Brevet FR2487482A1 — publié le 19820129

"Radiateur à infrarouge comprenant une masse moulée d'un ma- tériau émettant des radiations dans l'infrarouge et d'un matériau fritté." La présente invention a pour objet des radiateurs à infrarouge dits "radiateurs infrarouges capables d'émettre un rayonnement chauffant dans la gamme de longueur d'onde du rayonnement infrarouge, lorsqu'on les chauffe. Le rayonnement infrarouge est plus facilement absorbé par les matériaux devant être chauffés, comparativement au rayonnement visible ayant des longueurs d'onde de 0,3 à 0,8 um, et ce rayonnement active le mouvement moléculaire du matériau, ce qui a pour effet de produire un grand dégagement de chaleur. Il en résulte que le rayonnement infrarouge a été largement utilisé dans le domaine du chauffage et du séchage. Il est bien connu que la transmission de l'énergie thermique peut être classée dans les trois catégories consti- tuées par la conduction, la convexion et la radiation. En ce qui concerne particulièrement les dispositifs de chauffage, la cuisson des aliments est effectuée habituelle- ment de façon variée comprenant par exemple des procédés uti- lisant principalement le chauffage direct par conduction ther- mique selon lequel la nourriture est rôtie ou bouillie par une flamme directe telle qu'une flamme provenant du gaz, du pétrole ou du charbon ou provenant de plaques chauffantes telles qu'une plaque portée à haute température, et le procédé dans lequel l'air, comme dans des fours, est chauffé et l'é- nergie calorique contenue dans l'air chaud est transmise à la nourriture à cuire c'est-à-dire que le chauffage s'effectue alors principalement par convexion. Les produits constituant les aliments comprennent de l'eau, des protéines, de l'amidon, des matières grasses et analogues, et ces produits ont des caractéristiques d'absorp- tion indiquées dans la figure 1, c'est-à-dire qu'ils ont un facteur d'absorption, ou absorbance, élevé, dans la gamme de longueur d'onde du rayonnement infrarouge, particulièrement dans la partie de la gamme de longueur d'onde infrarouge au- dessus et éloigné de 3 um, et qu'ils ont la propriété d'absor- ber l'énergie correspondant aux facteurs d'absorption du ra- yonnement infrarouge de leurs constituants individuels et de les transformer en chaleur. Dans le but de chauffer plus ef- ficacement les aliments, il est nécessaire d'effectuer les radiations à partir de l'extérieur en utilisant un rayonne- ment infrarouge important ayant des longueurs d'onde corres- pondant aux diverses absorbances des constituants individuels de l'aliment. Par irradiation avec un rayonnement infrarouge, les mo- lécules des constituants d'un produit alimentaire destiné à être chauffé, sont soumises à une agitation et se chauffent par elles-mêmes, de sorte que le chauffage par ce mode de ra- diation s'effectue dans des conditions plus efficaces au point de vue thermique et énergétique que dans le cas des procédés habituels par conduction et par convexion, ce qui a pour avan- tage une économie d'énergie. Les caractéristiques d'absorption indiquées dans la figure 1 montrent que le chauffage par le rayonnement infra- rouge est avantageux lorsqu'on désire obtenir un chauffage efficace pour la cuisson des produits. Ce procédé nécessite une source de chauffage par irradiation avec un rayonnement infrarouge dans une gamme de longueur d'onde correspondant aux longueurs d'onde absorbées par le produit à cuire. En ce qui concerne le chauffage, le corps humain est constitué par de l'eau, des protéines, des matières grasses et des constituants analogues. D'une façon similaire au chauffage des produits alimentaires, on peut obtenir également un chauf- fage efficace du corps humain à l'aide d'un rayonnement infra- rouge, comme indiqué par les caractéristiques d'absorption du corps humain selon la figure 2. En général, l'énergie E émise par un corps est repré- sentée selon l'équation de 4................ (1) dans laquelle t représente l'émissivité, f> représente une constante, et T représente la température absolue en 'K. Cela signifie que l'énergie est déterminée par la tempé- rature du corps et l'émissivité ou vitesse de radiation du ma- tériau et qu'il est ainsi possible d'obtenir une source de radiation infrarouge à l'aide d'un matériau ayant une émissi- vité élevée dans la région des longueurs d'onde infrarouges, et de chauffer ce matériau à une température suffisamment élevée. Il est connu que des matériaux ayant une grande valeur de l'émissivité selon l'équation (1) comprennent les cérami- ques. En fait, les céramiques sont utilisées habituellement comme source de radiation infrarouge. Les céramiques ont été utilisées comme un radiateur par formation d'un dépôt de céra- mique sur des substrats ou en fabriquant des masses de céra- miques frittées selon le procédé suivant. (a) Procédé selon lesquels les produits céramiques sont frittés à des températures élevées pour obtenir des masses de céramique frittée. (b) Procédé consistant à former un e couche de céramique par projection d'un revêtement en présence d'une flamme ou revêtement "à la flamme". (c) Procédé selon lequel des liants organiques ou miné- raux sont combinés avec des matériaux céramique et le mélange est ensuite appliqué et fritté. Les radiateurs infrarouges obtenus par le procédé (a) en utilisant des masses de céramique frittée sont disponibles dans l'industrie, par exemple sous la dénomination "brûleur Dschwamk" utilisé dans les installations fonctionnant au gaz. Ce procédé comporte une plaque chauffante en céramique frittée, ayant une multitude d'orifices de faible dimension disposés verticalement à la surface de la plaque, et grâce auxquels lors de la combustion du gaz au-dessous de la plaque chauffan- te, la flamme passe à travers les ouvertures précitées en chauffant la plaque et en produisant un rayonnement infrarouge important. Toutefois, ce procédé présente un grand nombre d'inconvénients du fait que la masse céramique frittée a une très faible résistance mécanique à l'impact, une faible résistance aux cycles de passage du froid à une température élevée, qu'il est peu économique, que la masse céramique est épaisse et lourde de sorte que sa capacité thermique est élevée ce qui conduit à l'obtention d'une lente augmentation de la température au début du chauffage, et enfin qu'en raison des propriétés adiabatiques de la masse céramique frittée, la tem- pérature de la surface reste basse avec une faible radiation d'énergie E selon l'équation (1). En d'autres termes, une masse céramique frittée présente l'inconvénient que l'énergie de radiation est faible par rapport à l'énergie de chauffage. Le procédé de revêtement par projection (b) est un pro- cédé selon lequel une surface métallique est rendue rugueuse par exemple par soufflage, et qu'ensuite le matériau céramique est projeté pour former un revêtement selon la technique du revêtement par projection en présence de plasma ou d'une flamme, de façon à obtenir une couche de revêtement par pulvé- risation, c'est-à-dire une couche radiante. L'une des caracté- ristiques de la couche du radiateur céramique obtenue selon la technique du revêtement par pulvérisation réside dans le fait que l'épaisseur de la couche est suffisante pour être dans la gamme de plusieurs dizaines de > à plusieurs centai- nes de y et qu'ainsi la capacité thermique devient si faible que la surface de la couche céramique a une température rapi- dement plus élevée que l'ensemble de la céramique frittée, ce qui comporte l'avantage que la radiation d'énergie devient grande selon l'équation (1). Toutefois, selon ce procédé, la couche de revêtement est obtenue par projection de particules de matière céramique à température élevée contre un substrat métallique, de sorte que cette couche est essentiellement po- reuse. En raison de cette porosité, le substrat est soumis à l'influence corrosive de l'environnement et, à la suite de l'utilisation prolongée de ce type de radiateur, la couche de revêtement par projection se détache, ce qui provoque une perte de rayonnement infrarouge. Le procédé (c) utilisant une peinture résistant à la chaleur consiste à mélanger des peintures résistant à la cha- leur et des matériaux produisant une radiation dans l'infra- rouge pour obtenir des peintures qui sont ensuite appliquées sur des substrats métalliques et soumises à la cuisson pour former une pellicule contenant un matériau produisant une ra- diation dans l'infrarouge désigné par la suite matériau de radiation infrarouge. Toutefois, selon la disposition mention- née ci-dessus, le rayonnement infrarouge effectivement émis à à partir du matériau de radiation infrarouge, est retenu par la pellicule car le constituant principal de la peinture ré- sistant à la chaleur est généralement constitué par une résine de silicone ayant une absorbance élevée dans la gamme de lon- gueur d'onde infrarouge de-" 7 à 10 pin. Il en résulte que le rayonnement infrarouge dans une certaine gamme de longueur d'onde émise à partir du matériau de radiation infrarouge se trouve filtré et qu'il est impossible d'obtenir un rayonnement infrarouge dans la gamme de longueur d'onde efficace pour la cuisson des éléments ou du corps humain, entraînant ainsi une perte d'énergie qui est préjudiciable pour l'obtention de bons résultats de cuisson ou de chauffage. La présente invention a pour objet un radiateur infra- rouge ayant une excellente résistance à la chaleur et à la corrosion. L'invention a également pour objet un radiateur infra- rouge ayant d'excellentes propriétés de ratiation dans l'infra- rouge. L'invention a aussi pour objet un radiateur infrarouge capable de produire efficacement une radiation chauffante dans la gamme de longueur d'onde de l'infrarouge, par utili- sation de la chaleur provenant d'une source de chauffage telle que le gaz, le pétrole, ou une source électrique. Enfin l'invention a pour objet un radiateur infrarouge particuliè- rement utile dans les dispositifs de chauffage fonctionnant au gaz tels qu'un chauffage par panneau, un grill, un four, un chauffage fonctionnant au pétrole, un four électrique, un rôtisseur électrique ou des appareils analogues. On peut fa- briquer les différents dispositifs mentionnés ci-dessus, à l'aide d'un radiateur infrarouge comprenant un corps ou une masse constitué par un matériau de radiation infrarouge et par un matériau fritté, tous deux se présentant sous la forme de poudres qui sont utilisées pour former un corps solide continu. Le corps ou masse précité est utilisé sous la forme d'une plaque, d'un tableau, d'une feuille ou sous une forme analogue. En vue d'obtenir une résistance mécanique suffisan- te de la masse ainsi qu'une efficacité élevée des radiations infrarouges, le rapport en poids entre le matériau de radiation infrarouge et le matériau fritté est généralement dans la gam- me de-0,2:1 à 9:1. De préférence, le radiateur infrarouge de l'invention comprend un substrat métallique, une couche de revêtement émaillé continu et dense faite par frittage et formée à la surface du substrat métallique précité, et une poudre d'un matériau de radiation infrarouge appliquée à la surface de la couche de revêtement émaillé précité. L'application de la poudre est effectuée de préférence par le procédé dit "revê- tement par projection au plasma". La figure 1 est un graphique indiquant le rapport exis- tant entre la longueur d'onde et l'absorbance de différents constituants des éléments. La figure 2 est un graphique indiquant la correspon- dance entre la longueur d'onde et l'absorbance du corps humain. Les figures 3a et 3b sont des coupes schématiques de radiateurs infrarouge connus. Les figures 4a et 4b sont des coupes schématiques de radiateurs à infrarouge selon l'invention. La figure 5 est un schéma indiquant les différentes opérations du procédé de préparation du radiateur infrarouge de l'invention. Les figures 6a et 6b sont des coupes schématiques d'un radiateur infrarouge utilisant une couche émaillée constituée par un matériau ayant une grande fluidité à l'état de fusion, d'une part avant d'effectuer un essai de durée à température élevée, et d'autre part, après avoir effectué l'essai précité. Avant d'examiner la disposition utilisée dans le radia- teur de l'invention, on décrit rapidement-ci-après les radia- teurs infrarouges de l'art antérieur fonctionnant selon les procédés (b) et (c), correspondant respectivement aux figures 3a et 3b. La figure 3a montre un radiateur infrarouge R com- prenant un substrat métallique 1 et des particules céramique 2 formant un revêtement projeté sur le substrat 1 selon le procédé (b) précité. Comme déjà mentionné, la couche de re- vêtement projeté constituée par des particules céramique comporte inévitablement des pores P, de sorte que le substrat est susceptible d'être attaqué par la corrosion atmosphérique au cours de son utilisation. La figure 3b indique un autre type de radiateur infra- rouge connu obtenu selon le procédé Cc) précité, et qui com- prend un substrat métallique 1 et une pellicule 3 contenant des particules céramique 2. Comme on peut le voir sur la fi- gure, les particules céramique sont complètement couvertes par la pellicule 3 constituée par une résine résistant à la cha- leur telle qu'une résine de silicone, ce qui conduit à une faible efficacité en ce qui concerne l'émission d'un rayon- nement infrarouge à partir des particules de céramique étant donné le revêtement de résine. (A) Disposition selon le radiateur infrarouge de l'invention. On examine maintenant les figures 4a et 4b montrant les dispositions typiques utilisées dans le radiateur infrarouge de l'invention. La figure 4a indique le radiateur infrarouge R de l'in- vention constitué par une masse moulée comprenant un matériau de radiation infrarouge 12 et un matériau fritté 14, se pré- sentant tous deux sous la forme de poudres soudées entre el- les pour former un corps ou une masse continue et dense. En vue de conférer à la masse précitée une résistance mécanique et une adhérence suffisante pour les utilisations pratiques, et pour obtenir une efficacité élevée de radiation infrarouge la proportion entre le matériau de radiation infrarouge et le matériau fritté est dans la gamme de 0,2:1 à 9:1. Si cela est souhaité, un substrat métallique peut être utilisé comme support à la masse moulée. En outre, il est préférable de choisir la granulométrie de la poudre dans la gamme de 10 à y pour le matériau de radiation infrarouge, et dans la gamme de 1 à 100)i pour le matériau fritté. Ces poudres sont habituellement moulées pour obtenir la forme souhaitée, par exemple par une presse à mouler sous une pression de 100 à 1000 kg/cm2 et une température de 600 à 10000 C, selon le type des poudres de départ utilisées. La figure 4b jindique une autre mise en oeuvre de l'in- vention comprenant un substrat métallique 16, une couche de revêtement émaillé 18 formée à la surface du substrat métal- lique 16 et constituée par un matériau fritté, et une poudre d'un matériau de radiation à infrarouge appliqué à la surface de la couche de revêtement émaillé 18. Selon cette disposition, le substrat nétallique est complètement protégé par la couche émaillée et devient stable contre la corrosion, même si le radiateur est utilisé en présence de matériau pro- voquant une corrosion par cémentation tel que le carbone, en présence de gaz corrosifs tels que S02 ou d'une solution cor- rosive telle qu'une solution de chlorure de sodium. (B) Matériau de radiation infrarouge (c'est-à-dire émettant une radiation infrarouge). Les matériaux de radiation infrarouge utilisés dans l'invention sont des matériaux capables d'émettre un rayonne- ment infrarouge lorsqu'ils sont chauffés, et ils comprennent par exemple les oxydes-métalliques tels que A1203, TiO2, SiO2, ZrO2, MgO, CaO, Cr203, NiO, CoO et MnO2, des oxydes mixtes tels que A1203, TiO2; 2A1203' 3SiO2; et ZrO2, CaO, des oxydes dou- bles tels que MgAl204; MgZrO3 et CaZrO3; des carbures tels que SiC, TiC, Cr 3C2 et ZrC, et des nitrures tels que BN, TiN, SiN et CrN, On peut en outre utiliser de façon efficace des maté- riaux contenant du carbone tels que le graphi'te et le graphite recouvert de nickel. Toutefois, dans un but d'économie et d'obtention de bonnes propriétés de radiation infrarouge, on utilise de préférence A1203, SiO2 et le graphique. (C) Procédé utilisant des liants pour particules émettant des radiations infrarouges. Le mélange de particules de matériaux émetteurs de ra- diations infrarouges et de matériaux frittés, peut être traité par des liants selon les procédés suivants pour obtenir une masse comme indiqué sur la figure 4a: (1) Procédé selon lequel le mélange de particules est dispersé dans un milieu approprié pour obtenir une pellicule émaillée, qui est ensuite frittée. (2) Procédé selon lequel les poudres du matériau de ra- diation infrarouge et du matériau de frittage sont mélangés et frittés selon des techniques de moulage par pression à haute température. Le radiateur à infrarouge du type précité doit être obte- nu dans des conditions de température et de durée exactement contrôlées étant donné que des températures trop élevées de cuisson ou des durées trop prolongées de cuisson même à des températures appropriées conduisent à l'obtention d'un produit fritté complètement vitreux recouvrant les particules du ma- tériau de radiation infrarouge, ce qui réduit d'autant la pro- duction de radiations infrarouge. Au contraire, lorsque la température de cuisson et la durée de cuisson sont insuffisan- tes, la résistance aux sollicitations mécaniques, la résistan- ce à l'abrasion et les qualités d'adhérence des couches du radiateur deviennent faibles. La température et la durée de la cuisson sont déterminées en prenant en considération la température de ramollissement, la dimension de particules, la distribution de la granulométrie ainsi que les proportions du mélange devant être soumises au frittage, les températures étant généralement dans la gamme de 500 à 10000C et la durée dans la gamme de 0,1 à 0,5 heures. Selon la disposition ifidiquée dans la figure 4b, la pou- dre de radiation infrarouge peut être appliquée sur la couche émaillée selon les procédés suivants. (1) Procédé de dépôt d'une poudre d'un matériau de radiation infrarouge sur la surface d'une couche émaillée (procédé 1 de formation d'un dépôt). (2) Procédé selon lequel la poudre d'un matériau de radiation infrarouge est projeté sur une couche de revêtement émaillé à l'état non fondu et soumise ensuite à une opération de frittage pour lier la couche émaillée et la poudre de ra- diation infrarouge (procédé 2 de formation du dépôt). (3) Procédé selon lequel un matériau de radiation infra- rouge en poudre est projeté sur une couche émaillée, qui est ensuite à nouveau soumise à un frittage pour lier la couche émaillée et la poudre (procédé 3 de formation du dépôt). Ces procédés de formation du dépôt sont indiqués en par- ticulier sur la figure 5 et décrits de façon plus détaillée comme indiqué ci-après. (D) Procédé 1 de formation de dépôt. Le procédé 1 de formation de dépôt est un procédé selon lequel on recouvre une couche de revêtement émaillée avec un matériau de radiation infrarouge selon les techniques de re- vêtement par projection. (a) Substrat métallique. Le substrat métallique qui est l'un des constituants essentiels de la disposition selon la figure 4b est constitué par exemple par de l'aluminium, des alliages coulés à base d'aluminium, des métaux coulés, de l'acier aluminisé, de l'acier à faible teneur en carbone, des plaques d'acier pour revêtement émaillé, de l'acier au nickel-chrome, des alliages fer-chrome, de l'acier au nickel-chrome-aluminium, de l'acier inoxydable et des substrats analogues. Le choix du métal dé- pend des conditions d'utilisation, ainsi que de la tempéra- ture, du coût, de la forme du substrat, et des conditions du traitement. (b) Forme des substrats. Le substrat peut avoir toutes les formes possibles y compris des surfaces planes, avec ou en l'absence d'irrégu- larités à leur surface, des toiles métalliques, des toiles métalliques enroulées, des plaques métalliques poinçonnées, ou des enroulements métalliques. (c) Revêtement émaillé pour substrat. i) Prétraitement du substrat. Avant d'effectuer les revêtements émaillés, il est nécessaire d'éliminer de la surface des substrats métalliques les produits huileux dont il est recouvert pour éviter la corrosion pendant le transport ou le stockage ou pendant l'opé- ration du moulage. Ce prétraitement a une grande importance en ce qui concerne la force d'adhérence de la couche émaillée. Comme le montre clairement la figure 5, le prétraitement peut être effectué de préférence d'une façon appropriée à chaque type de substrat. ii) Composition de frittage pour revêtements émaillés. Selon le type du matériau utilisé comme un substrat, on choisit de façon appropriée la composition de frittage pour obtenir des propriétés physiques souhaitées (coefficient d'expansion thermique, température de ramollissement, etc.) et une température de mise à feu de l'émail appropriée au matériau utilisé étant donné son coefficient d'expansion thermique, son point de fusion, et sa température de trans- formation. Le tableau 1 ci-après indique les coefficients d'expan- sion thermique pour des matériaux typiques utilisés comme substrat, ainsi que pour des compositions de frittage appro- priées au substrat précité, et utilisables selon l'invention. Tableau 1 En vue d'éviter la séparation de la couche de revêtement émaillé en raison des différences de coefficients d'expansion thermique entre le matériau du substrat et la couche de reve- tement émaillé, il est nécessaire de choisir une composition de frittage ayant un coefficient d'expansion thermique appro- prié au matériau choisi pour le substrat. (iii) Stade de préparation de la couche émaillée. Après avoir déterminé le type de la composition de frit- tage, on la mélange si nécessaire à un additif pour broyage, un produit de mat pour obtenir une surface non unie, un agent de surface et de l'eau en des quantités appropriées, et on mélange ensuite le tout par exemple'dans un broyeur à galet pour *obtenir une pâte. (iv) Stade de revêtement, de séchage et de frittage. On applique la pâte ainsi préparée sous la forme d'un revêtement par projection ou par application sous la forme d'une couche épaisse, mais on peut également l'appliquer à Matériau du substrat Composition de frittage Type Coefficient d'expansion Coefficient d'expansion thermique thermique aluminium 235 x 107 deg' 150 - 170 x 10-7 deg 1 acier 124 10-7 de-1 80 120 x 10 deg1 Plaque d'acier pouvant re- voir un revêtement 7 -1 7 1 émaillé 108 - 120 x 10 deg 80 - 105 x 107 deg1 acier ino- xydable du 7 -1 -7 1 type (SUS43 108 - 120x7O deg 80 - 100 x 10 deg1 à la brosse ou au rouleau. Le séchage peut être effectué par séchage à l'air ou à l'aide d'un four chauffant, à une température de 50 à 1500C pour sécher la surface du revêtement. Ensuite la pâte séchée et frittée dans un four par traitement à l'unité ou par traitement continu a une tempéra- ture dans la gamme de 500 à 9000C, qui peut varier selon le type de frittage souhaité. (d) Rugosité de la surface du revêtement émaillé. En général, lorsque des substrats métalliques sont revê- tus par une projection de produits céramiques, la force d'a- dhérence entre la pellicule céramique et le substrat dépend principalement de l'effet d'encrage mécanique de sorte qu'il est nécessaire, avant d'effectuer l'opération de revêtement, de rendre à la surface du métal rugueuse par un traitement de la surface tel qu'un soufflage. Lorsque le revêtement de produit céramique est effec- tué sur des substrats métalliques par des procédés dits "à la flamme" ou par d'autres procédés de projection,-la rugosité de la surface du métal doit généralement, en vue d'obtenir une bonne adhérence, être supérieure à 4 >m, exprimée pour une rugosité moyenne "Rm" mesurée par l'appareil connu sous la désignation "Talysurf". Au contraire, lorsque le revêtement par des produits céramiques est effectué sur une couche de revêtement émail- lée par des procédés dits "au plasma" "à la flamme" ou par d'autres procédés de projection, conformément à la présente invention, la rugosité de la couche revêtue émaillée est suffi- sante pour être supérieure à 1,pm, exprimée pour une rugosité moyenne "Rm". Ceci résulte du fait qu'en plus de l'effet d'en- crage, des particules de céramique fondue entrent en contact à une température élevée avec la couche de revêtement émaillé, de sorte que la couche précitée est chauffée localement et transformée en un état vitreux semi-fondu permettant aux particules de céramique de se combiner chimiquement avec la couche semi-fondue et d'assurer ainsi une adhérence élevée. La relation existant entre l'état de rugosité "Rm" de la surface et le degré d'adhérence a été confirmée expérimen- talement. Ces résultats sont indiqués dans le tableau 2 ci- après. On peut remarquer que le degré d'adhérence a été dé- terminé par un essai séparé utilisant un ruban adhésif. La marque "o" indique que la séparation de la couche de revête- ment projeté n'a pas été observée, la marque " A" indique qu'une séparation partielle de la couche de revêtement a été observée, et la marque "x" indique que la séparation complète de la couche a été observée. Tableau 2 Les résultats indiqués dans le tableau ci-dessus montrent que la rugosité de la surface de la couche émaillée utilisée selon l'invention donne un résultat efficace dans la gamme si- tuée au-dessus de 1,0 Y. (e) Traitement pour rendre rugueuse la couche de revête- ment émaillé. On peut rendre rugueuse la couche de revêtement émaillé selon les procédésci-après pour obtenir un degré de rugosité souhaité. (1) Procédé mécanique (projection de sable, frottage avec du papier de verre et traitement analogue). (2) Procédé chimique (traitement par un agent de déca- pant). (3) Caractéristique de la pâte (dimension des particu- les, additifs de broyage, quantité et granulométrie du produit de mat, contrôle de la température et de la durée du frittage). Chacun des procédés précités est utilisable de façon satisfaisante selon l'invention. Rugosité de la Rugosit de la O, 5p 0, 8p 1,0pi -2,8J 4,u 6, 2)i 8, 1J 1 2, 5 surface Rm 0,/,p ly 28y O?, p 8y1> vérisaticn de céramique sur un x x x o o o o métal (Fe) Pulvérisation d'un revêtement x o o o o o de céramique sur une couche revêtue d' émail selon l'invention (f) Procédé de revêtement par projection. On connaît plusieurs procédés de revêtement par projec- tion comprenant le revêtement par projection dit "à l'arc", le revêtement par projection dit "à la flamme" ainsi que des procédés analogues. Toutefois, on utilise de préférence un procédé de revêtement dit "au plasma". La raison de ce choix réside dans le fait que le matériau de revêtement émaillé et la poudre de revêtement projeté doivent être fortement combinés chimiquement, et si la combinaison précitée n'est pas suffi- samment complète, le produit obtenu ne peut pas résister à une utilisation prolongée car le cycle de chauffage et les condi- tions d'utilisation sont très sévères, de sorte que le degré de combinaison obtenu par d'autres méthodes que celles du re- vêtement par projection "au plasma", est faible. Le revêtement par projection au plasma est effectué de préférence en atmos- phère d'argon, d'argon)hydrogène ou d'argon-hélium. De préfé- rence, on utilise un mélange d'argon-hélium. Les conditions du traitement de revêtement sont de préférence les suivantes les conditions de sortie du secondaire comprennent l'utilisa- tion d'un courant direct supérieur à 30 V et un courant élec- trique supérieur à 600 A. Bien que le revêtement par projection au plasma soit possible dans des conditions inférieures à 30 V et inférieures à 600 A, la durée de la couche de revêtement par projection ainsi obtenue est alors diminuée au cours de l'utilisation dans les conditions réelles des cycles de chauffage et de cuisson. Il faut noter que la couche de revêtement par projec- tion a généralement une épaisseur de 10 à 300 p. (E) Procédé d'obtention d'un dépôt d'un matériau de radia- tion infrarouge selon les procédés 2 et 3. Le procédé no 2 d'obtention d'un dépôt est un procédé selon lequel, après l'application et le séchage d'une pâte d'émail, on applique sur celle-ci un matériau de radiation infrarouge et on soumet le tout à un traitement de frittage. Le procédé n0 3 de formation d'un dépôt est un procédé selon lequel après avoir effectué un premier frittage d'une couche émaillée, on applique à sa surface une couche d'un matériau de radiation infrarouge, et on effectue à nouveau un traitement de frittage pour fixer le matériau précité. Dans les procédés nos 2 et 3 précités on peut effectuer, de la même façon que dans le procédé 1 de formation d'un dé- pôt, les opérations de prétraitement du substrat, de frittage de l'émail, de préparation, d'application et de séchage de la pâte d'émail. L'application du matériau de radiation infrarouge selon les procédés 2 et 3 peut être effectuée de façon variée com- prenant la projection de la poudre du matériau de radiation infrarouge, la pulvérisation de la poudre de matériau infra- rouge par un pistolet de pulvérisation, le mélange du matériau de radiation infrarouge avec un liant primaire comme la géla- tine, et ensuite la pulvérisation du mélange ainsi obtenu. Si on utilise une poudre, sa granulométrie doit être comprise dans la gamme de 1 à 200 u pour obtenir un dépôt uniforme de la poudre sur la couche émaillée. Ensuite, on effectue le frittage du matériau ainsi appli- qué, de façon à obtenir une combinaison chimique d'une partie de la poudre de radiation infrarouge et du matériau vitreux de la couche émaillée, assurant ainsi l'obtention d'une force d'adhérence élevée. (F) Degré d'écoulement de la couche émaillée. On a constaté qu'il existait une relation étroite entre d'une part les caractéristiques de radiation infrarouge et de durée d'utilisation, et d'autre part le degré d'écoulement de la glaçure de l'émail ou des produits frittés, c'est-à-dire qu'on obtient de bons résultats lorsque le degré d'écoulement de la flaçure de l'émail est inférieur à 75 mm pour l'écoule- ment au moment de la fusion. La demanderesse estime que la raison de cette relation est la suivante: lorsque la couche de revêtement émaillé pré- sentant un degré élevé d'écoulement est utilisée de façon ha- bituelle pendant une durée prolongée, le matériau de radiation infrarouge 20 qui est formé sur la couche de revêtement émail- lé 18 comme indiqué sur la figure 6a, se déplace vers le bas à travers la couche de revêtement émaillé 18 comme indiqué dans la figure 6b, ce qui diminue considérablement le degré d'émis- sion des radiations infrarouge. Il en résulte que le radiateur comprenant une couche de revêtement émaillé 18 constituée par un mélange fritté ou une glaçure ayant un faible degré daécoulement, ne comporte pas de modification de la disposition des particules lorsqu'il est soumis à une température élevée pendant une durée prolongée dans un four, mais que dans le cas d'un radiateur comprenant une couche de revêtement émaillé ayant un degré élevé d'écou- lement, le matériau de radiation à infrarouge s'enfonce dans la couche de revêtement émaillé lorsqu'il est soumis à des essais de durée à une température élevée. En conséquence, et comme indiqué ci-dessus, le rayonnement infrarouge émis par le matériau 20 est absorbé et retenu par la couche 18, le degré de radiation étant alors extrêmement diminué. La relation existant entre le degré d'écoulement et le degré d'émission de radiations infrarouge a été confirmé expé- rimentalement. Ces résultats sont indiqués dans le tableau 3 ci-après, dans lequel le degré de radiation infrarouge après un essai de durée a été déterminé de la façon suivante: l'in- dication "o" correspond au cas pour lequel aucune modification n'a été observée par rapport au degré de radiation infrarouge observé avant l'essai de durée, et l'indication "x" correspond au cas pour lequel le degré de radiation infrarouge a été con- sidérablement diminué par rapport au degré initial. Le degré d'écoulement a été déterminé de la façon suivan- te: une quantité de 100 g d'émail ou de produit de frittage pour l'obtention de divers types de ferro-émail a été placé sur un substrat incliné selon un angle de 450 dans un four électrique à la température de 800WC pendant 1 minute, et on a mesuré ensuite la longueur de l'écoulement sur le substrat incliné. Tableau 3 Degré d'écoulement de la 32 48 61 75 83 91 97 glaçure de l'émail (mm) Degré de radiation infrarouge après l'essai de durée o o o o x x x La longueur de l'écoulement de l'émail (fondu est choi- sie avantageusement selon l'invention dans une gamme infé- rieure à 75 mm. Les exemples non limitatifs suivants permettront de mieux comprendre l'objet de l'invention. EXEMPLE 1 En vue de confirmer les résultats obtenus avec les radia- teurs infrarouges de l'invention, on a effectué les essais sui- vants dans lesquels les radiateurs sont disposés comme sur les figures 4a et 4b, la disposition selon la figure 4b étant ob- tenue selon le procédé 1 de formation du dépôt. On a préparé des radiateurs ayant une dimension de 60 x 180 mm, correspondant aux dispositions précitées, et qui ont été étudiés selon différentes caractéristiques, les résultats étant indiqués dans le tableau 4 ci-après. Tableau 4 (1) A Substrat latériau acier irnoxydable (SUS430) sl s.p.e. s.p.e. fer alumi- nisé Couche de revêtement éMaillée B Degré de rugosité de la surface du substrat Traitement -* i I IIIi - aucune émail pour acier ino- xydable ferro- émail ferro- énail Il Il il email pour fer alumi- nisé soufflage aucun aucun soufflage produit de ma ajouté à la pâte d' émail soufflage Rugosité de la surface " Rm" 0, 5 0, 5 u ? Il Il C Couche de revêtement par projection 203, Ti'02 aucune 12 3' Ti02 A1203, TiO2 2Al O3 3SiO2 2 3' 2 SIC A1203, T3siO2 sic A-2 3'T' 2 D Disposition selon Fig. 3a Fig. 4b le Il i l il et Fig. 4a I Essai N I (. rAi o H o r- U0 M l M Pq j. 0e ro oo -N 00 * Tableau 4 (2) Essai E F G No Résultats après Aptitude au détachement de la couche de revêtement par Essai de cuisson plusieurs cycles projection après des essais d'utilisation (durée pour griller de chauffage - deux iaquereaux) Corrosion par Corrosion par Corrosion par un un sel cémentation sulfure o o x o o o o o o o x o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o 7 - 8 min. 2O min 7 - 8 min. I! *co4 N crN V-1 248?482 La colonne A indique le matériau du substrat et le type de la couche de revêtement émaillé. La colonne B indique la rugosité moyenne "Rm" de la surface du substrat ainsi que le type de traitement pour rendre cette surface rugueuse. La co- lonne C indique le matériau en poudre utilisé pour obtenir la couche de revêtement obtenu par projection. La colonne D indi- que la disposition ou arrangement des particules du radiateur infrarouge. La colonne E indique les résultats après plusieurs cycles de chauffage. La colonne F indique l'aptitude au déta- chement de la couche de revêtement par projection, après des essais effectués dans des conditions d'utilisation habituelle, pour la plaque d'un gril fonctionnant au gaz. La colonne G indique la durée nécessaire pour préparer deux maquereaux grillés sur une plaque d'un gril fonctionnant au gaz. Dans les essais nos 2 et 3 à 9 de la figure 5, on a effectué un prétraitement selon le type de matériau du substrat, on a appliqué ensuite à l'aide d'un pistolet pul- vésirateur une pâte d'émail disponible dans l'industrie et appropriée au matériau du substrat précité, et enfin on a fritté le tout à une température de frittage de 9800C dans le cas d'un émail pour acier inoxydable, à une température de 820 à 8800C pour un ferro-émail, et à une température de 600à 6800C dans le cas d'un émail pour acier aluminisé. Dans les essais nos 3, 4 et 6 à 9, avant d'effectuer le revêtement par projection au paslma, les couches de revê- tement émaillé ont été chacune dégraissées et lavées avec de l'acétone et soumises à un traitement de soufflage au sable fin avec de l'alumine abrasive afin d'obtenir une rugosité suffisante de la surface. Dans les essais nos 5, on a ajouté 10 parties de poudre de silice à la couche d'émail disponible dans l'industrie et on a effectué ensuite le frittage et l'o- pération pour rendre irrégulière la surface émaillée. La ru- gosité moyenne de "Rm" de la surface de la couche émaillée a été mesurée en utilisant l'essai connu sous la désignation "essai Taly". On a effectué le revêtement par projection "au plasma". Le revêtement par projection précité a été effectué en utilisant un appareil de revêtement pour projection au plasma ayant une puissance de sortie aux bornes de 80 KW, cette puis- sance pouvant toutefois varier selon le type de poudre utili- sée, un voltage de 20 à 100 V, un courant électrique de 400 à 1 000 A et utilisé dans une atmosphère d'argon ou d'hélium. Le revêtement par projection est effectué de façon à obtenir une épaisseur de la couche de revêtement dans la gam- me de 50 à 100 p. L'échantillon n0 10 concerne l'arrangement indiqué dans la figure 4a. Cet essai comporte 50 parties en poids de poudre frittée ayant une dimension de particule de 10 à 50 u, ajoutée à 100 parties de Al203. le tout étant mélangé et moulé dans une presse à chaud pour obtenir la même forme que dans les essais 1 à 9. Le traitement à la presse à chaud a été effec- tué à une pression de 30 kg/cm et à une température d'environ 7500C. L'essai n0 1 indiqué ci-dessus concerne des échantillons connus dans lesquels le matériau de radiation infrarouge a été revêtu par pulvérisation sur un substrat métallique. L'essai n0 2 concerne un échantillon dans lequel le substrat métalli- que comporte seulement la couche de revêtement émaillé. L'essai n0 3 concerne un échantillon dans lequel, après la formation de la couche de revêtement émaillé, la poudre de radiation infrarouge a été appliquée par pulvérisation sur une surface relativement unie. Les essais nos 4 à 9 concernent des échantillons dans lesquels les poudres de radiation à infrarouge ont été respec- tivement appliquées par pulvérisation sur les couches émail- lées dont la surface a subi un traitement pour lui conférer un certain degré de rugosité. L'essai n0 10 concerne un échantil- lon obtenu par moulage d'un mélange à chaud d'un matériau frit- té et d'un matériau de radiation infrarouge. Chaque échantillon individuel a été placé dans un gril à plaque fonctionnant au gaz utilisé comme radiateur, pour éva- luer les résultats obtenus après plusieurs cycles de chauffage, ainsi que l'aptitude au détachement de la couche de radiation infrarouge au cours d'essais de fonctionnement dans des condi- tions habituelles. Le cycle de chauffage a été effectué de la façon suivante: le gril précité fonctionnant au gaz a été mis en fonctionnement pendant 20 minutes, le fonctionnement étant ensuite arrêté pendant 15 minutes, pour constituer un cycle qui a été répété 1000 fois. On a ensuite examiné l'état de la couche de revêtement obtenu par projection. L'essai de corrosion par un sel a été effectué de la façon suivante: après 20 minutes de fonctionnement par chauf-- fage au gaz, on arrête le chauffage, on immerge le radiateur dans une solution contenant 3 % de chlorure de sodium et l'on chauffe à nouveau, ce qui constitue un cycle qui a été répété 50 fois. On examine ensuite l'état de la surface du radiateur infrarouge. La corrosion par cémentation a été effectuée de la fa- çon suivante: une combustion incomplète telle que celle ob- tenue par la flamme rouge de combustion a été effectuée pen- dant 30 minutes et ensuite on a continué pendant 30 minutes avec une combustion dite "stationnaire", ce qui constitue un cycle que l'on a répété 500 fois. On a examiné ensuite l'état de la couche du revêtement obtenu par projection, en ce qui concerne son aptitude au détachement. L'essai de corrosion au sulfure a été effectué en mé- langeant environ 0,1 % de S02, au gaz de ville d'alimentation et en laissant fonctionner le chauffage pendant 200 heures. On a examiné ensuite l'état de la couche de revêtement obtenu par projection. Les résultats indiqués dans la colonne G sont obtenus de la façon suivante. On fait griller deux maquereaux pesant chacun 400 à 500 g et l'on mesure la durée du chauffage avant que les maquereaux soient complètement grillés. Le degré de grillage est estimé par l'état de roussissement de la peau du poisson. Le tableau 4 montre que pour le radiateur n0 1 dans le- quel le matériau de radiation infrarouge a été appliqué direc- tement par pulvérisation sur le substrat métallique, la solu- tion corrosive passe facilement à travers les pores de la cou- che de revêtement et corrode le matériau des substrats, ce qui entraîne le détachement de la couche du revêtement effec- tué par la projection. Le radiateur nO 2 dans lequel le substrat métallique comporte seulement la couche de revêtement émaillé donne un résultat excellent à la corrosion, mais indique un résultat médiocre en ce qui concerne la cuisson. Le radiateur n0 3 dans lequel la couche de revêtement effectuée par projection a été appliquée sur une couche de re- vêtement émaillé relativement uni, ne donne pas de bons ré- sultats en ce qui concerne le cycle de chauffage. Par contre, les radiateurs nos 4 à 10 préparés selon l'invention et dans lesquels les substrats émaillés ayant une rugosité "Rm" d'environ 1 u ont été revêtus par projection de particules de céramique donnant une radiation dans l'infrarouge, ont donné d'excellents résultats en ce qui concerne le cycle de chauffage, la résistance à la corrosion et l'absence de détérioration. EXEMPLE 2 Dans le but de confirmer que les procédés nos 2 et 3 de formation de dépôt peuvent être utilisés pour l'obtention de radiateurs selon la disposition de la figure 4b, on a fabriqué des radiateurs ayant une dimension de 60 x 180 mm d'une façon similaire à celle de l'exemple 1 pour évaluer leurs caracté- ristiques selon divers aspects d'utilisation. Les résultats sont indiqués dans le tableau 5. Tableau 5 (1) Essai A B C D NO, Substrat Couche de revêtement Matériau émettant une Disposition sel du type émaillée radiation infrarouge. Type Ecoulement à la fusion 1 "SUS430" recouvert par une couche Fig. 3a LW de A1203 4-i 2 " A120 et une peinture ré- Fig. 3b osistant la chaleur comme liant M O' 3 "SPE" ferro- 91 mm A1203 Fig. 4b émail II Il II Il acier ino- xydable Plaque d'acier aluminisé II Il il Il émail ou acier inoxydable ferro- * émail 72 mm 36 mm 7 mm 36 mm Il Il II 1 1 Il MgA1204 SiC A1203 A1203 K% N Co N1% o 0 r H cd n Tableau 5 (2) E Estimation pour des essais d'utilisation Résultats après des Corrosion cycles de chauffage par un sel Corrosion par céAentation Corrosion par un sulfure o O O o o o O O o F Essai de cuisson (Durée pour griller deux maquereaux) Résultat initial 7 - 7- 7- 7- 7- 7 7- 7- 7- 8 min. min 8 min 8 min. 8 min 8 min 8 min 8 min 8 min Résultat après cycles 7 - 8 min. min min 7 - 8 min 7 - 8 min 7 - 8 min 7 - 8 min 7 - 8 min 7 - 8 min Ln rO -Pl Co -4 co r%3 Essai N o0 o o o o o x O O O O O o O O Le contenu des colonnes respectives est similaire à ce- lui du tableau de l'exemple 1, sauf que des colonnes ont été ajoutées en ce qui concerne la mesure de l'écoulement de l'émail et de la durée de grillage après 100 cycles de chauf- fage. Dans cet exemple, l'essai n0 1 concerne un échantillon dans lequel le produit céramique a été appliqué par un procédé de revêtement par projection au plasma. L'essai n0 2 est un échantillon dans lequel de l'alumine a été mélangée avec une peinture à la silicone résistant à la chaleur, le mélange étant ensuite appliqué à l'aide d'un pistolet pulvérisateur, pour être enfin séché et fritté. Les essais n0 3 à 9 concernent des échantillons dans lesquels, après un prétraitement approprié à divers substrats individuels comme indiqué dans la figure 5, on a appliqué une pâte d'émail disponible dans l'industrie à la surface de chaque substrat à l'aide d'un pistolet pulvéri- sateur, on a ensuite projeté un matériau de réalisation infra- rouge ou une poudre telle que A1203, MgAl204 ou SiC à la sur- face couverte par la pâte d'émail, et finalement on a séché et fritté le tout. On a utilisé une température de frittage dans la gamme de 820 à 8600C pour le ferro-émail et une tem- pérature de 9800C dans le cas d'un émail pour acier inoxyda- ble. Les échantillons des nos 1 et 2 ont été préparés selon des procédés habituels, les nos 3 à 5 correspondent à des essais dans lesquels le degré d'écoulement a été modifié, les nos 6 et 7 correspondent à des essais dans lesquels le type de matériau de radiation infrarouge a été modifié et les nos 8 et 9 correspondent à des essais dans lesquels le type de substrat a été modifié. Les essais d'utilisation indiqués dans la colonne E ont été effectués de la même façon que dans l'exemple 1. Dans la colonne F, les résultats de cuisson sont déter- minés de la façon suivante: on mesure respectivement la durée de temps nécessaire pour griller deux maquereaux salés, pesant chacun 400 à 500 g, d'une part immédiatement après la mise en service du radiateur infrarouge et d'autre part, après que le radiateur infrarouge ait subi 100 cycles de chauffage. Comme indiqué dans le tableau 5, lorsqu'on utilise le radiateur n0 l de l'art antérieur dans lequel le matériau de radiation infrarouge est directement appliqué sous la forme d'un revêtement par projection sur le substrat métallique, la solution corrosive passe immédiatement à travers les pores de la couche du revêtement et corrode le matériau du substrat, ce qui entraîne le détachement de la couche. Le radiateur n0 2 dans lequel le mélange de peinture résistant à la chaleur et le matériau de radiation infrarouge est appliqué sur le substrat métallique, présente une excel- lente résistance à la corrosion mais les résultats de chauffa- ge sont très médiocres étant donné l'effet de filtre mention- né ci-dessus. Le radiateur n0 3 montre que l'utilisation d'une couche de revêtement émaillé préparé avec un matériau ayant un degré élevé d'écoulement à la fusion, donne de mauvais résultats en ce qui concerne la durée d'utilisation et les essais de cuis- son. Les résultats des nos 4 à 9 montrent que les radiateurs infrarouges comportant des couches de revêtement émaillé ayant un degré d'écoulement à la fusion inférieur à 75 mm présentent un excellent cycle de chauffage et de résistance à la corro- sion, sans que les caractéristiques de cuisson soient dimi- nuées. Dans cet exemple, les radiateurs ont été essayés avec une plaque de gril chauffée au gaz, mais on peut également utiliser des dispositifs électriques tels que les fours électriques dans lesquels les radiateurs sont chauffés électriquement. EXEMPLE 3 On lave des éléments de chauffage constitués en un allia- ge de fer-chrome-aluminium connu sous la désignation "alliage (JIS-FCH-2) ", on leur fait subir un pré-traitement comme indi- qué dans la figure 5, et on les traite ensuite de la même façon que dans l'essai n0 5,du tableau 5. Les échantillons précités sont ensuite placés dans des fours électriques et des étuves électriques pour déterminer la caractéristique de cuisson, de chauffage, et de durée à l'utilisation. On a obtenu pour les radiateurs précités des résultats montrant une excellente ré- sistance à l'utilisation, et des caractéristiques de cuisson et de chauffage analogues à celles obtenues dans l'exemple 2. Les essais précités montrent que les radiateurs infra- rouges de l'invention permettent d'obtenir une excellente efficacité de radiation d'infrarouge, une longue durée d'uti- lisation en ce qui concerne la corrosion et la bonne constance des caractéristiques, ce qui met en évidence leur grande va- leur du point de vue industriel. REVENDICATIONS 1.- Radiateur infrarouge comprenant une masse moulée constituée par un matériau de radiation infrarouge (12) et un matériau fritté (14) se présentant chacun sous la forme de poudres mélangées en une proportion de 0,2:1 à 9:1, les pou- dres précitées étant liées entre elles par fusion. 2.- Radiateur infrarouge selon la revendication 1, ca- ractérisé par le fait que le matériau de radiation infrarouge (12) est choisi au moins parmi le groupe constitué par des oxydes métalliques et leur mélange, des oxydes doubles, des carbures et des nitrures. 3.- Radiateur infrarouge selon la revendication 1, ca- ractérisé par le fait que le matériau de radiation infrarouge (12) est du graphite ou du graphite recouvert de nickel. 4.- Radiateur infrarouge selon la revendication 1, ca- ractérisé par le fait que la dimension de la poudre est dans la gamme de 100 à 200 microns pour le matériau de radiation infrarouge (12) et dans la gamme de 1 à 200 microns pour le matériau fritté (14). 5.- Radiateur infrarouge selon la revendication 1, ca- ractérisé par le fait qu'il comprend un substrat métallique pour soutenir la masse moulée. 6.- Radiateur infrarouge pour des appareils de cuisson et de chauffage, caractérisé par le fait qu'il comprend un substrat métallique (16), une couche de revêtement émaillé (18) formée sur le substrat métallique précité, ayant une rugosité moyenne qui est "Rm" supérieure à 1 u et constituée par un matériau fritté ayant un écoulement à la fusion inférieur à mm, et un matériau de radiation infrarouge (20) formant un dépôt à la surface de la couche de revêtement émaillé précité. 7.- Radiateur infrarouge selon la revendication 6, ca- ractérisé par le fait que le matériau de radiation infrarouge (20) est choisi parmi au moins l'un des constituants formé par les oxydes métalliques et leur mélange, les oxydes doubles, les carbures et les nitrures. 8.- Radiateur infrarouge selon la revendication 6, ca- ractérisé par le fait que le matériau de radiation infrarouge (20) est du graphite ou du graphite recouvert de nickel. 9.- Radiateur infrarouge selon la revendication 6, ca- ractérisé par le fait que le matériau de radiation infrarouge (20) est utilisé sous la forme d'une poudre et qu'il est pro- jeté par un procédé au plasma sur la surface de la couche de revêtement émaillé (18). 10.- Radiateur infrarouge selon la revendicaÉion'6, ca- ractérisé par le fait que le matériau de radiation infrarouge (20) est appliqué sur une couche émaillée (18) non fondue et qui est ensuite frittée pour obtenir le dépôt sur la couche émaillée précitée, du matériau de radiation infrarouge pré- cité. 11.- Radiateur infrarouge selon la revendication 6, ca- ractérisé par le fait que le matériau de radiation infrarouge (20) est appliqué sur une couche de revêtement émaillé (18) préalablement fritté, et qu'il-est ensuite fritté pour obtenir le dépôt du matériau de radiation infrarouge précité sur la couche de revêtement émaillé précité.