FR2620803A1

FR2620803A1 - Improvements to hot water bottles

Info

Publication number: FR2620803A1
Application number: FR8713031A
Authority: FR
Inventors: Alain Deval
Original assignee: Chaffoteaux et Maury SAS
Current assignee: Chaffoteaux et Maury SAS
Priority date: 1987-09-21
Filing date: 1987-09-21
Publication date: 1989-03-24
Anticipated expiration: 2007-09-21
Also published as: FR2620803B1

Abstract

A sanitary hot water bottle comprising a waterproof inner skin 1 made of rigid thermoplastic material of alimentary quality, the skin being externally coated with a shell 3 made of thermally insulating expanded material. The shell 3 is based on a polymerised methacrylic resin and is advantageously coated with a jacket made of polyurethane foam, itself surrounded by an external housing 6.

Description

Perfectionnements aux ballons d'eau chaude.Improvements to hot water tanks.

L'invention est relative aux ballons d'eau chaude sanitaire. The invention relates to domestic hot water tanks.

Elle vise plus particulièrement ceux, de ces ballons, qui sont constitués en matière synthétique, c'est-à-dire exempts d'ossatures ou coques métalliques, ce qui réduit les risques de corrosion, conduit à des constructions légères et simplifie la réalisation des connexions électriques pour le cas préféré où les ballons considérés forment des chauffe-eau électriques. It relates more particularly to those of these balloons, which are made of synthetic material, that is to say free of metal frames or shells, which reduces the risk of corrosion, leads to light constructions and simplifies the production of electrical connections for the preferred case where the balloons considered form electric water heaters.

Elle vise plus particulièrement, parmi lesdits ballons, ceux qui comportent une peau intérieure étanche à l'eau en matière thermoplastique rigide de qualité alimentaire, peau revêtue extérieurement par une coque en matériau expansé thermo-isolant. More particularly, it relates, among said balloons, to those which have a water-tight inner skin made of rigid food-grade thermoplastic material, skin externally coated by a shell made of thermally insulating expanded material.

Dans les modes de réalisation connus, de ces ballons, la coque est constituée, soit par une mousse de polyester (brevet FR-A-2 548 954), soit par une mousse de polyuréthane, la peau intérieure étant dans ce dernier cas renforcée par un chemisage extérieur en fibres de verre imprégnées de résine synthétique (brevet FR-A-2 340 814). In the known embodiments, of these balloons, the shell is constituted either by a polyester foam (patent FR-A-2 548 954), or by a polyurethane foam, the inner skin being in the latter case reinforced by an outer jacket made of glass fibers impregnated with synthetic resin (patent FR-A-2,340,814).

Dans chacun de ces deux cas, la coque contient dans sa masse du styrène, substance qui constitue le solvant du polyester et le solvant de la résine d'imprégnation des fibres de verre. In each of these two cases, the shell contains in its mass styrene, a substance which constitutes the solvent for the polyester and the solvent for the glass fiber impregnation resin.

Or le styrène n'est pas alimentaire : la migration de cette substance vers le milieu le plus chaud, c'est-à-dire vers l'eau chaude contenue dans le ballon, à travers la peau intérieure, a pour effet de polluer ladite eau en lui conférant un goût et une odeur désagréables. But styrene is not food: the migration of this substance to the hottest environment, that is to say to the hot water contained in the balloon, through the inner skin, has the effect of polluting said water, giving it an unpleasant taste and odor.

L'invention a pour but, surtout, de remédier à cet inconvénient. The object of the invention is, above all, to remedy this drawback.

A cet effet, les ballons d'eau chaude selon l'invention sont essentiellement caractérisés en ce que leur coque est à base d'une résine méthacrylique polymérisée. To this end, the hot water tanks according to the invention are essentially characterized in that their shell is based on a polymerized methacrylic resin.

Dans des modes de réalisation préférés, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes - une couche de fibres minérales est interposée entre la
peau et la coque, - la coque est chargée de fibres minérales, - la coque est elle-même enrobée par un matelas en mous
se de polyuréthane, - le ballon comprend un habillage extérieur de protec
tion et d'esthétique en matière plastique, - le ballon comprend des pains en mousse rigide insérés
à l'intérieur de sa coque.In preferred embodiments, use is also made of one and / or the other of the following arrangements - a layer of mineral fibers is interposed between the
skin and shell, - the shell is loaded with mineral fibers, - the shell is itself covered by a soft mattress
of polyurethane, - the balloon includes an outer protective covering
plastic design and aesthetics, - the balloon includes rigid foam rolls inserted
inside its hull.

L'invention comprend, mises à part ces dispositions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. The invention includes, apart from these main provisions, certain other provisions which are preferably used at the same time and which will be more explicitly discussed below.

Dans ce qui suit, l'on va décrire un mode de réalisation préféré de l'invention en se référant au dessin ci-annexé d'une manière bien entendu non-limita- tive. In what follows, a preferred embodiment of the invention will be described with reference to the accompanying drawing, of course in a non-limiting manner.

La figure 1, de ce dessin, montre en coupe axiale un ballon d'eau chaude établi selon l'invention et propre à former un chauffe-eau électrique, avant montage sur celui-ci de ses organes de fermeture et de chauffage électrique. FIG. 1, of this drawing, shows in axial section a hot water tank established according to the invention and suitable for forming an electric water heater, before mounting on it of its closing and electric heating members.

La figure 2 montre, selon une coupe axiale partielle à plus grande échelle, une variante d'un tel ballon. Figure 2 shows, in a partial axial section on a larger scale, a variant of such a balloon.

Le ballon considéré, destiné à contenir de l'eau chaude sanitaire sous pression, comprend intérieurement une peau 1 étanche à l'eau et constituée en une matière plastique de qualité alimentaire telle que le polypropy lène. The balloon in question, intended to contain pressurized hot water, internally comprises a skin 1 that is waterproof and made of a food-grade plastic material such as polypropylene.

Son épaisseur est comprise entre 3 et 10 mm, étant de préférence de l'ordre de 5 mm. Its thickness is between 3 and 10 mm, preferably being of the order of 5 mm.

Cette peau 1 est munie d'au moins une ouverture 2. This skin 1 is provided with at least one opening 2.

Elle peut être fabriquée de toute manière désirable, notamment par soufflage à la façon d'une bulle, ou encore par moulage dans un moule approprié, l'intérieur de ce moule pouvant être occupé, lors du moulage, par une vessie gonflée provisoirement à l'aide d'un fluide sous pression, ladite vessie étant ensuite évacuée à l'état dégonflé à travers l'ouverture 2 de la peau formée 1. It can be manufactured in any desirable manner, in particular by blowing in the manner of a bubble, or also by molding in an appropriate mold, the interior of this mold being able to be occupied, during molding, by a bladder temporarily inflated at the using a pressurized fluid, said bladder then being evacuated in the deflated state through the opening 2 of the skin formed 1.

Pour renforcer mécaniquement ladite peau 1 et conférer à la paroi du ballon de bonnes qualités d'isolation thermique, on revêt extérieurement cette peau d'une coque 3 constituée en un matériau à la fois thermiquement isolant, mécaniquement résistant, économique, et dépourvu de solvant de qualité non alimentaire susceptible de migrer à travers la peau vers l'intérieur du ballon. To mechanically reinforce said skin 1 and give the wall of the balloon good qualities of thermal insulation, this skin is externally coated with a shell 3 made of a material which is both thermally insulating, mechanically resistant, economical and devoid of solvent non-food grade that can migrate through the skin to the inside of the balloon.

Ce matériau est à base d'une résine méthacrylique polymérisée, et plus particulièrement de polyméthacrylate de méthyle. This material is based on a polymerized methacrylic resin, and more particularly on polymethyl methacrylate.

L'épaisseur de la coque 3 est comprise entre I et 3 cm, étant de préférence de l'ordre de 2 cm. The thickness of the shell 3 is between I and 3 cm, preferably being of the order of 2 cm.

Cette coque 3 est fabriquée en injectant ses composants constitutifs, notamment à l'aide d'air comprimé, à l'intérieur de l'espace réservé entre le fond d'un moule approprié (non représenté) et la peau préfor- mée 1, laquelle joue le role de noyau de moulage. This shell 3 is manufactured by injecting its constituent components, in particular using compressed air, inside the space reserved between the bottom of an appropriate mold (not shown) and the preformed skin 1, which plays the role of molding core.

Les composants en question comprennent, en plus du méthacrylate de méthyle monomère, des additifs et charges convenables. The components in question include, in addition to the methyl methacrylate monomer, suitable additives and fillers.

Les additifs sont en particulier, pour 100 parties en poids de la résine - entre 1 et 2 parties en poids d'un catalyseur tel que
le peroxyde de benzoyle, - environ 0,5 partie en poids d'un accélérateur tel que
le dyméthyl-p-toluédine, - et environ 1 partie en poids d'un agent de démoulage
tel que celui connu sous l'appellation AXEL INT. 937.The additives are in particular, per 100 parts by weight of the resin - between 1 and 2 parts by weight of a catalyst such as
benzoyl peroxide, - approximately 0.5 parts by weight of an accelerator such as
dymethyl-p-toluédine, - and approximately 1 part by weight of a release agent
such as that known under the name AXEL INT. 937.

Quant aux charges, on les constitue avantageusement par des pourcentages pondéraux, basés sur le poids de la résine - de 30 à 100 % de fibres ou autres éléments en verre, - et de 20 à 50 t. de carbonate de calcium. As for the fillers, they are advantageously constituted by weight percentages, based on the weight of the resin - from 30 to 100% of fibers or other glass elements, - and from 20 to 50 tonnes. calcium carbonate.

Cette dernière addition, qui permet de réduire sensiblement le coût final du ballon, est rendue possible par la grande fluidité de la résine injectée ellemême. This latter addition, which makes it possible to reduce the final cost of the balloon appreciably, is made possible by the great fluidity of the resin injected itself.

La réaction de polymérisation de la résine est fortement exothermique, sa température croissant depuis la température ambiante jusqu'à environ 180-C au cours de ladite polymérisation. The polymerization reaction of the resin is strongly exothermic, its temperature increasing from room temperature to around 180-C during said polymerization.

L'amorçage de cette réaction peut être favorisé par un léger chauffage initial à environ 60*C. The initiation of this reaction can be favored by a slight initial heating to around 60 ° C.

Mais dès que cet amorçage a été effectué, il convient au contraire d'évacuer les calories engendrées, lesquelles sont en quantité excédentaire : on peut donc s'arranger, en procédant à plusieurs moulages simultanés, pour que le bilan énergétique global soit positif ou, en d'autres termes, qu'il soit inutile d'engendrer des calories à partir de l'amorçage de la première polymérisation. But as soon as this priming has been carried out, it is on the contrary advisable to evacuate the calories generated, which are in excess quantity: it is therefore possible to arrange, by carrying out several simultaneous moldings, so that the overall energy balance is positive or, in other words, that it is useless to generate calories from the initiation of the first polymerization.

Ladite polymérisation est relativement rapide c'est ainsi que sa durée peut être de 5 mn seulement après la phase initiale correspondant à l'injection et à la mise en place de la résine dans le moule sous forme d'un gel, période dont la durée est elle-même inférieure à 5 mn. Said polymerization is relatively rapid, thus its duration can be only 5 minutes after the initial phase corresponding to the injection and the placing of the resin in the mold in the form of a gel, period of which duration is itself less than 5 min.

Au cours de cette polymérisation, la résine méthacrylique s'auto-allège légèrement en ce sens que sa densité décroit de 1,2 à 1 : cette transformation n'est pas un moussage à proprement parler, ce qui ne serait guère possible étant donné la faible épaisseur, de l'ordre de 2 cm, de la coque considérée. During this polymerization, the methacrylic resin slightly alleviates itself in the sense that its density decreases from 1.2 to 1: this transformation is not foaming strictly speaking, which would be hardly possible given the small thickness, of the order of 2 cm, of the shell considered.

La résistance mécanique de la coque relativement dense résultante est très élevée aux températures de travail habituelles des ballons d'eau chaude (60-90#C) et cette coque constitue donc un excellent renfort pour la peau 1. The mechanical strength of the resulting relatively dense shell is very high at the usual working temperatures of hot water tanks (60-90 # C) and this shell therefore constitutes an excellent reinforcement for the skin 1.

Lorsque la solidification de la coque 3 de renfort méthacrylique est suffisante, on ouvre le moule et on dégage la cuve composite constituée par la peau 1 renforcée par ladite coque 3. When the solidification of the methacrylic reinforcement shell 3 is sufficient, the mold is opened and the composite tank formed by the skin 1 reinforced by said shell 3 is released.

Il est alors avantageux de soumettre cette cuve à un étuvage, notamment pendant une heure environ à une température de l'ordre de 80.C : cette opération permet d'achever la polymérisation et d'éviter ainsi la présence résiduelle du monomère dans le revêtement méthacrylique. It is then advantageous to subject this tank to baking, in particular for about one hour at a temperature of the order of 80.C: this operation makes it possible to complete the polymerization and thus to avoid the residual presence of the monomer in the coating. methacrylic.

On peut ensuite adopter l'une des deux formules suivantes. One can then adopt one of the following two formulas.

Selon une première formule, on utilise la cuve étuvée telle quelle pour constituer un ballon d'eau chaude, ce pour quoi on revêt sa coque 3 par une couche de peinture (non représentée) qui assure une protection de l'ensemble et en améliore l'aspect extérieur, on ferme l'orifice 2 de ladite cuve par tous opercules appropriés, et on garnit celle-ci de brides 4 et pattes 5 de fixation appropriées et, s'il s'agit d'un chauffe-eau électrique, d'électrodes de chauffage. According to a first formula, the steamed tank is used as it is to constitute a hot water tank, which is why its shell 3 is coated with a layer of paint (not shown) which provides protection for the assembly and improves its quality. external appearance, the orifice 2 of said tank is closed by any suitable covers, and the latter is fitted with flanges 4 and appropriate fixing lugs 5 and, if it is an electric water heater, d 'heating electrodes.

La présente invention ne concernant pas ces accessoires en eux-mêmes ni leur montage, ces questions ne sont pas davantage détaillées ici. As the present invention does not relate to these accessories themselves or to their mounting, these questions are not further detailed here.

Selon une seconde formule, on place la cuve étuvée à l'intérieur d'une enceinte 6 dont la forme extérieure est celle du ballon à fabriquer. According to a second formula, the steamed tank is placed inside an enclosure 6 whose external shape is that of the flask to be manufactured.

Cette enceinte 6 est réalisée en une matière thermoplastique thermoformée ou en un composite thermodurcissable. This enclosure 6 is made of a thermoformed thermoplastic material or a thermosetting composite.

On injecte ensuite dans l'espace qui est compris entre l'enceinte extérieure 6 et la cuve 1-3 disposée à l'intérieur de cette enceinte des composants capables de s'expanser pour former une mousse de polyuréthane, la quantité et la nature de ces composants étant choisies de façon telle que la mousse formée remplisse l'espace considéré. Then injected into the space which is between the outer enclosure 6 and the tank 1-3 disposed inside this enclosure components capable of expanding to form a polyurethane foam, the amount and nature of these components being chosen so that the foam formed fills the space considered.

La fonction de la chemise ou matelas en mousse 7 ainsi obtenu est d'améliorer encore l'isolation thermique du ballon. The function of the shirt or foam mattress 7 thus obtained is to further improve the thermal insulation of the balloon.

A la place de l'enceinte extérieure 6 qui cons titue la carrosserie extérieure du ballon, on pourrait utiliser un moule indépendant et procéder au moussage de façon telle qu'il se forme automatiquement à l'extérieur du matelas en mousse une peau intégrale : cette dernière peut ensuite être revêtue elle-méme par une couche de peinture ou autre. Instead of the outer enclosure 6 which constitutes the outer body of the balloon, an independent mold could be used and foaming carried out so that an integral skin is automatically formed outside the foam mattress: this the latter can then be coated itself with a layer of paint or the like.

En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on dispose d'un ballon susceptible de recevoir de l'eau chaude sanitaire sous pression, ballon dont la constitution et le mode de fabrication résultent suffisamment de ce qui précède. As a result of which, and whatever the embodiment adopted, there is a tank capable of receiving pressurized hot water, a tank whose constitution and method of manufacture result sufficiently from the above.

Ce ballon présente de nombreux avantages par rapport à ceux antérieurement connus, et en particulier les suivants - excellente adaptation au stockage d'une eau alimentai
re, cette eau ne risquant pas d'être polluée par cer
tains composants de la paroi du ballon, - facile adaptabilité au montage d'électrodes de chauf
fage, vu la nature électriquement isolante des diffé
rents éléments constitutifs du ballon, - résistance à la corrosion par l'eau, - résistance aux chocs, - absence de dépôt de tartre, - légèreté, - rigidité, - faible prix de revient.This tank has many advantages over those previously known, and in particular the following - excellent adaptation to the storage of potable water.
re, this water not likely to be polluted by cer
components of the tank wall, - easy adaptability to mounting of heating electrodes
fage, given the electrically insulating nature of the diffe
the constituent elements of the balloon, - resistance to corrosion by water, - impact resistance, - absence of scale deposit, - lightness, - rigidity, - low cost price.

Il est également à noter que le procédé de fabrication de ce ballon est pratiquement un procédé "à froid" permettant d'économiser l'énergie par rapport à l'ensemble des procédés actuellement connus, concernant aussi bien la fabrication des ballons comportant des composants de structure en métal --et exigeant par là- mème des opérations de soudure, galvanisation, émaillage, ...-- que celle des ballons en matière plastique connus. It should also be noted that the process for manufacturing this balloon is practically a "cold" process making it possible to save energy compared to all of the processes currently known, concerning both the manufacture of balloons comprising components of metal structure - and therefore requiring welding, galvanizing, enamelling, ... - than that of known plastic balloons.

Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déJà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment - celles où des inserts en un matériau présentant une
grande qualité d'isolation thermique, tels que des
pains 8 (figure 2) préformés en mousse, notamment en
polyuréthane ou en polychlorure de vinyle, seraient
incorporés à la coque 3 lors de sa formation, - et celles où une armature en fibres minérales, notam
ment en verre, serait noyée dans la coque 3, lesdites
fibres étant alors préalablement traitées de toute
façon connue en soi, notamment par ensimage, pour pou
voir être convenablement mouillées par la résine mé
thacrylique lors de son injection. As is obvious, and as it moreover follows from the foregoing, the invention is in no way limited to those of its modes of application and embodiments which have been more especially envisaged; on the contrary, it embraces all variants, in particular - those where inserts made of a material having a
high quality of thermal insulation, such as
breads 8 (Figure 2) preformed in foam, in particular
polyurethane or polyvinyl chloride, would
incorporated into the shell 3 during its formation, - and those where a mineral fiber reinforcement, in particular
glass, would be embedded in the shell 3, said
fibers then being previously treated with any
in a manner known per se, in particular by sizing, for louse
be suitably wetted with resin
thacrylic during its injection.

Claims

1. Domestic hot water tank comprising an inner skin (1) waterproof in rigid food-grade thermoplastic material, skin externally coated by a shell (3) made of expanded thermal insulating material, characterized in that the shell (3) is based on a polymerized methacrylic resin.

2. Balloon according to claim 1, characterized in that the thickness of the shell (3) is of the order of 2 cm over its entire extent.

3. Balloon according to any one of claims 1 and 2, characterized in that a layer of mineral fibers is interposed between the skin (1) and the shell (3).

4. Balloon according to any one of the preceding claims, characterized in that the shell (3) is loaded with mineral fibers.

5. Balloon according to any one of the preceding claims, characterized in that the shell (3) is itself coated by a jacket (7) made of polyurethane foam.

6. Balloon according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises an external protective and aesthetic covering made of plastic (6).

7. Balloon according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises rigid foam rolls (8) inserted inside its shell (3).