Brevet FR2469436A1 — publié le 19810522

L'invention a pour objet une peinture a base de bisulfure de molybdène ou d'oxyde ferrique et les capteurs solaires revêtus de ladite peinture. Le secteur de la technique considere est celui des peintures et vernis, plus particulièrement ceux captant le rayonnement infra-rouge et celui des recupérateurs d'énergie, notamment solaire. On sait qu'une peinture opaque,ou un vernis, transparent ou incolore, est constitué essentiellement d'un liant, substance de base donnant naissance à un film recouvrant la surface à peindre, éventuellement pour rendre fluide le liant, d'un solvant, qui s'évapore, et éventuellement d'additifs tels que pigment, adjuvants charge ... ajoutant ou renforçant des proprietes à la peinture. On sait deja que de nombreuses ameliorations aux peintures courantes ont ete apportées ces dernières années, en particulier pour faciliter l'applicationS accelcrer le sechage, augmenter la resistance mecanique à la corrosion ou encore diversifier l'aspect esthetique du film. obtenu apres application. On connaît notamment des peintures a base d'alkydes, résines polyesters modifiées a l'huile offrant une grande diversité d'emploi, pouvant'réagir avec. de nombreux produits. On a étudié de nombreuses modifications des alkydes et-en particulier celle apportée en présence d'isocyanates : on obtient alors des alkyde-uréthannes.Ceux-ci rentrent notamment dans la composition d'encres d'imprimerie et de peintures. On connaît aussi des capteurs solaires dont la face exposee au soleil est recouverte d'un revêtement destiné à capter les rayons solaires. Ce revêtement doit en outre résister à l'action destructrice du milieu exterieur et à celle des rayons, notamment des U.V. On a cherché une nouvelle peinture aux propriétés nouvelles et dont l'application aux capteurs apporte une solution à la corrosion de la face avant extérieure du capteur avec une capacité nouvelle de capter les I.R. Pour atteindre cet objectif, la peinture selon l'invention renferme les constituants suivants dont les pourcentages sont indiqués en poids de constituant rapporté au poids total de ladite peinture - entre 60 et 70 , préférentiellement 65 % d'un premier constituant pris dans le groupe suivant : MoS2, Fe203; - entre 30 et 40 %, préférentiellement 35 % d'un second constituant comportant au moins un alkyde uréthanne. PréférentiellementD le premier constituant est une poudre anhydre, pour permettre une meilleure homogénéité dans les alkydes-uréthannes;et ainsi obtenir un mélange parfait et un produit aux propriétés uniformes sur toute la surface du feuil. lesdits alkyde-uréthannes sont préparés à partir d'alkydes et d'uréthannes, dans les proportions respectives suivantes - entre 20 et 25 % d'au moins un uréthanne, - entre 10 et 15 % d'au moins un alkyde. Dans un mode de réalisation, le second constituant comporte en outre les composants usuels d'un vernis associés auxdits alkyde-uréthannes etse présente ainsi sous la forme d'une émulsion mate et incolore. En vue de son emploi, la peinture doit être diluée dans au moins 20 Z d'un diluant pris préférentiellement dans le groupe suivant. : ladite spirit, trichloréthylène, essence de térébenthine le- pourcentage étant exprimé en poids de diluant rapporté au poids de ladite peinture avant dilution. Dans une application de cette peinture, un capteur solaire comporte une face exposée au soleil, revêtue d'une couche de peinture ayant la composition précitée. Dans une réalisation particulière, un capteur est plan et ladite couche de peinture est d'au moins 8 11, c'est-a-dire d'épaisseur suffisante pour capter les calories et protéger la face avant dudit capteur. Dans une réalisation préférentielle, on dispose a proximité de ladite face avant et parallèlement a celle-ci une vitre, la distance entre celles-ci étant d'au plus 8mm et préférentiellement comprise entre 3 et 5mm. Cette mesure permet, outre la protection, en particulier d'éviter des phénomènes de réfringence, nuisiblesauxbons résultats de l'appareil. Le résultat de l'invention est un produit nouveau constitué par une peinture à base de MoS2 ou Fe2O3 et une application aux capteurs solaires de cette peinture. Les avantages principaux de l'invention sont de fournir un revêtement ayant la nouvelle propriété de capter les calories lors d'un rayonnement solaire et de résister à de très hautes températures, de l'ordre de 500"C, provoquées par l'échauffement de la face avant du capteur sous le soleil. Un autre avantage est le prix de revient peu élevé d'une telle peinture, l'épaisseur de la couche étant en outre minime et suffisante pour des résultats satisfaisants. L'amélioration d'un capteur solaire par cette appliEation-n'apporte donc pas d'augmentation marquée de son coût. Une application de l'invention est la fabrication des capteurs solaires. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, accompagnée des dessins annexés, où - la figure unique est une coupe d'un capteur -Ç solaire portant la peinture selon l'invention. Les pourcentages indiqués dans la présente description se réfèrent aux poids de constituant rapporté au poids total de la composition. La peinture selon l'invention a pour principale caractéristique de renfermer un constituant capable de capter les calories provenant d'un rayonnement solaire frappant un corps revêtu de ladite peinture. Ce constituant est pris dans le groupe suivant : bisulfure de molybdène et oxyde ferrique. Ce constituant est utilisé dans l'état de pureté fourni dans le commerce. Il est préférentiellement pris sous forme de poudre anhydre. On adjoint, en outre, un constituant pour conférer à la peinture une résistance à l'action destructive des U.V. et éviter le craquèlement rapide, la mise en copeaux du film. Dans ce but, on prend au moins un alkydeùréthanne. On sait que ce second constituant provient d'alkydes et d'isocyanates (urethannes) selon la réaction suivante RNCO + HO - alkyde y alkyde Cette réaction donne des produits plus résistants à l'eau et à l'abras ion. le second constituant est préférentiellement réalise sous forme de vernis renfermant des alkyde-uréthannes accompagnés des solvants et éventuels colorants ou pigments composant usuels et connus des fabricants de peintures et vernis. Il se présente alors comme une émulsion, de préférence mate et incolore. Une fois dilué, il est facile à étendre, sèche rapidement et le feuil ainsi obtenu résiste au vieillissement sans se découper ou rouler en copeaux. On prépare une telle peinture en mélangeant peu à peu la poudre du premier constituant dans le second constituant, en agitant. On obtient alors un produit de teinte gris bleuté trop consistant pour être étalé tel quel. Il doit, avant emploi, être rendu fluide pour permettre l'application en couche très fine de l'ordre delO p, dans l'application ci-après, exemple non limitatif, plus généralement d'une epaisseur comprise entre 8 et 12p. Lorsque l'on désire utiliser la peinture ainsi constituée, on la mélange à un diluant convenant aux compositions a base d'alkyde-uréthannes.On utilise préférentiellement le white spirit, le trichloréthylène, l'essence de térebenthine, par exemple à raison d'au moins 20 % de diluant. La composition de la peinture selon l'invention est la suivante - entre 60 et 70 % de bisulfure de molybdène ou oxyde ferrique; entre 30 et 40 % d'au moins un alkyde-uréthanne. Dans un exemple de réalisation préférentielle, on prend une peinture de composition ci-après - 65 Z de MoS2 ou Fe2O3 pur, - 20 Z d'uréthannes, - 15 % d'alkydes. Cette peinture résiste à une très forte température, telle que 450"C. Une composition à 60 Z du premier constituant capte moins bien que le rayonnement solaire : en plein soleil et mistral, un capteur plan, dont la face exposée au soleil est recouverte d'un film de 10 de cette composition, monte au plus à 900C, alors que, toutes choses égales par ailleurs, un capteur pour lequel on a pris une peinture à 65 % vajusqu a + 1450C, Une peinture à 700C de MoS2 ou Fe2O3 est plus fragile que les pré cédentes et nécessite davantage de protection. Elle risque, à la longue, de se fissurer ou décoller en lambeaux. On va décrire ci-après une réalisation particulière dans une application de ladite peinture Celle-ci,offrant la propriété de capter les rayons solaires avec une bonne capacité, peut être appliquée sur la face avant d'un capteur exposé au soleil. Apportant l'avantage usuel de protéger cette surface des agressions extérieures, elle ajoute en plus l'intérêt d'améliorer les résultats d'un tel capteur, sans en augmenter considérablement le prix. Une telle application vaut pour un capteur de n'importe quel type. On a choisi, ici, de montrer une réalisation de capteur-plan solaire. Selon un mode de réalisation, représenté en coupe sur la figure unique, le capteur se compose d'un boîtier 1 comportant un fond la comportant des cannelures longitudinales lb d'une section droite trapézoidale et des parois latérales le, de telle sorte que le boîtier est d'une forme générale parallélépipédique et est ouvert à sa partie supérieure. Sur ce boîtier 1 est disposée une plaque 2 qui obture en totalité l'ouverture du boîtier 1. Cette plaque peut être réalisée soit à partir d'une plaque en acier galvanisé, soit d'une plaque en acier inoxydable. Cette plaque comporte une face avant exposée au soleil 2a, une face arrière 2b. La face exposée au soleil 2a est enduite d'une couche de peinture selon l'invention, la face arrière 2b est mise au contact d'un serpentin 3, disposé dans le boîtier 1 et noyé dans un isolant 4, par exemple de la laine de verre ou de la vermiculite ou tout autre isolant pouvant supporter une temperature d'au moins 1500C. Dans le serpentin 3 circule un fluide caloporteur tel que de l'eau ou un gaz, lequel fluide monte en température sous l'effet des rayons solaires. Au-dessus de la plaque 2 et à proximité de celle-ci, est disposée une vitre 5. Celle-ci est parallèle à ladite plaque et est à une distance de celle-ci d' au plus 8mm, de préférence entre 3 et 5mm. Cette vitre est enchâssée dans un cadre composé de fer en L, lequel cadre est fixe au boîtier 1. Le capteur comporte en outre une jambe de force 7 réglable en longueur pour permettre l'orientation du capteur. Cette jambe de force 7 est articulée sur le fond cannelé du boîtier et est destinée à être piquée dans le sol. Le capteur peut comporter, à sa partie située du côté du sol, deux ou plusieurs pieds 8 effilés pour être piqués dans le sol. On capte ainsi le maximum de radiations en réalisant un excellent "corps noir" et en évitant des phénomènes de réfringence nuisibles au bon fonctionnement de l'appareil. Dans une réalisation particulière, on prend une vitre de verre courant, préférentiellement d'une teinte vert bronze et d'épaisseur 3mm,uneplaque ou d'acier inosydable/galvanisé de 5/10mm d'épaisseur, recouverte d'une couche de peinture de îOu sur sa face avant, un serpentin rempli d'eau de diamètres intérieur-exterieur 10-12mm et de la laine de verre disposée à l'arrière du serpentin sur une profondeur minimale de 45mm ou maximale de 100mm, l'arrière 7 du capteur étant crénelé comme représenté sur la figure. Ce serpentin est relié à une réserve d'eau qui se trouve portée à une température + élevée selon les conditions atmosphériques. Cette réserve constitue un mode d'approvisionnement en eau chaude pouvant aller jusqu's remplacer le chauffe-eau traditionnel et constituer un chauffage d'appoint des pièces d'un appartement On a expérimenté le capteur plan tel que spécifié dans la réalisation particulière ei-dessus et obtenu les résultats suivants 90 C# #130 C le 30.08.1979 +130 C à l6h. par beau temps 90 C# #130 C le 19.09.1979 #145 C plein soleil et mistral le 21.09.1979 4115 C le 25.09.1979, par mistral force 8, température exté rieure = + 170C = l'eau de la chaudière est à 88"C. Bien entendu, un tel capteur pourrait avoir pour fluide caloporteur de l'air, par exemple, qui permettrait un chauffage par air pulsé chaud, lthi- ver, et pourrait servir à la climatisation l'été en lui annexant un échangeur frigorifique de type connu. Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, la peinture et les capteurs solaires qui viennent d'être décrits pourront être remplacés par l'Homme de.l'Art par des peintures et capteurs solaires remplissant la même fonction. REVENDICATIONS 1 - Peinture caractérisée en ce qu'elle renferme les constituants suivants dont les pourcentages sont indiqués en poids de constituant rapporté au poids total de ladite peinture - entre 60 et 70 Z, préférentiellement 65 % d'un premier constituant pris dans le groupe suivant : MoS2, Fe203; - entre 30 et 40 %, préférentiellement 35 %, d'un second constituant com portant au moins un alkyde-uréthanne. 2 - Peinture selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit premier constituant est à l'état de poudre anhydre. 3 -Peinture selon l'une quelconque des revendications 1, 2, caractérisée en ce que lesdits alkyde-uréthannes sont préparés à partir des composants sui vants pris dans les proportions suivantes, exprimées en poids de consti tuant rapporté au poids total de ladite peinture - entre 20 et 25 Z d'au moins un uréthanne, - entre 10 et 15 Z d'au moins un alkyde. 4 - Peinture selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ledit second constituant comporte en outre les composants usuels d'un vernis associés auxdits alkyde-ure-thanneset qu'il se présente sous la forme d'une émulsion mate et incolore. 5 - Peinture selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, prête pour son application sur le support à recouvrir, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre au moins 20 % d'un diluant pris préférentiellement dans le groupe suivant : white spirit, trichloréthylène, essence de téreubenthine, le pourcentage étant exprimé en poids de diluant rapporté au poids de ladite peinture avant dilution. 6 - Capteur solaire caractérisé en ce qu'il comporte une face exposée au soleil recouverte d'une couche de peinture comportant les constituants suivants - entre 60 et 70 X, préférentiellement 65 Z d'un premier constituant pris dans le groupe suivant : MoS2, Fe203; - entre 30 et 40 X, préférentiellement 35 %, d'un second constituant com portant au moins un alkyde-uréthanne. 7 - Capteur plan solaire selon la revendication 6, composé d'une plaque ayant une face avant exposée au soleil et une face arrière, de fluide caloporteur, disposé contre ladite face arrière, et d'un isolant séparant ledit fluide et ladite face arrière du milieu extérieur, caractérisé en ce que ladite face avant est recouverte de ladite peinture. 8 - Capteur selon l'une quelconque des revendications 6, 7, caractérisé en ce que ladite couche de peinture a une épaisseurmoyenne entre 8 et 12p. 9 - Capteur selon l'une quelconque des revendications 7, 8, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une vitre disposée parallèlement à ladite face avant et en avant de celle-ci, à une distance de celle-ci d'au plus 8mm, et préférentiellement entre 3mm et 5mm. 10- Capteur selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que ledit isolant est pris dans le groupe des produits isolant et ré sistant à une température d'au moins 1500C, préférentiellement la laine de verre, la vermiculite. 11- Elément absorbeur pour un capteur solaire selon l'une quelconque des reven dications 6 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte une face destinée à être exposée au soleil revêtue de ladite peinture.