FR2912489A1 - Materiau isolant thermique multicouche comprenant un adhesif a base de silicone. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un matériau isolant thermique multicouche comprenant :- une couche isolante comprenant un matériau fibreux destinée à faire face à une source de chaleur,- une couche de collage, et- une couche externe comprenant un film,la couche de collage comprenant un adhésif à base de silicone.L'invention concerne également un procédé de préparation d'un tel matériau.L'invention se rapporte enfin à un procédé d'isolation thermique d'une source de chaleur au moyen de ce matériau.

Description

MATERIAU ISOLANT THERMIQUE MULTICOUCHE COMPRENANT UN ADHESIF A BASE DE

SILICONE

DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un matériau isolant thermique multicouche comportant une couche isolante, une couche de collage et une couche externe, la couche de collage présentant des qualités de résistance à la température tout en conservant une souplesse adaptée à l'usage du matériau isolant,. 10 ARRIERE PLAN DE L'INVENTION

Dans ce qui suit, on pourra employer indifféremment les termes de complexe et de matériau multicouche pour désigner un matériau comprenant aux moins deux 15 couches, de même nature ou de natures différentes, assemblées par l'intermédiaire d'une couche de collage. Les complexes formés d'un film et d'un support fibreux assemblés par collage sont fréquemment utilisés dans le domaine des textiles techniques. Le procédé d'assemblage en continu du support fibreux et du film est qualifié le plus souvent de 20 contrecollage, de laminage ou de lamination par les hommes de l'art. On peut citer comme exemples de réalisations des complexes laine de verre / feuille aluminium employés comme isolants thermiques. Dans les domaines naval ou aéronautique, on emploie couramment des complexes tissus de verre / feuille aluminium comme écrans thermiques. 25 Dans ce dernier exemple, les deux matériaux sont assemblés par collage, cette colle étant le plus souvent à base de résine polyuréthane. Le poids de colle nécessaire à un bon assemblage est généralement compris entre quelques g/m2 et quelques centaines de g/m2 selon l'état de surface du support fibreux. Ce type de complexe présente de bonnes propriétés mécaniques, en particulier 30 en ce qui concerne la force de collage film / support fibreux, la résistance au poinçonnement et la souplesse.5 Un des inconvénients majeurs des réalisations actuelles basées sur les colles polyuréthane ou polyoléfiniques réside dans leur résistance thermique faible qui excède rarement 180 C. Or, dans certaines applications, les complexes sont soumis à des températures supérieures. A titre d'exemple, on peut citer l'isolation thermique et acoustique des lignes d'échappement. En effet, la température rayonnée par un pot catalytique peut atteindre 700 C, de sorte qu'un complexe utilisé comme face froide ou face externe d'un écran thermo-acoustique de catalyseur doit supporter une température allant jusqu'à 300 C.

L'utilisation de colles thermostables, telles que des céramiques, époxy ou polyimides notamment, conduit à des complexes résistants en température mais ayant perdu toute souplesse et ne pouvant donc plus se conformer autour d'une pièce à protéger par exemple. On notera également qu'une rigidité excessive de la couche de collage vient diminuer la tenue au délaminage du complexe. De plus, la mise en oeuvre est longue (plusieurs dizaines de minutes à plusieurs heures selon la colle utilisée) et contraignante car elle nécessite une mise sous pression du complexe et un chauffage. On comprend donc que ces colles ne permettent pas un assemblage en continu, ni une optimisation des coûts industriels. On connaît les adhésifs à base de silicone pour leur bonne résistance à la température, mais de tels adhésifs disponibles dans le commerce sont prévus pour des applications très différentes du domaine technique de l'invention, et en particulier pour assembler des matériaux qui ne sont pas fibreux, comme par exemple une vitre sur un châssis aluminium. De plus, d'après les préconisations des fabricants, il est nécessaire, pour leur conférer toutes leurs propriétés, d'effectuer un traitement thermique de post-cuisson de plusieurs heures, les matériaux étant maintenus en pression l'un contre l'autre. Un tel traitement est donc incompatible avec les contraintes industrielles et l'utilisation d'un procédé de contrecollage en continu. En ce qui concerne le collage de supports fibreux, le document FR 2 854 637 enseigne l'utilisation d'un adhésif silicone, mais les supports fibreux concernés sont déjà enduits ou imprégnés de silicone, de sorte que leur état de surface et leur composition sont favorables à une telle adhésion. De plus, comme évoqué précédemment, il est nécessaire d'effectuer un traitement thermique de post-cuisson en maintenant les supports en pression l'un contre l'autre, ce qui rend ce procédé de collage économiquement peu compatible avec l'utilisation d'une ligne de contrecollage utilisée de manière classique dans l'industrie.

BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION L'un des buts de l'invention est donc de remédier à ces inconvénients en proposant un adhésif thermostable et souple, qui conserve la résistance au délaminage du complexe film / support fibreux même après avoir été exposé à une température élevée. Un autre but de l'invention est de proposer un procédé de contrecollage qui puisse être mis en oeuvre en continu dans une installation industrielle classique. Conformément à l'invention, il est proposé un matériau isolant thermique multicouche comprenant : - une couche isolante comprenant un matériau fibreux destinée à faire face à une source de chaleur, - une couche de collage, et - une couche externe comprenant un film, la couche de collage comprenant un adhésif à base de silicone.

Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, l'adhésif à base de silicone comprend un promoteur d'adhérence et/ou des agents stabilisants. Le matériau fibreux de la couche isolante est avantageusement un tissu ou un non tissé, en particulier choisi parmi le verre, la silice, le basalte, le carbone, l'aramide, la cellulose ignifugée, le polybenzimidazole, et leurs mélanges.

Le film de la couche externe comprend avantageusement un matériau métallique ou organique, en particulier choisi parmi l'aluminium, le polyimide, le PVDF, le PTFE, le PEEK, le PEI. Dans le cas de l'utilisation de films organiques, ceux-ci recevront une métallisation de surface leur conférant les mêmes propriétés réflectives qu'un film métallique d'aluminium.

Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, le matériau isolant est disposé sur une couche isolante primaire, de sorte que la couche isolante fait face à ladite couche isolante primaire. L'invention concerne donc également un matériau isolant thermique multicouche comprenant une couche isolante primaire et un matériau isolant, tel que défini ci-dessus et ci-après, ledit matériau isolant étant lié de manière permanente à la couche isolante primaire de sorte que la couche isolante est au contact de ladite couche isolante primaire. L'invention concerne aussi un procédé de préparation d'un matériau isolant multicouche selon l'invention, comprenant les étapes suivantes : a) application de la couche de collage sur la couche isolante ou sur la couche externe b) application de l'autre couche externe ou isolante sur la couche de collage, et c) application d'un traitement thermique à une température appropriée pour favoriser le collage des deux couches isolantes et externe, avantageusement comprise entre 160 et 200 C. Les étapes a), b) et c) sont avantageusement réalisées de manière continue. L'invention concerne enfin un procédé d'isolation thermique d'une source de chaleur, dans lequel on applique sur ladite source de chaleur un matériau isolant selon l'invention, la couche isolante ou le cas échéant la couche isolante primaire faisant face à ladite source de chaleur. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, la source de chaleur est un matériau solide, et notamment l'enveloppe externe d'une enceinte contenant un fluide chaud, liquide ou gaz, par exemple un conduit d'évacuation de gaz de combustion.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Le matériau isolant multicouche selon l'invention comprend une couche isolante, destinée à faire face à la source de chaleur, une couche de collage et une couche externe comprenant un film. 3o On va décrire successivement les trois couches mentionnées puis les caractéristiques du matériau isolant thermique comprenant lesdites couches.

Au préalable, on va définir les grandeurs caractéristiques du matériau isolant thermique conforme à l'invention. Par grammage d'un matériau, on entend sa masse surfacique exprimée en g/m2. Par résistance à la chaleur ou résistance thermique, on entend l'aptitude du matériau à être exposé à une certaine température sans subir de dégradation de son aspect ni de ses propriétés mécaniques. L'efficacité thermique d'un matériau isolant est son aptitude à empêcher les transferts d'énergie entre ses deux faces. Elle peut s'exprimer par un écart de température entre les deux faces du matériau. En particulier, dans le cas des écrans thermiques, qui sont utilisés pour limiter la transmission de chaleur produite par une source chaude, on mesure l'efficacité thermique de ces écrans de la manière suivante : on dispose le matériau isolant à une distance donnée de la source de chaleur. On enregistre, au moyen de thermocouples, les températures de la source de chaleur, de la face dite chaude du matériau (c'est-à-dire celle qui est dirigée vers la source de chaleur), de la face dite froide du matériau (c'est-à-dire la face opposée à la source de chaleur), ainsi que de points situés à différentes distances de la face froide.

L'élongation à la rupture correspond à l'étirement (en %) d'un matériau avant qu'il ne rompe. La norme DIN 53504 donne les conditions standard d'essai. La résistance à la déchirure d'un matériau est mesurée sur une éprouvette normalisée par la force à appliquer par unité d'épaisseur pour provoquer la déchirure dans la direction perpendiculaire à la traction. Cet essai est normalisé dans la norme ASTM D 624. Enfin, la tenue au délaminage ou au pelage d'un complexe collé est caractérisée par la force nécessaire pour séparer les deux couches du complexe. Elle peut être mesurée sur une éprouvette d'une largeur déterminée qui est ici de l'ordre de 2,5 cm, au moyen d'un test de traction appliqué aux extrémités en vis-à-vis de chacune des deux couches, à une vitesse de 100 mm/min. On mesure la force nécessaire pour séparer les deux couches, rapportée à la largeur de l'éprouvette. Cette méthode est inspirée de la norme ATM D903 par exemple

La couche de collage comprend un adhésif à base de silicone.

Par adhésif, on entend une substance à haute densité moléculaire qui, étant donné son aptitude à coller aux surfaces (adhésion) et sa stabilité interne (cohésion), est utilisée pour assembler différents corps. Par adhésif à base de silicone, on entend un adhésif comprenant principalement du silicone, avec éventuellement des additifs destinés à améliorer sa tenue en température et/ou ses propriétés mécaniques, ou encore à faciliter sa mise en oeuvre. Un adhésif à base de silicone conforme à l'invention présente en outre des caractéristiques permettant une cinétique de réticulation rapide. A ce titre, il est avantageusement choisi parmi les silicones de la famille des RTV ( Room Temperature Vulcanizing ou vulcanisation à température ambiante), LSR ( Liquid Silicon Rubber ou gomme silicone liquide) et HCR ( Heat Cured Rubber ou gomme réticulée à la chaleur), et plus particulièrement ceux dont la réaction de réticulation est catalysée par les sels de platine et accélérée par la température. Un adhésif à base de silicone conforme à l'invention présente par ailleurs des propriétés de résistance thermique, de dureté et de tenue au délaminage du complexe. Ainsi, on a déterminé que les adhésifs à base de silicone qui donnaient les meilleurs résultats pour la mise en oeuvre de l'invention présentaient en combinaison une dureté, une élongation à la rupture et une résistance à la déchirure comprises dans des plages de valeurs particulières que l'on va expliciter.

La dureté de l'adhésif est avantageusement comprise entre 10 et 80 shore A (mesurée selon la norme DIN 53505), de préférence entre 20 et 40 shore A. L'élongation à la rupture est avantageusement comprise entre 250 et 850%, de préférence entre 550 et 700%. Enfin, la résistance à la déchirure est avantageusement comprise entre 10 et 35 30 N/mm, de préférence entre 10 et 27 N/mm.

Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, la dureté de l'adhésif est comprise entre 20 et 40 shore A, l'élongation à la rupture est comprise entre 550 et 700% et la résistance à la déchirure est comprise entre 10 et 27 N/mm. Les adhésifs à base de silicone sont bien connus de l'homme du métier qui peut chercher sur le marché, ceux qui combinent des propriétés de dureté, d'élongation à la rupture et de résistance à la déchirure comprises dans les plages de valeurs mentionnées ci-dessus. On citera en particulier, l'élastomère silicone commercialisé sous la référence LR3003/30 de la société Wacker Silicone, qui présente une dureté de 30 shore A, une élongation à la rupture de 640% et une résistance à la déchirure de 24 N/mm, donne de bons résultats. De façon particulièrement avantageuse, l'adhésif à base de silicone selon l'invention peut en outre comprendre un promoteur d'adhérence et/ou des agents stabilisants. Par promoteur d'adhérence, on entend tout composé susceptible de favoriser l'adhérence sans compromettre les propriétés de résistance à la température et de dureté. Un promoteur d'adhérence comprenant un silane organofonctionnel monomérique ou polymérique, utilisé dans une proportion de 0,1 à 2 parts pour 100 parts de résine silicone, de préférence entre 0,5 et 2 parts, permet d'améliorer les propriétés de collage entre le film et le matériau fibreux.

De tels promoteurs d'adhérence sont connus de l'homme du métier, par exemple la référence HF86 commercialisée par Wacker Silicones. Par agent stabilisant, on entend tout composé permettant d'améliorer les propriétés thermiques de l'adhésif. Parmi ceux-ci, on peut citer de manière non limitative des pigments à base d'oxyde de fer rouge, des pigments d'aluminium ou des particules de noir de carbone. Dans la formulation, on pourra utiliser entre 1 et 10 parts de stabilisants thermiques pour 100 parts de résine, de préférence entre 3 et 6 parts. De tels agents stabilisants sont bien connus de l'homme du métier, par exemple le rouge oxyde de fer portant la référence FL3013, commercialisé par Wacker Silicones.

On peut également prévoir une charge ignifugeante, telle que le trihydrate d'alumine par exemple, dans une proportion comprise entre 0 et 50 parts pour 100 parts de résine silicone, de préférence 0 à 20 parts. Enfin, l'utilisation d'un diluant, tel que du toluène, peut être nécessaire pour adapter la viscosité de l'adhésif au procédé d'application. Ce composé ne subsiste pas dans la couche de collage après séchage. Par ailleurs, la couche de collage peut être continue, c'est-à-dire présentant un grammage homogène sur toute l'interface entre les deux matériaux, ou bien discontinue, c'est-à-dire constituée d'une pluralité de zones adhésives. Lesdites zones peuvent avoir la forme de points, de lignes, ou tout autre forme qui permette d'obtenir une tenue en température et une souplesse au moins équivalentes à celles d'une couche de collage continue.

La couche isolante comprend un matériau fibreux, qui peut se présenter sous la forme d'un tissu ou d'un non tissé. La couche isolante est caractérisée par sa composition, sa souplesse, sa tenue thermique, son grammage et son épaisseur. Le grammage sera choisi de manière à assurer une tenue mécanique satisfaisante au matériau isolant, permettant ainsi sa manipulation. Pour un tissu, un grammage de l'ordre de 50 à 1000 g/m2 est généralement adéquat. De manière préférée, des tissus dont le grammage est compris entre 100 et 600 g/m2 conviennent à l'application tout en respectant un coût satisfaisant. L'homme du métier pourra être amené à préférer un non tissé pour son prix inférieur, et choisira un non tissé respectant une certaine tenue à la perforation et à la déchirure, ainsi qu'une aptitude à être cousu. Des non tissés présentant un grammage compris entre 100 et 5000 g/m2, et une épaisseur de 1 à 50 mm, conviennent à cette application. De préférence, le grammage sera compris entre 300 et 2400 g/m2 et l'épaisseur sera comprise entre 3 et 25 mm. Selon une variante préférée de réalisation, on emploiera un non tissé de 960 g/m2 et 10 mm d'épaisseur. 3o Les fils et fibres entrant dans la composition de la couche isolante sont de nature à présenter une résistance thermique élevée. Parmi ceux-ci, on trouve par exemple, le verre,. la silice, le basalte, le carbone, l'aramide, la cellulose ignifugée et le polybenzimidazole. Il va de soi que l'homme du métier peut combiner ces matériaux ou choisir d'autres matériaux dont la résistance thermique convient à la mise en oeuvre de l'invention.

La couche externe comprend un film qui peut être métallique ou organique. Parmi les films organiques, on peut citer, sans que le domaine de l'invention soit limité à ces matériaux : le polyimide, le PVDF (poly fluorure de vinylidène), le PTFE (polytétrafluoréthylène), le PEEK (polyétheréthercétone) ou le PEI (polyéther imide).

Ces films reçoivent avantageusement un traitement de métallisation en surface leur conférant des propriétés réflectives en adéquation avec une fonction d'écran thermique. Parmi les films donnant de bons résultats, on peut citer les films d'aluminium, ou plus précisément comprenant plus de 99% d'alliage d'aluminium. Le film d'aluminium présente une épaisseur comprise entre 5 et 200 microns qui permet le maintien en forme du complexe, tout en étant apte à être conformé selon l'application désirée. Les films d'aluminium présentant une épaisseur comprise entre 12 et 80 microns, en particulier 40 microns, donnent satisfaction quant à leur résistance au déchirement et à la perforation. L'état de surface du film est de préférence poli du côté externe, de manière à assurer une réflectivité thermique maximale tandis qu'il est préférentiellement mat du côté du support fibreux, de manière à favoriser la tenue du collage.

Le matériau isolant multicouche selon l'invention est caractérisé par sa 25 souplesse, sa résistance à la température, sa tenue au délaminage et son efficacité thermique. Les matériaux utilisés dans l'invention, et le complexe résultant, étant fins et souples, il est difficile de quantifier la souplesse par un essai normalisé employé classiquement pour des matériaux plus rigides, tel que par exemple un essai de 30 flexion. Un critère pouvant être utilisé pour caractériser la souplesse du matériau est 2912489 i0 l'aptitude de celui-ci à être conformé autour d'une pièce à protéger, ou éventuellement assemblé sur un autre matériau souple. La résistance à la température du complexe conforme à l'invention est de préférence d'environ 300 C ; par ailleurs, celui-ci peut supporter ponctuellement des 5 températures plus élevées, jusqu'à 450 C. En ce qui concerne la tenue au délaminage, elle est avantageusement, à l'état neuf, c'est-à-dire avant première chauffe au contact de la source de chaleur, supérieure à 2N / 2,5 cm, de préférence supérieure à 3, voire 5 N / 2,5 cm. Après vieillissement, on considère qu'une tenue au délaminage supérieure à 2 N / 2,5 cm, 10 préférentiellement supérieure à 3 N / 2,5 cm, permet d'assurer une cohésion satisfaisante du complexe. Enfin, l'atténuation thermique procurée par le complexe lorsque la face constituée du film aluminium est orientée vers une source de chaleur à 320 C, à une distance de 35 mm de celle-ci, est avantageusement d'au moins 100 C, de 15 préférence supérieure à 200 C. L'homme du métier sera à même de choisir les matériaux appropriés pour les couches isolantes et externe constituant le matériau selon l'invention pour répondre à ces contraintes techniques.

20 Le matériau isolant selon l'invention peut être fabriqué sous la forme d'une nappe, dont la largeur est fonction de la largeur des matériaux de départ et du dispositif de contrecollage. Le matériau peut également être fabriqué sous forme de plaques. Lesdites nappes ou plaques peuvent ensuite être découpées au format désiré.

Selon un mode préféré de réalisation, le film d'aluminium et le support fibreux se présentent sous la forme de rouleaux ou de bobines. On dispose d'une ligne de contrecollage de type connu, comprenant des moyens de dérouler les bobines de matériaux, des moyens de dépose et de répartition de l'adhésif, un four et enfin des moyens d'enroulage du complexe obtenu. L'ensemble fait partie d'un dispositif continu et avance à une vitesse donnée.

Il Une première étape consiste à dérouler la bobine de film aluminium et de déposer sur sa face supérieure l'adhésif à base de silicone, de préférence sous une forme fluide et à une viscosité adaptée avantageusement comprise entre 500 et 80000 mPa.s. A cet effet, on utilise une racle (lame) ou un cylindre qui étale l'adhésif sur toute la surface du film aluminium, pour former une couche de collage continue. La quantité d'adhésif utilisée est telle que le grammage de la couche de collage sèche est compris entre 5 et 200 g/m2, de préférence entre 20 et 150 g/m2. On déroule la bobine de matériau fibreux et on la présente au-dessus du film aluminium encollé, puis un dispositif comprenant des rouleaux met le film et le matériau fibreux en contact. Dans un premier mode de réalisation, la mise en contact est assurée par une mise en pression des rouleaux. Cette pression est typiquement comprise entre 0,5 et 8 bars. Dans un deuxième mode de réalisation, la mise en contact est assurée par le réglage en écartement des rouleaux. Cet écartement est typiquement compris entre deux valeurs Emini et Emaxi telles que : Emini = épaisseur du film + épaisseur de l'adhésif + 1/3 de l'épaisseur du matériau fibreux et Emaxi = épaisseur du film + épaisseur de l'adhésif + 2/3 de l'épaisseur du matériau fibreux. Cette pression peut ensuite ne pas être maintenue, la viscosité de l'adhésif étant suffisante pour assurer le maintien en contact des composants, dans le cas d'une ligne de production équipée de fours de séchage, ou bien être maintenue dans le cas où l'on réalise le complexe sur une ligne de production équipée de bandes de séchage sans fin (par exemple technologie dénommée Flat Bed Laminating System de la société S-Line). Le complexe ainsi formé passe ensuite dans un four où l'adhésif subit un traitement de séchage et de réticulation. La température du four est comprise entre 160 et 200 C, la durée de réticulation est fonction de la vitesse de production du complexe et de la longueur du four. La vitesse de production est comprise entre 3 et 300 m/min. La durée du passage dans le four est comprise entre 1 et 5 minutes. De manière préférée, pour une vitesse de production de 10 m/min, on obtient une réticulation satisfaisante d'un complexe comprenant 70 g/m2 d'adhésif après un passage d'une minute dans un four porté à 180 C.

A la sortie du four, le complexe peut être mis en bobine ou découpé en plaques, selon son utilisation ultérieure. On voit donc que ce procédé permet de coller les deux matériaux de manière classique, selon un procédé continu.

Par ailleurs, on obtient la résistance thermique et la résistance au délaminage souhaitées sans effectuer de post-traitement ni de mise sous pression des matériaux, contrairement à ce qui est habituellement préconisé par les fabricants d'adhésifs à base de silicone. En effet, on considère que la première exposition du complexe à un environnement à haute température équivaut à un traitement de post-cuisson.

Selon une variante de l'invention, l'adhésif peut être déposé sur le film aluminium et étalé sur la surface du film au moyen d'un cylindre dit mille-points, pour former une couche de collage discontinue, répartie régulièrement par points. Ce procédé d'application d'une couche discontinue permet de déposer un adhésif à base de silicone beaucoup plus résistant en température, mais qui est plus rigide que l'adhésif dont on a décrit précédemment la formulation. Toutefois, cette dépose par points permet de compenser la plus grande rigidité de l'adhésif, et le complexe final présente la souplesse attendue, tout en résistant jusqu'à une température de 600 C. Un tel adhésif se présente généralement sous la forme d'une poudre pouvant être mise en solution dans un solvant puis appliquée selon le procédé décrit plus haut. Il va de soi que ces exemples de présentation de la couche de collage ne sont pas limitatifs et que l'homme du métier saura définir une couche de collage discontinue définissant d'autres motifs, par exemple des lignes, tout en respectant un compromis entre la quantité de colle et la tenue mécanique du complexe.

Le matériau isolant multicouche conforme à l'invention peut être utilisé seul ou en combinaison avec une couche isolante dite primaire. Dans ce deuxième cas, il est disposé sur ladite couche isolante primaire de telle sorte que la couche isolante fait face à la couche isolante primaire, et que la couche isolante primaire est intercalée entre la source de chaleur et le matériau isolant multicouche selon l'invention.

La couche isolante primaire comprend un matériau possédant des propriétés d'isolation thermique et de résistance à la chaleur. De façon particulièrement avantageuse, la couche isolante primaire possède également des propriétés d'absorption acoustique.

La couche isolante primaire peut éventuellement présenter, sur sa face dirigée vers la source de chaleur, une couche de protection. Cette couche de protection est destinée, d'une part, à la protéger contre la température élevée de la source de chaleur et d'autre part, à éviter une usure de la couche isolante primaire, notamment dans le cas où la couche isolante primaire est un matériau non-tissé, dont les fibres ont tendance, sous l'effet de vibrations, à perdre de leur cohésion. Dans le domaine des écrans thermiques pour pots d'échappement ou pots catalytiques, on rencontre ainsi une couche isolante primaire comprenant un non-tissé à base de fibres de verre, de basalte ou de laine de roche, protégé du côté de la couche de chaleur par un tissu de verre ou de silice. On citera par exemple le document WO 03/054373 qui décrit un écran thermique pour un collecteur d'échappement, comprenant quatre couches de matériaux qui sont une couche de protection apte à être placée en contact avec le collecteur d'échappement, consistant en un treillis métallique, un textile isolant à base de fibres de verre, un tissu de fibres de verre et une couche externe comprenant un textile aluminisé.

Les matériaux sont choisis en fonction de la température à laquelle ils doivent résister. S'agissant du matériau de protection, les tissus de verre sont adaptés pour une température allant jusqu'à 550 C, tandis que les tissus de silice seront adaptés à une température allant jusqu'à 1200 C. En ce qui concerne la couche isolante primaire, les non-tissés à base de fibres de verre résistent jusqu'à 550 C, tandis que les nontissés à base de fibres de laine de roche ou de basalte résistent jusqu'à 750 C. Les non tissés à base de fibres de silice aiguilletée résistent à une température allant jusqu'à 1200 C. Le matériau isolant multicouche selon l'invention forme donc la face externe d'un écran thermique, dont il améliore encore l'isolation thermique.

Il peut être lié à la couche isolante primaire de manière permanente par tout moyen permettant de conserver la souplesse attendue. Par liaison de manière permanente, on entend selon l'invention une liaison dont la rupture entraîne une détérioration substantielle de tout ou partie dumatériau isolant selon l'invention. Une telle liaison permanente peut être réalisée sur la totalité de l'interface entre le matériau isolant multicouche selon l'invention et la couche isolante primaire, ou encore sur une partie seulement de cette interface dans une zone délimitée. Les moyens pour réaliser une telle liaison sont bien connus de l'homme du métier, comprenant des moyens mécaniques comme des agrafes, des rivets, des boutons pressions, des points de couture ou tout autre moyen mécanique connu de l'homme du métier. Ils peuvent comprendre des moyens favorisant l'adhésion entre les deux éléments comme des matériaux adhésifs également bien connus de l'homme du métier, éventuellement combinés avec les moyens mécaniques. On va maintenant décrire un procédé d'isolation mettant en oeuvre le matériau isolant multicouche suivant l'invention.

Un tel procédé consiste à appliquer sur une source de chaleur un matériau isolant selon l'invention, la couche isolante faisant face à ladite source de chaleur. Selon une variante de réalisation, le matériau isolant selon l'invention forme la face externe ou face froide d'un écran thermique et il est disposé sur une couche isolante primaire de sorte que la couche isolante fait face à la couche isolante primaire. Dans un tel cas, la couche isolante primaire est orientée vers la source de chaleur. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, la source de chaleur est un matériau solide, et notamment l'enveloppe externe d'une enceinte contenant un fluide chaud, liquide ou gaz, par exemple un conduit d'évacuation de gaz de combustion, un pot catalytique, un turbocompresseur ou tout autre élément constitutif d'une ligne d'échappement d'un moteur thermique, mais aussi des fours, tuyères, chaudières... Selon les cas, on peut disposer ledit matériau isolant directement au contact de la source de chaleur, ou ménager un intervalle entre la source de chaleur et le matériau. Le matériau isolant selon l'invention étant souple, il peut être conformé autour de la source de chaleur quelle que soit sa forme et maintenu en place par des moyens mécaniques tels que autoagrippants, boutons pressions, agrafes, colliers, zip...

Exemple de réalisation : On fabrique un complexe selon l'invention à partir des matériaux suivants : la couche isolante est formée d'un tissu de fibres de verre d'un grammage de 420 g/m2; ; la couche externe est constituée d'un film aluminium de 40 microns d'épaisseur. On utilise un adhésif à base de silicone ayant la composition suivante (en poids) : 500 parts de résine (composant A) : Elastosil LR3003/30 A de Wacker Silicones - 500 parts de résine (composant B) : Elastosil LR3003/30 B parts de promoteur d'adhérence : HF86 de Wacker Silicones - 50 parts de stabilisant thermique : rouge oxyde de fer FL3013 (Wacker Silicones) parts de charge ignifugeante : alumine SH150 (Alcan) - 500 parts de diluant : toluène. La quantité de colle utilisée est telle que la masse surfacique de la couche de collage est de 100 g/m2 lors de la dépose et de 70 g/m2 après évaporation du solvant et réticulation du silicone. Afin de comparer le complexe ainsi obtenu avec des complexes utilisant des colles connues, on prépare par ailleurs des échantillons de complexes en utilisant les mêmes matériaux pour la couche isolante et la couche externe. Dans un premier cas, on utilise de la colle polyuréthane, qui est l'adhésif habituellement utilisé dans ce type d'application et en quantité de 37 g/m2 correspondant à une valeur typique des produits que l'on peut trouver sur le marché.

Dans un second cas, on utilise de la colle céramique, qui est une colle thermostable très rigide, en quantité de 143 g/m2, valeur se situant dans une plage usuelle pour ce type d'adhésif. Pour les trois types de colle, on mesure l'effort de délaminage à l'état neuf, c'est-à-dire sur des échantillons après séchage de la colle, et après vieillissement, c'est-à-dire sur des échantillons ayant été placés dans une étuve sous ventilation d'air à une température de 300 C pendant 24 heures.

Les résultats sont présentés dans le tableau ci-dessous : Tenue au délaminage (N/2,5 cm) Colle Grammage Echantillon Moyenne Ecart-type Evolution Polyuréthane 37 g/m2 Etat neuf 7,81 0,50 -90% Etat vieilli 0,74 0,18 Céramique 143 g/m2 Etat neuf 0,70 0,11 -15,7% Etat vieilli 0,59 0,11 Silicone 69 g/m2 Etat neuf 5,70 0,33 -40,8% Etat vieilli 3,37 0,80 En ce qui concerne la colle polyuréthane, on constate que l'adhésion est très bonne à l'état neuf mais qu'elle est pratiquement nulle après vieillissement.

Dans le cas de la colle céramique, l'adhésion est faible, tant à l'état neuf qu'après vieillissement. Par ailleurs, une simple manipulation du complexe, tel qu'un léger froissement, suffit à désolidariser les couches. Enfin, on montre qu'avec l'adhésif à base de silicone dont on a donné la formulation ci-dessus, on conserve une tenue au délaminage satisfaisante. De plus, on vérifie en manipulant les échantillons correspondants que le complexe a conservé une bonne souplesse. On réalise également une mesure de l'efficacité thermique du complexe. Cette mesure consiste à placer le complexe à 35 mm d'une source de chaleur à 320 C, la face aluminium étant dirigée vers la source de chaleur. On mesure la température à la surface de la couche isolante. L'atténuation thermique est d'au moins 100 C, de préférence 200 C. On vérifie enfin la résistance thermique du complexe. Pour cela, on pose le complexe directement au contact de la source de chaleur portée successivement à 270 C, 300 C et 320 C. Dans un premier cas, on place la face externe sur la source de chaleur ; dans un second cas, c'est la couche isolante. A l'issue du test, on n'observe ni décollement spontané, ni rigidification ni fragilisation du complexe pouvant induire un décollement. On n'observe pas non plus de destruction des fibres pouvant causer une pollution de l'environnement.

Enfin, il va de soi que les exemples que l'on vient de donner ne sont que des 5 illustrations particulières en aucun cas limitatives quant aux modes de mise en oeuvre ni aux domaines d'application de l'invention.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1 - Matériau isolant thermique multicouche comprenant : - une couche isolante comprenant un matériau fibreux destinée à faire face à une source de chaleur, - une couche de collage, et - une couche externe comprenant un film, caractérisé en ce que la couche de collage comprend un adhésif à base de silicone.

2 - Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'adhésif à base de silicone présente une dureté comprise entre 10 et 80 shore A, une élongation à la rupture comprise entre 250 et 850% et une résistance à la déchirure comprise entre 10 et 35 N/mm.

3 - Matériau selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'adhésif à base de silicone comprend un promoteur d'adhérence et/ou des agents stabilisants.

4 - Matériau selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche de collage est continue ou discontinue.

5 - Matériau selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le matériau fibreux de la couche isolante est un tissu ou un non tissé.

6 - Matériau selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le matériau fibreux de la couche isolante est choisi parmi le verre, la silice, le basalte, le carbone, l'aramide, la cellulose ignifugée, le polybenzimidazole, et leurs mélanges

7 - Matériau selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le 30 film de la couche externe comprend un matériau métallique ou organique.

8 - Matériau selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le film de la couche externe comprend un matériau choisi parmi l'aluminium, le polyimide, le PVDF, le PTFE, le PEEK, le PEI.

9 - Matériau selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est disposé sur une couche isolante primaire, de sorte que la couche isolante fait face à ladite couche isolante primaire. - Matériau isolant thermique multicouche comprenant une couche isolante 10 primaire et un matériau isolant, caractérisé en ce que ledit matériau isolant est un matériau selon l'une des revendications 1 à 8 et en ce qu'il est lié de manière permanente à la couche isolante primaire de sorte que la couche isolante est au contact de ladite couche isolante primaire. 11 - Procédé de préparation d'un matériau selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : a) application de la couche de collage sur la couche isolante ou sur la couche externe b) application de l'autre couche externe ou isolante sur la couche de collage, et c) application d'un traitement thermique à une température appropriée pour favoriser le collage des deux couches isolante et externe. 12. Procédé de préparation selon la revendication 11, caractérisé en ce que la température du traitement thermique est comprise entre 160 et 200 C. 13 - Procédé de préparation selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que les étapes a), b) et c) sont effectuées de manière continue. 14 - Procédé d'isolation thermique d'une source de chaleur, caractérisé en ce que l'on applique sur ladite source de chaleur un matériau selon l'une des revendications 1 à 10, la couche isolante ou le cas échéant la couche isolante primaire faisant face à ladite source de chaleur.15 - Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que la source de chaleur est un matériau solide.5