Brevet FR3054947A1 — publié le 20180209

STRUCTURE CHAUFFANTE DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne une structure chauffante, notamment souple, plus particulièrement destinée à servir de source de chauffage à positionner sous tout type de revêtement, qu'il s'agisse de carrelage, de parquet, de linoleum, etc... notamment pour des locaux à usage d'habitation ou autre, mais également dans le domaine de l'agriculture (serre, élevage, etc...) ou de la santé (couverture chauffante pour une table chauffante,..) . Cette structure chauffante est de type rayonnant, notamment de par l'émission de rayonnements infrarouges lointains, c'est-à-dire dans une gamme de longueurs d'onde comprises entre 8 et 14 micromètres, permettant d'élever plus rapidement la 15 température de la structure. ETAT ANTERIEUR DE LA TECHNIQUE Le principe de film chauffant intégrant une structure résistive générant par effet joule 20 de la chaleur. Est connu Typiquement, un tel système est composé de deux couches réalisés en PET (polytétéphtalate d'éthylène) au sein desquelles est imprimé un mélange d'agrégat de carbone. On connaît également le principe visant à remplacer une telle structure résistive par 25 notamment une structure textile à base de fibres de carbone, qui présente l'avantage de faire rayonner la chaleur par émission infrarouge. Cependant, l'expérience démontre qu'avec les systèmes existants, on observe des surchauffes locales, susceptibles d'une part, de détériorer la structure chauffante, voire 30 constituer une source d'incendie. Par ailleurs, en raison du caractère souple d'une telle structure, on observe fréquemment des ruptures localisées des conducteurs électriques, généralement en cuivre, assurant l'acheminement de l'électricité au niveau de la structure carbone. 35 En outre, en présence d'eau, on observe des fuites électriques incompatibles avec les applications envisagées. 3054947 2 Les fuites électriques sont dues au mauvais laminage des couches, mais également aux fuites électriques induites. Ces fuites ne permettent pas d'installer de tels films dans des zones humides. 5 La plus grosse difficulté provient des rayures ou des micros coupures affectant l'ensemble, et inhérentes en général aux diverses manipulations dont il fait l'objet : stockage, mise en place, etc., qui fragilisent et augmentent les fuites électriques. L'un des objectifs recherchés par la présente invention vise tout d'abord à pallier ces 10 différents inconvénients. L'invention a également pour objet d'assurer un chauffage uniforme sur toute la surface de la structure chauffante. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention vise ainsi une structure chauffante, constituée d'un complexe multicouche souple intégrant un film central chauffant à base de carbone, revêtu de part et d'autre d'un film isolant et diffusant. Selon l'invention : le film central chauffant comprend des agrégats de carbone, et notamment de fibres et de nanotubes de carbone, et comporte sur ses bords latéraux principaux un ruban conducteur de l'électricité, respectivement correspondant au neutre et à la phase du courant électrique, ledit ruban conducteur étant lui-même associé à un ruban conducteur secondaire, alimentant en électricité le film central chauffant ; le film isolant et diffusant est constitué d'un complexe à base d'éléments conducteurs intégrés entre deux couches de matière plastique. Typiquement, les rubans conducteurs latéraux sont réalisés en cuivre, et le ruban conducteur secondaire est en argent En effet, on a constaté une sorte d'incompatibilité entre le cuivre et les agrégats de carbone, en termes de conduction électrique. Selon une caractéristique de l'invention, les agrégats de carbone sont intégrés dans une encre, qui est ensuite imprimée sous la forme de rubans sur une couche de PET. Après impression, le conducteur secondaire en argent est collé sur les rubans imprimés, puis 3054947 3 le conducteur en cuivre est à son tour collé sur le conducteur secondaire en argent. Et enfin, une seconde couche en PET est positionnée sur l'ensemble ainsi réalisé après dépôt d'une couche de colle, la cohésion de l'ensemble étant obtenue par laminage à chaud, afin de révéler les propriétés adhésives de l'adhésif. 5 Selon une caractéristique de l'invention, les éléments conducteurs du film isolant et diffusant sont constitués par une feuille d'aluminium anodisé, et la matière plastique constitutive des deux couches entre lesquelles ils sont introduits est également du PET. La cohésion de ce film résulte de la mise en oeuvre d'adhésif thermocollant, positionné 10 entre les différentes couches, puis par laminage à chaud. Avantageusement, de la poudre ou cristaux de carbone est projetée sur la feuille d'aluminium au niveau de sa face destinée à venir en regard du film central chauffant. 15 Alternativement, la poudre de carbone peut être directement projetée sur l'une des couches de PET, en l'absence d'aluminium. Selon l'invention, le film central chauffant présente une épaisseur minimum de 380 micromètres. En deçà de cette épaisseur, on observe que le plastique devient poreux, et 20 dès lors incompatible avec le résultat recherché. La poudre de carbone permet d'augmenter la protection électromagnétique, et par voie de conséquence, de diminuer les fuites induites 25 Le Demandeur s'est ainsi rendu compte que de par la mise en oeuvre d'une telle poudre de carbone associée ou non à l'aluminium, d'une part, on évitait les fuites électriques, et d'autre part, on évacuait l'électricité induite. En effet, le déplacement des électrons dans le carbone génère un champ électrique autour du film, ledit champ étant évacué par la cage constituée par l'aluminium et/ou par la poudre de carbone. 30 Selon une autre caractéristique de l'invention, la structure chauffante ainsi constituée reçoit au moins sur l'une de ses faces, un film supplémentaire pare-vapeur collé sur la face du film isolant et diffusant opposée à celle en contact avec le film chauffant. 35 Un tel film supplémentaire permet d'assouplir la structure chauffante. 3054947 4 En outre, il est susceptible d'absorber quelque 4 fois son poids en humidité en raison de sa nature, typiquement en fibres de polyester non tissées, pour le cas échéant la restituer. 5 Enfin, il permet de renforcer la cohésion entre les différentes couches constitutives de la structure. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES 10 La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent, ressortiront mieux de l'exemple de réalisation qui suit, donné à titre indicatif et non limitatif à l'appui des figures annexées. La figure 1 est une représentation schématique illustrant la structure chauffante 15 multicouche de l'invention. La figure 2 est une vue schématique illustrant un mode de réalisation du complexe constitutif du film d'isolation et de diffusion mis en oeuvre dans la structure chauffante de l'invention. La figure 3 est une représentation en plan illustrant le film central chauffant et ses 20 connexions électriques. La figure 4 est une vue schématique du dessus d'une partie de la structure chauffante de l'invention. La figure 5 est une représentation schématique en section transversale de la vue illustrée sur la figure 4. 25 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION On a représenté en relation avec la figure 1 un mode particulier de réalisation de l'invention, plus particulièrement destiné à être mis en oeuvre sous un revêtement, par 30 exemple de type carrelage, parquet ou linoleum. Cette structure chauffante se présente sous la forme d'un ruban de largeur typique de 50 cm, étant précisé que d'autres largeurs sont envisageables. Cette structure, en raison de sa souplesse, peut classiquement être stockée en rouleaux, favorisant en 35 conséquence tant le stockage que le transport. 3054947 5 Cette structure comporte fondamentalement un film chauffant (1), constitué d'un film souple et dont le matériau chauffant est constitué d'agrégats de carbone et en l'espèce, de fibres et de nanotubes de carbone. 5 Plus précisément, le film central chauffant (1) est constitué d'un multicouche : - une première couche (12) réalisée en PET, d'épaisseur par exemple de l'ordre de 185 micromètres, sur laquelle est imprimée de manière conventionnelle et sous la forme de rubans (13) une encre intégrant les fibres et les nanotubes de carbone ; 10 - une seconde couche (14) réalisée également en PET, d'épaisseur voisine de 150 micromètres, est déposée sur l'ensemble ainsi constitué, après mise en place d'un film d'adhésif thermo-collable. La cohésion de l'ensemble ainsi constitué est assurée par un laminage à chaud, apte à 15 révéler les propriétés adhésives du film d'adhésif. Préalablement à la mise en place de la seconde couche de PET (14), un ruban conducteur (15), typiquement réalisé en argent est collé sur les rubans de carbone (13). Et ensuite, un ruban conducteur en cuivre (2, 3) est collé sur le ruban en argent (15). 20 Ces deux rubans sont positionnés de part et d'autre du film central chauffant, tel qu'illustré sur les figures 1 et 3. Les rubans en cuivre sont respectivement destinés à être connectés au fil de phase (5) et au fil neutre (4) d'une alimentation électrique continue (24 ou 36 Volts) ou alternative (220 Volts). 25 Ces fils (4, 5) sont sertis ou agrafés sur les rubans en cuivre (2, 3). Ces fils d'alimentation sont avantageusement agrafés (6) sur les deux rubans respectifs (2, 3) en cuivre. 30 Selon une autre caractéristique de l'invention, est collé, de part et d'autre de ce film chauffant (1), un film isolant et diffusant (7), dont la structure va être décrite ci-après. Cette structure isolante et diffusante comprend, dans une première forme de réalisation de l'invention, décrite en relation avec les figures 2 et 5, une feuille d'aluminium 35 anodisée (8), d'épaisseur typique voisine de 6 micromètres. 3054947 6 Cette feuille d'aluminium (8) est déposée sur une couche de PET (9), d'épaisseur voisine de 16 micromètres, après mise en place d'un film d'adhésif thermo-collable, La feuille d'aluminium reçoit à son tour, sur son autre face, une autre couche de film adhésif thermo-collable puis une seconde couche de PET (10), là encore d'épaisseur 5 voisine de 16 micromètres. L'ensemble ainsi constitué subit un laminage à chaud, afin de révéler les propriétés collantes des films d'adhésif. 10 Les deux films isolant et diffuant (7) ainsi constitués sont collés de part et d'autre du film central chauffant, là encore, par le biais de l'apposition d'un film adhésif thermocollant puis laminage à chaud. Selon une première variante de l'invention, la feuille d'aluminium anodisé (8) reçoit 15 sur sa face en regard du film chauffant (1), de la poudre de carbone, fixée sur l'aluminium par du plastique et en l'espèce, du PET. Cette poudre ou cristaux de carbone est projetée à chaud sur la face concernée de la feuille d'aluminium (8). L'expérience démontre que cette poudre de carbone permet de réduire les fuites électriques et d'évacuer au neutre l'électrique induite. 20 Selon une seconde variante de l'invention, il n'y a pas de feuille d'aluminium, mais limitativement de la poudre de carbone, alors directement projetée sur l'une des couches en PET. 25 La structure chauffante ainsi réalisée présente une épaisseur typique voisine de 0,5 millimètre Cette structure chauffante peut en outre comporter une couche supplémentaire (11) faisant fonction de pare-vapeur, typiquement réalisée en fibres de polyester non tissées. 30 La fonction de cette couche pare-vapeur consiste essentiellement à mieux diffuser la chaleur générée, et permettre l'adhérence d'une chape ou colle à carrelage. Dans l'exemple décrit, la structure chauffante comporte une couche de pare-vapeur (11) de part et d'autre du complexe constitutif de la structure chauffante. Cependant et en fonction des applications envisagées, il peut être envisagé la présence d'une seule 35 couche de pare-vapeur. 3054947 7 Cette ou ces couches pare-vapeur sont solidarisées à la structure chauffante par collage et laminage à froid. Le matériau fibreux constitutif de la ou des couches pare-vapeur, mélangé à la colle, 5 favorise l'adhérence de la structure chauffante au revêtement sous lequel elle est destinée à être fixée. En raison de la structure souple ainsi réalisée, celle-ci peut être stockée sous forme de rouleaux ou de bobines, favorisant ainsi tant son stockage que sa manutention. Sa 10 fixation sous un revêtement quelconque, qu'il s'agisse de carrelage, parquet ou linoleum, est assurée REVENDICATIONS1. Structure chauffante, constituée d'un complexe multicouche souple intégrant un film central chauffant (1) à base de carbone, revêtu de part et d'autre d'un film isolant et diffusant (7), le film central chauffant étant alimenté en électricité au moyen de deux rubans conducteurs (2, 3) ménagés le long de ses bords latéraux, caractérisée : - en ce que le film central chauffant (1) comprend des agrégats de carbone, et notamment des fibres et des nanotubes de carbone, et comporte sur chacun de ses bords latéraux principaux un ruban (2, 3) conducteur de l'électricité, ledit ruban conducteur étant lui-même associé à un ruban conducteur secondaire (15), alimentant en électricité le film central chauffant ; - et en ce que le film isolant et diffusant (7) est constitué d'un complexe à base d'éléments conducteurs intégrés entre deux couches de matière plastique (9, 10). 2. Structure chauffante selon la revendication 1, caractérisée en ce que les agrégats de carbone sont intégrés dans une encre, qui est ensuite imprimée sous la forme de rubans (13) sur une couche (12) de PET, lesdits rubans étant recouvert d'une seconde couche (14) de PET, la cohésion de l'ensemble étant obtenue par laminage à chaud, afin de révéler les propriétés adhésives d'un film d'adhésif déposé sur les rubans de carbone. 3. Structure chauffante selon la revendication 2, caractérisée en ce que préalablement au dépôt de la seconde couche de PET (14), le conducteur secondaire (15) et le ruban (2, 3) sont collés sur les rubans de carbone (13). 4. Structure chauffante selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le film isolant et diffusant (7) est constitué d'un complexe comprenant une feuille d'aluminium anodisé (8), insérée entre deux couches en matière plastique (9, 10) et notamment en PET. 5. Structure chauffante selon la revendication 4, caractérisée en ce que la feuille d'aluminium anodisé (8) reçoit sur sa face destinée à venir en regard du film chauffant (1) de la poudre ou cristaux de carbone (9) maintenue par un adhésif. 3054947 9 6. Structure chauffante selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le film isolant et diffusant (7) est constitué par de la poudre ou cristaux de carbone insérée entre deux couches en matière plastique (9, 10) et notamment en PET. 5 7. Structure chauffante selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que les différents éléments entrant dans la constitution du film isolant et diffusant sont soumis à un laminage à chaud. 10 8. Structure chauffante selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le film central chauffant (1) présente une épaisseur minimum de 380 micromètres. 9. Structure chauffante selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce 15 qu'elle reçoit au moins sur l'une de ses faces, un film supplémentaire (11) pare- vapeur, collé sur la face du film isolant et diffusant (7) opposée à celle en contact avec le film chauffant (1). 10. Structure chauffante selon la revendication 9, caractérisée en ce que le film 20 supplémentaire pare-vapeur (11) est réalisé en fibres de polyester non tissées.