CH358634A - Matériau composite isolant thermique - Google Patents

Matériau composite isolant thermique

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    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
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Description


  Matériau composite isolant     thermique       Les calorifuges usuels sont constitués par des  matériaux peu     conducteurs    à l'état     divisé,    au     sein     desquels on s'efforce     d'emprisonner    des     couches     d'air. Ces matériaux     comprennent    entre autres des  argiles et des     terres    réfractaires,     l'amiante,    le     kie-          selguhr,    le feutre, la sciure de bois, le liège, la fibre  de verre.  



  Les coefficients de     conductibilité    thermique  exprimés en     cal/cm/s/oC    ont les ordres de     grandeur     suivants  
EMI0001.0015     
  
    - <SEP> liège <SEP> ... <SEP> .. <SEP> 40 <SEP> <B>-10-4</B>
<tb>  sciure <SEP> .. <SEP> . <SEP> . <SEP> ... <SEP> 14 <SEP> - <SEP> 10-4
<tb>  - <SEP> feutre <SEP> . <SEP> .... <SEP> <B>8,5-</B> <SEP> 10-4       Beaucoup de     ces    matériaux ne peuvent cependant  pas être utilisés à des températures élevées, supérieu  res à 500C par exemple, et il est alors fait appel à  des oxydes     réfractaires    peu conducteurs.  



  On rappelle ci-dessous l'ordre de     grandeur    des  coefficients de     conductibilité    thermique des princi  paux oxydes réfractaires, exprimés en     cal/cm/s/OC     
EMI0001.0021     
  
    Be0 <SEP> 450. <SEP> 10-4
<tb>  A103 <SEP> <B>300-10-1</B>
<tb>  <B>MgO</B> <SEP> . <SEP> .... <SEP> .. <SEP> . <SEP> 180. <SEP> 10  SiOo <SEP> <B>160.</B> <SEP> 10-4
<tb>  ZrO;

  , <SEP> .. <SEP> . <SEP> . <SEP> 43 <SEP> . <SEP> 10-4       Le problème s'est posé de posséder un matériau  qui aurait un     pouvoir    isolant au     moins        égal    à     celui     du liège et qui     pourrait    supporter des températures  élevées en gardant un pouvoir isolant élevé.  



  D'autre part,     ce    matériau devait pouvoir être mis  en forme commodément.  



  La présente invention a pour objet un matériau  composite isolant thermique à très faible     conductibi-          lité    thermique même à des températures élevées, et  possédant une bonne aptitude à la déformation.  



  Ce matériau est     caractérisé    par au moins une  couche se présentant sous     forme    d'une feuille ou    d'un ruban, chaque     couche    dont l'épaisseur est au  plus de 0,2 mm étant formée d'un     film    métallique  et, sur une face ou sur les deux faces de     celui-ci,    d'un  film d'oxyde dur ou mou,     continu    et adhérent au  métal     sous-jacent.    Dans une forme d'exécution de  l'invention,

   le matériau isolant est     formé    par un  empilement de feuilles     d'aluminium    oxydées     anodi-          quement    suivant des techniques bien     connues.     



  Dans une autre forme     d'exécution    de l'invention,  le matériau     isolant    est constitué par un     empilement     de feuilles de nickel oxydées     anodiquement.     



  Le     film    continu peut être     non,        poreux    ou poreux.  L'aptitude du matériau à la déformation est due  à la plasticité des     films    métalliques;     l'épaisseur    de  ceux-ci est comprise entre quelques centièmes de  millimètre et un à deux dixièmes de     millimètre.    Cha  que film     métallique    est     constitué    par des     feuilles    de  métaux, ou d'alliages, ou de métaux élaborés à par  tir de poudres frittées.  



  Le film d'oxyde est     également    très mince; son  épaisseur peut être plus faible ou plus forte que celle  du film     métallique.    Le     métal    de l'oxyde peut être  d'une nature     différente    de     celle    du métal sur lequel  adhère le     film    d'oxyde.  



  On a     intérêt    à     réaliser,    pour     une        épaisseur    totale  donnée de matériau composite, un nombre élevé de  couches     métal-oxyde    et, à     cet    effet, à utiliser des  feuilles     métalliques    très minces.

   Pour     certains     métaux, la     fabrication    de     feuilles        très    fines est assez  délicate; par exemple,     avec.    le magnésium, on em  ploie des     feuilles    dont l'épaisseur est de     2/10o    à     3/10o     de millimètre que l'on obtient à la     manière    de  copeaux à l'aide de fraises appropriées (l'obtention  de     feuilles    de magnésium aussi fines     étant    impossible  par les     techniques    de     laminage).     



  Le     film    d'oxyde est compact; un     filin.    d'oxyde  pulvérulent ne     convient        pas,    à moins qu'il ne soit      possible de le transformer en     une    couche continue.  Il peut être dur ou mou.  



  Les faces du     film    d'oxyde peuvent être     lisses    ou  non     lisses,    ces     qualités    étant considérées à l'échelle  de     l'épaisseur    du film; le     film    d'oxyde adhère au  métal<B>;</B>     ceci    est     particulièrement        facile    à réaliser lors  que le     film        d'.oxyde    a été     obtenu    par oxydation du  métal sous-jacent;

   il peut même y avoir dans ce cas       continuité    de     structure    entre le métal et l'oxyde  (c'est le cas     pour    l'aluminium).  



       Dans    le cas où chaque couche n'est     constituée     que d'un film métallique et d'un     film    d'oxyde, l'adhé  rence entre les différentes couches se fait par le con  tact de la surface du     film    d'oxyde d'une couche et  de la     surface    du film     métallique    de la couche sui  vante;

       l'adhérence    est moins bonne que celle qui  résulte de la     juxtaposition    d'un film     métallique    et du       film    d'oxyde obtenu par oxydation de     ce    film, mais  elle est suffisante pour     obtenir    la cohésion des diffé  rentes     couches    du matériau et pour assurer son pou  voir isolant élevé.  



  Quand les couches     isolantes    sont constituées par  un film     métallique    entouré sur     chacune    de ses     faces     par un film d'oxyde, on a alors deux films d'oxyde  en regard entre deux films métalliques consécutifs  du matériau<B>;</B> le pouvoir isolant du matériau dépend  en partie de la nature du contact entre les surfaces  en regard de     ces    deux films d'oxyde ; si     ces    surfaces  sont lisses, le pouvoir isolant     .est    relativement moins  élevé ;

   si celles-ci ne sont pas     lisses,    on aura sur     ces          surfaces    à l'échelle     microscopique    des dents, lesquel  les permettront l'adhérence des deux     films    et la  rétention de bulles     gazeuses    (généralement de l'air)  entre ces dents,     cc    qui aura     pour    effet d'augmenter  le pouvoir isolant au     niveau    de ce contact.  



       Le    matériau     composite    permet des isolements  thermiques à des     températures    relativement élevées,  supérieures à     5000C    (cas de     feuilles    d'aluminium  oxydées) et dans     certains    cas supérieures à     1000(,C     (cas de feuilles de nickel     oxydées)    ; les isolements à       ces    températures restent supérieurs à ceux qu'on  obtient à la     température    ambiante et aux basses tem  pératures avec du liège     expansé    pur.  



  Le matériau     composite    comprend un     certain     nombre de couches     oxyde-métal:    avec un empile  ment de cinq couches, on a déjà     un    isolement très  intéressant. Le matériau peut revêtir l'aspect de       feuilles,    rubans ou bandes, chaque feuille, ruban ou  bande     étant    composé     d'un    nombre variable de cou  ches oxyde-métal empilées.  



  Les     feuilles    pourront être     utilisées    pour isoler des  panneaux. On pourra     utiliser    plusieurs fois l'épais  seur du matériau en juxtaposant plusieurs feuilles  pour former une plaque.  



  Les     bandes    ou     rubans    peuvent être     utilisés,    par  exemple, pour isoler des tubes par enroulement héli  coïdal avec ou     sans    chevauchement d'un ou plusieurs  bandes ou     rubans.     



  L'empilement des     différentes    couches     métal-          oxyde    peut être     réalisé        seulement    lorsque l'on    entoure l'objet à isoler;

   on met alors en     oeuvre    soit  une     feuille    ou     bande    ou ruban élémentaire unique  métal-oxyde de façon à former plusieurs couches,  par exemple par pliage ou par enroulement de la  couche     précédente    à chaque tour, soit successivement  plusieurs     feuilles    ou bandes, ou rubans élémentaires  de façon à     former        également    plusieurs couches, par  exemple par     enroulement.     



  L'aptitude à la déformation du matériau permet  une mise en forme     commode    des feuilles,     bandes    ou  rubans.  



  Dans une réalisation particulière de l'invention,  le matériau     composite    est formé par empilement de       feuilles        d'aluminium,        d'alliages    d'aluminium ou de  frittés d'aluminium oxydés     anodiquement    sur leurs  deux     faces.    Sous     forte    pression, de l'ordre de 25  atmosphères, et à une température de l'ordre de  500C,

   le matériau     présente    encore un très bon iso  lement caractérisé pair     un    coefficient de     conductibi-          lité    thermique de 4 -     10-4        cal/cm/s/oC.     



  Ce grand pouvoir d'isolement thermique joint à  une faible section efficace d'absorption des neutrons  rend ce matériau     particulièrement    intéressant dans  les réacteurs     nucléaires.     



  Dans une autre     forme    d'exécution, le matériau  composite est constitué de feuilles de nickel oxy  dées :     ce    matériau garde un très bon: pouvoir isolant  ainsi qu'une     bonne    tenue mécanique à des tempéra  tures élevées de l'ordre de 1000 C.  



  En se référant aux     figures    schématiques 1 à 3  ci-jointes, on va     décrire    ci-après divers exemples  donnés, à titre non     limitatif,    de mise en     oeuvre    du  matériau     composite    isolant     thermique    à très faible  conductibilité thermique, même à des     températures     élevées, et possédant une bonne aptitude à la défor  mation.  



       Les    exemples I et Il sont relatifs à des matériaux  composites     formés    par l'empilement de feuilles d'alu  minium oxydées sur leurs deux faces ; le coefficient  de     conductibilité    thermique à une température d'en  viron 500C, a une valeur de l'ordre de 4     .10-4    cal/       cm/s/oC.     



  Le matériau     composite    du premier exemple est  formé de cinq     feuilles    ; celui du second exemple de  dix feuilles.  



  La     fig.    1 représente les     courbes    donnant, en fonc  tion de la pression, la chute totale de     température     à travers chacun de ces matériaux pour un flux de       chaleur    de 10     W/cm2.       <I>Exemple 1:</I>    5 feuilles     d'aluminium        fritté        SAP    d'épaisseur ini  tiale égale à 120-130     #t    ont été oxydées     anodiquement     sur leurs deux     faces    : l'épaisseur des films d'oxyde  est de 50     R,.     



  Le pouvoir     d'isolement    thermique du matériau  obtenu par l'empilement de ces cinq feuilles est très  bon, bien que l'épaisseur du matériau soit faible (en  viron 0,7 mm) : on voit sur la     fig.    1 que la chute de  température est de l'ordre de 300C pour une pres-      Sion de 1     kg/cm;'    et de     2001)C    pour une pression de  25     kg/cm'.     



  <I>Exemple II:</I>  10 feuilles     d'aluminium    oxydées obtenues de la  même façon que dans l'exemple 1 sont empilées ; le  matériau composite obtenu a une     épaisseur    d'environ  1,5 mm et l'on voit, en se référant à la     fig.    1, qu'il  permet un isolement     correspondant    à une chute de  température de l'ordre de     500 C    pour     une    pression  de 1     kg/cm2    et de     3500C    pour une pression de  25     kg/cm .     



  La     fig.    2 représente une     plaque    isolante 1 formée  par l'empilement d'une vingtaine de     feuilles    élémen  taires oxyde-métal.  



  La     fig.    3 représente un tube 2 que l'on isole au  moyen d'un ruban 3 que l'on     enroule    avec chevau  chement des     différentes    spires     (recouvrement    à cha  que tour égal à 1/5 de la largeur du     ruban),    ce     ruban     étant lui-même     constitué    par une ou     plusieurs        feuilles     métal-oxyde de     façon    à réaliser un empilement de 5,  10, ou 15, etc.,     couches        métal-oxyde.  

Claims (1)

  1. REVENDICATION Matériau composite isolant thermique à très fai ble conductibilité thermique même à des températu res élevées et possédant une bonne aptitude à la déformation, caractérisé par au moins une couche se présentant sous forme d'une feuille ou d'un ruban, chaque couche dont l'épaisseur est au plus de 0,2 mm étant formée d'un film, métallique et sur au moins une face de celui-ci, d'un film. d'oxyde dur ou mou, continu et adhérant au métal sous-jacent.
    SOUS-REVENDICATIONS 1. Matériau selon la revendication, caractérisé en ce que le métal de l'oxyde est identique à celui cons tituant le film métallique. 2. Matériau selon la revendication, caractérisé en ce que le métal de l'oxyde est différent de celui du film métallique. 3.
    Matériau selon la revendication, caractérisé en ce que chaque couche est formée par l'oxydation, sur au moins une de ses faces d'une feuille mince de métal d'alliage ou de métaux élaborés à partir de poudres frittées. 4. Matériau selon la revendication, caractérisé en ce que les films d'oxyde et de métal sont obtenus par oxydation anodique sur au moins une de ses faces d'une feuille mince d'aluminium. 5.
    Matériau selon la revendication, caractérisé en ce que les fihns dioxyde et de métal sont obtenus par oxydation d'une feuille mince <B>de-</B> nickel sur au moins une de ses faces. 6. Matériau selon la revendication, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs couches appliquées suc cessivement sur l'objet à isoler.
CH358634D 1958-08-30 1959-08-15 Matériau composite isolant thermique CH358634A (fr)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19537263A1 (de) * 1995-10-06 1997-04-10 Fraunhofer Ges Forschung Transparente Wärmeschutzfolie und Verfahren zu deren Herstellung

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DE19537263A1 (de) * 1995-10-06 1997-04-10 Fraunhofer Ges Forschung Transparente Wärmeschutzfolie und Verfahren zu deren Herstellung
DE19537263C2 (de) * 1995-10-06 1998-02-26 Fraunhofer Ges Forschung Transparente Wärmeschutzfolie und Verfahren zu deren Herstellung

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