Brevet FR2999594A1 — publié le 20140620

Peinture chauffante améliorée. La présente invention concerne le domaine du chauffage. Elle concerne plus particulièrement une peinture chauffante améliorée On connait du document FR2 802 761 un dispositif de chauffage comprenant du graphite amorphe, et permettant d'atteindre une température de 100°C. Le document W09626984 divulgue une matière fluide ou pâteuse électriquement conductrice destinée à couvrir une surface, et convenant notamment pour le chauffage par rayonnement. Cette matière comprend un liant et des charges conductrices comportant des oxydes doubles. Elle permet dans certains cas d'atteindre une température légèrement supérieure à 100°C. Néanmoins dans de nombreuses applications, il est souhaitable d'atteindre des températures bien supérieures, dépassant 500°C, en particulier pour des éléments radiants pouvant atteindre ces températures. La présente invention a pour but de pallier au moins en partie à ces inconvénients. A cet effet elle propose une peinture chauffante destinée à être déposée sur un substrat en vue d'y appliquer une tension électrique de sorte à obtenir une augmentation de sa température. Cette peinture chauffante est particulière en ce qu'elle comprend une résine en phase aqueuse et du graphite. Grâce à la combinaison du graphite et de la résine en phase aqueuse, la peinture selon l'invention résiste à des températures très largement supérieures à 100°C, dans certains cas dépassant 500°C sans se dénaturer. Selon d'autres caractéristiques ladite résine en phase aqueuse peut être une résine acrylique, ledit graphite peut être un graphite diamagnétique, ce qui améliore les performances de vitesse de montée en température de ladite peinture chauffante, ladite résine en phase aqueuse peut représenter entre 40 et 90% en poids de ladite peinture chauffante, permettant une fluidité suffisante d'une part, et non excessive d'autre part, ledit graphite peut représenter entre 10 et 60% en poids de ladite peinture chauffante, permettant une conductivité suffisante et non excessive, La présente invention concerne encore un élément chauffant comportant une couche de peinture chauffante selon l'invention. Cet élément chauffant est particulier en ce que l'épaisseur de ladite couche est supérieure à un demi millimètre. Selon d'autres caractéristiques : ledit élément chauffant peut comporter deux électrodes configurées pour appliquer ladite tension à ladite couche, et lesdites électrodes être disposées dans l'épaisseur de ladite couche ; on observe en effet que la performance en termes de vitesse de montée en température en est améliorée, ledit élément chauffant peut comporter deux couches d'une telle peinture chauffante. La présente invention concerne enfin un procédé d'application d'une peinture selon l'invention. Ce procédé est particulier en ce qu'il comprend les étapes suivantes, dans cet ordre : application d'une première couche pose des électrodes sur ladite première couche application d'une deuxième couche de sorte à recouvrir lesdites électrodes. L'avantage apporté par la présente invention réside principalement en ce qu'elle propose une peinture chauffante qu'on peut mettre en oeuvre à des températures bien supérieures à celles utilisables avec les peintures chauffantes de l'état de la technique. Par ailleurs elle est particulièrement simple à mettre en oeuvre, et n'a pas d'effet dangereux pour l'homme ni à titre chimique, ni à titre électrique en 12V. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit faite en référence aux figures annexées dans lesquelles : la figure 1 est une vue en coupe d'un élément chauffant selon l'invention, la figure 2 est une vue de face de l'élément chauffant de la fig. 1 Comme on peut le voir sur la fig. 1 du dessin ci-joint, l'élément chauffant 1 selon l'invention comporte de préférence une première couche 2 de peinture chauffante, une deuxième couche 3 de peinture chauffante, et deux électrodes 4 et 5 disposées sensiblement au milieu de l'épaisseur constituée des deux couches 2, 3 de peinture chauffante. Il est disposé sur un substrat 6. Des essais ont été effectués en disposant les électrodes 4, 5 sous, ou sur l'élément chauffant 1. Avec une épaisseur de peinture chauffante de 500pm, 250pm pour chacune des couches 2, 3, une longueur d'électrode de 60 cm et un écartement des électrodes de 5 cm, on obtient avec une tension appliquée de 10V une puissance consommée de 89W quand les électrodes sont placées sous l'élément, de 58W quand les électrodes sont placées sur l'élément chauffant 1, et 136W quand les électrodes sont placées dans l'épaisseur de l'élément chauffant 1, comme illustré à la fig. 1. Il est donc avantageux de disposer les électrodes 4, 5 dans l'épaisseur de la couche de l'élément chauffant 1, ladite couche étant dans cet exemple constituée de deux couches 2, 3 superposées. On peut de préférence disposer les électrodes 4, 5 entre ces deux couches superposées 2 et 3. Typiquement chacune des couches 2 et 3 peut présenter une épaisseur de 250pm. En effet des couches épaisses permettent de bien meilleures puissances. Dans l'exemple ci-dessus, avec des couches réduites à 100pm chacune, la puissance chute à 50W au lieu des 136W. La distance entre les électrodes est également un paramètre important déterminant la puissance consommée : quand on augmente cette distance de 5cm dans l'exemple ci-dessus, à 16cm, la puissance chute de 136W à 47W. Pour augmenter la puissance, on peut alors augmenter la tension appliquée. En effet en appliquant une tension de 10V alternatifs et 3A d'intensité, on obtient une puissance de 30W, et on atteint une température de 85°C après vingt minutes de chauffage, puis cette température se stabilise. Si on applique une tension de 220V alternatifs et 10A d'intensité, on obtient une puissance de 2200W, on atteint une température de 250°C en moins de trois minutes, et plus de 500°C en moins de cinq minutes. D'une manière générale, une tension alternative donne de meilleures performances qu'une tension continue, en termes de vitesse de montée en température. On a également observé au cours des essais qu'une tension continue appliquée dans la surface de la peinture chauffante est sensiblement identique qu'on soit proche des fils d'alimentation 7 (voir fig. 2), ou qu'on s'en éloigne, mais croissante en allant de l'électrode négative 4 vers l'électrode positive 5. Par ailleurs la température est maximale sensiblement à mi-distance entre les fils d'alimentation 7 et l'autre extrémité de l'élément chauffant 1, et très faible à l'extérieur de la zone comprise entre les deux électrodes, ceci s'expliquant probablement par de la conduction thermique du substrat. Une composition préférée de peinture chauffante contient : 43,27% de résine vinyle versatate, à 50% d'extrait sec 4,81% de débullant, à 40% d'extrait sec 33,65% de graphite diamagnétique, à 100% d'extrait sec 0,2% de biocide, à 100% d'extrait sec 18,07% d'eau La styrène acrylique est également une résine qui convient. On peut augmenter la part de graphite dans cette composition, et réduire la part de résine notamment pour utilisation en tension plus basse. On peut également diminuer la part de graphite et augmenter la part de résine en phase aqueuse, notamment pour utilisation en tension plus élevée. Le graphite peut être mis en oeuvre sous forme de pigments avec des concentrations en poids allant de 7 à 70%. On peut utiliser du graphite simple, par exemple tel qu'on peut le trouver sous la marque Timrex®, référence K25. Néanmoins les performances sont meilleures avec un graphite diamagnétique, comme la référence SFG75 du même fabricant. La montée en température est bien plus rapide avec un graphite diamagnétique. Dans le cadre de la présente demande, il faut comprendre sous l'expression « graphite diamagnétique » un graphite aux propriétés diamagnétiques améliorées, en général liées à la pureté améliorée. Le choix des résines phase aqueuse, qu'elles soient hydro-diluables ou hydro- solubles, permet d'une part une mise en oeuvre à l'eau, et d'autre part une tenue en température bien meilleure que des résines solvantées. En effet la peinture selon l'invention dans laquelle une telle résine en phase aqueuse est associée à du graphite, a résisté, selon les essais effectués, à une température de 540°C. L'essai a été interrompu à cette température par crainte de détérioration du substrat 6; la peinture elle-même résiste probablement à des températures encore supérieures. Une telle résistance à chaud est très surprenante, les peintures chauffantes de l'état de la technique étant limitées à un peu plus de 100°C. On s'aperçoit que les consommations électriques sont faibles en regard des températures atteintes, et permettent, avec quelques dizaines de watts d'être efficaces en chauffe, en adaptant cette consommation à l'utilité recherchée. La peinture chauffante selon l'invention est une peinture toute aussi simple d'utilisation que n'importe quelle autre peinture de bâtiment. Une, ou de préférence deux couches 2, 3 posées avec des moyens conventionnels tels que pinceau, rouleau, pistolet, suffisent à produire un effet thermique suffisamment significatif. La peinture chauffante selon l'invention est déposée sur un substrat 6 isolant électriquement, équipé de deux électrodes 4, 5 longitudinales et parallèles en matériau conducteur, cuivre, argent ou autre, elles-mêmes reliées à une alimentation à travers un système de régulation. La peinture selon l'invention peut être utilisée par couches de quelques dizaines de microns, comme n'importe quelle peinture. En formulation plus pâteuse, elle peut être utilisée en enduit de quelques millimètres d'épaisseur. La peinture selon l'invention ainsi déposée sur un substrat 6 peut transmettre à celui-ci la chaleur produite pour la restituer dans le temps, soit en rayonnement, soit en convection, ou alors directement chauffer par rayonnement l'ambiance ou l'objet exposé. Un grand nombre de fonctionnalités de chauffe sont envisageables avec l'élément chauffant selon l'invention : le chauffage domestique, notamment bâtiment à basse consommation, à basse température pour les sols chauffants ; à 100W de consommation, on peut maintenir une chauffe en surface de 35°C pour un mètre carré ; à température intermédiaires, de 40 à 90°C, on peut l'appliquer sur des éléments chauffants de type radiateur, avec des consommations de 50 à 400W; il est aussi possible de l'appliquer à des chauffe-eau ; le chauffage de denrées, dans la cuisine, en équipant une casserole d'un élément chauffant selon l'invention, elle peut être directement branchée au secteur sans avoir besoin de recourir à une plaque de chauffe ; on peut aussi réaliser une plaque de chauffe avec un élément chauffant selon l'invention, ou encore des fours, notamment à pizza ou des chauffe-plats ; le chauffage de denrées dans les industries chimiques ou cosmétiques peut être réalisé en cuves équipées d'éléments chauffants selon l'invention ; le chauffage de cabines en navigation de plaisance à la voile les vêtements chauffants par enduction des tissus ; les systèmes de réchauffage des piscines bien d'autres applications sont possibles, et sur une grande diversité de substrats 6 (bois, pierre, plastique, ...). Les éléments chauffants selon l'invention sont générateurs d'économies substantielles en termes de consommation énergétique. Ils sont adaptables à des formes diverses, à des substrats 6 les plus variés, et sa mise en oeuvre ne nécessite pas de technologie coûteuse. Bien que l'invention ait été décrite selon un mode de réalisation particulier, elle n'y est nullement limitée, et des variantes peuvent y être apportées, ainsi que des combinaisons des variantes décrites concernant notamment l'épaisseur du film de peinture ou d'enduit, l'écartement des électrodes, le substrat 6 lui-même, la tension appliquée, l'ampérage appliqué, la nature des électrodes, la concentration en graphite dans la peinture chauffante, la nature de ce graphite, sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS1. Peinture chauffante destinée à être déposée sur un substrat (6) en vue d'y appliquer une tension électrique de sorte à obtenir une augmentation de sa température, caractérisée en ce qu'elle comprend une résine en phase aqueuse et du graphite. 2. Peinture chauffante selon la revendication précédente dans laquelle ladite résine en phase aqueuse est une résine acrylique. 3. Peinture chauffante selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle ledit graphite est un graphite diamagnétique. 4. Peinture chauffante selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle ladite résine en phase aqueuse représente entre 40 et 90% en poids de ladite peinture chauffante. 5. Peinture chauffante selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle ledit graphite représente entre 10 et 60% en poids de ladite peinture chauffante. 6. Elément chauffant (1) comportant une couche (2, 3) de peinture chauffante selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur de ladite couche (2, 3) est supérieure à un demi millimètre. 7. Elément chauffant (1) comportant une couche (2, 3) de peinture chauffante selon l'une des revendications 1 à 5, comportant deux électrodes (4, 5) configurées pour appliquer ladite tension à ladite couche (2, 3), caractérisé en ce que lesdites électrodes (4, 5) sont disposées dans l'épaisseur de ladite couche (2, 3). 8. Elément chauffant (1) comportant une couche de peinture chauffante selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte deux couches (2, 3) d'une telle peinture chauffante. 9. Procédé d'application d'une peinture selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes, dans cet ordre : application d'une première couche (2) pose des électrodes (4, 5) sur ladite première couche (2) application d'une deuxième couche (3) de sorte à recouvrir lesdites électrodes (4, 5).