Brevet FR2769685A3 — publié le 19990416

FR 2769685 A3 19990416 FR 9712936 A 19971013 La présente invention concerne une structure d'isolation thermique applicable aux articles d'habillement et/ou aux contenants de produits ou de denrées et/ou à la protection calorifique d'objets et/ou d'êtres vivants. Il est connu depuis longtemps d'équiper des articles d'habillement d'une protection contre le froid extérieur. De même, il est connu que les contenants tels que les glacières, les "sacs isothermes", les coffres et armoires de réfrigération ou de congélation.. sont équipés d'une structure d'isolation thermique. Il est également connu le rôle protecteur assuré par les couvertures, les édredons, dessus de lit et autres accessoires qui participent au confort thermique. Pour toutes ces applications, non exhaustives, il est connu d'employer des matériaux "mauvais conducteurs" de la chaleur, appartenant à la classe générique des matières solides que l'on "aménage" de façon à laisser vacant un volume d'air ou de gaz (parfois même le vide), meilleur isolant que les matériaux solides ou liquides L'aménagement du volume dédié à de l'air ou un autre gaz est tel que les phénomènes de convection sont notablement réduits. Cette structure isolante présente l'inconvénient d'être volumineuse, parfois lourde et d'un prix de mise en oeuvre assez élevé. Par ailleurs les structures isolantes fréquemment rencontrées ne sont pas hydrophobes. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en assurant l'emprisonnement d'un gaz plus isolant que l'air par une multitude d'enveloppes constituées d'un matériau solide et souple, étanche et hydrophobe, dont l'agencement assurera une forte prépondérance au volume gazeux par rapport au volume de matière structurale. Par ailleurs, le choix du gaz employé vise à limiter les échanges thermiques par radiation (par exemple du gaz carbonique). A cet effet, la structure caractérisant le matériau isolant thermique comporte au moins deux films élaborés de façon à ménager des volumes d'emprisonnement d'un gaz sélectionné pour ses performances en isolation thermique, tant par conduction que par rayonnement. Ce gaz sera préférentiellement choisi parmi des gaz usuels et peu onéreux. Une application concernant le secteur de l'emballage et plus particulièrement la protection contre les chocs utilise une technologie qui maîtrise industriellement le concept d'emprisonnement de volumes d'air limités entre au moins deux films. Cette technologie orientée vers la réduction des conséquences des chocs, notamment pendant les transports, ne remplit que très partiellement un rôle d'isolation thermique. La présente invention procède de la meme technologie de fabrication que celle du "tapis bulles", films en plastique à bulles (commercialisés sous la marque Bubble Wrap par l'entreprise Sealed Air) mais l'emplacement, l'espacement, la dimension et forme des bulles ainsi que le choix de l'air comme fluide gazeux ne conviennent pas pour une isolation thermique efficace. Ainsi qu'il est connu, les films en plastique à bulles sont constitués d'au moins deux films dont l'un est déformé par endroits en calottes sphériques avant que le deuxième film lui soit appliqué et qu'un thermosoudage assemble les surfaces en contact et laissant apparaître sur l'assemblage des deux films, des bulles emprisonnant le fluide gazeux présent dans l'environnement au moment de l'opération. Pour les besoins du marché de l'emballage, la disposition des bulles est étudiée pour le plus grand nombre de bulles par unité de surface, tout en laissant une surface suffisante pour le "collage" ou assemblage des deux films, entre les bulles. L'invention s'attache aux applications présentant un besoin d'isolation thermique et ne peut s'accommoder de la configuration employée pour l'emballage. La présente invention prévoie une disposition des bulles telle que la superposition de deux structures à deux films aboutisse à un taux de remplissage (en bulles) voisin de 100%. Dans une forme de réalisation privilégiée, une géométrie spécifique des bulles sera proposée pour qu'elle soit susceptible de s'incruster de façon optimale dans la surface laissée libre entre les bulles de la strate jointive, tout en conservant une forme standard pour toutes les bulles. La présente invention peut s'appliquer à une multitude d'articles destinés à conserver un produit ou une substance à une température quasi constante malgré une "immersion" dans un milieu à une température différente; c'est le cas pour les articles destinés à la conservation du froid pour le transport de produits alimentaires ou pharmaceutiques, comme les sacs isothermes, les glacières, les "bagages" isolés... C'est aussi le cas pour ceux destinés à la conservation de la chaleur comme les articles vestimentaires et chaussants d'hiver, les couvertures et autres accessoires de lit, les sacs de couchage, les enceintes permettant la livraison de plats chauds ainsi que tout ce qui concerne la protection contre le froid pour les objets et/ou les êtres vivants. On décrira ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes d'exécution de la présente invention, en référence aux dessins annexés, sur lesquels: La figure la est une vue en coupe schématique de la structure des films en plastique à bulles destinés à l'emballage. La figure lb est la vue dessus. La figure 2a est une vue de dessus montrant la disposition des bulles d'une première structure à deux films et la figure 2b une vue de dessus montrant l'imbrication "recto-verso" d'un sandwich de deux structures. La figure 3 est une vue de dessus d'une forme particulière de bulles et son apport pour une imbrication plus dense que précédemment. La figure 4 est une vue de dessus d'une autre forme particulière de bulles et son implication en sandwich. La figure 5 est une vue de dessus montrant une configuration prédéterminée de l'emplacement des bulles pour la réalisation d'une partie d'un vêtement. La figure 6 montre une autre configuration pour une autre application vestimentaire. La figure 7 montre un exemple d'un récipient isolé par n épaisseurs de structures à bulles. La figure 8 montre un exemple de bagage isolé par n épaisseurs de structures à bulles. On décrira tout d'abord, en se référant aux figures la et lb, la constitution d'une structure en films plastiques à bulles, existante sur le marché. Le film (1) est déformé par aspiration dans des cavités hémisphériques disposées sur une "forme", avant que le film (2) soit plaqué sur le premier et thermosoudé. Seules les surfaces restant en contact se soudent et l'assemblage laisse apparaître des bulles (3) contenant le fluide environnant au moment de l'opération. Pour la protection contre les chocs dans le secteur de l'emballage, la grande "densité" des bulles (3) sera recherchée, mais elle sera limitée par la contrainte de disposer d'une surface minimale (4) pour le soudage. Généralement, les bulles (3) contiennent de l'air car c'est le fluide gratuit disponible lors de l'opération d'assemblage et que ce fluide remplit très bien le rôle d'amortisseur qu'on lui demande. Parfois la structure décrite ci-dessus dispose d'un troisième film (non représenté) afin "d'aplanir" les parties convexes créées par les bulles et ainsi renforcer la résistance à l'éclatement desdites bulles (3). On décrira maintenant, en se référant aux figures 2a et 2b, une application de l'invention à une structure destinée à l'isolation thermique. Les bulles (3) en forme de calottes sphériques ont une base de diamètre "d" et leurs centres sont espacés d'une distance "2d" selon un axe dénommé "rangée" La rangée consécutive des bulles (3) est ordonnancée de la même manière sur un axe distant du premier d'une valeur "ld" et leurs centres sont décalés par rapport à ceux de la rangée précédente d'une valeur "ld". La configuration se répète ensuite... Lorsque l'on superpose tête-bêche deux structures conformes à la description ci-dessus, il est aisé de trouver une position relative pour laquelle les bulles sont toutes tangentes et assurent ainsi un taux de remplissage (en bulles) se rapprochant de 100%. L'ensemble des deux sous-structures présente deux faces quasiment parallèles, sans zones concaves ou convexes marquées. L'élaboration de ces structures à bulles sera effectuée sous atmosphère contrôlée et préférentiellement dans du gaz carbonique (C02). Dans une forme préférentielle de réalisation, il sera procédé à la mise sous vide de l'interstice situé entre les deux sous-structures et il sera procédé au soudage des surfaces des films mises en contact. Dans une autre forme préférentielle de réalisation, l'assemblage des deux sous-structures sera effectué sous atmosphère contrôlée et il sera procédé au soudage des surfaces des films mises en contact. Ces opérations complémentaires concourent à une plus grande hydrophobie de l'ensemble, un accroissement de la robustesse et une réduction du bruit généré lors du froissement de l'ensemble. Le procédé de soudage sera avantageusement choisi parmi ceux qui solidarisent efficacement les surfaces des films sans échauffer sensiblement l'environnement, en particulier le gaz utilisé. En se référant à la figure 3, on décrira une application de l'invention correspondant à la description ci-dessus pour la figure 2 mais pour laquelle la forme des bulles présente une géométrie permettant un taux de remplissage plus élevé, mais ne préservant qu'une surface insuffisante pour le soudage des couples de films emprisonnant les bulles, mais l' imbrication est plus complète que dans le cas précédent. Les opérations de mise sous vide et ressoudage n'occasionnent plus que de toutes petites zones concaves provoquées par des petits volumes inoccupés par les bulles. Le procédé d'assemblage sous atmosphère contrôlée puis soudage ne provoquerait quasiment pas de déformations. En se référant à la figure 4, on présente une autre forme de bulles dont la t'silhouette" ressemble à la lettre H (majuscule) qui permet une forte imbrication tout en préservant une surface suffisante pour le soudage des surfaces de films. D'autres formes peuvent être élaborées pour atteindre ou améliorer le taux de remplissage. Cependant, dans les formes recherchées, on s'appliquera à ne retenir que des formes qui n'autorisent pas sensiblement l'apparition de mouvement du fluide à l'intérieur des bulles, par des phénomènes de convection, et qui, par ailleurs, ne nécessiteront pas le recours à un "détrompage" lors de l'assemblage. La figure 5 montre une application de l'invention pour le cas où l'utilisation finale nécessite une préforme. Dans cette figure, on peut reconnaître une zone équipée de bulles à l'intérieur d'un contour représentant une partie de vêtement. Les parties de films laissées sans bulles seront utiles pour l'assemblage au moment de la "couture". Pour le cas où la préforme sera souhaitée, le système d'aspiration du film au fond des cavités sera équipé de vannes commandables et la sélection des vannes pourra être programmable. fl en va de même pour la fabrication d'autres articles tels que les gants, les bonnets, etc.. La figure 6 montre une préforme destinée à la confection de moufles et les exemples peuvent se multiplier à la demande du marché. La figure 7 montre une coupe schématique d'un mode de réalisation d'une glacière ou d'un conservateur isotherme et pourvu de plusieurs couches de l'isolant, objet de l'invention. La figure 8 montre un objet de type "bagage" ou "sac à dos" où l'on profite de la souplesse de l'isolant, objet de l'invention. Les applications telles que les sacs de couchage, les sacs isothermes pour produits surgelés, les couvertures ou couettes... sont parmi les nombreux exemples de produits exploitant les caractéristiques de la présente invention. On retiendra de cette description que la structure, objet de l'invention, est un isolant thermique ou un gaz isolant tel que le dioxyde de carbone est emprisonné à l'intérieur d'une multitude de bulles configurées de façon à atteindre un taux de remplissage maximum, qu'une superposition des couches est possibles, qu'il est possible d'obtenir des préformes et qu'il reste globalement souple. Les constituants "plastique" et gaz sont disponibles et peu onéreux et que la méthode d'élaboration ne pose pas de problèmes particuliers. En outre, il est possible d'ajouter des écrans antiradiatifs à la structure décrite ci-dessus, comme il est connu en matière d'isolation faisant intervenir des infrarouges. Le produit objet de l'invention peut avantageusement remplacer dans de nombreux cas les isolants thermiques traditionnellement utilisés, tels que le polystyrène expansé, le polyuréthanne émulsifié, la mousse de polyéthylène, le molleton à base de fibres plastiques ou autres et une grande part des isolants dits naturels tels que plumes et duvets, laine ou fibres végétales. REVENDICATIONS 1. Structure d'isolation thermique, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins deux films élaborés de façon à ménager des volumes d'emprisonnement d'un gaz sélectionné pour ses performances en isolation thermique, tant par conduction que par rayonnement et dont le volume d'emprisonnement unitaire sera tel que le mouvement du gaz par effet convectif sera limité au maximum, La structure de base de deux films présentera des bulles de gaz agencées de façon à assurer un taux de remplissage (en bulles) proche de 100% lors de la superposition "tête bêche" de deux structures identiques constituant ainsi une nouvelle structure "sandwich" 2. Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que la forme des bulles se rapproche d'un quadrilatère et que la disposition permet un taux de remplissage plus complet lors de la constitution de l'assemblage de deux structures identiques superposées tête-bêche et formant la nouvelle structure sandwich. 3. Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que la forme des bulles a une silhouette ressemblant à la lettre H majuscule disposées de façon à laisser une surface entre les bulles suffisante pour le soudage et permettant un taux de remplissage très élevé lors de la constitution de l'assemblage de deux structures identiques superposées tête-bêche et formant la nouvelle structure sandwich. 4. Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par la mise sous vide de l'interstice existant entre les deux structures composant le sandwich. 5. Structure selon l'une des revendications 1,2 ou 3, caractérisée par le fait que l'opération d'assemblage de deux structures sous forme de sandwich s'effectue sous atmosphère contrôlée, de préférence en présence d'un gaz isolant thermique, et qu'une opération de soudage des surfaces des différents films en contact est effectué dans l'environnement dudit gaz. 6. Structure selon la revendication 4, caractérisée par une opération de soudage des surfaces des différents films mis en contact juste après la mise sous vide de l'interstice. 7. Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par la création d'une préforme dont le contour est adapté à l'utilisation finale, la partie interne du contour est pourvue de bulles tandis que la partie externe reste du film lisse permettant l'assemblage ultérieur; La sélection des bulles à créer peut se faire par des vannes commandables sur les circuits aéroliques d'alimentation des cavités générant la déformation du film plastique Ladite sélection peut être envisagée à commande numérique. 8. Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par l'adjonction d'au moins une surface antiradiative. 9. Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par l'assemblage de plusieurs strates de la structure initiale.