INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La mousse céramique de l’exemple 3 a été réalisée selon le même procédé que la mousse de l’exemple 1 mais on a utilisé des pales qui présentaient une répartition radiale de surface de front ouverte différente, comme cela est représenté par la . Les perforations ménagées dans les pales étaient aussi nombreuses et de même diamètre que dans celles des pales employées dans l’exemple 1 si bien que l’OFA 100 des pales était également de 18%. En revanche, les pales utilisées pour la réalisation de l’exemple 3 présentaient une concentration surfacique des ouvertures (surface cumulée des ouvertures débouchant sur une fraction radiale de la face divisée par la surface de ladite fraction radiale) supérieure à 30% pour toute fraction radiale d’extrémité représentant entre 0% et 30% de la largeur de la pale considérée. Le temps de recouvrement de la pale par la mousse a été obtenu après 6 minutes de malaxage, les 44 minutes suivantes permettant une introduction limitée d’air jusqu’à obtention du volume souhaité au sein du mélange moussé dont la température après malaxage était de 50°C.
Les mousses présentent la structure cellulaire ou « alvéolaire » classique des mousses. En particulier, elles présentent une structure dans laquelle les cellules sont dispersées sensiblement aléatoirement dans les trois dimensions de l’espace.
Typiquement, les mousses présentent enfin une grande connectivité des macropores et une grande surface spécifique, ce qui conduit à une perméabilité élevée.
Les cellules définissent chacune un volume de forme générale sphérique car elles sont formées par agglomération de grains céramiques autour de bulles d’air.
L a taille des cellules et la distribution des tailles de cellule a été déterminée par analyse d’images de coupes de la mousse. Plus précisément, les étapes successives suivantes, classiques dans le domaine, ont été réalisées : - Une série d’image de sections de la mousse est acquise à l’aide d’un appareil photo numérique. Pour plus de netteté, les clichés sont effectués sur une section après découpe suivie d’un soufflage et d’un nettoyage dans un bain ultra-sons afin d’enlever toute trace de poussière d’usinage et obtenir une structure propre. L’acquisition de chaque image est effectuée sur une surface d’au moins 10 cm² afin d’obtenir des valeurs représentatives de l’ensemble de l’échantillon. - Les images sont de préférence soumises à des techniques de binarisation, bien connues dans les techniques de traitement de l’image, pour augmenter le contraste du contour des cellules. - Une mesure d’aire est réalisée pour chaque cellule constituant la mousse. Le diamètre équivalent de cellule, ou « taille de cellule », est le diamètre d’un disque parfait de même aire que celui mesuré pour ladite cellule (cette opération pouvant éventuellement être réalisée à l’aide d’un logiciel dédié, notamment Visilog® commercialisé par Noesis). - Une distribution de taille de cellules selon une courbe classique de répartition et une taille médiane des cellules constituant la mousse sont ainsi déterminées, cette taille médiane ou « diamètre médian », correspondant au diamètre équivalent divisant ladite distribution en une première population ne comportant que des cellules de diamètre équivalent supérieur ou égal à cette taille médiane et une deuxième population comportant que des cellules de diamètre équivalent inférieur à cette taille médiane.
La mousse de chaque exemple a été caractérisée de la façon suivante :
Le volume et la taille de pore , en particulier les pores des parois et les pores d’interconnexion, ont été mesurés selon la norme ISO 15901-1.2005 à l’aide d’un porosimètre Autopore IV série 9500 Micromeritics, par intrusion de Mercure, jusqu’à 2 bar, dans un échantillon d’environ 1 cm 3 prélevé au cœur de la plaque de mousse.
La courbe de distribution de la taille des pores présente deux pics principaux centrés sur des première et deuxième tailles de pore, reportées dans le tableau 1. L’aire du 1 er pic correspond au volume de pores intergranulaires des parois délimitant les cellules de la mousse.
La perte de charge a été mesurée à la température de 20°C et sous un débit d’air sec de 47,5 litres / minute, en moyenne sur 5 pastilles de 36 mm de diamètre et 4 mm de hauteur prélevées au cœur de chaque plaque de mousse. Plus la perte de charge est faible, meilleure est la performance. Un indice 100 a été attribué à la mousse de l’exemple 1 à titre de référence pour comparaison avec les autres exemples. Un indice inférieur à 100 indiquant une mousse qui présente proportionnellement une perte de charge plus faible par rapport à l’exemple 1 de référence. Un indice inférieur à 95% étant considéré comme un avantage significatif.
La résistance à la flexion équibiaxiale a été mesurée selon la norme ASTM C 1499 2009, en moyenne sur 5 pastilles de 36 mm de diamètre et 4 mm de hauteur prélevées au cœur de chaque plaque de mousse. Plus la résistance mécanique est élevée, meilleure est la performance. Afin de tenir compte de l’impact de la porosité, le module de rupture en flexion obtenu a été multiplié par la porosité totale pour chaque exemple. Un indice 100 a été attribué à la mousse de l’exemple 1 à titre de référence pour comparaison avec les autres exemples. Un indice inférieur à 100 indiquant une mousse proportionnellement moins résistante mécaniquement par rapport à la mousse de l’exemple 1 de référence. Un indice d’au moins 70% étant considéré comme satisfaisant.
L’efficacité de filtration a été évaluée au regard de la norme NF-EN 14683. Un test avec aérosol d’eau inoculée de bactéries ( Staphylococcus aureus ) dont la taille moyenne est de 3 µm a été utilisé conformément à la pratique pour les masques chirurgicaux. Plus le taux de filtration est élevé, meilleure est la performance. Une performance supérieure à 99,5% étant fortement attendue.
Les résultats indiquent que l’exemple 3 présente une perte de charge significativement plus faible que l’exemple 1 comparatif tout en présentant une très bonne efficacité de filtration, meilleure que celle de l’exemple 2 comparatif.
De manière surprenante, et sans pouvoir l’expliquer de manière théorique, les excellentes performances de l’exemple 3 sont également associées à une distribution de la taille des cellules étroite, qui se traduit par un rapport (d 90 -d 10 ) /d 50 de tailles de cellule faible, de préférence inférieur à 0,15.
Les mousses céramiques frittées selon l’invention offrent ainsi à la fois une efficacité de filtration remarquable, mais aussi une perte de charge très faible. Ce compromis permet de limiter l’énergie nécessaire pour faire circuler l’air à travers la mousse céramique. Il permet aussi d’utiliser la mousse céramique dans des applications où la circulation d’air résulte d’une simple inhalation, par exemple dans un masque respiratoire individuel.
Comme cela apparaît clairement à présent, l’invention permet d’optimiser la filtration, et en particulier le traitement d’air, en particulier l’air des espaces clos habitables comme les habitations, les bureaux et les habitacles de véhicules.
Des exemples de substrats organiques pouvant être avantageusement utilisés pour la mise en œuvre de l’invention peuvent être les matériaux polymères tels que les polyéthylènes, les polyesters, les polyacrylates, les polycarbonates, les polyuréthanes, les polyamides. Ces polymères peuvent être des polymères fluorés.
Des exemples de substrats minéraux pouvant être avantageusement mis en œuvre dans l’invention peuvent être les feuilles de verre minéral ou vitrocéramique. Le verre peut être de préférence un verre de type silico-sodo-calcique, borosilicate, aluminosilicate ou encore alumino-boro-silicate. Selon un mode préféré de réalisation de l’invention, le substrat transparent 1000 est une feuille de verre minéral silico-sodo-calcique.
En référence à la , selon des modes avantageux de réalisation, la couche 1002a d’oxyde de tungstène peut être comprise dans le module diélectrique 1002 de couches situées sous la couche fonctionnelle métallique 1003, entre ledit substrat 1000 et ladite couche fonctionnelle métallique 1003. La présence de la couche d’oxyde de tungstène 1002a dans le module diélectrique 1002 de couches situées sous la couche fonctionnelle métallique 1003 permet à la fois de réduire la valeur de facteur solaire et/ou d’augmenter la transmission lumineuse.
En référence à la , selon des modes préférés de réalisation, chaque module diélectrique 1002,1004 de couches comprend une couche 1002a,1004a d’oxyde de tungstène. La présence de la couche d’oxyde de tungstène 1002a, 1004a dans chaque module diélectrique 1002,1004 permet les réductions plus importantes du facteur solaire et les augmentations les plus importantes de la transmission lumineuse.
Selon certains modes avantageux de réalisation, l’épaisseur physique de la ou des couches 1002a,1004a d’oxyde de tungstène peuvent être comprises entre 2nm et 50nm, en particulier entre 5 nm et 30 nm, de préférence entre 5nm et 20 nm. Ces intervalles d’épaisseurs sont suffisants pour obtenir les avantages remarquables du premier aspect de l’invention.
Selon des modes de réalisation, en référence à la , l’empilement fonctionnel 1001 de couches comprend en outre une surcouche métallique 6002 de blocage, de préférence à base d’alliage nickel et chrome, située au-dessus et en contact de la couche fonctionnelle métallique 1003 et/ou une sous-couche métallique 6001 de blocage, de préférence à base d’alliage nickel et chrome, située en-dessous et en contact de la couche fonctionnelle métallique 1003.
La présence d’une surcouche métallique 6002 de blocage et/ou d’une sous-couche métallique 6001 de blocage permet d’augmenter avantageusement la durabilité de l’empilement, par exemple en termes de résistance mécanique au brossage ou à la rayure. Elle permet également d’éviter la détérioration, par exemple l’oxydation, de la couche fonctionnelle métallique 1003 lors du dépôt des couches subséquentes et/ou lors de traitements thermiques, notamment en limitant la diffusion de certains éléments chimiques depuis les couches adjacentes et/ou la diffusion de l’oxygène.
Selon d’autres modes de réalisation, en référence à la , l’empilement fonctionnel 1001 de couches minces peut comprendre en outre une surcouche d’oxyde de titane 7001 située au-dessus, de préférence en contact, de la couche fonctionnelle métallique 1003, ladite surcouche 4000 ayant, de préférence, une épaisseur physique d’au moins 5 nm. La surcouche d’oxyde de titane 7001 permet d’augmenter la sélectivité.
Selon des modes particuliers de réalisation, en référence à la , l’empilement fonctionnel 1001 de couches comprend une couche 8001 d’indice de réfraction inférieur à 2,45 à 550nm, ladite couche étant comprise dans le module diélectrique 1004 de couches formant la partie supérieure de l’empilement fonctionnel 1001 en partant du substrat 1000. De préférence, ladite couche 8001 est la dernière couche du module diélectrique 1004.
La combinaison d’une couche d’indice de réfraction inférieur à 2,45 à 550nm dans le dernier module diélectrique 1004 avec une couche 1002a, 1004a d’oxyde de tungstène dans le premier et/ou deuxième modules diélectriques 1002,1004 permet de prévenir toute dégradation structurelle de la ou les couches 1002a, 1004a, d’oxyde de tungstène par la diffusion éventuelle d’éléments, tels que l’oxygène, depuis les couches adjacentes.
Selon d’autres modes particuliers de réalisation, l’empilement fonctionnel 1001 de couches comprend une couche d’indice de réfraction inférieur à 2,45 à 550nm, ladite couche étant comprise dans le module diélectrique 1002 de couches formant la partie inférieure de l’empilement fonctionnel 1001 en partant du substrat 1000.
Selon des modes préférés de réalisation, l’empilement fonctionnel 1001 de couches comprend une première couche d’indice de réfraction inférieur à 2,45 à 550nm, ladite première couche étant comprise dans le module diélectrique 1002 de couches formant la partie inférieure de l’empilement fonctionnel 1001 en partant du substrat 1000, et une deuxième couche d’indice de réfraction inférieur à 2,45 à 550nm, ladite deuxième couche étant comprise dans le module diélectrique 1004 de couches formant la partie supérieure de l’empilement fonctionnel 1001 en partant du substrat 1000.
La ou les couches d’indice de réfraction inférieur à 2,45 à 550nm sont de préférence à base d’oxyde ou de nitrure de silicium, de zirconium, de titane, ou encore d’étain et de zinc. A titre d’exemples, elles peuvent être à base de nitrure de silicium, d’oxyde de silicium, de nitrure de zirconium ou de d’oxyde de zinc et d’étain.
La couche fonctionnelle métallique 1003 a pour fonction de réfléchir les rayonnements infrarouges et/ou d’une partie du rayonnement solaire. Elle peut être de tout métal adapté, par exemple à base d’or ou à base d’argent. L’épaisseur de la couche fonctionnelle métallique 1003 peut être typiquement comprise entre 2nm et 25nm, de préférence entre 10nm et 20nm.
Selon des modes préférés de réalisation, la couche fonctionnelle métallique 1003 est une couche à base d’argent.
Les modules diélectriques peuvent comprendre une ou plusieurs couches à d’oxydes et/ou de nitrures d’éléments métalliques et/ou d’alliages métalliques, tels que, par exemple, l’oxyde de zinc, l’oxyde mixte de zinc et d’étain, le nitrure de silicium, l’oxyde de silicium, le nitrure de zirconium, l’oxyde de titane, l’oxyde d’étain, et l’oxy-nitrure de silicium.
La transparence de l’adhésif une fois durci permet de voir les copeaux dans la pièce finale.
Le deuxième système époxy bi-composants mentionné à titre d’exemple est un système commercialisé par la société SICOMIN sous l’appellation « RÉSINE ÉPOXY SR 1700 + DURCISSEUR STANDARD SD 2803 ».
Ce système est un système courant et qui peut être utilisé, selon les recommandations de son fabricant, pour des applications de stratification dans des domaines variés tels que le nautisme, la carrosserie et le maquettisme.
Le mélange a une viscosité à 20°C de 0,6 à 0,7 Pa.s. Les proportions de mélange en masse du mélange résine/durcisseur sont de 100/39, les proportions en volume sont de 100/45. La durée pendant laquelle le mélange est utilisable après mise en contact des deux composants (généralement désignée par l’expression anglophone « pot-life », et qui est donnée pour une masse et une température donnée) sur 500 g à 20°C est de 120 minutes.
Comme indiqué ci-dessus, de nombreux adhésifs sont utilisables pour la formation de pièces conformes à divers modes de réalisation de l’invention. Notamment, des systèmes prévus pour des applications de production de composites (résines d’infusion, d’injection, de stratification) mais aussi des systèmes prévus pour des applications structurales en tant qu’adhésifs.
Les systèmes peuvent notamment avoir une densité comprise entre 1,03 à 1,38 à 25°C. Leur viscosité dynamique peut notamment être entre 0,4 et 80 Pa.s. Ils peuvent avoir notamment un module d’élasticité (une fois durci) compris entre 2 GPa et 4 GPa.
La polymérisation de ces adhésifs peut se faire à température ambiante ou à plus haute température, de l’ordre de 70°C.
Les temps de polymérisation étant sensiblement différents selon le système adhésif thermodurcissable, le choix du système peut également dépendre de ce temps, selon les propriétés mécaniques et les temps de cycles souhaités.
Alternativement, l’adhésif peut être thermoplastique.
Enfin, et indépendamment des additifs colorants qui peuvent être ajoutés à l’adhésif (comme expliqué ci-après), chaque adhésif présente une couleur et une transparence (ou opacité) particulière. Cela peut être mis à profit pour obtenir l’aspect souhaité pour la pièce finale.
Des additifs peuvent également être ajoutés à l’adhésif, par exemple au mélange colle/durcisseur, avant enduction des copeaux.
Le ou les additifs peuvent comprendre des colorants, des pigments, des pâtes pigmentaires (pigments déjà mêlés à une résine).
Une coloration importante d’une résine transparente a pu être obtenue en mélangeant seulement 0,94 % de pâte par rapport à la masse du mélange résine/durcisseur. Cette proportion a suffi à donner une couleur très opaque au mélange. La couleur est visible sur les pièces, par exemple les panneaux, obtenus après moulage.
Les copeaux en surface de la pièce sont restés apparents, donnant un aspect valorisant et technique à la pièce.
Avec les différents additifs colorants (pigments, pâte pigmentaire…) du marché qui ont été essayés, une bonne coloration est obtenue avec au plus 5 % en masse de pigments et/ou au plus 5% en masse de colorants.
Le ou les additifs peuvent également comporter des charges. Les charges désignent tous les éléments particulaires pouvant être ajoutés dans l’adhésif pour en modifier les propriétés, et/ou pour en abaisser le coût à volume égal. Les charges envisagées comportent notamment des particules minérales ou organiques susceptibles d’améliorer certaines propriétés de la pièce finale, en particulier sa résistance à la rayure ou à l’abrasion.
Les couches C1, C2 et C3 ont été déposées sur un substrat en verre silico-sodo-calcique sur lequel a été préalablement déposée une première couche à base de nitrure de silicium d’une épaisseur d’environ 5nm. Elles ont été ensuite recouvertes d’une deuxième couche à base de nitrure de silicium d’une épaisseur d’environ 5nm. Autrement dit, chaque couche C1, C2 et C3 est encapsulée entre deux couches à base nitrure de silicium.
L’encapsulation des couches C1, C2 et C3 par deux couches à base nitrure de silicium a pour fonction de prévenir la dégradation des couches C1, C2 et C3 d’une oxydation trop importante et/ou d’une diffusion trop importante d’oxygène dans leur structure. A la place du nitrure de silicium, il est possible d’utiliser tout autre type de nitrure adapté tel que, par exemple, le nitrure de zirconium.
La couche C1 a été déposée sous une atmosphère comprenant 25% de dioxygène à une pression de 4 mTorr, la couche C2 sous une atmosphère comprenant 20% de dioxygène à une pression de 4 mTorr et la couche C3 sous une atmosphère comprenant 5% de dioxygène à une pression de 10 mTorr.
Les empilements ainsi obtenus comprenant les couches C1, C2 et C3 ont été recuites à 650°C pendant 10 min après dépôt.
Le coefficient d’extinction et l’indice de réfraction ont été calculés par modélisation à partir de mesures expérimentales. Les mesures ont été obtenues à l’aide d’un spectrophotomètre Perkin Elmer Lambda 900 et d’un ellisopmètre VASE M-2000XI J.A. Wollam.
En référence à la , quelle que soit la couche C1, C2 ou C3, le coefficient d’extinction décroit de façon monotone depuis une valeur inférieure à 1 à 300 nm pour atteindre un palier minimum inférieur à 0,1 entre environ 400nm et 550nm, puis croît de manière monotone pour atteindre une valeur supérieure à 1,2 vers 1200nm. Les couches C1, C2 et C3 présentent une forte absorption dans le proche infrarouge et une certaine transparence dans le domaine visible du spectre électromagnétique.
En référence à la , quelle que soit la couche C1, C2 ou C3, l’indice de réfraction optique décroit de façon monotone depuis une valeur proche de 3 à 300 nm pour atteindre un palier minimum inférieur à 1,8, voire 1,6 entre environ 800nm et 1100nm, puis croît de manière monotone pour atteindre une valeur supérieure à 1,8, voire 2 vers 1300-1400nm. Les évolutions de l’indice de réfraction optique et du coefficient d’extinction optique présentent une certaine variation entre les trois couches C1, C2 et C3. Cette variabilité très modérée est probablement due aux conditions de dépôt et n’est pas préjudiciable pour obtenir les avantages de la présente invention.
Selon d’autres modes préférés de réalisation, l’indice de réfraction optique de la couche (1002a, 1004a) d’oxyde de tungstène est décroissant monotone avec la longueur d’onde à partir d’une valeur maximale supérieure à 2,4 à 350nm jusqu’à une valeur minimale entre 600nm et 900nm de sorte que la différence entre la valeur maximale et la valeur minimale est supérieure à 0,8, de préférence à 1,0, voire à 1,4.
Autrement dit, la valeur de l’indice de réfraction optique décroit de manière monotone d’au moins 0,8, de préférence d’au moins 1,0, voire au moins 1,4 entre une valeur maximale supérieure à 2,4 à 350nm et une valeur minimale entre 600nm et 900nm. A titre d’exemple, la valeur d’indice de réfraction optique peut décroitre de manière monotone d’au moins 0,8, de préférence d’au moins 1,0, voire au moins 1,4 entre une valeur maximale supérieure à 2,4 à 350nm et une valeur minimale inférieure à 2,3 entre 600nm et 900nm, notamment entre 800nm et 900nm.
Sans qu’elles soient particulièrement requises pour obtenir les effets de la présente invention, ces valeurs d’indice de réfraction optique peuvent néanmoins être avantageuses quant au respect des spécifications en termes de couleur pour des applications sur les marchés du bâtiment et de la construction. En particulier, elles permettent l’obtention de couleurs neutres.
Selon certains modes complémentaires préférés de réalisation, le coefficient d’extinction optique de la couche 1002a,1004a d’oxyde de tungstène peut être inférieur à 0,2, voire 0,1 à 500nm et inférieur à 2, voire 1,5 à 1200nm. La sélectivité peut ainsi être favorablement davantage augmentée.
Le coefficient d’extinction optique et l’indice de diffraction optique peuvent varier selon la nature et la quantité de ou des éléments dopants sélectionnés parmi les éléments du groupe 1 selon la nomenclature de l’IUPAC. Ils peuvent notamment présenter des comportements différents de ce qui a été décrit précédemment dans le cadre des exemples illustratifs et explicatifs des et . Il est cependant actuellement difficile d’établir une loi de comportement général du coefficient d’extinction optique et de l’indice de réfraction selon la nature et/ou la quantité de ou des éléments dopants.
Selon certains modes particuliers de réalisation, la couche 1002a,1004a d’oxyde de tungstène comprend l’élément dopant X ou les éléments dopants X1,X2,… dans des proportions telles que le rapport molaire, X/W dudit élément sur le tungstène , W, ou la somme des rapports molaires de chaque élément sur le tungstène (X1+X2+…)/W est comprise entre 0,01 et 0,4, de préférence entre 0,01 et 0,2, voire entre 0,01 et 0,1. Il a été constaté que ces valeurs de rapport molaire peuvent avantageusement permettre d’obtenir les valeurs de coefficient d’extinction optique et d’indice de réfraction décrites dans les modes de réalisation précédents tout en limitant la quantité d’éléments dopants. En outre, une économie sur l’exploitation des ressources minérales pour les éléments dopants peut éventuellement en résulter, ainsi qu’une diminution des coûts.
Selon certains modes de réalisation, la couche 1002a,1004a d’oxyde de tungstène comprend au moins un élément dopant sélectionné parmi l’hydrogène, le lithium, le sodium, le potassium et le césium. Parmi les éléments du groupe 1, ces éléments particuliers peuvent permettre d’obtenir les valeurs de coefficient d’extinction optique et d’indice de réfraction les plus optimales pour les effets techniques recherchés.
Selon des modes particulièrement préférés, la couche 1002a, 1004a d’oxyde de tungstène comprend le césium comme élément dopant, et le rapport molaire du césium sur le tungstène est compris entre 0,01 et 0,2, de préférence entre 0,01 et 0,1. Ces modes de réalisation permettent d’obtenir les meilleures performances quant à l’augmentation de la sélectivité, la préservation de couleurs neutres, et à l’économie sur les coûts.
Le substrat transparent 1000 peut être de préférence plan et peut être de nature organique ou inorganique, rigide ou flexible. En particulier, il peut être un verre minéral, par exemple un verre silico-sodo-calcique.
Dans cet exemple, le prémélange aqueux B comprenant la gélatine, l’agent moussant, la glycérine et le durcissant dilués dans 58% d’eau déminéralisée a été chauffé dans un bain-marie à 43°C.
La barbotine en phase aqueuse A comprenant les poudres minérales de SiC, dont la charge massique est de 80% et dont le pH a été ajusté par ajout de soude à 10,5 a été ajoutée au prémélange B.