Brevet FR2764678A1 — publié le 19981218

PANNEAU SOUPLE CHAUFFANT La présente invention concerne un panneau composite, souple, léger, de bonnes propriétés mécaniques en traction, chauffant à basse température grâce à la présence entre deux nappes de tissu enduit d'une résine thermoplastique, d'une nappe constituée de fils de graphite ou de carbone soumise au passage d'un courant électrique. Le courant électrique induit par effet Joule la montée en température de l'ensemble. A titre d'exemple, le panneau souple est avantageusement constitué par deux nappes en fils tissés de polyester enduits par une résine souple après polymérisation, comme par exemple le Polychlorure de Vinyle. Ces deux nappes comportent entre elles, une nappe constituée de fils de graphite ou de carbone ouvrés suivant une armure toile, sergé ou satin. Comme indiqué dans NF T 25-105 ces fils de carbone ou de graphite sont eux-mêmes constitués de filaments dont le diamètre moyen varie entre 2 et 8 pm environ, suivant le type de fabrication et leur nature. Cette nappe à fils de graphite ou de carbone peut aussi être constituée d'un mat à fils coupés de graphite ou de carbone, défini comme dans NF B 38-301 et NF T 25-105. Sur toute leur surface, les trois nappes sont intimement et solidement liées par un adhésif isolant électrique également souple. L'ensemble ne présente pas de risque électrique pour l'environnement puisque les nappes extérieures sont aussi nécessairement des isolants. Les panneaux rigides chauffant à basse température, faisant appel à l'énergie électrique, sont connus de longue date. La technique la plus courante consiste à utiliser des résistances électriques généralement sous forme de fils (acier au nickel chrome, etc.), solidaires une feuille de mica, d'amiante ou d'autres produits plus ou moins souples ne conduisant pas l'électricité Plus récemment, les fibres de carbone ont également été avantageusement employées particulièrement pour le chauffage des moules destinés à la mise en oeuvre des matériaux composites. Insérées dans un matériau composite à base de tissus de verre et de résine thermodurcissable époxyde, polyester ou vinyle ester par exemple, le passage d'un courant électrique dans les rubans ou les nappes en fils de carbone élève la température par simple effet Joule ce qui favorise la polymérisation et par conséquent le durcissement rapide des pièces moulées. Ce même type de technique est également bien connu pour le dégivrage des ailes d'avions ou autres pièces soumises à intempéries. En matière de panneaux souples, il existe aussi des techniques à base de fils soit métalliques, soit organiques, qui noyés dès fabrication dans des mousses synthétiques ou dans un polymère souple constituent par exemple, des coussins chauffants pour sièges de voiture ou autres. Ces techniques ne permettent toutefois pas de disposer de panneaux souples, bon marché, de grandes dimensions, pouvant être aisément entreposés, étanches aux liquides et aux gaz, peu fragiles, non sujet au vieillissement (corrosion, etc.) et pouvant présenter des formes complexes. Par ailleurs, tout incident mécanique peut conduire à la détérioration irrémédiable du produit soit par arrêt du passage du courant électrique, soit par création d'une zone à haute température qui provoque la destruction plus ou moins locale de la pièce. Enfin, la répartition homogène des calories reste souvent un point délicat. La présente invention permet de résoudre à bon compte les inconvénients indiqués ci-dessus en utilisant d'une part des matériaux du commerce général, d'autre part grâce à une mise en oeuvre très simple. La figure N 1 jointe explicite clairement le principe de fonctionnement et de réalisation. A titre d'exemple, une toile enduite de PVC, genre bâche de camion, sert de support au montage (repère 1). Aux endroits choisis dont la température doit être augmentée, une nappe de tissu de graphite ou de carbone préférentiellement d'armures toile (taffetas), sergé ou satin suivant la définition de NF B 38-205 ou 150 2113 (repère 2), est découpée à dimensions et collée sur la toile PVC à l'aide d'un adhésif souple compatible au point de vue chimique avec les différents constituants mais aussi vis-à-vis de la température (adhésif polyuréthanne, silicone, etc...). L'expérience montre que les armures toile, sergé ou satin à fils de graphite ou de carbone peuvent avantageusement être remplacées par un mat à fils coupé, également constitué d'éléments de fils en graphite ou en carbone, tel que défini par NF B 38-301 et NF T 25-105. Deux extrémités opposées de cette nappe sont chacune intimement solidaires d'un conducteur électrique de préférence souple, telle une tresse métallique, qui soumise à un générateur de puissance, assure ainsi l'alimentation électrique (repère 3). De manière à garantir l'isolement galvanique, I'étanchéité et la protection mécanique, une seconde toile de polyester enduite de PVC est collée de la même manière que la première sur le tissu à fils de graphite ou de carbone (repère 4) en prenant naturellement soin de déborder de quelques centimètres pour assurer la meilleure étanchéité possible et la fixation éventuelle à un support (repère 5). L'ensemble reste ainsi souple, peut être sans dommage roulé, plié, fixé sur tous supports, etc. Sans toutefois constituer une limite restrictive, avantageusement la toile polyester enduite de PVC présentera une masse surfacique comprise entre 400 et 1200 g/m2, ce qui entre parfaitement dans les fabrications courantes. Quant aux tissus ou au mat à fils coupés de graphite ou de carbone, les meilleurs résultats ont été obtenus avec des masses surfaciques (appelées communément grammage) comprises entre 200 à 450 glu2. Néanmoins, la détermination de cette masse surfacique est liée à la surface de chauffage, donc à la résistance ohmique et par conséquent à la densité de courant électrique la traversant. Un tel assemblage permet sans aucune difficulté une utilisation en continu jusque vers +50"C, voire +65 "C momentanément. A titre d'exemple, une surface chauffante de 0.25 m x 2.20 m soit 0.55 m2 soumise à un courant continu de 4.2 Ampères sous environ 10 V, voit sa température s'élever d'environ 6"C en 15 min. puis se stabiliser. Cela représente par conséquent une consommation d'énergie électrique très faible, soit 42 W. Ceci n'est toutefois aucunement limitatif puisque suivant la température ambiante, des puissances surfaciques continues jusqu'a 500 W/m2 ont pu aisément être atteintes. Ainsi, parmi les avantages de cette technique, il convient de souligner: - Le faible refroidissement par déperdition calorifique par suite du bas coefficient de conduction thermique des deux toiles enduites de PVC ce qui est utile en cas de mise en oeuvre à l'extérieur. - A peu près toutes les formes sont possibles et ceci jusqu'à de très grandes dimensions sans pour autant présenter d'inconvénients majeurs pour l'entreprosage ou le transport. - L'utilisation d'armures toiles, sergé, satin ou de mat à fils coupés de graphite ou de carbone assure une exceliente répartition du courant électrique et par voie de conséquence, des calories. Ainsi, toute blessure n'a que peu d'effet. Sur les bases de ce principe, en lieu et place de la toile polyester enduite de PVC, il est naturellement possible d'utiliser des constituants différents, par exemple: - Toile de polyamide enduite de PVC, de silicone, de polyéthylène, etc. - Toile d'aramide (Kevlar, etc.) enduite de PVC, de silicone, de polyéthylène, de polyamide, etc. - Toile de polyéthyiène enduite de PVC, de silicone, de polyamide, etc. Liste bien entendu non limitative. De même, en lieu et place de la colle polyuréthanne utilisée dans cet exemple pour l'assemblage des différents constituants, il est naturellement possible de recourir à d'autres adhésifs souples tels que: Colle silicone, colle acrylique, etc.. Suivant la vue ce côté représentée par la figure N" 2, naturellement, si une face est préférentiellement retenue pour la diffusion de la chaleur, une nappe constituée par un isolant thermique (laine de verre, de céramique, etc...) insérée à l'opposé de la face devant évacuer les calories, modifiera en conséquence leur diffusion (repère 1). Cette nappe occupera bien entendu tout ou partie de la surface du panneau chauffant. Par ordre du haut vers le bas suivant la figure 2, seront disposées et intimement liées par un adhésif souple tel que précédemment défini: - La nappe isolant électrique, à fils enduits de PVC ou autre (repère 1). - La nappe chauffante à fils de graphite ou de carbone (repère 2) - La nappe isolant thermique (repère 3) - La nappe isolant électrique, à fils enduits de PVC (repère 4) Cette technologie est naturellement applicable à de très nombreuses utilisations telles que le chauffage de locaux, le chauffage par le sol en disposant le panneau souple chauffant sous un plafond, le chauffage de tapis, le chauffage de murs, de réservoirs par simple disposition sur la virole, le chauffage de sièges de voitures, etc. II convient également de souligner que le rayonnement infrarouge émis peut satisfaire par exemple, des usages militaires comme la constitution de cibles chauffantes qui seront vues par tout détecteur adapté à ce mode de rayonnement. Toutes formes étant possibles et suivant ce qui précède, l'invention convient parfaitement de la même manière à la constitution à bon marché de leurres thermiques, etc. Sur ce point, la faible consommation électrique ne nécessite pas de source de forte puissance. De même, la résistivité électrique des fibres de graphite ou de carbone, permet une alimentation en Très Basse Tension de Sécurité (TBTS) comme celle fournie par une batterie de type automobile ou un transformateur électrique adapté. REVENDICATIONS 1. Panneau souple chauffant, caractérisé par un assemblage composé d'une nappe de tissu à fils constitués de filaments de graphite, comprise entre deux nappes d'un tissu enduit d'une résine de caractère également souple après polymérisation et isolant électrique, l'ensemble étant intimement solidarisé par un adhésif souple isolant électrique, 2. Panneau souple selon la revendication 1, caractérisé en ce que la nappe comprise entre les deux nappes en tissu enduit d'une résine de caractère également souple après polymérisation et isolant électrique, est constituée de fils à filaments de carbone. 3. Panneau souple selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le tissu constitué de fils à filaments de graphite ou de carbone est ouvré suivant une armure toile, sergé ou satin. 4. Panneau souple selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le tissu constitué de fils à filaments de graphite ou de carbone est un mat à fils coupés constitués de fils à filaments de carbone ou de graphite. 5. Panneau souple selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le tissu ou le mat à fils coupés constitués de fils à filaments de graphite ou de carbone est soumis sur deux côtés opposés, par l'intermédiaire de conducteurs qui lui sont intimement liés, à un générateur de puissance électrique. 6. Panneau souple selon la revendication 1 ou 2 en ce que le tissu enduit de résine souple après polymérisation et isolant électrique constituant les deux nappes extérieures est ouvré suivant une armure toile, sergé ou satin. 7. Panneau souple selon la revendication 1 ou 2 ou 6, caractérisé en ce que la résine souple après polymérisation et isolant électrique qui enduit le tissu constituant les deux nappes extérieures est de type organique, minéral ou végétal. 8. Panneau souple selon les revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'un isolant thermique et électrique souple de nature organique, minérale ou végétale est disposé sur tout ou partie de la surface chauffante entre le tissu ou le mat à fils coupés constitués de filaments de graphite ou de carbone et l'une ou l'autre ou les deux toiles enduites de résine souple après polymérisation et isolant électrique. 9. Panneau souple selon l'une quelconque des revendications, caractérisé en ce qu'il est étanche aux liquides etlou aux gaz. 10. Panneau souple selon l'une quelconque des revendications ci-dessus, caractérisé en ce que tous les composants sont intimement solidarisés par un adhésif souple isolant électrique, de type organique, minéral ou végétal, adapté à la température de fonctionnement et à la nature chimique des différents constituants