FR3054947A1 - HEATED STRUCTURE - Google Patents
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Abstract
Cette structure chauffante est constituée d'un complexe multicouche souple intégrant un film central chauffant (1) à base de carbone, revêtu de part et d'autre d'un film isolant et diffusant (7), le film central chauffant étant alimenté en électricité au moyen de deux rubans conducteurs ménagés le long de ses bords latéraux. Le film central chauffant (1) comprend des agrégats de carbone, et notamment des fibres et des nanotubes de carbone, et comporte sur chacun de ses bords latéraux principaux un ruban conducteur de l'électricité, ledit ruban conducteur étant lui-même associé à un ruban conducteur secondaire, alimentant en électricité le film central chauffant. Le film isolant et diffusant (7) est constitué d'un complexe à base d'éléments conducteurs intégrés entre deux couches de matière plastique.This heating structure consists of a flexible multilayer complex incorporating a carbon-based central heating film (1), coated on both sides with an insulating and diffusing film (7), the central heating film being supplied with electricity. by means of two conductive strips arranged along its lateral edges. The central heating film (1) comprises aggregates of carbon, and in particular fibers and carbon nanotubes, and has on each of its main lateral edges an electrically conductive ribbon, said conductive ribbon being itself associated with a secondary conductive tape, supplying electricity to the central heating film. The insulating and diffusing film (7) consists of a complex based on conducting elements integrated between two layers of plastic material.
Description
(57) Cette structure chauffante est constituée d'un complexe multicouche souple intégrant un film central chauffant (1 ) à base de carbone, revêtu de part et d'autre d'un film isolant et diffusant (7), le film central chauffant étant alimenté en électricité au moyen de deux rubans conducteurs ménagés le long de ses bords latéraux.(57) This heating structure consists of a flexible multilayer complex integrating a central heating film (1) based on carbon, coated on both sides with an insulating and diffusing film (7), the central heating film being supplied with electricity by means of two conductive tapes formed along its lateral edges.
Le film central chauffant (1) comprend des agrégats de carbone, et notamment des fibres et des nanotubes de carbone, et comporte sur chacun de ses bords latéraux principaux un ruban conducteur de l'électricité, ledit ruban conducteur étant lui-même associé à un ruban conducteur secondaire, alimentant en électricité le film central chauffant.The central heating film (1) comprises carbon aggregates, and in particular carbon fibers and nanotubes, and comprises on each of its main lateral edges an electrically conductive tape, said conductive tape itself being associated with a secondary conductive tape, supplying electricity to the central heating film.
Le film isolant et diffusant (7) est constitué d'un complexe à base d'éléments conducteurs intégrés entre deux couches de matière plastique.The insulating and diffusing film (7) consists of a complex based on conductive elements integrated between two layers of plastic.
STRUCTURE CHAUFFANTEHEATING STRUCTURE
DOMAINE DE L’INVENTIONFIELD OF THE INVENTION
L’invention concerne une structure chauffante, notamment souple, plus particulièrement destinée à servir de source de chauffage à positionner sous tout type de revêtement, qu’il s’agisse de carrelage, de parquet, de linoléum, etc... notamment pour des locaux à usage d’habitation ou autre, mais également dans le domaine de l’agriculture (serre, élevage, etc...) ou de la santé (couverture chauffante pour une table chauffante,..).The invention relates to a heating structure, in particular flexible, more particularly intended to serve as a heating source to be positioned under any type of covering, whether it be tiles, parquet, linoleum, etc., in particular for premises for residential or other use, but also in the field of agriculture (greenhouse, livestock, etc.) or health (heating blanket for a heating table, etc.).
Cette structure chauffante est de type rayonnant, notamment de par l’émission de rayonnements infrarouges lointains, c’est-à-dire dans une gamme de longueurs d’onde comprises entre 8 et 14 micromètres, permettant d’élever plus rapidement la température de la structure.This heating structure is of the radiating type, in particular by the emission of far infrared radiation, that is to say in a range of wavelengths between 8 and 14 micrometers, making it possible to raise the temperature of the structure.
ETAT ANTERIEUR DE LA TECHNIQUEPRIOR STATE OF THE ART
Le principe de film chauffant intégrant une structure résistive générant par effet joule de la chaleur. Est connu Typiquement, un tel système est composé de deux couches réalisés en PET (polytétéphtalate d’éthylène) au sein desquelles est imprimé un mélange d'agrégat de carbone.The principle of heating film integrating a resistive structure generating by joule effect of heat. Is typically known, such a system is composed of two layers made of PET (polyethylene tetphthalate) in which is printed a mixture of carbon aggregate.
On connaît également le principe visant à remplacer une telle structure résistive par notamment une structure textile à base de fibres de carbone, qui présente l’avantage de faire rayonner la chaleur par émission infrarouge.The principle is also known for replacing such a resistive structure with in particular a textile structure based on carbon fibers, which has the advantage of radiating heat by infrared emission.
Cependant, l’expérience démontre qu’avec les systèmes existants, on observe des surchauffes locales, susceptibles d’une part, de détériorer la structure chauffante, voire constituer une source d’incendie.However, experience has shown that with existing systems, local overheating is observed, which can, on the one hand, deteriorate the heating structure or even constitute a source of fire.
Par ailleurs, en raison du caractère souple d’une telle structure, on observe fréquemment des ruptures localisées des conducteurs électriques, généralement en cuivre, assurant l’acheminement de l’électricité au niveau de la structure carbone.Furthermore, due to the flexible nature of such a structure, there are frequently localized breaks in electrical conductors, generally made of copper, ensuring the delivery of electricity to the carbon structure.
En outre, en présence d’eau, on observe des fuites électriques incompatibles avec les applications envisagées.In addition, in the presence of water, electrical leaks are observed which are incompatible with the applications envisaged.
Les fuites électriques sont dues au mauvais laminage des couches, mais également aux fuites électriques induites. Ces fuites ne permettent pas d'installer de tels films dans des zones humides.Electrical leaks are due to poor laminating of the layers, but also to induced electrical leaks. These leaks do not allow installing such films in wet areas.
La plus grosse difficulté provient des rayures ou des micros coupures affectant l’ensemble, et inhérentes en général aux diverses manipulations dont il fait l’objet : stockage, mise en place, etc., qui fragilisent et augmentent les fuites électriques.The biggest difficulty comes from scratches or micro cuts affecting the whole, and inherent in general to the various manipulations of which it is the subject: storage, installation, etc., which weaken and increase electrical leaks.
L’un des objectifs recherchés par la présente invention vise tout d’abord à pallier ces différents inconvénients.One of the objectives sought by the present invention aims first of all to overcome these various drawbacks.
L’invention a également pour objet d’assurer un chauffage uniforme sur toute la surface de la structure chauffante.The object of the invention is also to provide uniform heating over the entire surface of the heating structure.
EXPOSE DE L’INVENTIONSTATEMENT OF THE INVENTION
L’invention vise ainsi une structure chauffante, constituée d’un complexe multicouche souple intégrant un film central chauffant à base de carbone, revêtu de part et d’autre d’un film isolant et diffusant.The invention thus relates to a heating structure, consisting of a flexible multilayer complex integrating a central heating film based on carbon, coated on both sides with an insulating and diffusing film.
Selon l’invention :According to the invention:
le film central chauffant comprend des agrégats de carbone, et notamment de fibres et de nanotubes de carbone, et comporte sur ses bords latéraux principaux un ruban conducteur de l’électricité, respectivement correspondant au neutre et à la phase du courant électrique, ledit ruban conducteur étant lui-même associé à un ruban conducteur secondaire, alimentant en électricité le film central chauffant ;the central heating film comprises aggregates of carbon, and in particular of carbon fibers and nanotubes, and comprises on its main lateral edges an electrically conductive tape, respectively corresponding to the neutral and to the phase of the electric current, said conductive tape itself being associated with a secondary conductive tape, supplying electricity to the central heating film;
le film isolant et diffusant est constitué d’un complexe à base d’éléments conducteurs intégrés entre deux couches de matière plastique.the insulating and diffusing film consists of a complex based on conductive elements integrated between two layers of plastic.
Typiquement, les rubans conducteurs latéraux sont réalisés en cuivre, et le ruban conducteur secondaire est en argent En effet, on a constaté une sorte d’incompatibilité entre le cuivre et les agrégats de carbone, en termes de conduction électrique.Typically, the lateral conductive tapes are made of copper, and the secondary conductive tape is made of silver. In fact, we have observed a kind of incompatibility between copper and carbon aggregates, in terms of electrical conduction.
Selon une caractéristique de l’invention, les agrégats de carbone sont intégrés dans une encre, qui est ensuite imprimée sous la forme de rubans sur une couche de PET. Après impression, le conducteur secondaire en argent est collé sur les rubans imprimés, puis le conducteur en cuivre est à son tour collé sur le conducteur secondaire en argent. Et enfin, une seconde couche en PET est positionnée sur l’ensemble ainsi réalisé après dépôt d’une couche de colle, la cohésion de l’ensemble étant obtenue par laminage à chaud, afin de révéler les propriétés adhésives de l’adhésif.According to a characteristic of the invention, the carbon aggregates are integrated into an ink, which is then printed in the form of ribbons on a layer of PET. After printing, the secondary silver conductor is glued to the printed ribbons, then the copper conductor is in turn glued to the secondary silver conductor. And finally, a second layer of PET is positioned on the assembly thus produced after depositing a layer of glue, the cohesion of the assembly being obtained by hot rolling, in order to reveal the adhesive properties of the adhesive.
Selon une caractéristique de l’invention, les éléments conducteurs du film isolant et diffusant sont constitués par une feuille d’aluminium anodisé, et la matière plastique constitutive des deux couches entre lesquelles ils sont introduits est également du PET. La cohésion de ce film résulte de la mise en œuvre d’adhésif thermocollant, positionné entre les différentes couches, puis par laminage à chaud.According to a characteristic of the invention, the conductive elements of the insulating and diffusing film consist of an anodized aluminum sheet, and the plastic material constituting the two layers between which they are introduced is also PET. The cohesion of this film results from the use of heat-adhesive adhesive, positioned between the different layers, then by hot rolling.
Avantageusement, de la poudre ou cristaux de carbone est projetée sur la feuille d’aluminium au niveau de sa face destinée à venir en regard du film central chauffant.Advantageously, carbon powder or crystals are sprayed onto the aluminum sheet at its face intended to come opposite the central heating film.
Alternativement, la poudre de carbone peut être directement projetée sur l’une des couches de PET, en l’absence d’aluminium.Alternatively, the carbon powder can be sprayed directly onto one of the PET layers, in the absence of aluminum.
Selon l’invention, le film central chauffant présente une épaisseur minimum de 380 micromètres. En deçà de cette épaisseur, on observe que le plastique devient poreux, et dès lors incompatible avec le résultat recherché.According to the invention, the central heating film has a minimum thickness of 380 micrometers. Below this thickness, it is observed that the plastic becomes porous, and therefore incompatible with the desired result.
La poudre de carbone permet d'augmenter la protection électromagnétique, et par voie de conséquence, de diminuer les fuites induitesThe carbon powder makes it possible to increase the electromagnetic protection, and consequently, to reduce the induced leaks
Le Demandeur s’est ainsi rendu compte que de par la mise en œuvre d’une telle poudre de carbone associée ou non à l’aluminium, d’une part, on évitait les fuites électriques, et d’autre part, on évacuait l’électricité induite. En effet, le déplacement des électrons dans le carbone génère un champ électrique autour du film, ledit champ étant évacué par la cage constituée par l’aluminium et/ou par la poudre de carbone.The Applicant has thus realized that by the implementation of such a carbon powder associated or not with aluminum, on the one hand, electrical leaks were avoided, and on the other hand, the electricity induced. Indeed, the movement of electrons in carbon generates an electric field around the film, said field being evacuated by the cage formed by aluminum and / or by carbon powder.
Selon une autre caractéristique de l’invention, la structure chauffante ainsi constituée reçoit au moins sur l’une de ses faces, un film supplémentaire pare-vapeur collé sur la face du film isolant et diffusant opposée à celle en contact avec le film chauffant.According to another characteristic of the invention, the heating structure thus formed receives at least on one of its faces, an additional vapor barrier film bonded to the face of the insulating and diffusing film opposite to that in contact with the heating film.
Un tel film supplémentaire permet d’assouplir la structure chauffante.Such an additional film makes it possible to soften the heating structure.
En outre, il est susceptible d’absorber quelque 4 fois son poids en humidité en raison de sa nature, typiquement en fibres de polyester non tissées, pour le cas échéant la restituer.In addition, it is capable of absorbing some 4 times its weight in moisture due to its nature, typically of non-woven polyester fibers, in order to restore it if necessary.
Enfin, il permet de renforcer la cohésion entre les différentes couches constitutives de la structure.Finally, it makes it possible to reinforce the cohesion between the various constituent layers of the structure.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURESBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
La manière dont l’invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent, ressortiront mieux de l’exemple de réalisation qui suit, donné à titre indicatif et non limitatif à l’appui des figures annexées.The manner in which the invention can be carried out and the advantages which ensue therefrom will emerge more clearly from the example of embodiment which follows, given by way of indication and not limiting with the support of the appended figures.
La figure 1 est une représentation schématique illustrant la structure chauffante multicouche de l’invention.Figure 1 is a schematic representation illustrating the multilayer heating structure of the invention.
La figure 2 est une vue schématique illustrant un mode de réalisation du complexe constitutif du film d’isolation et de diffusion mis en œuvre dans la structure chauffante de l’invention.FIG. 2 is a schematic view illustrating an embodiment of the complex constituting the insulation and diffusion film used in the heating structure of the invention.
La figure 3 est une représentation en plan illustrant le film central chauffant et ses connexions électriques.Figure 3 is a plan view illustrating the central heating film and its electrical connections.
La figure 4 est une vue schématique du dessus d’une partie de la structure chauffante de l’invention.Figure 4 is a schematic top view of part of the heating structure of the invention.
La figure 5 est une représentation schématique en section transversale de la vue illustrée sur la figure 4.FIG. 5 is a diagrammatic representation in cross section of the view illustrated in FIG. 4.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTIONDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
On a représenté en relation avec la figure 1 un mode particulier de réalisation de l’invention, plus particulièrement destiné à être mis en œuvre sous un revêtement, par exemple de type carrelage, parquet ou linoléum.There is shown in relation to Figure 1 a particular embodiment of the invention, more particularly intended to be implemented under a coating, for example of the tiling, parquet or linoleum type.
Cette structure chauffante se présente sous la forme d’un ruban de largeur typique de 50 cm, étant précisé que d’autres largeurs sont envisageables. Cette structure, en raison de sa souplesse, peut classiquement être stockée en rouleaux, favorisant en conséquence tant le stockage que le transport.This heating structure is in the form of a ribbon with a typical width of 50 cm, it being specified that other widths are possible. This structure, due to its flexibility, can conventionally be stored in rolls, consequently promoting both storage and transport.
Cette structure comporte fondamentalement un film chauffant (1), constitué d’un film souple et dont le matériau chauffant est constitué d’agrégats de carbone et en l’espèce, de fibres et de nanotubes de carbone.This structure basically comprises a heating film (1), consisting of a flexible film and the heating material of which consists of carbon aggregates and in this case, fibers and carbon nanotubes.
Plus précisément, le film central chauffant (1) est constitué d’un multicouche :More specifically, the central heating film (1) consists of a multilayer:
• une première couche (12) réalisée en PET, d’épaisseur par exemple de Tordre de 185 micromètres, sur laquelle est imprimée de manière conventionnelle et sous la forme de rubans (13) une encre intégrant les fibres et les nanotubes de carbone ;• a first layer (12) made of PET, for example of the order of 185 micrometers thick, on which is inked in a conventional manner and in the form of ribbons (13) an ink integrating the fibers and carbon nanotubes;
• une seconde couche (14) réalisée également en PET, d’épaisseur voisine de 150 micromètres, est déposée sur l’ensemble ainsi constitué, après mise en place d’un film d’adhésif thermo-collable.• a second layer (14) also made of PET, of a thickness close to 150 micrometers, is deposited on the assembly thus formed, after placement of a film of heat-adhesive adhesive.
La cohésion de l’ensemble ainsi constitué est assurée par un laminage à chaud, apte à révéler les propriétés adhésives du film d’adhésif.The cohesion of the assembly thus formed is ensured by hot rolling, capable of revealing the adhesive properties of the adhesive film.
Préalablement à la mise en place de la seconde couche de PET (14), un ruban conducteur (15), typiquement réalisé en argent est collé sur les rubans de carbone (13). Et ensuite, un ruban conducteur en cuivre (2, 3) est collé sur le ruban en argent (15). Ces deux rubans sont positionnés de part et d’autre du film central chauffant, tel qu’illustré sur les figures 1 et 3. Les rubans en cuivre sont respectivement destinés à être connectés au fil de phase (5) et au fil neutre (4) d’une alimentation électrique continue (24 ou 36 Volts) ou alternative (220 Volts).Before the second PET layer (14) is put in place, a conductive tape (15), typically made of silver, is glued to the carbon ribbons (13). And then, a conductive copper tape (2, 3) is glued to the silver tape (15). These two tapes are positioned on either side of the central heating film, as illustrated in FIGS. 1 and 3. The copper tapes are respectively intended to be connected to the phase wire (5) and to the neutral wire (4 ) a continuous (24 or 36 Volts) or alternative (220 Volts) power supply.
Ces fils (4, 5) sont sertis ou agrafés sur les rubans en cuivre (2, 3).These wires (4, 5) are crimped or stapled on the copper ribbons (2, 3).
Ces fils d’alimentation sont avantageusement agrafés (6) sur les deux rubans respectifs (2, 3) en cuivre.These supply wires are advantageously stapled (6) on the two respective copper tapes (2, 3).
Selon une autre caractéristique de l’invention, est collé, de part et d’autre de ce film chauffant (1), un film isolant et diffusant (7), dont la structure va être décrite ci-après.According to another characteristic of the invention, there is bonded, on either side of this heating film (1), an insulating and diffusing film (7), the structure of which will be described below.
Cette structure isolante et diffusante comprend, dans une première forme de réalisation de l’invention, décrite en relation avec les figures 2 et 5, une feuille d’aluminium anodisée (8), d’épaisseur typique voisine de 6 micromètres.This insulating and diffusing structure comprises, in a first embodiment of the invention, described in connection with FIGS. 2 and 5, an anodized aluminum sheet (8), of typical thickness close to 6 micrometers.
Cette feuille d’aluminium (8) est déposée sur une couche de PET (9), d’épaisseur voisine de 16 micromètres, après mise en place d’un film d’adhésif thermo-collable, La feuille d’aluminium reçoit à son tour, sur son autre face, une autre couche de film adhésif thermo-collable puis une seconde couche de PET (10), là encore d’épaisseur voisine de 16 micromètres.This aluminum sheet (8) is deposited on a layer of PET (9), of a thickness close to 16 micrometers, after placing a film of heat-adhesive adhesive. The aluminum sheet receives at its turn, on its other face, another layer of heat-adhesive adhesive film then a second layer of PET (10), again with a thickness close to 16 micrometers.
L’ensemble ainsi constitué subit un laminage à chaud, afin de révéler les propriétés collantes des films d’adhésif.The assembly thus formed is subjected to hot rolling, in order to reveal the sticky properties of the adhesive films.
Les deux films isolant et diffuant (7) ainsi constitués sont collés de part et d’autre du film central chauffant, là encore, par le biais de l’apposition d’un film adhésif thermocollant puis laminage à chaud.The two insulating and diffusing films (7) thus formed are bonded on either side of the central heating film, here again, by means of the application of a heat-bonding adhesive film then hot rolling.
Selon une première variante de l’invention, la feuille d’aluminium anodisé (8) reçoit sur sa face en regard du film chauffant (1), de la poudre de carbone, fixée sur l’aluminium par du plastique et en l’espèce, du PET. Cette poudre ou cristaux de carbone est projetée à chaud sur la face concernée de la feuille d’aluminium (8). L’expérience démontre que cette poudre de carbone permet de réduire les fuites électriques et d’évacuer au neutre l’électrique induite.According to a first variant of the invention, the anodized aluminum sheet (8) receives on its face opposite the heating film (1), carbon powder, fixed to the aluminum by plastic and in this case , PET. This powder or carbon crystals is sprayed hot on the relevant face of the aluminum sheet (8). Experience has shown that this carbon powder makes it possible to reduce electrical leaks and to evacuate the induced electricity to neutral.
Selon une seconde variante de l’invention, il n’y a pas de feuille d’aluminium, mais limitativement de la poudre de carbone, alors directement projetée sur l’une des couches en PET.According to a second variant of the invention, there is no aluminum sheet, but restrictively carbon powder, then directly sprayed onto one of the PET layers.
La structure chauffante ainsi réalisée présente une épaisseur typique voisine de 0,5 millimètreThe heating structure thus produced has a typical thickness close to 0.5 millimeter
Cette structure chauffante peut en outre comporter une couche supplémentaire (11) faisant fonction de pare-vapeur, typiquement réalisée en fibres de polyester non tissées. La fonction de cette couche pare-vapeur consiste essentiellement à mieux diffuser la chaleur générée, et permettre l'adhérence d'une chape ou colle à carrelage. Dans l’exemple décrit, la structure chauffante comporte une couche de pare-vapeur (11) de part et d’autre du complexe constitutif de la structure chauffante. Cependant et en fonction des applications envisagées, il peut être envisagé la présence d’une seule couche de pare-vapeur.This heating structure may further include an additional layer (11) acting as a vapor barrier, typically made of non-woven polyester fibers. The function of this vapor barrier layer consists essentially in better diffusing the heat generated, and allowing the adhesion of a screed or tile adhesive. In the example described, the heating structure comprises a vapor barrier layer (11) on either side of the constituent complex of the heating structure. However, and depending on the applications envisaged, it can be envisaged the presence of a single layer of vapor barrier.
Cette ou ces couches pare-vapeur sont solidarisées à la structure chauffante par collage et laminage à froid.This or these vapor barrier layers are secured to the heating structure by bonding and cold rolling.
Le matériau fibreux constitutif de la ou des couches pare-vapeur, mélangé à la colle, 5 favorise l’adhérence de la structure chauffante au revêtement sous lequel elle est destinée à être fixée.The fibrous material constituting the vapor barrier layer (s), mixed with the adhesive, 5 promotes the adhesion of the heating structure to the covering under which it is intended to be fixed.
En raison de la structure souple ainsi réalisée, celle-ci peut être stockée sous forme de rouleaux ou de bobines, favorisant ainsi tant son stockage que sa manutention. Sa fixation sous un revêtement quelconque, qu’il s’agisse de carrelage, parquet ou linoléum, est assuréeDue to the flexible structure thus produced, it can be stored in the form of rolls or coils, thus promoting both its storage and its handling. It is fixed under any covering, whether tiling, parquet or linoleum, is ensured
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Effective date: 20180209 |