Brevet FR2620803A1 — publié le 19890324

Perfectionnements aux ballons d'eau chaude. L'invention est relative aux ballons d'eau chaude sanitaire. Elle vise plus particulièrement ceux, de ces ballons, qui sont constitués en matière synthétique, c'est-à-dire exempts d'ossatures ou coques métalliques, ce qui réduit les risques de corrosion, conduit à des constructions légères et simplifie la réalisation des connexions électriques pour le cas préféré où les ballons considérés forment des chauffe-eau électriques. Elle vise plus particulièrement, parmi lesdits ballons, ceux qui comportent une peau intérieure étanche à l'eau en matière thermoplastique rigide de qualité alimentaire, peau revêtue extérieurement par une coque en matériau expansé thermo-isolant. Dans les modes de réalisation connus, de ces ballons, la coque est constituée, soit par une mousse de polyester (brevet FR-A-2 548 954), soit par une mousse de polyuréthane, la peau intérieure étant dans ce dernier cas renforcée par un chemisage extérieur en fibres de verre imprégnées de résine synthétique (brevet FR-A-2 340 814). Dans chacun de ces deux cas, la coque contient dans sa masse du styrène, substance qui constitue le solvant du polyester et le solvant de la résine d'imprégnation des fibres de verre. Or le styrène n'est pas alimentaire : la migration de cette substance vers le milieu le plus chaud, c'est-à-dire vers l'eau chaude contenue dans le ballon, à travers la peau intérieure, a pour effet de polluer ladite eau en lui conférant un goût et une odeur désagréables. L'invention a pour but, surtout, de remédier à cet inconvénient. A cet effet, les ballons d'eau chaude selon l'invention sont essentiellement caractérisés en ce que leur coque est à base d'une résine méthacrylique polymérisée. Dans des modes de réalisation préférés, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes - une couche de fibres minérales est interposée entre la peau et la coque, - la coque est chargée de fibres minérales, - la coque est elle-même enrobée par un matelas en mous se de polyuréthane, - le ballon comprend un habillage extérieur de protec tion et d'esthétique en matière plastique, - le ballon comprend des pains en mousse rigide insérés à l'intérieur de sa coque. L'invention comprend, mises à part ces dispositions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. Dans ce qui suit, l'on va décrire un mode de réalisation préféré de l'invention en se référant au dessin ci-annexé d'une manière bien entendu non-limita- tive. La figure 1, de ce dessin, montre en coupe axiale un ballon d'eau chaude établi selon l'invention et propre à former un chauffe-eau électrique, avant montage sur celui-ci de ses organes de fermeture et de chauffage électrique. La figure 2 montre, selon une coupe axiale partielle à plus grande échelle, une variante d'un tel ballon. Le ballon considéré, destiné à contenir de l'eau chaude sanitaire sous pression, comprend intérieurement une peau 1 étanche à l'eau et constituée en une matière plastique de qualité alimentaire telle que le polypropy lène. Son épaisseur est comprise entre 3 et 10 mm, étant de préférence de l'ordre de 5 mm. Cette peau 1 est munie d'au moins une ouverture 2. Elle peut être fabriquée de toute manière désirable, notamment par soufflage à la façon d'une bulle, ou encore par moulage dans un moule approprié, l'intérieur de ce moule pouvant être occupé, lors du moulage, par une vessie gonflée provisoirement à l'aide d'un fluide sous pression, ladite vessie étant ensuite évacuée à l'état dégonflé à travers l'ouverture 2 de la peau formée 1. Pour renforcer mécaniquement ladite peau 1 et conférer à la paroi du ballon de bonnes qualités d'isolation thermique, on revêt extérieurement cette peau d'une coque 3 constituée en un matériau à la fois thermiquement isolant, mécaniquement résistant, économique, et dépourvu de solvant de qualité non alimentaire susceptible de migrer à travers la peau vers l'intérieur du ballon. Ce matériau est à base d'une résine méthacrylique polymérisée, et plus particulièrement de polyméthacrylate de méthyle. L'épaisseur de la coque 3 est comprise entre I et 3 cm, étant de préférence de l'ordre de 2 cm. Cette coque 3 est fabriquée en injectant ses composants constitutifs, notamment à l'aide d'air comprimé, à l'intérieur de l'espace réservé entre le fond d'un moule approprié (non représenté) et la peau préfor- mée 1, laquelle joue le role de noyau de moulage. Les composants en question comprennent, en plus du méthacrylate de méthyle monomère, des additifs et charges convenables. Les additifs sont en particulier, pour 100 parties en poids de la résine - entre 1 et 2 parties en poids d'un catalyseur tel que le peroxyde de benzoyle, - environ 0,5 partie en poids d'un accélérateur tel que le dyméthyl-p-toluédine, - et environ 1 partie en poids d'un agent de démoulage tel que celui connu sous l'appellation AXEL INT. 937. Quant aux charges, on les constitue avantageusement par des pourcentages pondéraux, basés sur le poids de la résine - de 30 à 100 % de fibres ou autres éléments en verre, - et de 20 à 50 t. de carbonate de calcium. Cette dernière addition, qui permet de réduire sensiblement le coût final du ballon, est rendue possible par la grande fluidité de la résine injectée ellemême. La réaction de polymérisation de la résine est fortement exothermique, sa température croissant depuis la température ambiante jusqu'à environ 180-C au cours de ladite polymérisation. L'amorçage de cette réaction peut être favorisé par un léger chauffage initial à environ 60*C. Mais dès que cet amorçage a été effectué, il convient au contraire d'évacuer les calories engendrées, lesquelles sont en quantité excédentaire : on peut donc s'arranger, en procédant à plusieurs moulages simultanés, pour que le bilan énergétique global soit positif ou, en d'autres termes, qu'il soit inutile d'engendrer des calories à partir de l'amorçage de la première polymérisation. Ladite polymérisation est relativement rapide c'est ainsi que sa durée peut être de 5 mn seulement après la phase initiale correspondant à l'injection et à la mise en place de la résine dans le moule sous forme d'un gel, période dont la durée est elle-même inférieure à 5 mn. Au cours de cette polymérisation, la résine méthacrylique s'auto-allège légèrement en ce sens que sa densité décroit de 1,2 à 1 : cette transformation n'est pas un moussage à proprement parler, ce qui ne serait guère possible étant donné la faible épaisseur, de l'ordre de 2 cm, de la coque considérée. La résistance mécanique de la coque relativement dense résultante est très élevée aux températures de travail habituelles des ballons d'eau chaude (60-90#C) et cette coque constitue donc un excellent renfort pour la peau 1. Lorsque la solidification de la coque 3 de renfort méthacrylique est suffisante, on ouvre le moule et on dégage la cuve composite constituée par la peau 1 renforcée par ladite coque 3. Il est alors avantageux de soumettre cette cuve à un étuvage, notamment pendant une heure environ à une température de l'ordre de 80.C : cette opération permet d'achever la polymérisation et d'éviter ainsi la présence résiduelle du monomère dans le revêtement méthacrylique. On peut ensuite adopter l'une des deux formules suivantes. Selon une première formule, on utilise la cuve étuvée telle quelle pour constituer un ballon d'eau chaude, ce pour quoi on revêt sa coque 3 par une couche de peinture (non représentée) qui assure une protection de l'ensemble et en améliore l'aspect extérieur, on ferme l'orifice 2 de ladite cuve par tous opercules appropriés, et on garnit celle-ci de brides 4 et pattes 5 de fixation appropriées et, s'il s'agit d'un chauffe-eau électrique, d'électrodes de chauffage. La présente invention ne concernant pas ces accessoires en eux-mêmes ni leur montage, ces questions ne sont pas davantage détaillées ici. Selon une seconde formule, on place la cuve étuvée à l'intérieur d'une enceinte 6 dont la forme extérieure est celle du ballon à fabriquer. Cette enceinte 6 est réalisée en une matière thermoplastique thermoformée ou en un composite thermodurcissable. On injecte ensuite dans l'espace qui est compris entre l'enceinte extérieure 6 et la cuve 1-3 disposée à l'intérieur de cette enceinte des composants capables de s'expanser pour former une mousse de polyuréthane, la quantité et la nature de ces composants étant choisies de façon telle que la mousse formée remplisse l'espace considéré. La fonction de la chemise ou matelas en mousse 7 ainsi obtenu est d'améliorer encore l'isolation thermique du ballon. A la place de l'enceinte extérieure 6 qui cons titue la carrosserie extérieure du ballon, on pourrait utiliser un moule indépendant et procéder au moussage de façon telle qu'il se forme automatiquement à l'extérieur du matelas en mousse une peau intégrale : cette dernière peut ensuite être revêtue elle-méme par une couche de peinture ou autre. En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on dispose d'un ballon susceptible de recevoir de l'eau chaude sanitaire sous pression, ballon dont la constitution et le mode de fabrication résultent suffisamment de ce qui précède. Ce ballon présente de nombreux avantages par rapport à ceux antérieurement connus, et en particulier les suivants - excellente adaptation au stockage d'une eau alimentai re, cette eau ne risquant pas d'être polluée par cer tains composants de la paroi du ballon, - facile adaptabilité au montage d'électrodes de chauf fage, vu la nature électriquement isolante des diffé rents éléments constitutifs du ballon, - résistance à la corrosion par l'eau, - résistance aux chocs, - absence de dépôt de tartre, - légèreté, - rigidité, - faible prix de revient. Il est également à noter que le procédé de fabrication de ce ballon est pratiquement un procédé "à froid" permettant d'économiser l'énergie par rapport à l'ensemble des procédés actuellement connus, concernant aussi bien la fabrication des ballons comportant des composants de structure en métal --et exigeant par là- mème des opérations de soudure, galvanisation, émaillage, ...-- que celle des ballons en matière plastique connus. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déJà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment - celles où des inserts en un matériau présentant une grande qualité d'isolation thermique, tels que des pains 8 (figure 2) préformés en mousse, notamment en polyuréthane ou en polychlorure de vinyle, seraient incorporés à la coque 3 lors de sa formation, - et celles où une armature en fibres minérales, notam ment en verre, serait noyée dans la coque 3, lesdites fibres étant alors préalablement traitées de toute façon connue en soi, notamment par ensimage, pour pou voir être convenablement mouillées par la résine mé thacrylique lors de son injection. REVENDICATIONS 1. Ballon d'eau chaude sanitaire comportant une peau intérieure (1) étanche à l'eau en matière thermoplastique rigide de qualité alimentaire, peau revêtue extérieurement par une coque (3) en matériau expansé thermo-isolante, caractérisé en ce que la coque (3) est à base d'une résine méthacrylique polymérisée. 2. Ballon selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur de la coque (3) est de l'ordre de 2 cm sur toute son étendue. 3. Ballon selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'une couche de fibres minérales est interposée entre la peau (1) et la coque (3). 4. Ballon selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que la coque (3) est chargée de fibres minérales. 5. Ballon selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que la coque (3) est elle-même enrobée par une chemise (7) en mousse de polyuréthane. 6. Ballon selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce qu'il comprend un habillage extérieur de protection et d'esthétique en matière plastique (6). 7. Ballon selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce qu'il comprend des pains en mousse rigides (8) insérés à l'intérieur de sa coque (3).