FR2765305A1 - Materiau pour composer des isolants thermiques multicouches - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un matériau pour composer des isolants thermique multicouches. Il consiste en un film porteur ou en plusieurs films porteurs superposés, faits d'une matière quelconque, imperméables ou peu perméables à l'air, notamment des films plastique métallisés, garnis des morceaux calants (surtout des morceaux de mousses synthétiques (polyuréthane, polyimide,... ), des pailles, des gaines), fixés chacun à au moins un film porteur (par collage, soudure, couture, introduction dans des incisions ou trous pratiqués dans les films porteurs, enfermement entre deux films rassemblés constituant le film porteur etc. ). En superposant plusieurs strates du matériau selon l'invention et en intercalant éventuellement des films simples on obtient un isolant thermique multicouches qui peut atteindre des performances suivantes à la fois : transmissivité thermique 0, 029 W. m-1. K-1 = 0, 204 BTU. inch. h-1. ft-2. degreF-1, masse volumique 2, 73 kg. m-3 = 0, 17 1b. ft-3, compressibilité 23 fois. Les morceaux calants présents dans les couches d'air s'opposent au rapprochement des films délimitant lesdites couches et, conséquemment, à la diminution de l'épaisseur desdites couches et de la résistance thermique de l'isolant. Le matériau selon l'invention est particulièrement destiné à entrer en composition des isolants thermiques multicouches, dont ceux utilisés dans les bâtiments, moyens de transport, sacs de couchage, couvertures, couvertures de survie, vêtements, tentes, réfrigérateurs, congélateurs, chambres froides, boites et sacs isothermiques pour les aliments chauds et denrées surgelées; il peut aussi servir de matériau d'emballage amortisseur de chocs ou pour remplir des volumes vides.

Description

La présente invention concerne un matériau pour composer des isolants thermiques multicouches.

Les couches d'air minces, en limitant la convection naturelle, ont une conductivité thermique équivalente (conduction + convection) très basse (descendant jusqu'à 0,024 W.m-1.K-l = 0,168 BTU.inch.h-1.ft-2. F-1 à 274 K). De cette propriété partent les isolants thermiques multicouches qui se composent d'une ou plusieurs couches d'air délimitées par des films en une matière quelconque, imperméables ou peu perméables à l'air. L'épaisseur desdites couches d'air va d'un millimètre à quelques centimètres.

Les isolants thermiques multicouches peuvent également être sous vide ou remplis d'un gaz autre que l'air.

La transmissivité thermique (conduction + convection + radiation, unité W.m 1.K-l ou BTU.inch.h-1.ft-2. F-1) de ce type d'isolant diminue encore avec l'emploi de films délimitants fabriqués en matières peu émissives dans le spectre infrarouge concerné (feuilles en métal), avec la métallisation des surfaces des films s'ils se composent d'un matériau plus émissif, ou bien avec l'inclusion d'au moins une feuille en métal ou encore avec la métallisation d'au moins une surface si les films composant l'isolant sont transparents à la radiation thermique infrarouge.

La transmissivité thermique des isolants multicouches bien conçus remplis de l'air peut se situer entre 0,026 - 0,032 W.m-1.K-1 (à 274 K) et être ainsi inférieure à celle des isolants classiques (0,035-0,042 W.m-1.K-l pour laine de verre, laine de roche, polystyrène expansé, mousse de polyuréthane et fibres synthétiques enchevêtrées). Ceux-ci sont en effet handicapés par la radiation et par la conduction à travers la partie solide qui se réalisent dans leur volume.

Le problème technique est de maintenir les couches d'air constituées en empêchant aux films délimitants de se rapprocher, ce qui se traduirait par la diminution de l'épaisseur desdites couches d'air et l'augmentation conséquente de la conductance (unité W.m2.K-1 ou BTU.h-1.ft-2.0F-1) thermique de l'isolant donné.

La première solution connue consiste en l'insertion d'un réseau en fibres naturelles, synthétiques, de verre ou de céramique dans les couches d'air. Cette solution est souvent retenue dans les installations sous vide ou à grandes différences de températures. Le désavantage de cette solution tient dans la faible épaisseur des couches d'air qui peut être ainsi atteinte (typiquement moins de 2 mm), inadaptée pour les isolants remplis d'air à températures ambiantes, dont l'épaisseur optimale de couches d'air se situe généralement entre 4 et 20 mm.

La deuxième solution connue est le piquage d'une multitude de segments de fil dans les films délimitants, leur donnant un aspect velouté et une certaine épaisseur.

Le désavantage de cette solution tient dans la faiblesse de l'épaisseur des couches d'air qui peut être ainsi atteinte et qui diminue davantage avec le temps et l'usage, les segments de fil ayant une tendance à se coucher.

La troisième solution connue est le garnissage des films délimitants d'une multitude de bulles hermétiques en plastique, gonflées d'air. Le désavantage de cette solution est l'impossibilité de compression élastique desdites bulles.

La quatrième solution connue consiste en l'insertion de grilles en mousse synthétique dans les couches d'air. Le désavantage de cette solution est la quantité importante de chutes, les grilles étant fabriquées par découpage de plaques entières de mousse.

La solution apportée par la présente invention consiste en l'introduction d'une certaine quantité de morceaux calants dans les couches d'air, les remplissant partiellement fixés à l'un ou aux deux films délimitants voisins. Les morceaux calants, présents dans les couches d'air et répartis, si possible, régulièrement, s'opposent au rapprochement des films délimitants et à la diminution conséquente de l'épaisseur desdites couches d'air.

Les morceaux calants peuvent être une multitude. Il peut y aussi avoir un seul morceau calant (ou quelques-uns), filiforme et continu, étalé dans la couche d'air; un tel morceau peut aussi être étalé dans plusieurs couches d'air, en traversant le(s) film(s) délimitant(s) ou bien en le(s) contournant par le bord du matériau.

La transmissivité thermique des morceaux calants devant être, elle aussi, faible, afin de ne pas compromettre les qualités isolatrices du matériau, on choisira les suivants ou leurs semblables: - morceaux et pièces façonnées de : mousses synthétiques (en polyuréthane, polyimide, polyéthylène, PP, PVC, aminoplaste, phénolique, silicone, polystyrène expansé, par exemple), aérogels et matériaux dérivés, mousses et éponges naturelles, écorces (dont liège), bois (dont balsa), contre-plaqué, aggloméré, ouate, kapok, laine, feutre, laine de verre, laine minérale, laine de métal, fibres synthétiques enchevêtrés, caoutchouc, silicone, céramique, terre cuite, béton, amiante, verre, matières plastiques, matériaux composites; coupures de carton ondulé; - objets entiers ou leurs fragments : pailles et gaines synthétiques, pailles naturelles, brindilles, tiges de plantes, roseaux, - ressorts (métalliques, en plastique ou autres); - bulles en verre, céramique, matériau composite ou métal, sous vide, remplies de l'air, du gaz ou de la toute outre substance; - matériaux friables enfermés en sachets (duvet, fibres synthétiques, poudres, poudres des aérogels, flocons, cendres, poussières), les sachets étant éventuellement sous vide ou remplis d'un gaz autre que l'air; - liquides ou gaz liquéfiés enfermés dans les sachets hermétiques; - composés chimiques divers en morceaux ou enfermés dans les sachets; - composés chimiques en morceaux ou enfermés dans les sachets, qui produisent une réaction chimique ou se gazéifient à une température plus élevée (lors d'un incendie) en dégageant des gaz ininflammables capables de réduire le taux de l'oxygène dans l'air ambiant.

Les morceaux calants peuvent aussi être faits d'un matériau plus conductif, tel métal. Dans ce cas il conviendra qu'ils aient leur section perpendiculaire au flux de la chaleur minimale et / ou qu'ils soient entrecoupés par des segments faits d'un matériau moins conductif et / ou qu'ils soient isolés des films délimitants simples ou porteurs qu'ils touchent ou traversent, si ces derniers sont eux-aussi plus conductifs (feuilles d'aluminium), et / ou qu'ils aient leur surface minimale et / ou peu émissive pour limiter leur émissions infrarouges dans les couches d'air.

Si les morceaux calants présentent des cavités, on pourra métalliser leur surface intérieure ou la recouvrir d'un matériau peu émissif et / ou compartimenter lesdites cavités pour y réduire le transfert de la chaleur radiatif et / ou convectif. On pourra également remplir lesdites cavités d'un matériau à transmissivité thermique moindre.

Les matériaux naturels utilisés seront de préférence traités afin de mieux résister à l'épreuve du temps.

En pratique, l'invention se présente sous la forme d'un matériau pour composer des isolants thermiques multicouches, composé d'un film porteur (film délimitant portant des morceaux calants = étant garni de morceaux calants) ou de plusieurs films porteurs superposés, de préférence flexible(s), fait(s) d'une matière quelconque, imperméable(s) ou peu perméable(s) à l'air, garni(s) des morceaux calants fixés au(x) film(s) porteur(s).

Les films porteurs utilisés peuvent être notamment : le film plastique (en polyéthylène, polypropylène, polyester, PVC, Nylon Kapton@, Saran@, par exemple), le papier, le film élastique (latex), la feuille de métal, le tissu (aussi les tissus en fibres de verre, roche ou céramique), le non-tissé, la feuille mince en mousse synthétique (tel Skaï3), le tout éventuellement métallisé, ou leur composites.

En posant une strate ou en superposant plusieurs strates du matériau selon l'invention et en y intercalant ou en l'enveloppant éventuellement des films délimitants simples (ne portant pas des morceaux calants = n'étant pas garnis de morceaux calants) choisis dans le même groupe de matériaux que le films porteurs on obtient une succession de films imperméables ou peu perméables à l'air et des couches d'air partiellement remplies par les morceaux cnlants. On a alors en effet un isolant thermique multicouches.

L'on utilisera le moins de morceaux calants possible, puisque ceux-ci représentent un surcroît du coût, poids, volume comprimé et, le plus souvent, aussi une augmentation de la transmissivité thermique de l'isolant, en s'assurant cependant que l'épaisseur des couches d'air et ses fluctuation locales restent dans les limites prévus pour les conditions d'utilisation de l'isolant envisagées.

Les morceaux calants composant le garnissage peuvent être fixés au(x) film(s) porteur(s) par n'importe quel moyen pertinent, en particulier par collage, soudage thermique, haute fréquence ou ultrason, couture, introduction dans des incisions ou trous pratiqués à cet effet dans le(s) film(s) porteur(s), au moyen des joints, au moyen d'une articulation mécanique ou autre, etc.

Un moyen pour stabiliser davantage les morceaux calants introduits dans des incisions ou trous pratiqués dans le film porteur est de faire les sections desdites incisions ou trous plus petites que celles correspondantes des morceaux calants et laisser serrer ainsi les morceaux calants dans les endroits où ils traversent les films porteurs.

Un autre moyen pour stabiliser davantage les morceaux calants introduits dans des incisions ou trous pratiqués dans le film porteur est d'entailler lesdits morceaux calants dans les endroits qui touchent les bords des incisions ou trous et faire entrer le film porteur (bordures des incisions ou trous) dans lesdites entailles.

Les deux moyens de stabilisation supplémentaire précités peuvent être combinés.

Pour fixer les morceaux calants au film porteur, on peut placer un morceau calant de chaque côté du film porteur, par-dessus et par dessous d'une incision ou trou fait dans le film porteur, et solidariser les deux morceaux calants (par collage, soudage, couture, ...). La section de l'incision ou trou doit être plus petite que la face correspondante de chacun de deux morceaux calants, sinon les deux morceaux calants solidaires risqueraient de se détacher du film porteur. Les même deux morceaux calants peuvent être solidarisés de la façon précitée dans plusieurs points, à travers plusieurs incisions ou trous, surtout s'ils sont longs.

Un des moyens pour solidariser les morceaux calants superposés est de les faire traverser par une baguette (ou plusieurs baguettes à la fois), qui peut être par exemple mince et en plastique, bois ou métal. La baguette sera fixée au chaque morceau calant traversé (par collage, soudage, friction, ...) ou bien seulement au derniers morceaux calants de chaque extrémité de la baguette. Elle peut également être dotée d'embouts à ses extrémités. A la place d'une baguette, du fil peut être aussi employé.

Plusieurs baguettes ou fils appartenant à des colonnes différentes des morceaux calants superposés peuvent être solidarisés entr'elles par des raccords divers et former ainsi des structures, si besoin est.

Les coupures de bandes collantes, les coupures de films quelconques enjambant les morceaux calants et eux-mêmes fixés au films porteurs sont encore un moyen pour fixer les morceaux calants aux films porteurs. Pour stabiliser davantage les morceaux calants lesdites coupures peuvent les serrer ourlet rentrer dans les entailles pratiquées à cet effet dans lesdits morceaux calants.

L'on peut également placer les morceaux calants dans des bulles ou sachets en plastique, eux-mêmes fixés à l'un ou aux deux films porteurs voisins. Si l'on entend comprimer lesdits morceaux calants lors du compactage du matériau, on perforera lesdites bulles ou sachets pour permettre à l'air de circuler, sauf le cas ou lesdites bulles ou sachets sont suffisamment lâches ou/et gros.

Les morceaux calants faits de mousse synthétique peuvent être soit prédécoupés d'un bloc, soit fabriqués tels-quels, soit moussés en place, si leur technologie de fabricatior le permet.

Les morceaux calants peuvent prendre forme de languettes, plus ou moins flexibles, faits de plastique, papier ou d'un autre matériau. Les languettes peuvent être droites, courbes, en spirale, en ruban de Moebius, renfermés sur elles-mêmes (en cercle, en huit etc.), ou formant des structures plus complexes. Elles peuvent être raccordées entr'elles.

Les films porteurs superposés peuvent éventuellement être des coupures de films disposées de préférence de la façon à ce que les bords de toutes les coupures voisines deux à deux dans le sens de largeur et/ou longueur du matériau se touchent ou que leur bordures se superposent. Ladite superposition des bordures peut avoir lieu dans le même plan, ou bien dans les plans différents, les deux bordures de coupures se superposant (et, en régle générale, aussi les deux coupures elles-mêmes) étant alors séparées par une couche d'air.

Au lieu d'un film porteur ou film délimitant simple, deux ou plusieurs films superposés en se touchant peuvent être utilisés, par exemple pour combiner leur propriété mécaniques, chimiques, réflectives ou autre. Du même, le film porteur ou le film délimitant simple peut être recouvert de coupures d'un autre film (ou des autres films) , dont les bords ne se touchent pas, se touchent, ou bien dont les bordures se superposent.

Les films porteurs et les films délimitants simples peuvent être renforcés, si besoin est, par exemple par lamination d'un réseau de fibres ou par lamination de bandes renforçantes formant de préférence une grille. Lesdites bandes auront de préférence leur surface peu émissive. Elles pourront aussi bien être, ainsi que la colle utilisée (le cas échéant) transparentes en infrarouge, surtout quand la surface respective du film délimitant est elle peu émissive.

Une autre technique de renforcement du film porteur (ou du film délimitant simple) consiste en son pliage dans une direction et le pliage suivant du volet supérieur dans la direction opposée. Une bande de triple épaisseur sera ainsi créée dont la largeur équivaut à la distance de deux pli. Les trois épaisseurs du film peuvent être ensuite laminés. Les bandes de triple épaisseur peuvent être orientées parallèlement ou de manière croisée (en formant une grille), dans lequel cas des aires de nonuple épaisseur seront constatés sur les lieux de leur croisement.

Les incisions ou trous servant pour accueillir les morceaux calants peuvent être faits avantageusement dans les aires renforcés des films porteurs.

Que les films porteurs soient renforcés ou non, les bordures des incisions ou trous servant pour accueillir les morceaux calants peuvent être eux-aussi renforcés. On y fixera (par lamination, collage, soudage, par exemple) des coupures des films ou feuilles (en plastique, bois, métal, céramique, par exemple), préalablement à l'incision ou perforation du film porteur, en même temps ou après. On peut aussi renforcer les bordures d'incisions ou trous par apport d'un matériau convenable, par exemple une couche de la colle.

Les trous dans les films porteurs en plastique peuvent être faits par rapprochement d'une source de chaleur (clou rougi au feu, résistance électrique, jet de gaz ou liquide brûlants, radiateur infrarouge, faisceau laser, ...). Le film porteur alors fond, le plastique fondu se retire sur les bords du trou ainsi formé et/ou agrandi. La source de chaleur une fois retirée, le plastique se solidifie et forme une bordure de trou renforcée.

En combinant les deux procédés de renforcement des bordures de trous décrits, on obtiendra un renforcement maximal.

Les films délimitants fragiles ou moins souples, tels feuilles d'aluminium minces, peuvent être discontinus et raccordés par des bandes d'un film plus souple et l ou résistant, par exemple film plastique ou papier. Lors du compactage du matériau, les plis éventuels seront placés avantageusement sur lesdits raccords.

On peut discontinuer les films hautement conductifs, tels feuilles d'aluminium, et les raccorder par des bandes d'un matériau moins conductif, tel film plastique ou papier. Il s'agit de freiner la conduction latérale, qui pourrait redistribuer la chaleur arrivant par les courtscircuits (morceaux calants, fluctuations locales de l'épaisseur de couches d'air, bords du matériau).

Dans les deux cas, au lieu d'utiliser des bandes raccordantes, le film discontinu peut être laminé sur un autre film plus souple et / ou résistant et / ou moins conductif.

Pour fixer les morceaux calants au film porteur, celui-ci peut être formé de deux films constituants rassemblés (laminés, collés, soudés, cousus, par exemple), entre lesquels lesdits morceaux calants seront logés.

Les films porteurs et /ou les films délimitants simples peuvent être perforés d'une multitude de petits trous ou incisions, si besoin est, notamment pour permettre le passage de la vapeur d'eau ou l'évacuation de l'air lors du compactage du matériau, en prenant soin toutefois de ne pas rendre les films porteurs trop perméables à l'air, ce qui menacerait les qualités isolatrices du matériau.

Si l'on emploie plusieurs films porteurs superposés, on peut créer un ensemble solidaire en se servant des morceaux calants composant le garnissage comme des éléments de jonction. On fixe alors chaque morceau (ou une partie des morceaux) à au moins deux films porteurs à la fois, et cela de manière à rendre, en fin de compte, les films porteurs superposés indissociables. On peut aussi bien utiliser pour cela des morceaux calants filiformes et les faire traverser chacun plusieurs films porteurs et plusieurs couches d'air, pour "coudre" ainsi les films porteurs ensemble.

Pour les isolants suspendus horizontalement ou en pente, par leur parties supérieures, l'on peut utiliser des morceaux calants facilement pliables, par exemple des fils (qui ne sauraient empêcher le rapprochement des films porteurs sous l'effet de gravité dans les isolants simplement posés), en les fixant chacun à au moins deux films porteurs de façon à empêcher la dissociation de l'isolant dont les films porteurs tendent à tomber sous l'effet de gravité. De tels isolants peuvent aussi être utilisés suspendus verticalement, pourvu que on les tendra dans le sens de leur épaisseur ou / et longueur ou / et largeur.

Dans le cas des films porteurs formés chacun de deux films constituants rassemblés ]ogeant entre eux les morceaux calants, superposés, il y aura obligatoirement des points de contact entre tous les films porteurs immédiatement voisins deux à deux. On peut alors solidariser les films porteurs superposés dans lesdits points de contact (par soudage, collage, couture, par d'exemple). L'on peut aussi, dans lesdits points de contact, enlever une certaine surface d'un ou de deux films constituants attenants (appartenant chacun à l'autre film porteur) et solidariser les deux films porteurs en fixant (collant, soudant, cousant, par exemple) la surface dégagée (le cas échéant) du morceau calant d'un film porteur à l'autre film porteur (à son film constituant attenant) ou à la surface dégagée du morceau calant de l'autre film porteur.

Les films délimitants peuvent être raccordés, si besoin est, par exemple pour freiner l'avancement d'insectes ou rongeurs, l'infiltration de courants ou l'échappement (par diffusion ou lors de fuites) du gaz contenu dans l'isolant. Pour raccorder les films, ils peuvent se toucher par endroits eux-mêmes, ou bien ils peuvent être raccordés au moyen des bandes intermédiaires raccordées elles aux deux films délimitants voisins.

Si l'on devrait obtenir ainsi des compartiment hermétiquement fermés qu'on entend comprimer, on devra perforer leur parois pour permettre la circulation de l'air.

Lors de la conception et / ou utilisation d'isolants selon l'invention on peut:
e afin de limiter les fluctuations locales de l'épaisseur des couches d'air, mettre de la tension aux films délimitants, employer des films délimitants plus rigides, ou bien inclure plus de morceaux calants.

e si l'on ne peut pas réduire les fluctuations locales de l'épaisseur des couches d'air, espacer moins les films délimitants en les incluant plus, pour que l'épaisseur locale maximale des couches d'air reste dans les limites prévus.

afin que les films délimitants gagnent en rigidité et en résistance au pliage sous le poids des strates superposées, les froisser au préalable.

afin d'économiser les films délimitants, faire les couches d'air aussi épaisses que possible, en prenant en compte toutefois qu'à partir d'une certaine épaisseur la convection naturelle commence à se développer. Cette épaisseur serait de 5 -15 mm dans les conditions (différence de températures entre deux films délimitant la couche d'air donnée) les plus souvent rencontrées dans l'isolation de bâtiments et dans les sacs de couchage. Elle peut être différente pour les gaz autres que l'air.

r afin d'économiser les films délimitants métallisés, inclure quelques films délimitants transparents (dans le spectre infrarouge concerné; typiquement en polyéthylène ou polyester pour la longueur d'onde de 10 micromètres) pour chaque film délimitant métallisé. La transmissivité thermique de l'isolant n'en souffrira que légèrement.

afin d'éviter d'avoir à métalliser les films délimitants de leur deux côtés pour réduire davantage le transfert thermique par radiation, utiliser les films métallisés d'un seul côté mais faits d'un plastique transparent en infrarouge.

si on ne peut employer des films délimitants métallisés, utiliser les films délimitants nontransparents (pour éviter le passage direct de l'énergie radiative à travers l'épaisseur de l'isolant) et d'un nombre plus élevé (ce qui réduit la différence de température entre les films délimitants immédiatement voisins deux à deux et conséquemment le transfert thermique par radiation).

pour protWger la couche métallique des dégradations dans les milieux humides ou autrement agressifs et / ou de l'usure mécanique (dans les sacs de couchage, par exemple), y laminer un films plastique transparent en infrarouge ou toute autre couche protectrice transparente en infrarouge.

lorsque des normes de sécurité l'exigent, choisir les films délimitants et les morceaux calants ininflammables (films ou feuilles en aluminium ou nickel, morceaux calants en métal ou céramique, mousse et films en polyimide ou certains PVC (Saran), par exemple), ou à retardation du feu.

si le matériau doit servir aussi comme isolation acoustique, utiliser les films délimitants plus épais ou bien les alourdir avec un autre matériau, par exemple du goudron.

si l'isolant est destiné aux sacs de couchage, couvertures, couvertures de survie, vêtements ou tentes, choisir les films délimitants les moins bruyants possible, sinon l'utilisateur sera amené à devoir se boucher les oreilles pour éviter d'entendre leur froissement incessant. Il faut toutefois noter qu'une partie des alpinistes préféreront quant-même les sacs de couchage selon l'invention bruyants,, probablement moins chers que ceux à paramètres égales en duvet de qualité, d'autant plus que se boucher les oreilles élimine aussi d'autres nuisances sonores, tels que le hurlement du vent ou le rugissement d'avalanches.

La présente invention permet aussi et surtout de concevoir des isolants thermiques multicouches compressibles, dont le volume peut être réduit à des fins de stockage ou de transport. Au moins six modes particuliers de réalisation s'offrent alors
I) on garnira le(s) film(s) porteur(s) de morceaux calants d'une forme allongée, filiformes, qui parcourront le(s) film(s) porteur(s) en lignes parallèles (parallèles dans le cadre d'un même film porteur et, le cas échéant, parallèles dans le cadre de tous les films porteurs superposés), ou grossièrement parallèles, pour chaque film porteur : (a) sur une de ses faces, (b) sur ses deux faces, (c) alternativement sur l'une ou l'autre face, en se faufilant à travers les incisions ou trous pratiqués dans le film porteur, (d) entre les deux films constituants rassemblés formant le film porteur, (e) en une combinaison quelconque de manières précédentes.

Chaque ligne parallèle peut être formée soit d'un seul morceau calant filiforme parcourant le film porteur d'une extrémité à l'autre, soit de plusieurs morceaux filiformes mis bout à bout.

Pour mettre l'isolant en oeuvre, on posera une strate du matériau ou on superposera plusieurs strates du matériau en orientant de préférence de manière croisée, laquelle assurera à l'isolant son épaisseur et sa stabilité, les sens des lignes parallèles de toutes les strates immédiatement voisines deux à deux, et on y intercalera ou on l'enveloppera éventuellement de films délimitants simples.

Pour stocker ou transporter l'isolant, on arrangera les strates du matériau en orientant parallèlement (ou presque) les sens des lignes parallèles de toutes les strates et on enroulera ou on ramassera l'isolant tout en le serrant.

Les films porteurs devront être suffisamment souples et tenaces pour autoriser leur pliage ou au moins leur enroulement.

Le taux de la réduction du volume pourra approcher la valeur suivante : (volume de l'isolant déployé) / (volume des morceaux calants utilisés + volume des films porteurs utilisés).

2) on garnira le(s) film(s) porteur(s) d'une multitude de morceaux calants ayant chacun sa largeur de même ordre de grandeur que sa longueur, entourés chacun (dans le plan du film porteur) d'une étendue libre de morceaux calants. Les morceaux calants d'une telle forme et ainsi disposés ne forment pas de structures particulières, même pas pendant la progression de la compression, qui s'opposeraient à la compression latérale du matériau, quelle que soit la direction latérale dans laquelle agit la force comprimante.

Pour mettre l'isolant en oeuvre, on posera une strate du matériau ou on superposera plusieurs strates du matériau et on y intercalera ou on l'enveloppera éventuellement des films délimitants simples.

Pour stocker ou transporter l'isolant, on l'enroulera ou ramassera tout en le serrant, ou on le comprimera tout simplement.

Les films porteurs devront être suffisamment souples et tenaces pour autoriser leur froissement, leur pliage ou au moins leur enroulement.

Le taux de la réduction du volume pourra approcher la valeur suivante : (volume de l'isolant déployé) / (volume des morceaux calants utilisés + volume des films porteurs utilisés).

3) On utilisera plusieurs films porteurs superposés formant plusieurs couches d'air et on les fera traverser par des morceaux calants organisés en colonnes traversant chacune plusieurs couches d'air et plusieurs films porteurs, en solidarisant l'ensemble. Lesdites colonnes peuvent traverser les films porteurs perpendiculairement, obliquement ou sous angles différents.

Chaque colonne peut consister soit en un morceaux calant traversant plusieurs couches d'air et plusieurs films porteurs, soit en plusieurs morceaux calants mis côté à côté traversant chacun plusieurs couches d'air et plusieurs films porteurs, soit en plusieurs morceaux calants superposés, un (ou plusieurs mis côté à côté) pour chaque couche d'air ou un (ou plusieurs mis côté à côté) pour plusieurs couches d'air, soit en une combinaison de trois façon précédentes.

On peut solidariser les morceaux calants superposés formant une colonne voisins deux à deux à travers l'incision ou trou dans le film porteur intermédiaire ou / et on les fixera chacun audit film porteur de son côté respectif.

Pour adapter le matériau (3) a des surfaces courbes, on peut varier, entre les couches d'air superposées, la distance séparant les mêmes deux colonne voisines. On éloignera par exemple, dans le cas de surfaces convexes, davantage les colonnes dans les couches extérieures.

Les matériaux (3), étant à plusieurs couches d'air, sont des isolants thermiques tels-quels. Étant consolidés et formant un panneau, ils sont de plus faciles à manier. Pour les comprimer, au moins trois procédés s'offrent, selon les caractéristique du matériau concret: (a) on aplatira le matériau en faisant glisser les films porteurs supérieurs dans une direction et les films porteurs inférieurs dans la direction opposée. Ce procédé est particulièrement recommandé pour les films porteurs moins flexibles et I ou plus fragiles.

(b) on appliquera une force latérale, ramassant le matériau comme un soufflet. Si des films moins flexibles sont utilisés, on peut les plier d'avance ou doter de zones moins épaisses et / ou plus flexibles pour y faciliter la formation des plis.

(c) on appliquera une force latérale et ensuite une autre force perpendiculaire à la première, frois passage, réchauffés. Après le rééquilibrage de températures les baguettes appuieront plus fort au bords des trous, du fait de la dilatation / rétrécissement thermique.

Les baguettes fixées par friction peuvent être compressibles latéralement (en forme de spirale, faits de caoutchouc, ...), compressées lors de leur piquage dans les films porteurs et relâchées ensuite, pour augmenter ainsi la friction entre la baguette et le bords des trous.

On peut également utiliser des baguettes métalliques, de préférence en un métal à conductivité moindre, tel Invar, bronze, acier carboné. Il conviendra alors que la section de la baguette soit minime, pour restreindre le transfert thermique conductif.

Les baguettes peuvent être composées de segments s'emboîtant. Les segments peuvent être télescopiques, dans lequel cas les baguettes pourront changer de longueur. Du matériau élastique peut être placé à l'intérieur ou à l'extérieur des baguettes de façon à s'opposer au télescopage, pour rendre ainsi les baguettes élastiquement compressibles dans leur longueur.

Le matériau utilisant de tels baguettes pourra alors être compressible dans le sens de son épaisseur.

A la place des baguettes, du fil (naturel, synthétique, métallique ou autre) ou des languettes pliables (en film plastique, papier, etc.) pourront être employés. Des noeuds pourront être formés le long du fil I languettes, pour assurer ou faciliter la solidarisation des films porteurs avec le fil / languettes qui les traverse. Le fil / languettes, fixé aux films porteurs, s'opposant à l'éloignement des films porteurs, mais, étant pliable, pas à leur rapprochement, un tel matériau, s'il ne comporte pas des morceaux calants supplémentaires, sera utilisé suspendu ou / et tendu.

Les baguettes ou fils I languettes dans le matériau (3) peuvent être solidarisés entr'eux par des raccords divers et former ainsi des structures, par exemple des échelles (pouvant être situées le long des bords du panneau isolant pour faciliter sa fixation à des objets avoisinants) dont les baguettes I fils / languettes seraient des échelons. On veillera cependant à ne pas créer de structures rigides telles qui bloqueraient la compression du matériau, ci celui-ci doit rester compressible.

Lors de l'installation du matériau, une ou deux extrémités d'une partie ou toutes les baguettes I fils / languettes peuvent être solidarisées avec les objets avoisinants (murs, plafond, plancher de mansarde, poutres, poutrelles, poteaux, lattes, ...) pour stabiliser ainsi le matériau. Ladite solidarisation peut consister en ltenfoncement desdites extrémités des baguettes dans des trous faits à cet effet dans lesdits objets avoisinants. Pour faciliter la fixation, les extrémités des baguettes peuvent être dotées d'embouts convenables.

Les baguettes employées dans le matériau (3) peuvent aussi être courbes, si besoin est. Elles peuvent même prendre des formes plus complexes, par exemple celle de la lettre "U", les deux montants de la baguette traversant l'épaisseur de l'isolant. Les sections des baguettes peuvent être rondes, carrées, aplaties ou autres.

Un matériau compressible latéralement comportant plusieurs films porteurs superposés, indissociables, délimitant plusieurs couches d'air, peut aussi être obtenu en utilisant comme morceaux calants des bulles en plastique gonflées d'air. Des matériaux semblables sont connus et largement utilisés comme l'emballage ou isolation thermique. Ils ne sont toutefois compressibles. La compression dans le sens de leur épaisseur ferait éclater les bulles, la compression latérale est impossible puisque les bulles prennent une partie prépondérante dans le matériau ou I et elles sont superposées n'importe comme ou / et le film porteur entre les bulles est trop rigide pour pouvoir être froissé ou plié.

Dans une variante de la présente invention, les films porteurs seront superposés et au nombre d'au moins trois, les morceaux calants seront des bulles en plastique gonflées d'air fixées chacune aux deux films porteurs voisins, lesdites bulles prenant moins de 50 % du volume de matériau et étant superposées, formant ainsi des colonnes. Les films porteurs seront, dans les endroits entre les bulles, suffisamment souples et tenaces pour pouvoir être froissés ou pliés en appliquant une force de compression latérale raisonnable.

Les bulles dans le matériau décrit ci-dessus ou même dans les matériaux à bulles connus dans l'état de la technique peuvent être vidées et hermétiquement scellées, n'y laissant qu'une quantité déterminée de l'air, gaz ou d'une substance liquide ou solide se gazéifiant à des pressions inférieures. Lors de la mise du matériau sous faible pression ou vide, les bulles gonfleront elles-mêmes sous la pression du gaz résiduel.

Les morceaux calants traversant plusieurs couches d'air et / ou plusieurs films porteurs peuvent aussi être des sachets gonflés d'air ou gaz. Un des moyens pour solidariser lesdits sachets avec les films porteurs est de fabriquer les sachets rétrécis dans les lieux où ils traversent les films porteurs et élargis dans l'épaisseur des couches d'air, empêchant ainsi la glissade des films porteurs le long des sachets, les trous dans les films porteurs étant de préférence d'un diamètre identique à celui de sachets dans leur parties rétrécis.

Les sachets peuvent être prégonflés à l'usine ou bien gonflables. Pour faciliter le gonflage, les sachets peuvent être reliés entr'eux et gonflables plusieurs à la fois. Les sachets peuvent aussi être vidés et hermétiquement scellés, n y laissant qu'une quantité déterminée de l'air, gaz ou d'une substance liquide ou solide se gazéifiant à des pressions inférieures. Lors de la mise du matériau sous faible pression ou vide, les sachets gonfleront eux-mêmes sous la pression du gaz résiduel.

4) On utilisera plusieurs films portcurs superposés formant plusieurs couches d'air en se servant de ressorts tridimensionnels (par exemple hélicoïdales) ou bidimensionnels (par exemp]e sinusoïdales) en guise de morceaux calants. Le fil (qui peut avoir section ronde, carrée, aplatie ou autre) de chaque ressort traversera tous ou au moins un film porteur superposé.

Les ressorts peuvent être placés avec leur axe perpendiculaire, parallèle ou en biais par rapport aux films porteurs. Selon la disposition concrète des ressorts le matériau sera compressible dans le sens de son épaisseur, latéralement, ou les deux à la fois.

Les ressorts bidimensionnels pourront être placés dans les plans parallèles. Cet arrangement permettra la compression latérale du matériau dans la direction perpendiculaire au plans mentionnés.

On peut raccorder les ressorts bidimensionnels par deux ou plusieurs, par exemple pour leur empêcher de tourner. Les ressorts raccordés peuvent être par exemple ceux placés et raccordés dans un même plan.

Les raccord susmentionnés peuvent être eux-mêmes des ressorts.

5) On utilisera plusieurs films porteurs superposés, formant plusieurs couches d'air, en se servant comme morceaux calants des plaques faits d' un matériau quelconque, de préférence en plastique, mousse synthétique, bois, contre-plaqué, carton ou carton ondulé.

L'épaisseur des plaques sera située dans l'intervalle < 10 micromètres, 50 centimètres > . Les plaques seront placée perpendiculairement ou obliquement par rapport aux films porteurs, en les coupant. Les films porteurs ainsi coupés seront fixés à la plaque dans les endroits où ils la touchent (par collage, soudage, couture, agrafage etc.), chaque volet coupé du film porteur du côté respectif de la plaque. Les points de contact des films porteurs avec la plaque formeront des lignes parallèles entr'elles (dont l'espacement vaut l'épaisseur des couches d'air si la plaque coupe les films porteurs perpendiculairement, ou plus (ladite épaisseur divisée par cosinus de l'angle d'écartement) si elle les coupe obliquement), et parallèles avec la longueur de la plaque.

La largeur des plaques sera de préférence telle qu'elles traverseront tous les films porteurs superposés.

Les plaques peuvent éventuellement couper les films porteurs chacune sous un angle différent, en gardant le parallélisme de leur longueurs, ou bien elles peuvent avoir des orientations complètement différentes.

Pour adapter le matériau (5) a des surfaces courbes, on peut varier, entre les couches d'air superposées, la distance séparant les mêmes deux plaques voisines. On éloignera par exemple, dans le cas de surfaces convexes, davantage les plaques daris les couches extérieures.

Les plaques peuvent être composées de segments s'emboîtant, chaque segment pour une couche d'air ou bien pour plusieurs couches d'air. Les segments peuvent être solidarisés réversiblement ou irréversiblement, par exemple par friction, soudage, collage ou couture. Les segments peuvent également s'emboîter télescopiquement et ils peuvent être dotés, à l'extérieur ou à l'intérieur, d'un matériau élastique s'opposant à leur télescopage, dans lequel cas le matériau pourra être compressible dans le sens de son épaisseur.

Pour comprimer le matériau selon (5), utilisant des plaques parallèles entr'elles, on pourra l'aplatir en faisant glisser les couches supérieures des films porteurs dans une direction perpendiculaire à la longueur des plaques et les couches inférieures dans la direction opposée.

Pour comprimer le matériau selon (5), utilisant des films porteurs souples ou dotés des zones souples, on pourra rapprocher les plaques en pliant (comme un soufflet) ou en froissant les films porteurs se trouvant entr'elles.

Les matériaux (5), étant à plusieurs couches d'air, sont des isolants thermiques tels-quels. Étant consolidés et formant un panneau, ils sont de plus faciles à manier.

Le taux de la réduction du volume pourra approcher la valeur suivante : (volume de l'isolant déployé) / (volume des plaques utilisées + volume des films porteurs utilisés).

6) on composera l'isolant thermique multicouches d'une manière quelconque selon l'invention, en se servant (de préférence exclusivement) de morceaux calants flexibles (pouvant être pliés) ou élastiques (pouvant être comprimés avec la reprise de forme après le relâchement de la pression), ou, mieux, les deux, (notamment des morceaux de mousse souple à cellules ouvertes en polyuréthane, mousse en polyimide ou polyéthylène, des gaines ou pailles élastiques en caoutchouc ou en matière plastique, de ressorts (chacun pour une seule couche d'air)) et de films porteurs suffisamment souples et tenaces pour autoriser leur froissement, leur pliage ou au moins leur enroulement.

Pour stocker ou transporter l'isolant, on l'enroulera ou on le ramassera tout en le serrant, ou on le comprimera tout simplement.

Si l'on veut comprimer aussi les morceaux calants logés entre deux films constituants rassemblés (le cas échéant), on devra perforer au préalable, à défaut d'autres voies de sortie, les films constituants dans les lieux ou ils entourent les morceaux calants, afin de permettre l'évacuation de l'air. Cette perforation peut ne pas avoir lieu si l'un ou les deux films constituants sont suffisamment lâches dans les endroits où ils entourent les morceaux calants.

Le taux de la réduction du volume pourra approcher la valeur suivante : (volume de l'isolant déployé) i [(volume des morceaux calants utilisés) l (taux de leur compression à l'intérieur de l'isolant compacté) + (volume des films porteurs utilisés)].

On peut employer aussi des morceaux calants qui, une fois la compression relâché, ne reprendront leur dimensions originelles que partiellement. Il conviendra alors de surdimensionner le matériau à la fabrication pour assurer les dimensions (notamment l'épaisseur) souhaitées après le désemballage et la mise en oeuvre de l'isolant.

Dans les six cas, lors du compactage, des voies dégagées devront être prévues pour permettre à l'air contenu dans le volume de l'isolant de s'échapper.

Après le désemballage de certains isolants comprimés décrits, notamment ceux contenant des morceaux calants comprimés ou pliés, il est conseillé de bien les étirer et des les laisser reposer avant leur mise en oeuvre.

À titre d'exemples non - limitatifs
Le premier matériau pour composer des isolants thermiques multicouches sera composé d'un film porteur garni de morceaux filiformes de mousse synthétique à section carrée de 5 mm x 5 mm parcourant le film porteur en lignes parallèles distantes de 3 cm. Chaque morceau filiforme de mousse se faufile par le film porteur à travers des trous de 5 mm de diamètre placés tous les 6 cm, courant ainsi alternativement sur les deux côtés du film. Les trous sont disposés dans une matrice régulière à maille de 6 cm x 3 cm et les morceaux filiformes de mousse de toutes les lignes immédiatement voisines deux à deux plongent et émergent à tour de rôle.

Le deuxième matériau pour composer des isolants thermiques multicouches sera composé d'un film porteur garni de morceaux de mousse synthétique en forme de cube de 10 mm de côté, entaillés sur tout leur pourtour à leur mi -hauteur, les deux moitiés ne restant jointes que par un tronc épargné de 6 mm de diamètre. Le film porteur sera parsemé de trous de 6 mm de diamètre disposés dans une matrice régulière à maille de 3,5 cm x 3,5 cm. Chaque morceau cubique de mousse sera comprimé, introduit dans un trou et relâché, une moitié se trouvant d'un côté et l'autre de l'autre côté du film porteur, celui-ci rentrant dans l'entaille et encerclant le tronc épargné du cube de mousse.

Dans les deux cas, les morceaux de mousse restent solidement fixés au film porteur. On utilisera du film métallisé en polyester, polyéthylène, polypropylène ou Nylon de 10 g.m-2 et de la mousse souple à cellules ouvertes en polyuréthane de 20 kg.m-3 = 1,25 lb.ft-3.

Dans le premier cas, pour composer un isolant thermique multicouches, on superposera des strates du matériau selon l'invention en orientant de préférence perpendiculairement les sens des lignes parallèles de toutes les strates immédiatement voisines deux à deux.

Dans le second cas, on superposera des strates du matériau selon l'invention tout simplement.

Les deux isolants thermiques multicouches ainsi obtenus auront les caractéristiques suivantes
I'épaisseur moyenne des couches d'air : 5 mm, taux de remplissage du volume des couches d'air par les morceaux de mousse : 16,7 %, transmissivité thermique calculée : 0,032 W.m-1.K-1 = 0,225 BTU.inch.h-1.ft-2. F-1, masse volumique 5,4 kg.m-3 = 0,34 Ib.ft-3, compressibilité 12 fois.

Les deux isolants thermiques multicouches décrits, composés chacun d'un matériau selon la présente invention, sont légers, à faible transmissivité thermique, à haute compressibilité, perméables à la vapeur d'eau (les trous dans les films porteurs, même si partiellement obstrués par les morceaux de mousse (à cellules ouvertes) qui les traversent, permettent la transpiration ainsi que l'évacuation de l'air lors du compactage), et s'avèrent alors spécialement adaptés pour l'usage dans les sacs de couchage, couvertures, couvertures de survie, vêtements et tentes.

Le troisième matériau pour composer des isolants thermiques multicouches consistera en un film porteur garni de morceaux calants filiformes à section carrée de 8 mm x 8 mm (pour l'isolation de surfaces verticales) ou de 5 mm x 5 mm (pour l'isolation de surfaces horizontales) placés en lignes parallèles distantes de 10 cm ou 3 cm, respectivement. Les morceaux calants seront découpés dans la mousse souple à cellules ouvertes en polyuréthane de 20 kg.m-3 = 1,25 Ib.ft-3. Le film porteur sera composé de deux films constituants en polyester, polyéthylène, polypropylène ou Nylon, de 10 g.m-2, métallisés sur leurs faces extérieures, laminés ensemble de façon à enfermer entre eux les morceaux calants. Le laminage sera interrompu dans les parties des films constituants qui encerclent les morceaux calants, laissant sur les deux films constituants des bandes parallèles de 2 cm resp. 1,25 cm de largeur, non laminés, disposés à l'intervalle de 10,32 cm resp. 3,2 cm.

Pour composer un isolant thermique multicouche, on superposera les strates dudit matériau en orientant de préférence de manière croisée, laquelle assurera à l'isolant son épaisseur et sa stabilité, les sens des lignes parallèles de toutes les strates immédiatement voisines deux à deux.

L'isolant obtenu aura les caractéristiques suivantes : l'épaisseur moyenne des couches d'air : 8 mm ou 5 mm, respectivement, taux de remplissage du volume des couches d'air par les morceaux de mousse : 8 % resp. 16,7 %, transmissivité thermique calculée : 0,029 W.m-l.K-l = 0,204 BTU.inch.h-1.ft-2. F-1, masse volumique 5,4 kg.m-3 = 0,34 Ib.ft-3 resp. 9,33 kg.m-3 = 0,58 Ib.ft-3 compressibilité : 23 resp. 1 1 fois
L'isolant décrit, n'étant pas perforé, conviendra particulièrement pour utilisation dans les bâtiments, ajoutant à sa fonction principale d'isolation thermique celle accessoire d'une barrière à la vapeur d'eau et au radon.

Rien n'empêche toutefois de perforer les films porteurs de petites incisions ou trous, si besoin est. Si les extrémités des morceaux calants filiformes sont hermétiquement encerclés par les films constituants (qui peuvent, par exemple, être soudés dans ces endroits-là), on devra perforer les parties des films constituants encerclant les morceaux calants filiformes pour permettre l'échappement de l'air, tant qu'on entend comprimer aussi lesdits morceaux calants lors du compactage de l'isolant.

Dans le matériau susmentionné et à la place des morceaux filiformes de mousse, des morceaux calants suivants peuvent être employés sans changement significatif en ce qui concerne la transmissivité thermique (d'autres paramètres changeront) : morceaux filiformes de mousse en polyéthylène à cellules fermées 30 kg.m-3 = 1,88 Ib.ft-3 à section correspondante ; pailles en plastique à diamètre 8 mm resp. 5 mm, telles que scrvis avec des boissons.

Dans le matériau susmentionné, on consomme lors de sa fabrication les mêmes quantités de deux films constituant le film porteur.

Dans une variante n"2 du matériau n03, on distinguera entre le film constituant porteur et le film constituant couvreur, à consommation plus élevé. Les morceaux calants filiformes seront poses sur le film constituant porteur et recouverts du film constituant couvreur. qui longe pour chaque morceau calant filiforme tout son pourtour sauf sa face inférieure. Les films porteur et couvreur seront laminés ensemble, donnant ainsi le film porteur, sur toute la surface du film constituant porteur sauf sur ses parties qui supportent les morceaux calants.

Dans la variante n"l du matériau n"3, placé verticalement, les lignes parallèles des morceaux calants orientées horizontalement (ou approx.), apparaîtra une force tendant à la compression desdits morceaux calants filiformes, lorsqu'on mets de la tension verticale au matériau. Or, le propre poids du matériau peut produire cette tension.

Dans la variante n0 2 du matériau n"3, le film constituant porteur supportant seul la tension (le film constituant couvreur étant relâché dans ses parties couvrant (de leur trois côtés) les morceaux calants), cette force, risquant de diminuer l'épaisseur du matériau lorsque les morceaux calants sont faits d'un matériau compressible, n'apparaîtra pas.

Le quatrième matériau, une variante "multi-étage" du matériau n" 2, consistera en N films porteurs superposés (N = 7 dans les cas présent), traverses chacun par des morceaux calants à section carrée de 2 cm x 2 cm et à hauteur de (N+ 1) x 8 mm (=64 mm). Chaque morceau calant sera entaillé sur tout son pourtour N fois, la première entaille réalisée à 8 mm, la dernière à 56 mm de sa hauteur, I'espacement des entailles immédiatement voisines étant de 8 mm, le diamètre du tronc épargné étant de 12 mm. Les trous dans le films porteurs seront disposés dans une matrice régulière à maille de 8 cm x 8 cm et tous les N films seront superposés de manière à ce que les trous se recouvrent. Chaque morceau calant traversera alors N trous superposés, chaque film porteur rentrant dans l'entaille respective. Les films utilisés seront du film métallisé d'un côté en polyester de 13 micromètres d'épaisseur et du film non-métallisé en polyéthylène de 9 micromètres d'épaisseur, alternés l'un et l'autre. La mousse sera de la mousse souple à cellules ouvertes en polyuréthane de 17 kg.m-3.

Les caractéristiques du matériau n" 4 seront les suivantes : l'épaisseur moyenne des couches d'air : 8 mm, taux de remplissage du volume des couches d'air par les morceaux de mousse 6,25 %, transmissivité thermique calculée : 0,029 W.m-1.K-1 = 0,204 BTU.inch.h-1.ft-2. F-1, masse volumique 2,73 kg.m-3 = 0,17 Ib.ft-3, compressibilité : 23 fois.

Le cinquième matériau se différenciera du matériau n" 4 seulement par la maille de la matrice régulière de trous qui sera de 5 cm * 5 cm.

Les caractéristiques du matériau n"5 seront les suivantes : I'épaisseur moyenne des couches d'air : 8 mm, taux de remplissage du volume des couches d'air par les morceaux de mousse : 16 %, transmisiivité thermique calculée : 0,030 W.m-1.K-1 = 0,211 BTU.inch.h-1.ft-2. F-1, masse volumique 4,38 kg.m-3 = 0,274 Ib.ft-3, compressibilité 12 fois.

Le sixieme matériau se différenciera du matériau n" 4 seulement par la mousse utilisée qui sera de la mousse en polyimide (tel Solimides AC-430 de Imi-Tech) de 5,3 kg.m-3 et par les films utilisés qui seront tous en polyester métallisé de 6 micromètres d'épaisseur.

Les caractéristiques du matériau n"6 seront les suivantes : I'épaisseur moyenne des couches d'air : 8 mm, taux de remplissage du volume des couches d'air par les morceaux de mousse 6,25 %, transmissivité thermique calculée : 0,029 W.m-1.K-1 = 0,204 BTU.inch.h-1.ft-2. F-1, masse volumique 1,344 kg.m-3 = 0,085 Ib.ft-3, compressibilité 14 fois au moins.

Le septième matériau sera composé de N films porteurs superposés (N=7 dans le cas présent), espacés de 8 mm, parsemés de trous de 0,5 mm de diamètre disposés dans une matrice régulière de 5 cm x 5 cm. Les films utilisés seront des films métallisés en polyéthylène haute densité de 9 micromètres d'épaisseur. Avant de percer les trous, les carreaux 7 mm x 7 mm de film plastique en PVC souple de 100 micromètres d'épaisseur seront soudés, laminés ou collés à l'emplacement des trous, d'un seul côté du film porteur, pour le renforcer. Les films porteurs seront superposés de façon à ce que les trous se recouvrent et ils seront ensuite traversés par des baguettes longues (N + 1) * 8 mm. Les baguettes seront rigides ou légèrement flexibles, faits en plastique (PVC, polyéthylène ou autre), elles seront creuses (des pailles), à section circulaire, ayant le diamètre extérieur 2 mm et le diamètre intérieur 1 mm. Elles peuvent être bouchées à leur deux extrémités. Chaque baguette traversera N trous superposés respectifs, en les élargissant.

Une manche d'approx. 0,5 mm de largeur, serrant les baguettes le long de leur pourtour dans les lieux de leur passage à travers les trous, a été constatée sur les échantillons testés. Cette manche, provenant des bordures étirées de trous faits dans les carreaux renforçants, empêche, par la friction, davantage la glissade des films porteurs le long de la baguette. Ces manches peuvent être soudées auxdites baguettes pour une solidarisation maximale.

Les caractéristiques du matériau n"7 seront les suivantes : I'épaisseur moyenne des couches d'air 8 mm, transmissivité thermique calculée 0,029 W.m-1.K-1 = 0,204 BTU.inch.h-l.ft-2. OF- 1, masse volumique 2,83 kg.m-3 = 0,18 Ib.ft-3, compressibilité 50 fois.

Le huitième matériau se différenciera du matériau nO 7 par les films porteurs, qui seront des feuilles d'aluminium de 10 micromètres d'épaisseur, par les baguettes, qui seront en acier carboné, à section circulaire de 0,5 mm2, par les trous dans les films porteurs, qui seront d'un diamètre de 3 mm. Les carreaux renforcants auront une épaisseur de 200 micromètres et seront placés de deux côtés du film porteur, au-dessus et au-dessous du chaque trou. Les deux carreaux renforcants peuvent être solidarisés à travers du trou (par collage, soudage, lamination, par exemple). L'espace entre les deux carreaux renforcants peut aussi être rempli par de la matière addilionnelle, par exemple de la colle.

Les baguettes seront piquées dans les carreaux renforcants, en passant par le milieu du trou et en évitant ainsi le contact direct avec la feuille d'aluminium, excessivement conductive.

Les trous dans les films porteurs seront organisés en rangées, espacées de 5 cm. Dans chaque rangée, les trous voisins seront espacés de 5 cm. Dans toutes les rangées immédiatement voisines deux à deux, les trous seront décalés de 2,5 cm.

Les caractéristiques du matériau n"5 seront les suivantes : I'épaisseur moyenne des couches d'air : 8 mm, transmissivité thermique estimée 0,035 W.m-1.K-1 = 0,245 BTU.inch.h-1.ft- 2."F-1, masse volumique 5,85 kg.m-3 = 0,274 lb.ft-3, compressibilité : 20 fois.

Dans l'échantillon testé, des aiguilles de couture ont été utilisée. On pourrait bien envisager l'emploi aiguilles creuses, telles aiguilles de seringues. Si les baguettes seraient en Invar, moins conductif, la transmissivité thermique du matériau pourrait être ramenée à quelques 0,030 W.m- 1.K-1.

Les matériau n" 4, 5, 6, 7 et 8, étant à plusieurs couches d'air, sont des isolants thermiques tels-quels. Étant consolidés et formant un panneau, ils sont de plus faciles à manier.

Le matériau n"4 sera utilisé de préférence suspendu, par exemple en tant qu'isolation de murs dans les bâtiments.

Le matériau n"5, étant plus solide, peut servir d'isolation thermique universelle. Il devrait trouver un bon usage dans les sacs de couchage.

Le matériau n"6, très léger, pourrait rendre de bons services dans l'aérospatiale.

Le matériau n"7 pourrait servir dans l'aérospatiale, bâtiments et tentes.

Le matériau n" 8 pourrait être employé dans les bâtiments ét dans l'aérospatiale.

Une bonne façon de comprimer les matériaux n" 4, 5, 6, et 7 est d'appliquer d'abord une force latérale dans le sens de la largeur du matériau et ensuite une autre force latérale dans le sens de sa longueur, ou inversement, en empêchant l'isolant d'augmenter en épaisseur.

Le matériau n"8 sera compressé de préférence en faisant glisser les films porteurs des couches supérieures dans la direction perpendiculaire aux rangées de trous, et les films porteurs des couches inférieures dans la direction opposée.

Ces deux types de compression peuvent être réalisés en processus continu lors de la fabrication du matériau.

Dans les matériaux où les morceaux calants sont fixés à deux films porteurs voisins à la fois, tels matériaux n04,5, 6, 7, 8, ils empêchent non seulement le rapprochement des films porteurs mais aussi leur éloignement. Cette propriété peut être mis en profit pour les suspendre e position horizontale ou en pente, en les pendant par un (ou plusieurs) des films porteurs supérieurs ou I et par (une partie ou tous) les morceaux calants supérieurs ou / et par la partie supérieure des (une partie ou tous) morceaux calants traversant chacun plusieurs films porteurs superposés à la fois (le cas échéant).

Pour suspendre le matériau, on peut aussi introduire des fils métalliques ou des cordages (de préférence tendus), ou des poutres sous un (ou plusieurs) des films porteurs (de préférence le(s) supérieur(s)). Ces fils ou cordages peuvent être insérés dans le matériau lors de sa fabrication, pour le fournir ainsi prêt à l'installati largeur ou bien de sa longueur, les morceaux calants filiformes des deux strates superposées obtenues se retrouveront automatiquement dans une position croisée. Si l'angle que serre l'orientation des lignes parallèles avec le sens de la largeur de la bande est 45 , I'angle entre les orientations des lignes parallèles des deux strates superposées sera 90".

À titre d'exemples non - limitatifs, pour confectionner des blocs ou des panneaux d'isolation thermique consolidés, on superposera des strates du matériau selon l'invention d'une manière convenable et on liera ensemble (par collage, couture, soudure, lamination, par exemple) les bords extérieurs des films porteurs et des films délimitants simples éventuellement insérés.

Des panneaux isolants selon l'invention peuvent être dotés d'une enveloppe, de préférence d'une résistance accrue. Cette enveloppe peut être éventuellement hermétique et comporter un orifice.

Ledit orifice servira à l'échappement de l'air lors du compactage (le cas échéant) du panneau et à l'entrée de l'air lors du décompactage dudit panneau. Il pourra être bouché après l'installation de l'isolant pour empêcher l'entrée de courants d'air, d'insectes et de rongeurs dans le volume du panneau isolant. Ledit orifice peut également servir à l'application de la souspression / surpression en vue d'un compactage / décompactage facilités.

Une enveloppe hermétique sera aussi utile pour des panneaux remplis d'un gaz autre que l'air.

La transmissivité thermique des isolants selon l'invention, remplis de gaz connus à conductivité inférieure à celle de l'air (tel dioxyde de carbone, argon, krypton, xénon, ...) pourrait descendre jusqu'à quelques 0,016 W.m-1.K-1.

Sous vide, les isolants selon l'invention auraient une transmissivité thermique autour de 0,006 W.m-1.K-1; et moindre encore si les morceaux calants étaient en aérogels ou matériaux dérivés.

Les transmissivités thermiques des isolants selon l'invention données dans la présente demande ne sont calculées qu'approximativement et aux conditions suivantes: température intérieure: +26"C, température extérieure: -24"C, épaisseur de l'isolant: 7,5 cm.

D'une manière générale, la présente invention permet de concevoir des isolants thermiques multicouches ayant les avantages suivants 1) une transmissivité thermique minimale - il n'y a pas de meilleurs isolants thermiques remplis d'air que ceux bien conçus multicouches à émissivités des films délimitants basses (sauf les aérogels) 2) compressibilité - les volumes de transport, de stockage et de déchets se trouveront réduits d'une manière significative 3) modularité - permet d'atteindre la résistance thermique désirée 4) une faible densité - essentiel pour les sacs de couchage et l'aérospatiale.

Moins de matière signifie aussi
- coût de revient inférieur
- coûts de transport et de stockage inférieurs
- masse de déchets réduite
- moins du feu, plus de la sécurité incendie 5) manipulai ion facile - nul besoin de moyens de protection.

Les applications de la présente invention comprennent notamment 1) isolation volumique et barrière radiative pour les bâtiments et moyens de transports 2) sacs de couchage, couvertures, couvertures de survie, vêtements et tentes 3) réfrigérateurs, congélateurs, chambres froides, conduites froides ou chaudes, installations cryogéniques 4) boîtes et sacs isothermiques pour les aliments chauds et denrées surgelées 5) matériau d'emballage isothermique pour des envois des marchandises réfrigérées 6) isolation interne des matelas gonflables 7) matériau d'emballage amortisseur de chocs 8) matériau de remplissage de volumes vides 9) barrière contre le feu.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1) matériau pour composer des isolants thermiques multicouches caractérisé par ce qu'il consiste en un film porteur, ou en plusieurs films porteurs superposés, fait(s) d'une matière quelconque, imperméable(s) ou peu perméable(s) à l'air, garni(s) de morceaux calants fixés au(x) film(s) porteur(s). Les morceaux calants sont choisis dans le groupe suivant: - morceaux le : mousses synthétiques, aérogels et les matériaux dérivés, mousses et éponges naturelles, écorces, bois, ouate, kapok, laine, feutre, laine de verre, laine minérale, fibres synthétiques enchevêtrées, caoutchouc, silicone, matières plastiques ; coupures de carton ondulé, - objets entiers ou leurs fragments : pailles et gaines synthétiques, pailles naturelles, brindilles, tiges de plants, roseaux.

2) matériau selon la revendication 1) caractérisé par ce qu'au moins une partie des morceaux calants sont fixés au(x) film(s) porteur(s) par collage, soudage thermique, haute fréquence ou ultrason, ou par couture.

3) matériau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par ce qu'au moins un film porteur est composé de deux films constituants rassemblés, entre lesquels au moins une partie des morceaux calants sont logés.

4) matériau selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par ce qu'au moins un film porteur est parsemé d'incisions ou de trous et qu'au moins une partie des morceaux calants sont introduits dans ces incisions ou ces trous de la façon à rester fixés au(x) film(s) porteur(s).

5) matériau selon la revendication 4) caractérisé par ce que les sections des incisions ou trous dans le(s) film(s) porteur(s) sont plus petites que celles correspondantes des morceaux calants et que les morceaux calants sont alors serrés dans les endroits où ils traversent le(s) film(s) porteur(s), ou I et que les morceaux calants sont entaillés dans les endroits qui touchent les bords des incisions ou trous et que le(s) film(s) porteur(s) (bordures des incisions ou trous) entre(nt) dans lesdites entailles.

6) matériau selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par ce que les morceaux calants ont tous leur largeur de même ordre de grandeur que leur longueur et que ils sont entourés chacun d'une étendue (dans le plan du film porteur) libre de morceaux calants et que le(s) film(s) porteur(s) est (sont) suffisamment souple(s) et tenace(s) pour autoriser son (leur) froissement, son (leur) pliage ou au moins son (leur) enroulement.

7) matériau selon l'une quelconque des revendications précédentes, composé de plusieurs films porteurs superposés, caractérisé par ce qu'au moins une partie des morceaux calants sont fixés à au moins deux films porteurs chacun et/ou qu'ils traversent au moins deux couches d'air et deux films porteurs chacun, et cela de manière à former de tout un ensemble solidaire en empêchant les films porteurs de se séparer.

8) matériau selon l'une quelconque dcs revendications précédentes, caractérisé par ce que les morceaux calants sont d'une forme allongée, filiformes, et qu'ils garnissent le(s) film(s) porteur(s) en le(s) parcourant en lignes parallèles (parallèles dans le cadre d'un même film porteur et, le cas échéant, parallèles dans le cadre de tous les films porteurs superposés) ou grossièrement parallèles et que le(s) film(s) porteur(s) est (sont) suffisamment souple(s) et tenace(s) pour autoriser son (leur) pliage ou au moins son (leur) enroulement.

9) matériau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par ce que les morceaux calants sont flexibles ou élastiques ou les deux, et que le(s) film(s) porteur(s) est (sont) suffisamment souple(s) et tenace(s) pour autoriser son (leur) froissement, son (leur) pliage ou au moins son (leur) enroulement.

10) matériau obtenu en superposant plusieurs strates du (des) matériau(x) selon l'une quelconque des revendications précédentes et en y intercalant éventuellement des films délimitants simples.