Brevet FR2427191A1 — publié le 19791228

Dans la demande 77 34725 du 18 novembre 1977 intitulée "Capteur Solaire à ruissellement, la Société demanderesse a décrit, un matériau composite dit "Tapis Solaire" constitué d'un matelas thermoplastique cellulaire de structure fibreuse, alvéolaire ou feutrée, permettant le ruissellement d'un liquide caloporteur, ledit matelas adhérant de part et- d'autre à deux feuilles de matériau thermoplastique dont l'une au moins, exposée au soleil e t perméable au rayonnement solaire, l'autre servant de support, les deux étant étanches au ruissellement. Ces feuilles sont soudées sur les bords pour assurer de la structure. L'alimentation et la circulation en fluide caloporteur est assurée soit par des goulottes surverses, soit par des collecteurs profilés appropriés.La caractéristique de cette structure tient à sa faculté d'adaptation à tout support sur lequel elle est déroulable. L'objet de la présente invention consiste en un procédé de fabrication de cette structure composite dite "Tapis Solaire" caraeterise en ce que le film perméable au rayonnement solaire et le support sont coextrudés et soudés avec insertion simultanée du matelas fibreux interne. Conformément à l'invention, on peut réaliser en une seule opération la fabrication du film perméable au rayonnement solaire et du support tout en les rendant solidaires du non tissé. On peut ainsi obtenir un tapis solaire de longueur indéfinie, pouvant être coupé à la longueur désirée et dont les extrémités sont fixées, suivant une génératrice, à des tubes profilés en plastique ou en métal constituant les collecteurs. La description suivante et les figures qui l'illustrent données à titre non limitatif permettent de mieux comprendre l'invention. La figure 1 représente un schéma général du dispositif de co-extrusion La figure 2 représente un tube collecteur La figure 2b représente une section droite d'un tube collecteur fixé à la structure complexe par collage et soudure La figure 2c représente une section droite d'un tube collecteur profilé obtenu par extrusion La figure 3 représente le dispositif assurant les soudures latérales du tapis Comme on peut le voir sur la figure 1 la filière se compose d'une extrudeuse pour le support, 1, d'une seconde extrudeuse pour le film perméable au rayonnement solaire, 2, d'un dérouleur sur lequel le matelas cellulaire non tissé, 3, se déroule et passe dans un coin isolant, 4, pour s'insérer entre les deux films, ces derniers s'échappant réciproquement des lèvres flexibles, 5, de la filière de coextrusion. Cette dernière est évidemment munie d'éléments chauffants, 6. Par opposition aux fières classiques de coextrusion des thermoplastiques, cette filière a la particularité de recevoir le matelas alvéolaire non tissé dans sa partie centrale en évitant que celui-ci soit porté à une température trop élevée. Le film transparent et le support sont formés à température élevée pouvant aller de.1800 C à 2800 C. Ils viennent en contact avec les deux faces du matelas alvéolaire sur lequel ils adhèrent. L'adhésion ainsi réalisée est ensuite renforcée en soumettant cette structure complexe à l'action d'une pression entre un cylindre presseur, 7, et un rouleau refroidisseur, 3. Ces cylindres sont munis d'une circulation d'eau et assurent également un refroidissement rapide du complexe. Deux vérins 14 alimentés par de l'air comprimé sous une pression de 1 à 5 kg actionnent le rouleau presseur 7 et lui permettent d'exercer une pression sur le tapis solaire 1, 2, 3 quand celui-ci arrive en contact avec le rouleau refroidisseur 8. Une meilleure qualité des soudures latérales du tapis peut être obtenue en donnant à ce niveau un diamètre plus important au rouleau presseur comme on peut le voir figure 3. Le matériau du film perméable aux rayons solaires est choisi dans le groupe des thermoplastiques suivants : polyéthylènes haute et basse densité, polypropylène pouvant éventuellement contenir jusqu'à 15 % en poids de polyéthylène, chlorure de polyvinyle, fluorure de polyvinyle, polyamides, polyearbonates, résines acryliques et polyesters, ces films pouvant être éventuellement associés à un second film transparent insensible aux rayonnements ultraviolets, destinés à la protection du 1er film contre le vieillissement. L'épaisseur du film perméable aux rayons solaires varie selon les matières plastiques de 50 à 200 microns. En vue d'empêcher ou de retarder la photodégradation des résines, due aux rayons ultraviolets, on peut encore ajouter aux résines divers additifs, ou leur incorporer certains pigments tels que noir de carbone ou dioxyde de titane. Pour chaque famille de matières plastiques, on recommande des additifs spécifiques à utiliser dans une fourchette de concentration donnée. On aura ainsi : Polymère Agents anti UV concentration polyéthylènes benzophénone 0,5 % haute et basse densité benzotriazole t. butylphényl salicylate polypropylènes benzophénone 0,15 à 1 % organo métallique (nickel) PVC benzotriazole 0,5 à 1 % benzophénone cyanoacrylate et/ou pigments sels de Barium, Cadmiun Zinc, Plomb polyesters insaturés addition de méthyl métacrylate et/ou benzotriazole 0,2 % polyearbonates benzotriazole benzophénone 0,5 % polyuréthanes iso cyanat es Le plus souvent, ces additifs sont mélangés aux granulés et incorporés au cours de l'extrusion. Les films protecteurs contre le vieillissement peuvent être par exemple en polyterephtalate d'éthylène ou en acetate de cellulose. Le matelas alvéolaire non tissé, est le plus souvent, mais non exclusivement, constitué de fibres longues de polypropylène, ou de polyamide, ou de polyester, ou par un mélange de ces fibres. Il se présente sous la forme dtun tissu très aéré ayant quelques millimètres d'épaisseur pouvant assurer un débit de fluide caloporteur de 100 à 300 1/heurte par mètre de largeur, et doit posséder une bonne tenue mécanique pour ne pas se rompre lors du passage dans la filière. Les fibres de ce matelas non tissé contiennent également un colorant vert ou noir ajouté dans la résine au niveau de la granulation, donc avant l'élaboration des fils. Le film support peut être constitué des mêmes matériaux que le film perméable au rayonnement solaire, mais de préférence on le choisit dans le groupe du polyéthylène basse densité ou des polyamides. Son épaisseur est supérieure à celle du film perméable et de l'ordre de quelques millimètres : 1 à 3 mm. Le support peut avantageusement être allégé par incorporation à la résine d'une substance qui passe à l'état gazeux à la sortie de la filière, tel que l'azodicarbonamide qui se décompose en libérant de l'azote et de l'anhydride carbonique générateurs de bulles, ce qui améliore les propriétés d'isolation thermique du support. On peut également ajouter un agent nucléant qui assure la régularité des dimensions des bulles. Les collecteurs sont des cylindres en métal ou en plastique. On les choisit de préférence en plastique pour leurs propriétés de résistance à la corrosion, leur facilité de fixation et leur légèreté. les cylindres collecteurs, 12, en plastique présentent une fente, 13, selon une génératrice conformément à la figure 2. Ils peuvent être réalises par soudure à partir de tubes figure (2a) ou être réalisés directement par extrusion figure (2b). Leur diamètre est de 1 à 3 cm. Ils sont en polyéthylène haute ou basse densité, polypropylène, chlorure de polyvinyle ou polyamide. La liaison avec le tapis solaire est réalisée de la façon suivant. On décolle à l'extrémité du tapis le film, 9, et le support, 10, du non tissé sur une longueur d'énviron 1 centimètre. On les colle sur la face extérieure à chaque languette. Dans certains cas, en particulier quand la nature des matériaux est identique, cette liaison peut être réalisée par soudure voir figure 2a. On peut également renforcer la résistance et I'éanchéité de cette liaison en soudant des baguettes de matière plastique, 11, de nature identique à celle constituant le collecteur, 12, sur les faces extérieures des languettes. Le film et le support se trouvent alors placés au coeur de la soudure. La longueur du collecteur est de quelques centimètres supérieure à la largeur du tapis solaire. On assure par soudure l'étanchéité aux extrémités du collecteur et on relie celui-ci au circuit decirculation de l'eau ou du fluide caloporteur. L'exemple suivant est donné à titre non limitatif. EXEMPLE Un tapis solaire est constitué d'un non tissé de fibres de polyamide 6 de 5 mm d'épaisseur. Le film est en polyéthylène basse densité contenant un agent anti UV. Son épaisseur est de 100 microns. Le support est en polyéthylène basse densité contenant 1 % d'azodicarbonamide et un agent nucléant. L'épaisseur du support est de 1 millimètre. La température de la filière est de 2800 C. La vitesse de tirage est de 3 mètres par minute. Etant donné la conception de la filière, le temps de séjour du non tissé est suffisamment court pour que sa température à coeur reste inférieure au point de fusion de la fibre. Par contre ses faces externes sont chauffées par le contact avec le film et le support. et y adhérent. REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication d'une structure complexe étanche dite "Tapis Solaire'l constituée d'un matelas thermoplastique cellulaire de structure fibreuse, feutrée ou alvéolaire, permettant le ruissellement d'un fluide caloporteur, entre un film thermoplastique perméable au rayonnement solaire, et un film thermoplastique support, caractérisé en ce que les matériaux constituant le film perméable et le film support provenant de 2 extrudeuses alimentent une filière spéciale de coextrusion qui reçoit dans sa partie centrale le matelas cellulaire avec soudage simultané des 3 couches et que les extrémités du tapis solaire ainsi réalisé sont collées, soudées ou insérées dans des collecteurs tubulaires appropriés. 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la température d'extrusion des films varie de 1800 C à 2800 C, suivant la nature des thermoplastiques utilisés alors que le temps de séjour et de déroulement du matelas cellulaire est suffisamment court pour que sa température demeure inférieure à son point de fusion. 3 - Procédé selon les revendications 1 et 2 prises dans leur ensemble caractérisé -en ce que l'adhérence entre les 3 bandes composant le tapis solaire est assurée par-le cheminement dans une partie commune- courte à l'extrémité de la filière et renforcée par pression entre un rouleau presseur et un tambour refroidisseur. 4 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le film perméable au rayonnement solaire est choisi dans le groupe des thermoplastiques comportant les polyéthylènes haute et basse densités, le polypropylène comportant éventuellement jusqu'à 15 % de poly éthylène, les polyamides, les polycarbonates, le chlorure de poly vinyle, le fluorure de polyvinyle, les résines acryliques et les polyesters 5 - Procédé selon les revendications 1 et 4 prises dans leur ensemble caractérisé en ce que la résistance aux U.V. des thermoplastiques peut être améliorée par des additifs spécifiques et des pigments appropriés. 6 - Procédé selon la-revendication 1 caractérisé en ce que le film support est constitué d'un thermoplastique éventuellement allégé choisi dans le groupe du polyéthylène basse densité, et des polyamides. 7 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le matelas cellulaire est en un matériau thermoplastique fibreux, coloré en teinte sombre choisie dans le groupe du polypropylène, des polyamides, des polyesters ou de leur mélange. 8 - Procédé selon les revendications 1 et 7 caractérisé en ce que le matelas cellulaire a une épaisseur de 1 à 10 mm et permet un débit de fluide caloporteur de 100 à 300 1/heurte par mètre de largeur. 9 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les collec teurs sont des cylindres en matière plastique présentant une fente selon la génératrice, dans laquelle vient s'insérer le matelas cellulaire, les films étant collés soudés ou sertis sur le collecteur.