieur. La quantité de matière à couplage fort n'est pas une condition critique. Une quantité aussi faible que I % permet un certain chauffage. Une quantité supérieure à 90 % ne sera pas utilisée de préférence parce que les caractéristiques de la matière initiale seraient perdues. Cependant, le rendement de couplage (% de 11 énergie absorbée des micro-ondes) sera d'autant plus élevé que le pourcentage de matière à couplage fort sera plus élevé. Il doit être compris-que la matière 9 couplage fort peut être associée à la matière n'ayant que peu ou pas de susceptibilité aux micro-ondes par mélange avec des ingrédients réagissant pour former la matière à couplage fort dans le mélange. Bien entendu, la description qui précède ntest pas limitative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes sans que l'on sorte de son cadre. REVENDI CATIOsS 1. Procédé pour améliorer la susceptibilité d'une substance à la réaction avec de l'énergie de micro-ondes, caractérisé par l'addition à cette substance d'une matière réagissant avec les micro-ondes, ce réactif étant capable d'une réponse à l'énergie des micro-ondes substantiellement supérieure à la réponse de la substance. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière réactive est choisie dans le groupe constitué par l'oxyde de cobalt Cl304, le nitrure de chrome CrN, l'oxyde de fer Fe3O4, le bioxyde de manganèse MnO2, l'oxyde de nickel NiO, l'oxyde de nickel Ni2O3 et un mélange d'une proportion majeure du produit de réaction de Ale03 et de CaO mélangé avec de l'eau et séché, et les mélanges de ces matières. 3. Procédé selon revendication I ou 2, caractérisé en ce que la substance est une pièce pleine et la matière réactive est placée sur la surface de cette pièce. 4. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite substance et ladite matière réactive sont granulaires et on les associe en les mélangeant ensemble. 5. Procédé pour préparer une substance susceptible à la réac- tion avec de l'énergie de micro-ondes, caractérisé en ce qu'il consiste à mélanger ensemble et a faire réagir une proportion majeure de AI203 avec une plus petite proportion de CaO et de l'eau. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on mélange au moins 90 % en poids de AI2 03 sous forme granulaire avec CaO sous forme granulaire pour former un mélange sec et on ajoute au mélange sec de 8 à 15 % en poids d'eau 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on élimine ensuite l'eau du mélange.