Brevet FR2871473A1 — publié le 20051216

Docket 1697 (E&M) Compositions de silicone mélangée Domaine de l'invention 01) La présente invention concerne les compositions de silicone mélangée et plus particulièrement les compositions ou mélanges de poudre de céramique avec des thermoplastiques en silicone. Toile de fond de l'invention 02) Bien que très utiles pour ces applications, les polymères de silicone restent de relativement bons conducteurs de la chaleur et ne sont pas particulièrement efficaces par exemple, pour les gants de four, les dessous-de-plat pour protéger les surfaces contre les casseroles ou les plats brûlants ou toute autre application pour laquelle l'isolation contre la chaleur a une valeur particulière. 03) Il serait donc hautement souhaitable de bénéficier de compositions qui, tout en conservant les excellentes propriétés de moulage par injection ou compression des polymères de silicone, feraient état d'excellentes capacités d'isolation telles qu'on les trouve dans les céramiques comme l'oxyde d'aluminium ou produits similaires. Docket 1697 (E&M) Objets de l'invention 4) Un des objets de la présente invention est donc d'offrir des compositions de polymères de silicone qui, tout en disposant d'excellentes propriétés de fabrication en tant que matériau, sont capables de rentrer dans la fabrication d'objets qui exigent des capacités d'isolation thermique. 5) L'autre objet de la présente invention est d'offrir une large gamme de produits fabriqués à partir de telles composition de moulage en polymères de silicone qui présentent soit des propriétés d'isolation thermique, soit des propriétés de conductivité de la chaleur en fonction de l'usage auquel ils sont destinés. Résumé de l'invention 06) La présente invention fait état de mélanges de polymères de silicone comprenant entre 10 et 90 pour cent environ de céramique dans une matrice de 90 à 10 pour cent en volume environ de polymère de silicone moulable par injection ou compression. Des articles comme des gants de four, des dessous-de-plat, des plats pour fours, des abat-jour et des cages pour ampoules, etc. ainsi que d'autres produits exigeants une isolation ou une conductivité thermique moulés à partir de mélange de polymères de silicone font également parti de la description. Docket 1697 (E&M) Description détaillée 7) Le moulage, par compression ou injection, de polymères de silicone est bien connu dans les domaines de l'art et est largement pratiqué dans le monde entier. Les propriétés de solidité des différents produits en polymères de silicone sont également bien connues et comprennent une excellente résistance à la chaleur, jusqu'à 204 degrés Celsius (400 F), une relativement bonne isolation thermique, une isolation électrique, etc. Ce qui probablement a été le plus important pour le succès de ces matériaux ont été leur relatif faible coût et leur relative facilité d'épouser une grande variété +++de formes très différentes et souvent complexes par le biais de techniques de mise en forme rapides et peu onéreuses. Ces facteurs, associés avec les caractéristiques sensorielles et de durabilité de ces matériaux les ont rendus très populaires pour un large éventail de produits. 8) De façon similaire, les propriétés des matériaux céramiques comme l'oxyde d'aluminium, le nitrure d'aluminium, etc. sont également bien connus et présentent une excellente résistance à la chaleur, une isolation thermique, une faible conductivité électrique (bons isolateurs) ou des propriétés d'isolation électrique, etc. En général, ces matériaux sont dans une certaine mesure plus complexes à fabriquer et exigent des températures de cuisson élevées ainsi que l'utilisation de matrices et des procédés de mise en forme sophistiqués. Les produits résultants sont souvent cassants et ne sont donc pas adaptés à des utilisations exigeantes dans lesquelles les abus physiques sont probables. Docket 1697 (E&M) 9) Bien que les propriétés de chacune de ces deux classes de matériau et leurs méthodes de fabrication sont bien connues, elles ont généralement trouvé une utilisation dans des applications tout à fait différentes et parfois similaires. Par exemple, les céramiques comme les polymères de silicone ont été utilisés pour de nombreux pseudo plats pour four du type de ceux utilisés pour les fours conventionnels. D'un autre côté, les polymères de silicone moulés ont trouvé une utilisation dans des produits souples comme des gants, ou dans des produits comme des abat-jour et apparentés pour tirer parti de leur translucidité ou de leur flexibilité, applications qui sont généralement inappropriées pour des céramiques. 10) Selon la présente invention, la facilité relative de mise en forme et la résistance à la température des polymères de silicone sont associées avec les propriétés bien supérieures d'isolation thermique et électrique des matériaux en céramique pour créer une nouvelle classe de matériaux composites qui possèdent beaucoup des qualités et peu des désavantages des chacun des éléments, la matrice polymère de silicone et les additifs variés du matériau composite. 11) Les compositions faites à partir de poudre de céramique et de polymère de silicone de la présente invention sont effectuées par le mélange, ou comme cela est parfois appelé, le mélangeage, des pourcentages volumiques appropriés de poudre de métaux ou de céramique dans le polymère de silicone avant le moulage et pendant que le polymère de silicone se trouve dans un état de gomme , c'est-à-dire dans un état Docket 1697 (E&M) liquide. Le mélange ou le malaxage dans ces conditions simplifie la maintenance des différentes poudres dans un état dispersé ou en suspension dans le polymère de silicone avant et pendant l'opération de moulage. 12) Une classe de polymères de silicone particulièrement favorable à l'invention est celle fournie sous le nom de marque WinthaneTMSilicone qui sont de élastomères qu'on peut trouver chez Winfield Industries, 852 Kensington Ave., Buffalo, New York 14215, États-Unis, sous forme de liquide ou de gomme et qui, après la fabrication, conservent leurs propriétés physiques sur une très large gamme de température allant de 60 C à +230 C. 13) Tel qu'il est utilisé dans le présent document, le terme poudre de céramique doit référer et inclure toute particule de céramique d'un taille et d'une forme qui puisse être dispersée dans une matrice de matière de moulage faite de gomme de silicone et ensuite qui puisse être mise en forme en tant que mélange composite d'une matrice de polymère de silicone et de ces poudres de céramique par moulage, que ce soit par injection ou par compression. La poudre, en particulier la poudre de céramique, d'une granulométrie de 10 Mesh ou plus élevée (diamètre d'environ 1885 microns ou moins) est définitivement préférable pour la préparation des composants de moulage décrit dans la présente. Docket 1697 (E&M) 14) Bien que la céramique spécifique utilisée dans la composition de la présente invention peut être sélectionnée depuis un large éventail de tels matériaux, virtuellement toutes les céramiques compatibles avec les polymères de silicone donnant au polymère de silicone les propriétés désirées peuvent être utilisées. Les oxyde d'aluminium sont préférés du fait de leur coût, de leur facilité de mise en oeuvre et des améliorations de propriété qu'ils apportent. Les matériaux céramiques d'oxyde d'aluminium dont le poids est constitué entre 80 et 100 pour cent d'oxyde d'aluminium sont préférés. 15) Le mélange de poudre de céramique/métaux dans une matrice de polymère de silicone peut être accompli avec succès en utilisant l'une ou l'autre des nombreuses techniques bien connues dans l'art d'incorporer des additifs dans des matrices polymériques. Parce qu'il présente une utilité particulière dans les mélanges de compositions instantanées, le mélange par cylindres est conventionnellement utilisé dans le mélange de pigments et de catalystes avec des polymères de silicone dans la préparation de compositions de moulage conventionnel. 16) Les compositions de moulage poudre de céramique/silicone décrites cidessus sont utiles pour la fabrication d'une large gamine de produit. Parmi ceux-ci, on peut citer: gants résistants à la chaleur, c'est-à-dire des moufles pour les fours ou équivalents, des tapis chauds ou des dessous-de-plat pour maintenir au chaud les ustensiles de cuisine et équivalents, les plats traditionnels pour four, l'isolation de fil électrique, les douilles Docket 1697 (E&M) d'ampoule, etc. et virtuellement n'importe quelle forme d'isolation thermique comme des matelas, des draps, des casiers, etc. 17) C'est ainsi qu'ont été décrites de nombreuses compositions avec des additifs en polymères de silicone qui tirent parti de la facilité de mise en oeuvre des matières à base de polymère de silicone. En incorporant des matériaux spécifiques, certains améliorant l'isolation thermique, d'autres conduisant la chaleur ou des matériaux conduisant l'électricité, on obtient des compositions de moulage dont les propriétés de conduction électrique ou thermique peuvent être ajustées pour une large gamme d'applications dans de nombreux domaines. 18) De la façon dont l'invention a été décrite, il apparaît aux personnes familières avec cet art que le même principe peut être modulé dans de nombreuses directions sans s'écarter de son esprit et de son objet. 2871473' Docket 1697 (E&M) Les revendications de ce présent document sont les suivantes: 1) Un mélange de polymère de silicone avec de 10 à 90 pour cent environ en volume de poudre de céramique dans une matrice de 90 à 10 pour cent environ de polymère de silicone moulable par injection ou compression. 2) Le mélange de polymère de silicone de la revendication 1 dans laquelle la dite céramique est sous forme de poudre d'une granulométrie de 10 Mesh ou plus élevée (diamètre d'environ 1885 microns ou moins). 3) Le mélange de polymère de silicone de la revendication 2 dans laquelle la dite céramique est composée d'oxyde d'aluminium. 4) Le mélange de polymère de silicone selon les revendications 1 à 3 dans laquelle la dite poudre de céramique est présente avec une granulométrie de 10 Mesh ou 15 plus élevée (diamètre d'environ 1885 microns ou moins). 5) Un article isolant thermiquement moulé à partir d'un mélange de polymère de silicone avec de la poudre de céramique dans une proportion de 10 jusqu'à Docket 1697 (E&M) pour cent environ en volume, dans une matrice de 90 à 10 pour cent environ en volume de polymère de silicone moulable par injection ou par compression. 6) L'article isolant thermiquement de la revendication 5 dans laquelle la 5 poudre de céramique a une granulométrie de 10 Mesh ou plus élevée (diamètre d'environ 1885 microns ou moins). 7) L'article isolant thermiquement de la revendication 6 dans laquelle la céramique est de l'oxyde d'aluminium. 8) L'article isolant thermiquement selon les revendications 5 à 7 dans laquelle la céramique est une composition d'oxyde d'aluminium dont 80 à 100 pour cent environ du poids est composé par l'oxyde d'aluminium. 9) L'article isolant thermiquement selon les revendications 5 à 8 dans laquelle la dite poudre de céramique a une granulométrie de 10 Mesh ou plus élevée (diamètre d'environ 1885 microns ou moins).