Brevet FR2802761A1 — publié le 20010622

-1 - La présente invention concerne un dispositif de chauffage électrique de l'air, de fluides et des matériaux, destiné à recouvrir des surfaces ou objets plans ou / et à reliefs, de toutes dimensions, de toutes formes, pleines ou ajourées, sous très faible tension de sécurité (TBTS), ou basse tension. On connaît déjà par le certificat d'Auteur bulgare BG 15934, une matière résistante non métallique pour le chauffage électrique par rayonnement, comprenant: - du graphite gris ou noir, à raison de 100 parties en poids, - une matière de charge neutre, à raison de 0 à 50 parties en poids, - un vernis noir à feu, à raison de 75 à 150 parties en poids, - et de la corésiline, à raison de 60 à 120 parties en poids. Cette matière à l'avantage de permettre le chauffage d'un local en basse température en consommant moins d'énergie que les systèmes traditionnels, mais présente l'inconvénient d'utiliser du graphite gris ou noir, et du vernis noir à feu comme liant. Les éléments chauffants faits de graphite gris ou noir et de vernis noir à feu nécessitent un traitement mécanique en vue d'acquérir les paramètres électriques nécessaires. Le vernis noir à feu présente une résistance mécanique relativement faible, il se fendille très vite, et détruit et il devient inutilisable... On connaît aussi, par la demande de brevet français FR A 2 593 185 déposée le 30 octobre 1986, une matière électriquement résistante pour le chauffage par rayonnement qui comprend du graphite amorphe, du polyacétate de vynile, de l'alcool dénaturé, et un agent diluant constitué par de la corésiline. Tout en ayant l'avantage de présenter une résistance mécanique élevée, cette matière présente aussi des inconvénients. Par exemple, la mesure de la résistance de cette peinture graphitée montre une résistance importante, ce qui ne permet le passage que d'une intensité de courant très faible, pour une tension appliquée aux bornes d'un tel revêtement de l'ordre de 50 volts. On connaît encore, par les demandes de brevet français FR 2 709 590 en date du 3 09 1993, FR 2 709 589 en date du 29 04 1994, puis de la demande de brevet européen en date du 26 08 1994 EP 0 641 845 des inventeurs Thuny et Sinigalia. Leur invention présente quelques inconvénients dont on peut relevé que dans le liant de la description et utilisé, est incorporé un produit renfermant une substance interdite (le plomb), mais aussi la fluidité trop importante due au Plioway EC-1; si le fluide réalise un bon fonctionnement lors de son application sur surface horizontale, il en va autrement en application verticale sur les murs par exemple (fig. 2), le support uniquement lamellaire ne convient plus réellement pour la jonction électrique avec les conducteurs allongés en lamelles adhésives, provoquant de multiples arcs électriques en C (2a) entre les lamelles et la surface chauffante qui est détruite et devient inutilisable. D'autre part, la mise sous tension présente un réel danger puisque réalisée en faisant chevaucher les fils électriques et / ou les conducteurs; mais surtout non utilisable en milieu humide. -2- On commercialise par ailleurs, des peintures renfermant un faible pourcentage en poids (généralement de l'ordre de 3%) de charges conductrices. L'incorporation au sein des dites peintures, des dites charges est destinée à améliorer leur application en les rendant électrostatiques. Les dites peintures ne sont pas au vu de la faible teneur de charges qu'elles renferment, électriquement conductrices. Le dispositif selon l'invention permet de remédier a ces inconvénients. Il comporte en effet selon une première caractéristique, une mise sous tension par au moins deux électrodes (4 et 4') séparés d'une distance d fixe ou variable, de longueur L, recouvertes par une matière fluide ou pâteuse (5) électriquement résistante et I ou conductrice d'électricité (fig. 1), reliés aux bornes Pet N. Selon des modes particuliers de réalisation: - les électrodes " phase " (4) sont reliés entre eux comme les dents d'un peigne par un conducteur (10) ou une barrette conductrice, que les électrodes " neutre " (4') sont reliés entre eux comme les dents d'un peigne par un conducteur (10') ou une barrette conductrice, disposées tête bêche en simple comme fig.4a ou en multiples enchevêtrés comme fig.4b, l'ensemble des conducteurs / électrodes étant fixé, ou collé sur le support isolant (3). Les électrodes comme les conducteurs peuvent êtres en lamelles d'argent, de cuivre, d'aluminium... ou en peinture conductrice. - une couche de matière fluide ou pâteuse électriquement résistante ou conductrice (5) recouvre les électrodes phase (4) et neutre (4') et la surface (S) entre ceux-ci, de telle sorte qu'à la mise sous tension, la matière fluide ou pâteuse électriquement résistante / conductrice se comporte en résistance chauffante. - la matière fluide ou pâteuse (5) renferme dans un liant et / ou dans une substance souple, élastique, malléable, de 10 à 90 % en poids de charges conductrices d'un mélange constitué de deux produits, l'un à support granulaire (favorisant la jonction électrique), I'autre en support lamellaire (favorisant le passage du courant surtout en TBTS), à résistivité électrique différente, et de dosage variable de 50/50 à 10/90 % en fonction de la résistivité finale escomptée. - les dits produits sont, pour l'un, de support minéral granulaire constitué de particules dont le noyau est en dioxyde de titane ou en silice, recouvert d'une solution solide d'un mélange d'antimoine métal et de dioxyde d'étain, et pour l'autre, de support minéral lamellaire à base de mica enrobé par un oxyde double d'étain et d'antimoine. - une couche (6) d'un produit fluide isolant électrique et protecteur contre l'oxydation couvre l'ensemble des électrodes (4 et 4'), des conducteurs (10 et 10') et de la surface de chauffage (S), remplit aussi le rôle d'égalisateur de surface (S) et débordant légèrement la dite surface. - un isolant électrique (7) anti-feu, simple ou double par feuille et / ou par fluide recouvre la totalité de l'invention. -3- - un conducteur électrique (8) fluide ou en feuille collée ou autocollante appelé " terre " recouvre l'ensemble du procédé, est relié à la terre de l'installation électrique. - l'ensemble des dispositifs est inclus en sandwich dans une gaine (2) préalablement appliquée sur le support (1), puis fermée étanche par un fluide (9) ou par feuille (s) collée (s) ou autocollante(s), thermodurcissable(s), assurant une étanchéité contre l'humidité, et / ou une protection contre les chocs, et / ou se comportant comme un isolant électrique. Les dessins annexés illustrent l'invention: La figure 1 représente le dispositif de l'invention. La figure 2 représente en coupe les structures moléculaires du mélange. La figure 3 représente en coupe les différents composants des dispositifs. La figure 4 représente les différents modes réseaux d'électrodes. En référence à ces dessins, le dispositif comporte une mise sous tension executee par deux électrodes (4 et 4') reliés aux bornes P et N, de longueur L, fixées sur un support (1) et espacées d'une distance d, formant une surface de chauffe (S). Sur les électrodes de forme cylindrique, ou allongée et entre ceux-ci, on répand une couche (5) de matière fluide ou pâteuse électriquement résistante et / ou conductrice. Cette matière fluide ou pâteuse renferme dans un liant pour revêtement de surface ou / et d'une substance souple, élastique, malléable, de 10 à % en poids de charges résistantes / conductrices de l'électricité consistant en un mélange de deux types de supports différents: l'un granulaire afin que les particules se logent dans les espaces et recoins ainsi qu'entre, sous et sur les lamelles de l'autre support qui lui est dit: lamellaire. En sélectionnant une résistivité différente entre ces deux produits, nous pourrons agir sur la température de la surface de chauffe (S) en réalisant un mélange en proportions variable de 50150 à 10/90 %. Dans la forme de réalisation selon la fig.4a, les électrodes en forme de lamelles disposées parallèlement sont reliées à un conducteur (10 et 10') comme les dents d'un peigne, puis disposées tête bêche afin d'obtenir une alternance d'électrodes phase et d'électrodes neutre et permettre d'effectuer la mise sous tension en P et N sans chevauchement des fils de connexion et cela à une extrémité et / ou aux deux extrémités du dispositif. De la sorte, on peut réaliser une surface de chauffe généralement en bandeau en multipliant le nombre d'électrodes avec une température régulière en tous points. Dans la forme de réalisation selon la fig.4b, les électrodes en forme de lamelles sont reliées entre-elles soit parallèlement, soit transversalement. Ce type de disposition multiple enchevêtré mis côte à côte permet la réalisation de grandes surfaces de chauffe. On laisse sécher la couche de matière fluide ou pâteuse, puis on passe une couche sur l'ensemble d'un fluide protecteur (6) contre l'oxydation. Ce fluide peut également être isolant électrique. Sur un isolant électrique (7) recouvrant la couche (6), un conducteur électrique (8) formé par une couche de fluide conducteur ou d'une feuille conductrice formant "la terre" recouvre l'isolant électrique (7), est connecté à la terre de l'installation électrique. -4- - L'ensemble des dispositifs est inclus en sandwich par une couche étanche (9) venant en jonction avec la sous-couche étanche (2) formant une gaine étanche. Cette dernière pouvant être faite de fluide, de matière thermocollable, thermodurcissable, ou avec des matériaux tels que carrelage, plastique, verre... Pour faire varier la puissance de chauffage, on agit sur quatre paramètres qui sont: La résistivité de la matière fluide ou pâteuse La longueur L des électrodes L'écartement d des électrodes La tension d'alimentation Le domaine technique de l'invention est celui des composants de revêtement, par exemple des peintures, vernis, revêtements épais, Elle peut être utilisée dans les domaines aussi variés que: - Le bâtiment pour le chauffage de locaux, de piscines, - L'agriculture, pour réaliser l'effet de serre, le réchauffage des terres de culture, - L'automobile, le nautisme, l'aviation, habillement, le textile, le conditionnement alimentaire Toutefois, I'homme du métier conviendra à la lecture de la description cidessus, que la présente invention à d'autres applications non limitatives On se propose enfin d'illustrer l'invention sous son premier aspect. La matière fluide électriquement résistante dite matière de chauffe à été réalisée avec les composants et l'ordre d'incorporation ci-après: - Liant: un vernis en deux parties, puis incorporées ensemble lre partie 2e partie Plioway EC 1................. 6.45 Plioway EC-L......... 7.67 White pirit1%.............38.55 Dowanol DPnB.......0.95 Bentone SD 1.... ........... 0.12 White Spirit-1%... 46 Lecitine de soja................. 0.05 Bentone SD 1...... 0.15 Sous total................. 45.17 Lecitine de soja... 0.06 Total.................... 100 - Charges résistantes: * 1410 T: commercialisé par SPCI. Il s'agit de particules granulaires de dioxyde de titane, recouvert d'une solution solide d'un mélange d'antimoine métal et de dioxyde d'étain de résistivité 3 ohmicm. * Minatec 31: commercialisé par Merck. Il s'agit de particules lamellaires de mica enrobées par un oxyde double d'étain et d'antimoine, de résistivité de 4 Kohm (méthode Merck) inférieure à 100 ohm/cm. Le produit 1410 T est incorporé au liant à raison de 1 volume pour 5 volumes de liant. Laisser reposer une journée. -5- Puis le produit Minatec 31 est incorporé à la substance la veille de l'emploi à raison de 4 volumes en remuant lentement. Avec un litre de matière de chauffe selon le mode de fabrication cidessus, on peut couvrir 6m2 de surface de chauffe. Les résultats suivants ont été obtenu selon différents critères: Sur matériaux BA 13 (plaque de plâtre recouvert d'une couche de papier) Tension d température de surface intensité 220 volts 12 cms 62 C 0, 01 A 220 volts 9 cms plus de 100 C 0,01 A 45 volts 2,8 cms 65 C 0,1 A 12 v continu 0,5 cm 50 3C 0,11A pourunesurfacede8x2cm 12 v alternatif 0,5 cm 54 C 0,08 A pour une surface de 8x2 cm Sur tissu 220 volts 10cms 50,0 5 C 0,1 mA -6- REVENDICATIONS 1 Dispositif de chauffage électrique de l'air, de fluides et des matériaux, destiné à recouvrir des surfaces ou objets plans ou / et à reliefs, de toutes dimensions, de toutes formes, pleines ou ajourées, sous très faible tension de sécurité, ou basse tension, caractérisé en ce qu'il comporte une mise sous tension par au moins deux électrodes (4 et 4') séparés d'une distance d fixe ou variable, de longueur L, recouvertes par une matière fluide ou pâteuse (5) électriquement résistante et / ou conductrice d'électricité (fig. 1) reliés aux borne P et N. 2 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les électrodes " phase " (4) sont reliés entre eux comme les dents d'un peigne par un conducteur (10) ou une barrette conductrice, que les électrodes " neutre " (4') sont reliés entre eux comme les dents d'un peigne par un conducteur (10') ou une barrette conductrice, disposées tête bêche en simple (fig.4a) ou en multiples enchevêtrés (fig.4b), l'ensemble des conducteurs / électrodes étant fixé, ou collé sur le support isolant (3). 3 Dispositif selon les revendications 1 ou 2 caractérisé en ce qu'une couche de matière fluide ou pâteuse électriquement résistante ou conductrice (5) recouvre les électrodes phase (4) et neutre (4') et la surface (S) entre ceux-ci, de telle sorte qu'à la mise sous tension, la matière fluide ou pâteuse électriquement résistante / conductrice se comporte en résistance chauffante. 4 Dispositif selon la revendication 3 caractérisée en ce que la matière fluide ou pâteuse (5) renferme dans un liant, ou / et d'une substance souple, élastique, malléable, de 10 à 90 % en poids de charges conductrices d'un mélange constitué de deux produits, I'un à support granulaire, l'autre en support lamellaire, à résistivité électrique différente, et de dosage variable de 50/50 à 10190 % en fonction de la résistivité finale escomptée. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que les dits produits sont, pour l'un, de support minéral granulaire constitué de particules dont le noyau est en dioxyde de titane ou en silice, recouvert d'une solution solide d'un mélange d'antimoine métal et de dioxyde d'étain, et pour l'autre, de support minéral lamellaire à base de mica enrobé par un oxyde double d'étain et d'antimoine. 6 Dispositif selon les revendications de 1 à 5 caractérisé en ce qu'une couche (6) d'un produit fluide isolant électrique et protecteur contre l'oxydation couvre l'ensemble des électrodes (4 et 4'), des conducteurs (10 et 10') et de la surface de chauffage (S). -7- 7 Dispositif selon les revendications de 1 à 6 caractérisé en ce qu'un isolant électrique (7) anti-feu, simple ou double par feuille et / ou par fluide le recouvre en totalité. 8 Dispositif selon les revendications de 1 à 7 caractérisé en ce qu'un conducteur électrique (8) fluide ou en feuille collée ou autocollante appelé " terre " en recouvre l'ensemble, est relié à la terre de l'installation électrique. 9 Dispositif selon l'une quelconque des revendications de 1 à 8 caractérisé en ce que l'ensemble des dispositifs inclus en sandwich dans une gaine (2) formant une gaine est étanche, préalablement appliquée sur le support (1), puis fermée étanche par un fluide (9) ou par feuille (s) collée (s) ou autocollante(s), thermodurcissable(s), assurant une étanchéité contre l'humidité, et / ou une protection contre les chocs, et / Ou se comportant comme un isolant électrique.