Brevet FR2763111A1 — publié le 19981113

La présente invention conceme un matériau destiné à entrer dans la composition des isolants thermiques multicouches. Les couches d'air minces, en limitant la convection naturelle, ont une conductivité thermique équivalente (conduction + convection) très basse (descendant jusqu'à 0,022 W.m1.K1 10,013 BTU.h-1. R-1. F-1). De cette propriété partent les isolants thermiques multicouches qui se composent d'une ou plusieurs couches d'air délimitées par des films en une matière quelconque, imperméables ou peu perméables à l'air. L'épaisseur desdites couches d'air va d'un millimètre jusqu'à quelques centimètres. La transmissivité thermique de ce type d'isolant diminue encore avec l'emploi de films délimitants fabriqués en matières peu émissives dans le spectre infrarouge concerné (feuilles en métal), avec la métallisation des surfaces des films s'ils se composent d'un matériau plus émissif, ou bien avec l'inclusion d'au moins une feuille en métal ou encore avec la métallisation d'au moins une surface si les films composant l'isolant sont transparents à la radiation thermique infrarouge. Le problème technique est de maintenir les couches d'air constituées en empêchant les films délimitants de se rapprocher, ce qui se traduirait par la diminution de l'épaisseur desdites couches d'air et l'augmentation conséquente de la transmissivité thermique de l'isolant. Une des solutions existantes consiste en l'insertion de grilles en mousse synthétique dans les couches d'air. Le désavantage de cette solution est la quantité importante des chutes, les grilles étant fabriquées par le découpage de plaques entières de mousse synthétique. Une autre solution connue est le piquage d'une multitude de segments de fil dans les films porteurs, leur donnant un aspect velouté et une certaine épaisseur. Le désavantage de cette solution tient dans la faiblesse de l'épaisseur des couches d'air qui peut être ainsi atteinte et qui diminue davantage avec le temps et l'usage, les segments de fil ayant une tendance à se coucher. La solution apportée par la présente invention consiste en une multitude de morceaux de mousse synthétique insérés dans lesdites couches d'air, en les remplissant partiellement, et fixés à l'un ou aux deux films délimitants voisins. Les morceaux de mousse, présents dans les couches d'air et répartis, si possible, régulièrement, s'opposent au rapprochement des films délimitants et à la diminution conséquente de l'épaisseur des couches d'air. Les mousses synthétiques, étant d'une faible transmissivité thermique et d'une faible densité, sont particulièrement indiquées pour la fabrication des morceaux calants. Toutefois, d'autres matériaux, objets ou leurs fragments, à propriétés proches et à caractéristiques qui correspondent aux exigences des modes de réalisation respectifs, peuvent être employés, notamment: pailles ou gaines synthétiques, pailles naturelles, éponges ou mousses naturelles, brindilles, tiges de plantes, écorces (dont liège), bois (dont balsa), caoutchouc, morceaux de : ouate, kapok, laine, laine de verre, fibres synthétiques enchevêtrés, carton ondulé. En pratique, I'invention se présente sous la forme d'un matériau destiné à entrer dans la composition des isolants thermiques multicouches, composé d'un film porteur ou de plusieurs films porteurs superposés, fait(s) d'une matière quelconque, imperméable(s) ou peu perméable(s) à l'air, tel film en plastique, film en plastique métallisé, papier, papier métallisé, feuille en métal, tissu, tissu métallisé, ou leur composites, gami(s) d'une multitude de morceaux de mousse synthétique (en polyuréthane, polyimide, polyethylène, PP, PVC, aminoplaste, phénolique, polystyrène expansé, par exemple) fixés au(x) film(s) porteur(s). Les morceaux de mousse synthétique composant le gamissage peuvent être fixés aux films porteurs par n'importe quel moyen pertinent, en particulier par collage, soudage thermique ou haute fréquence, couture ou introduction dans des incisions ou trous pratiqués à cet effet dans les films porteurs. Les films porteurs peuvent être perforés d'une multitude de petits trous ou incisions, si besoin est, notamment pour permettre le passage de la vapeur d'eau ou l'évacuation de l'air lors du compactage du matériau, en prenant soin toutefois de ne pas rendre les films porteurs trop perméables à l'air, ce qui menacerait les qualités isolatrices du matériau. Si l'on emploie plusieurs films porteurs superposés, on peut créer un ensemble solidaire en se servant des morceaux de mousse synthétique composant le garnissage comme des éléments de jonction. On fixe alors chaque morceau (ou une partie des morceaux) à au moins deux films porteurs à la fois, et cela de manière à rendre, en fin de compte, les films porteurs superposés indissociables. On peut aussi bien utiliser pour cela des morceaux de mousse filiformes et les faire traverser chacun plusieurs films porteurs à la fois, pour coudre ainsi les films porteurs ensemble. En posant une strate ou en superposant plusieurs strates du matériau selon l'invention et en y intercalant ou en les enveloppant éventuellement de films simples choisis dans le même groupe de matériaux que les films porteurs on obtient une succession de films imperméables ou peu perméables à l'air et des couches d'air partiellement remplies par les morceaux de mousse synthétique. On a alors en effet un isolant thermique multicouche. La présente invention permet aussi de concevoir des isolants thermiques multicouches dont le volume peut être réduit à des fins de stockage ou de transport. Deux modes particuliers de réalisation s'offrent alors: 1) on gamira le(s) film(s) porteur(s) de morceaux de mousse synthétique d'une forme allongée, filiformes, qui parcourront le film(s) porteur(s) en lignes parallèles (parallèles dans le cadre d'un même film porteur, et, le cas échéant, parallèles dans le cadre de tous les films porteurs superposés), pour chaque film porteur: (a) sur une de ses faces, (b) sur ses deux faces ou (c) alternativement sur l'une et l'autre face, en se faufilant à travers les incisions ou trous pratiqués dans le film. Pour mettre l'isolant en oeuvre, on posera une strate du matériau ou on superposera plusieurs strates du matériau en orientant de préférence de manière croisée le sens des lignes parallèles de chaques strates immédiatement voisines deux à deux, et on y intercalera ou on l'enveloppera éventuellement de films simples. Pour stocker ou transporter l'isolant, on arrangera les strates du matériau en orientant parallèlement (ou presque) les sens de lignes parallèles de toutes les strates et on enroulera ou on ramassera l'isolant tout en le serrant. Les films porteurs utilisés devront être suffisamment souples et tenaces pour autoriser leur pliage ou au moins leur enroulement. Le taux de réduction du volume pourra approcher la valeur suivante : (volume de l'isolant déployé) / (volume des morceaux de mousse utilisés + volume des films porteurs utilisés). 2) on composera l'isolant thermique multicouche d'une manière quelconque selon l'invention, en se servant (exclusivement ou en partie) de mousses synthétiques élastiques, supportant la compression sans déformation permanente, et de films porteurs suffisamment souples et tenaces pour autoriser leur froissement, leur pliage ou au moins leur enroulement. Pour stocker ou transporter l'isolant, on l'enroulera ou on le ramassera tout en le serrant, ou on le comprimera tout simplement. Le taux de réduction du volume pourra approcher la valeur suivante: (volume de l'isolant déployé) / [(volume des morceaux de mousse utilisés) / (taux de leur compression à l'intérieur de l'isolant compacté) + (volume des films porteurs utilisés)). A titre d'exemples non - limitatifs: Un matériau destiné à entrer dans la composition des isolants thermiques multicouches sera composé d'un film porteur garni de morceaux filiformes de mousse synthétique à section carrée de 5 mm x 5 mm parcourant le film porteur en lignes parallèles distantes de 3 cm. Chaque morceau filiforme de mousse se faufile par le film porteur à travers des trous de 5 mm de diamètre placés chaques 6 cm, courant ainsi altemativement sur les deux côtés du film. Les trous sont disposés dans une matrice régulière à maille de 6 cm x 3 cm et les morceaux filiformes de mousse de chaques lignes immédiatement voisines deux à deux plongent et émergent à tour de rôle. Un autre matériau destiné à entrer dans la composition des isolants thermiques multicouches sera composé d'un film porteur garni de morceaux de mousse synthétique en forme d'un cube de 10 mm de côté, entaillés sur tout leur pourtour à leur mi - hauteur, les deux moitiés ne restant jointes que par un tronc épargné de 6 mm de diamètre. Le film porteur sera parsemé de trous de 6 mm de diamètre disposés dans une matrice régulière à maille de 3,5 x 3,5 cm. Chaque morceau cubique de la mousse sera comprimé, introduit dans un trou et relâché, une moitié se trouvant d'un côté et l'autre de l'autre côté du film porteur, celui-ci rentrant dans l'entaille et encerclant le tronc épargné du cube de la mousse. Dans les deux cas, les morceaux de la mousse restent solidement fixés au film porteur. On utilisera du film métallisé en polypropylène ou polyéthylène de 10 micromètres (0,0004 inch) d'épaisseur et de la mousse souple à cellules ouvertes en polyuréthane de 20 kg.m9 (1,25 lb.ft3). Dans le premier cas, pour composer un isolant thermique multicouches, on superposera des strates du matériau selon l'invention en orientant perpendiculairement le sens des lignes parallèles de chaques strates immédiatement voisines deux à deux. Dans le second cas, on superposera des strates du matériau selon l'invention tout simplement. Les deux isolants thermiques multicouches ainsi obtenus auront les caractéristiques suivantes: I'épaisseur moyenne des couches d'air: 5 mm (0,2 inch), taux de remplissage du volume des couches d'air par les morceaux de la mousse:16,7 %, transmissivité thermique calculée: 0,032 W.ml.K' (0,018 BTU.h-'. ft1.0F1), masse volumique 5,4 kg.m3 (0,34 Ib.ft-3), compressibilité: 12 fois. Les deux isolants thermiques multicouches décrits, composés chacun d'un matériau selon la présente invention, sont légers, à faible transmissivité thermique, à haute compressibilité élastique, perméables à la vapeur d'eau (les trous dans les films porteurs, même si partiellement obstrués par les morceaux de la mousse (à cellules ouvertes) qui les traversent, permettent la transpiration ainsi que l'évacuation de l'air lors de compactage), et s'avèrent alors spécialement adaptés pour l'usage dans les sacs de couchage, couvertures, couvertures de survie, vêtements et tentes. Le matériau selon l'invention est particulièrement destiné à entrer dans la composition des isolants thermiques multicouches. 1) matériau destiné à entrer dans la composition des isolants thermiques multicouches caractérisé par ce qu'il consiste en un film porteur, ou en plusieurs films porteurs superposés, fait(s) d'une matière quelconque, imperméable(s) ou peu penméable(s) à l'air, gami(s) d'une multitude de morceaux de mousse synthétique fixés au(x) film porteur(s). 2) matériau selon la revendication 1) caractérisé par ce qu'au moins une partie des morceaux de mousse synthétique sont fixés au(x) film(s) porteur(s) par collage, soudage thermique ou haute fréquence, ou par couture. 3) matériau selon la revendication 1) ou la revendication 2) caractérisé par ce qu'au moins un film porteur est parsemé d'incisions ou de trous et qu'au moins une partie des morceaux de mousse synthétique sont introduits dans les incisions ou dans les trous de façon à rester fixés au(x) film(s) porteur(s). 4) matériau selon l'une quelconque des revendications précédentes, composé de plusieurs films porteurs superposés, caractérisé par ce qu'au moins une partie des morceaux de mousse synthétique sont fixés à au moins deux films porteurs à la fois ou qu'ils traversent au moins deux films porteurs à la fois, et cela de manière à former de tout un ensemble solidaire en empêchant les films porteurs de se séparer. 5) matériau selon l'une quelconque des revendications précédentes, à volume réductible, caractérisé par ce que les morceaux de mousse sont d'une forme allongée, filiformes, et qu'ils garnissent le(s) film(s) porteur(s) en le(s) parcourant en lignes parallèles ou grossièrement parallèles et que le(s) film(s) porteur(s) est (sont) suffisamment souple(s) et tenace(s) pour autoriser son (leur) pliage ou au moins son (leur) enroulement. 6) matériau selon l'une quelconque des revendications précédentes, à volume réductible, caractérisé par ce que les morceaux de la mousse synthétique sont faits d'une mousse élastique supportant la compression sans déformation permanente, et que le film(s) porteur(s) est (sont) suffisamment souple(s) et tenace(s) pour autoriser son (leur) froissement, son (leur) pliage ou au moins son (leur) enroulement. 7) matériau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par ce qu'à la place d'une partie ou de tous les morceaux de mousse synthétique, d'autres matériaux, objets ou leur fragments, à caractéristiques correspondantes aux modes de réalisation respectifs, sont employés, à savoir: pailles ou gaines synthétiques, pailles naturelles, éponges ou mousses naturelles, brindilles, tiges de plantes, écorces, bois, caoutchouc, morceaux de ouate, de kapok, de laine, de laine de verre, de fibres synthétiques enchevêtrés, de carton ondulé.