FR3136695A1 - METHOD FOR OBTAINING A HEATED FLOOR FOR VEHICLES, AND HEATED FLOOR FOR VEHICLES - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé d’obtention d’ un plancher chauffant pour véhicules, notamment ferroviaires, comprenant une âme (4) entre un panneau supérieur (50) destiné à être recouvert d'un revêtement de sol et un panneau inférieur (51), ainsi qu'un film chauffant (6) entre ledit panneau supérieur (50) et ladite âme (4), ledit film chauffant comprenant un support (8) qui présente des orifices traversants et un élément chauffant (9) constitué d’un fil conducteur électrique et fixé sur une des deux faces dudit support, ledit fil s’étendant selon un motif déterminé, ledit procédé comportant les étapes suivantes : Une étape de formation d’un empilement comprenant au moins ledit film chauffant et ladite âme (4), dans lequel l’élément chauffant dudit film chauffant est disposé entre ladite âme et le support dudit film chauffant,Une étape de dépose d’une couche d’adhésif entre le film chauffant et ladite âme (4) et Une étape de compression sur l’empilement au terme de laquelle ledit élément chauffant est enfoncé dans ladite âme, de telle sorte que le pourcentage de sa surface extérieure située à l’intérieur de l’âme est compris entre 20 % et 90%. . Figure pour l’abrégé : Fig.10The present invention relates to a method for obtaining a heated floor for vehicles, particularly railway vehicles, comprising a core (4) between an upper panel (50) intended to be covered with a floor covering and a lower panel (51) , as well as a heating film (6) between said upper panel (50) and said core (4), said heating film comprising a support (8) which has through holes and a heating element (9) made of a wire electrical conductor and fixed on one of the two faces of said support, said wire extending in a determined pattern, said method comprising the following steps: A step of forming a stack comprising at least said heating film and said core (4), in which the heating element of said heating film is disposed between said core and the support of said heating film, A step of depositing a layer of adhesive between the heating film and said core (4) and A step of compression on the stacking at the end of which said heating element is pressed into said core, such that the percentage of its exterior surface located inside the core is between 20% and 90%. . Figure for abstract: Fig.10
Description
La présente invention concerne le domaine technique des films chauffants destinés à un plancher chauffant pour un véhicule et des planchers chauffants pour un véhicule, notamment un véhicule ferroviaire.The present invention relates to the technical field of heating films intended for a heated floor for a vehicle and heated floors for a vehicle, in particular a railway vehicle.
De façon connue, un tel plancher comporte une âme qui peut être une structure alvéolaire ou en nid d'abeille, une mousse, en bois ou en composite, entre un panneau supérieur et un panneau inférieur, généralement en aluminium ou en composite. Tous ces éléments sont collés entre eux au moyen d'une colle appropriée.In known manner, such a floor comprises a core which may be a cellular or honeycomb structure, foam, wood or composite, between an upper panel and a lower panel, generally made of aluminum or composite. All these elements are glued together using a suitable glue.
Sur le panneau supérieur du plancher est généralement prévu un revêtement de sol et, sous le panneau inférieur, une couche d'isolation thermique.On the upper panel of the floor there is usually a floor covering and, under the lower panel, a thermal insulation layer.
Un film chauffant est prévu entre la face inférieure du panneau inférieur et la couche d'isolation thermique. Cette dernière permet d’isoler thermiquement le film chauffant de l'environnement extérieur du plancher.A heating film is provided between the underside of the lower panel and the thermal insulation layer. The latter makes it possible to thermally isolate the heating film from the external environment of the floor.
De tels planchers sont décrits par exemple dans le document CN 102180175.Such floors are described for example in document CN 102180175.
Ils présentent l'inconvénient d'être d'une réalisation complexe et d'une performance thermique relativement faible, puisque l’énergie thermique doit traverser toute la structure du plancher avant d’atteindre la pièce à chauffer.They have the disadvantage of being complex to produce and of relatively low thermal performance, since the thermal energy must pass through the entire structure of the floor before reaching the room to be heated.
C’est pourquoi le brevet FR3086626 décrit un plancher chauffant pour un véhicule ferroviaire qui comprend un film chauffant collé entre le panneau supérieur et l’âme du plancher.This is why patent FR3086626 describes a heated floor for a railway vehicle which includes a heating film glued between the upper panel and the core of the floor.
Ce plancher permet de mieux chauffer le véhicule ferroviaire, tout en évitant ou limitant la présence d’une isolation thermique sous la face inférieure du panneau inférieur du plancher.This floor makes it possible to better heat the rail vehicle, while avoiding or limiting the presence of thermal insulation under the underside of the lower floor panel.
Ce film chauffant comprend un élément chauffant sous la forme d’une piste conductrice chauffante qui est placée à plat entre au moins deux couches de polyester, une couche de polyuréthane recouvrant chacune des couches de polyester placées à l’extérieur.This heating film comprises a heating element in the form of a conductive heating track which is placed flat between at least two layers of polyester, a layer of polyurethane covering each of the polyester layers placed on the outside.
Ces couches de polyuréthane permettent de garantir une bonne adhésion du film chauffant aux autres éléments du plancher, tout en permettant l’utilisation de colles conventionnelles.These layers of polyurethane ensure good adhesion of the heating film to the other elements of the floor, while allowing the use of conventional glues.
Ce plancher apporte satisfaction mais présente l’inconvénient d’utiliser un film chauffant nécessitant plusieurs couches de matériaux différents pour permettre son collage aux autres éléments du plancher.This floor is satisfactory but has the disadvantage of using a heating film requiring several layers of different materials to allow it to bond to the other elements of the floor.
Le document WO2021/005465 décrit un plancher chauffant destiné à des moyens de transport comprenant également un film chauffant entre son panneau supérieur et son âme. Ce film chauffant est formé d’un filet sur lequel est fixé un câble chauffant, ce dernier étant en contact avec le panneau supérieur.Document WO2021/005465 describes a heated floor intended for means of transport also comprising a heating film between its upper panel and its core. This heating film is made up of a net on which a heating cable is fixed, the latter being in contact with the upper panel.
Ce plancher est conçu pour optimiser la transmission de chaleur entre le câble chauffant et le panneau supérieur mais il nécessite une quantité importante d’adhésif pour fixer ensemble les éléments constitutifs du panneau.This floor is designed to optimize heat transmission between the heating cable and the upper panel but it requires a significant amount of adhesive to fix the constituent elements of the panel together.
Par ailleurs, des exigences nouvelles sont apparues, notamment celle de disposer de films chauffants générant, en utilisation, une chaleur différenciée sur leur surface ou encore présentant un contour de forme complexe.Furthermore, new requirements have emerged, in particular that of having heating films generating, in use, differentiated heat on their surface or even presenting a complex shaped contour.
L'invention a pour objet de pallier ces inconvénients en proposant un procédé d’obtention d’un plancher chauffant pour véhicules, notamment ferroviaires, dont la mise en œuvre est simplifiée et qui permet de limiter la quantité d’adhésif utilisée tout en assurant une bonne adhésion des éléments du plancher et en utilisant des colles traditionnelles.The object of the invention is to overcome these drawbacks by proposing a process for obtaining a heated floor for vehicles, particularly railway vehicles, the implementation of which is simplified and which makes it possible to limit the quantity of adhesive used while ensuring a good adhesion of the floor elements and using traditional glues.
L’invention a également pour objet de proposer un plancher chauffant pour véhicules, notamment ferroviaires, dont le prix de revient et le poids sont réduits et permettant de mieux chauffer le véhicule ferroviaire, tout en présentant des caractéristiques mécaniques similaires à celles des planchers connus.The invention also aims to propose a heated floor for vehicles, in particular railway vehicles, whose cost price and weight are reduced and which makes it possible to better heat the railway vehicle, while having mechanical characteristics similar to those of known floors.
L'invention a ainsi pour objet un procédé d’obtention d’un plancher chauffant pour véhicules, notamment ferroviaires, comprenant une âme entre un panneau supérieur destiné à être recouvert d'un revêtement de sol et un panneau inférieur, ainsi qu'un film chauffant entre ledit panneau supérieur et ladite âme, ledit film chauffant comprenant un support qui présente des orifices traversants et un élément chauffant constitué d’un fil conducteur électrique et fixé sur l’une des deux faces dudit support, ledit fil s’étendant selon un motif déterminé, ledit procédé comportant les étapes suivantes :
- Une étape de formation d’un empilement comprenant au moins ledit film chauffant et ladite âme, dans lequel l’élément chauffant dudit film chauffant est disposé entre ladite âme et le support dudit film chauffant,
- Une étape de dépose d’une couche d’adhésif entre le film chauffant et ladite âme et
- Une étape de compression de l’empilement au terme de laquelle ledit élément chauffant est enfoncé dans ladite âme, de telle sorte que le pourcentage de sa surface extérieure située à l’intérieur de l’âme est compris entre 20 % et 90% et, de préférence, entre 4% et 60%.
- A step of forming a stack comprising at least said heating film and said core, in which the heating element of said heating film is placed between said core and the support of said heating film,
- A step of depositing a layer of adhesive between the heating film and said core and
- A step of compressing the stack at the end of which said heating element is pressed into said core, such that the percentage of its exterior surface located inside the core is between 20% and 90% and, preferably, between 4% and 60%.
La pression appliquée sur l’empilement est comprise entre 10 et 1000 psi.The pressure applied to the stack is between 10 and 1000 psi.
Dans une variante, le procédé comprend, après l’étape de compression, une étape de positionnement dudit panneau inférieur sur ladite âme, du côté opposé au film chauffant, et dudit panneau supérieur sur ledit support dudit film chauffant, une couche d’adhésif étant déposée entre ledit panneau supérieur et ledit support et entre ledit panneau inférieur et ladite âme.In a variant, the method comprises, after the compression step, a step of positioning said lower panel on said core, on the side opposite the heating film, and of said upper panel on said support of said heating film, a layer of adhesive being deposited between said upper panel and said support and between said lower panel and said core.
Dans une autre variante, l’empilement comprend également ledit panneau supérieur et ledit panneau inférieur, une couche d’adhésif étant déposée entre ledit panneau supérieur et ledit support et entre ledit panneau inférieur et ladite âme.In another variant, the stack also comprises said upper panel and said lower panel, a layer of adhesive being deposited between said upper panel and said support and between said lower panel and said core.
Dans encore une autre variante,l’empilement est formé dans un moule et comprend successivement une couche de résine polymérisable déposée au fond du moule et au moins une couche de fils/fibres placée dans la résine, ladite âme et ledit film chauffant, et au moins une couche de fils/fibres enduite d’une couche de résine, l’étape de compression permettant d’obtenir la polymérisation de la résine, ledit panneau supérieur et ledit panneau inférieur étant chacun formé par au moins une couche de fils/fibres et de résine polymérisée.In yet another variant , the stack is formed in a mold and successively comprises a layer of polymerizable resin deposited at the bottom of the mold and at least one layer of wires/fibers placed in the resin, said core and said heating film, and at at least one layer of wires/fibers coated with a layer of resin, the compression step making it possible to obtain polymerization of the resin, said upper panel and said lower panel each being formed by at least one layer of wires/fibers and of polymerized resin.
Dans cette dernière variante, le support du film chauffant peut être réalisé dans la même matière que lesdites couches de fils/fibres.In this last variant, the support of the heating film can be made of the same material as said layers of wires/fibers.
Le procédé selon l'invention peut également présenter de manière avantageuse l'une et/ou l'autre des caractéristiques suivantes :
- le fil chauffant est fixé sur ledit support par collage ou couture ;
- l’élément chauffant présente un diamètre compris entre 0,01 mm et 3 mm et, de préférence, entre 0,1 mm et 0,8 mm ;
- le support est formé d’une association de fils et/de fibres ménageant entre eux des espaces libres au travers du support ;
- le support est formé d’un treillis ou d’une grille ;
- l’élément chauffant présente une densité de fils variable sur sa surface ;
- l’âme est déformable plastiquement sous l’effet d’une compression.The method according to the invention can also advantageously have one and/or other of the following characteristics:
- the heating wire is fixed on said support by gluing or sewing;
- the heating element has a diameter of between 0.01 mm and 3 mm and, preferably, between 0.1 mm and 0.8 mm;
- the support is formed of an association of threads and/of fibers providing free spaces between them through the support;
- the support is formed of a trellis or a grid;
- the heating element has a variable density of wires on its surface;
- the core is plastically deformable under the effect of compression.
L’invention concerne aussi un plancher chauffant pour véhicules ferroviaires comprenant une âme entre un panneau supérieur destiné à être recouvert d'un revêtement de sol et un panneau inférieur, ainsi qu'un film chauffant , collé entre ledit panneau supérieur et ladite âme, ledit film chauffant comprenant un support qui présente des orifices traversants et un élément chauffant constitué d’un fil conducteur électrique et fixé sur l’une des deux faces dudit support, ledit fil s’étendant selon un motif déterminé, caractérisé en ce que ledit support est disposé entre ledit panneau supérieur et ledit élément chauffant et en ce que ledit élément chauffant est enfoncé dans ladite âme, le pourcentage de sa surface extérieure située à l’intérieur de l’âme étant compris entre 20 % et 90% et, de préférence, entre 40% et 60%.The invention also relates to a heated floor for railway vehicles comprising a core between an upper panel intended to be covered with a floor covering and a lower panel, as well as a heating film, glued between said upper panel and said core, said heating film comprising a support which has through holes and a heating element consisting of an electrically conducting wire and fixed on one of the two faces of said support, said wire extending in a determined pattern, characterized in that said support is arranged between said upper panel and said heating element and in that said heating element is pressed into said core, the percentage of its exterior surface located inside the core being between 20% and 90% and, preferably, between 40% and 60%.
Le plancher selon l'invention peut également présenter de manière avantageuse l'une et/ou l'autre des caractéristiques suivantes :
- l’âme du plancher est une structure alvéolaire ou en nid d’abeille ou encore une mousse, réalisée en une matière plastique ou composite, ou encore une structure en bois, liège ou en composite ;
- le panneau supérieur et/ou le panneau inférieur peuvent être réalisés en une matière métallique, composite ou plastique, ou encore en bois ;
- l’adhésif utilisé pour coller les éléments à l'intérieur du plancher est à base de polyester, de polyéther ou de polyuréthane ;
- l'épaisseur de l’espace entre le panneau supérieur et l’âme est de l’ordre de quelques dixièmes de millimètre.The floor according to the invention can also advantageously have one and/or other of the following characteristics:
- the core of the floor is a cellular or honeycomb structure or even a foam, made of a plastic or composite material, or even a structure of wood, cork or composite;
- the upper panel and/or the lower panel can be made of a metallic, composite or plastic material, or even of wood;
- the adhesive used to glue the elements inside the floor is based on polyester, polyether or polyurethane;
- the thickness of the space between the upper panel and the core is of the order of a few tenths of a millimeter.
L’invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit et qui est faite au regard des figures suivantes sur lesquelles :The invention will be better understood and other aims, advantages and characteristics thereof will appear more clearly on reading the description which follows and which is made with reference to the following figures in which:
La
Ce plancher 1 comporte une âme 4, se présentant par exemple sous la forme d’une structure alvéolaire ou en nid d’abeille, entre un panneau supérieur 50 et un panneau inférieur 51.This floor 1 comprises a core 4, for example in the form of a honeycomb or honeycomb structure, between an upper panel 50 and a lower panel 51.
Comme l'illustre la
La
Ainsi, avec le plancher selon l'invention, le film chauffant 6 fait partie intégrante de la structure du plancher.Thus, with the floor according to the invention, the heating film 6 is an integral part of the structure of the floor.
Or, ce plancher est soumis à des contraintes mécaniques importantes, notamment des vibrations engendrées à l'intérieur du véhicule lorsqu'il roule.However, this floor is subject to significant mechanical stresses, in particular vibrations generated inside the vehicle when it is rolling.
Avec la structure illustrée sur la
Par ailleurs, ce positionnement permet de bénéficier de l'isolation thermique assurée par l’âme 4 du plancher. Il devient donc inutile de prévoir une isolation thermique sous la face inférieure 510 du panneau inférieur 51, comme dans un plancher chauffant classique.Furthermore, this positioning allows you to benefit from the thermal insulation provided by core 4 of the floor. It therefore becomes unnecessary to provide thermal insulation under the lower face 510 of the lower panel 51, as in a conventional heated floor.
Ainsi, la référence 71 désigne une couche d'isolation acoustique qui n'est prévue que dans les zones où se trouvent les bogies, lorsqu’il s’agit d’un véhicule ferroviaire. On comprend donc que cette couche 71 ne joue aucun rôle dans l'isolation du film chauffant et/ou dans les performances thermiques du plancher.Thus, reference 71 designates a layer of sound insulation which is only provided in the areas where the bogies are located, when it is a railway vehicle. We therefore understand that this layer 71 plays no role in the insulation of the heating film and/or in the thermal performance of the floor.
L’âme 4 peut être réalisée en une matière plastique ou encore en bois ou en composite. Il peut notamment s'agir d'une mousse de polyester (PET) ou de polyéthylène dont l'épaisseur est par exemple comprise entre 35 et 10 millimètres, ou encore de balsa.The core 4 can be made of a plastic material or even of wood or composite. It may in particular be a polyester (PET) or polyethylene foam whose thickness is for example between 35 and 10 millimeters, or even balsa.
Cette âme présente des caractéristiques mécaniques et thermiques qui sont fonction de sa structure, de son épaisseur et de sa matière constitutive. De manière générale, comme cela sera expliqué ultérieurement, cette âme doit permettre l’enfoncement du fil conducteur sous l’application d’une pression et elle est réalisée en une matière susceptible d’une déformation locale, de préférence plastique. Chacun des panneaux 50 et 51 peut être réalisé en une matière métallique, composite ou plastique ou encore en bois.This core has mechanical and thermal characteristics which depend on its structure, its thickness and its constituent material. In general, as will be explained later, this core must allow the conductive wire to be pressed under the application of pressure and it is made of a material capable of local deformation, preferably plastic. Each of the panels 50 and 51 can be made of a metallic, composite or plastic material or even of wood.
Ainsi, ces panneaux peuvent être réalisés en une matière composite à base de résine et de fibres ou encore en une feuille d'aluminium. Dans ce dernier cas, l'épaisseur du panneau supérieur 50 peut être choisie entre 1 et 2,5 mm, tandis que l'épaisseur du panneau inférieur 51 peut être choisie entre 1 et 1,5 mm.Thus, these panels can be made from a composite material based on resin and fibers or even from an aluminum sheet. In the latter case, the thickness of the upper panel 50 can be chosen between 1 and 2.5 mm, while the thickness of the lower panel 51 can be chosen between 1 and 1.5 mm.
Le revêtement de sol 7 peut par exemple être réalisé en caoutchouc et présenter une épaisseur d’au moins 2 mm.The floor covering 7 can for example be made of rubber and have a thickness of at least 2 mm.
Enfin, le film chauffant 6 se présente sous la forme d'une couche mince dont l’épaisseur est comprise entre 0,02 et 4 mm.Finally, the heating film 6 is in the form of a thin layer whose thickness is between 0.02 and 4 mm.
Dans l’exemple illustré à la
Dans l’exemple illustré aux figures 2 à 4, le film chauffant comprend un support plan 8 présentant la forme d’une grille ou d’un treillis, constitué (e) ici d’un assemblage de deux séries de fils 80 et 81, disposées perpendiculairement l’une par rapport à l’autre.In the example illustrated in Figures 2 to 4, the heating film comprises a plane support 8 having the shape of a grid or a lattice, consisting (e) here of an assembly of two series of wires 80 and 81, arranged perpendicular to each other.
Ce support plan supporte un élément chauffant 9 qui est constitué d’un fil conducteur électrique 90, fixé sur ledit support selon un motif déterminé. Cet élément chauffant s’étend sur une seule des deux faces planes du support.This flat support supports a heating element 9 which is made up of an electrical conductive wire 90, fixed to said support in a determined pattern. This heating element extends over only one of the two flat faces of the support.
Cette grille peut être obtenue par tissage de fils naturels et/ou synthétiques ou encore par pressage d’une matière plastique.This grid can be obtained by weaving natural and/or synthetic threads or by pressing a plastic material.
Elle ménage des espaces vides entre les fils, en d’autres termes des mailles. Ces mailles ont, dans cet exemple une forme de carré, dont un côté a une valeur par exemple comprise entre 1 et 20 mm.It leaves empty spaces between the threads, in other words stitches. These meshes have, in this example a square shape, one side of which has a value for example between 1 and 20 mm.
De façon générale, les dimensions des mailles sont choisies pour que la colle qui va être utilisée puisse facilement pénétrer à travers elles.Generally speaking, the dimensions of the meshes are chosen so that the glue that will be used can easily penetrate through them.
L’invention n’est pas limitée à ce mode de réalisation et la grille peut être constitué de fils entrecroisés de manière quelconque, que ces fils soient tissés ou soudés entre eux.The invention is not limited to this embodiment and the grid can be made up of intertwined wires in any manner, whether these wires are woven or welded together.
Ainsi, de manière générale, le support plan peut être formé de tout matériau s’étendant en nappe et présentant des orifices traversants pour le passage de la colle, ce matériau étant plus isolant thermiquement que le fil conducteur 90.Thus, in general, the flat support can be formed of any material extending in a sheet and having through holes for the passage of the glue, this material being more thermally insulating than the conductive wire 90.
Il peut par exemple s’agir d’une association de fils et/de fibres ménageant entre eux des espaces libres au travers du support, par exemple un non-tissé ou encore un tissu dont le tissage est peu serré.It can for example be an association of threads and/or fibers providing free spaces between them through the support, for example a non-woven fabric or a fabric with a loose weave.
On peut notamment citer, à titre d’exemples non limitatifs, les matériaux commercialisés sous la dénomination TDS par la société SMI Isolation (Grille en fibres de verre) ou encore sous la dénomination Quattro Ceramic (tissu strech) par la société Physiokontact.We can in particular cite, by way of non-limiting examples, the materials marketed under the name TDS by the company SMI Isolation (glass fiber grid) or even under the name Quattro Ceramic (strech fabric) by the company Physiokontact.
On peut également envisager un support réalisé en une matière étanche, comme un film plastique, par exemple en polyuréthane qui est percé d’orifices traversants.We can also consider a support made of a waterproof material, such as a plastic film, for example polyurethane which is pierced with through holes.
L’épaisseur de ce support est comprise entre 0,01 et 3 mm et, de préférence, entre 0,05 et 1 mm.The thickness of this support is between 0.01 and 3 mm and, preferably, between 0.05 and 1 mm.
Dans l’exemple illustré sur les figures 2 et 3, le support plan présente la forme d’un carré. Cependant, l’invention n’est pas limitée à ce mode de réalisation et le support peut présenter une forme quelconque.In the example illustrated in Figures 2 and 3, the flat support has the shape of a square. However, the invention is not limited to this embodiment and the support can have any shape.
Il convient de noter que dans l’exemple illustré, aucun élément n’est fixé sur cet élément chauffant, après sa fixation sur une face du support 8 et avant son utilisation dans un plancher.It should be noted that in the example illustrated, no element is fixed on this heating element, after its fixation on one face of the support 8 and before its use in a floor.
. Ce fil conducteur comporte une âme réalisée en un matériau conducteur électrique et une gaine électriquement isolante qui entoure l’âme.. This conductive wire has a core made of an electrically conductive material and an electrically insulating sheath which surrounds the core.
Le matériau constitutif de l’âme peut être par exemple de l’acier, de l’inox, du cuivre, du carbone, de l’aluminium ou tout autre matériau conducteur.The material constituting the core can for example be steel, stainless steel, copper, carbon, aluminum or any other conductive material.
L’âme du fil peut se présenter sous la forme d’un monobrin ou d’un multibrins.The core of the wire can be in the form of a single strand or a multi-strand.
Elle peut également comprendre un élément de renfort comme une tresse en Kevlar® ou en fibres de verre.It can also include a reinforcing element such as a Kevlar® or fiberglass braid.
Le matériau constitutif de la gaine peut être un isolant électrique quelconque, par exemple du PVC, du silicone ou du téflon. Il est choisi en fonction de la tenue en température qui est souhaitée.The material constituting the sheath can be any electrical insulator, for example PVC, silicone or Teflon. It is chosen according to the temperature resistance that is desired.
L’élément chauffant présente un diamètre par exemple compris entre 0,01 mm et 3 mm et, de préférence, entre 0,1 mm et 0,8 mm ou encore entre 0,1 mm et 0,5 mm.The heating element has a diameter for example between 0.01 mm and 3 mm and, preferably, between 0.1 mm and 0.8 mm or between 0.1 mm and 0.5 mm.
Dans l’exemple illustré à la
Dans chacune de ces zones, le fil est disposé de façon à former une sinusoïde.In each of these zones, the wire is arranged to form a sinusoid.
Si l’on se réfère par exemple à la zone centrale 95, le fil 90 comprend ainsi une série de parties droites 950, une première série de tronçons courbes 951 et une deuxième série de tronçons courbes 952.If we refer for example to the central zone 95, the wire 90 thus comprises a series of straight parts 950, a first series of curved sections 951 and a second series of curved sections 952.
Chaque tronçon courbe 951 de la première série relie une première extrémité d’un tronçon droit 950 à une première extrémité d’un autre tronçon droit 950 adjacent.Each curved section 951 of the first series connects a first end of a straight section 950 to a first end of another adjacent straight section 950.
Chaque tronçon courbe 952 de la deuxième série relie une deuxième extrémité, opposée à la première, d’un tronçon droit 950 à une deuxième extrémité, opposée à la première, d’un tronçon droit 950 adjacent.Each curved section 952 of the second series connects a second end, opposite the first, of a straight section 950 to a second end, opposite the first, of an adjacent straight section 950.
Les autres zones 91 à 94 ne sont pas décrites en détail car cette description serait similaire à celle faite pour la zone centrale 95.The other zones 91 to 94 are not described in detail because this description would be similar to that made for the central zone 95.
Chacune des deux extrémités libres 900, 901 du fil conducteur 90 est destinée à être reliée à une alimentation électrique (non illustrée).Each of the two free ends 900, 901 of the conductive wire 90 is intended to be connected to a power supply (not illustrated).
L’intensité du courant est typiquement comprise entre 0,1 et 30 Ampères, sans que cela soit limitatif.The current intensity is typically between 0.1 and 30 Amps, without this being limiting.
Le fil 90 est fixé sur le support 8 par tout moyen approprié et notamment par couture ou collage.The wire 90 is fixed on the support 8 by any appropriate means and in particular by sewing or gluing.
Les colles suivantes peuvent être par exemple utilisées : colle transfert, colle à chaud ou encore colle bi-composant.The following glues can for example be used: transfer glue, hot glue or two-component glue.
Le fil peut également être fixé sur le support au moyen d’une couture.The wire can also be fixed to the support by means of a seam.
La
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à ce type de couture.Of course, the invention is not limited to this type of sewing.
La
Ceci constitue un avantage du film chauffant selon l’invention. En effet, le fil présente un diamètre tel qu’il peut être facilement courbé sans être détérioré. Ceci permet de positionner le fil selon un motif présentant des parties courbes, comme une sinusoïde, et également d’augmenter la densité du fil en adaptant en conséquence le motif.This constitutes an advantage of the heating film according to the invention. In fact, the wire has a diameter such that it can be easily bent without being damaged. This makes it possible to position the thread in a pattern with curved parts, like a sinusoid, and also to increase the density of the thread by adapting the pattern accordingly.
Un film chauffant selon l’invention permet d’obtenir une puissance par surface comprise entre 50 et 5000 W/m2.A heating film according to the invention makes it possible to obtain a power per surface of between 50 and 5000 W/m 2 .
L’intérêt de moduler la densité du fil va maintenant être expliqué en référence aux figures 5 et 6.The benefit of modulating the density of the wire will now be explained with reference to Figures 5 and 6.
Ces figures donnent, en ordonnées et en degré C°, la température de surface du film chauffant lorsque celui-ci est alimenté en courant électrique, en fonction de la demi-largeur, c’est-à-dire de la distance en mètres entre le centre du support et l’un de ses bords, en abscisses.These figures give, on the ordinate and in degrees C°, the surface temperature of the heating film when it is supplied with electric current, as a function of the half-width, that is to say the distance in meters between the center of the support and one of its edges, on the abscissa.
La courbe de la
Elle montre que, dans cette situation, la température de surface du support décroit depuis le centre jusqu’au bord du support et passe ainsi de 30°C à 23°C.It shows that, in this situation, the surface temperature of the support decreases from the center to the edge of the support and thus goes from 30°C to 23°C.
La courbe de la
La courbe de la
On comprend donc qu’en permettant d’adapter la densité de fil conducteur dans le film chauffant, l’invention permet d’obtenir des films et des planchers chauffants qui apporteront plus de confort aux utilisateurs.We therefore understand that by making it possible to adapt the density of the conductive wire in the heating film, the invention makes it possible to obtain heated films and floors which will provide more comfort to users.
Il convient également de noter que l’utilisation d’un fil conducteur de faible diamètre pour réaliser l’élément chauffant permet de réaliser des films chauffants de forme quelconque, présentant par exemple de nombreuses découpes. En effet, il sera possible de déterminer un motif pour le fil, adapté à la forme de ce support et assurant une densité de fil conducteur convenant à l’application en cause.It should also be noted that the use of a small diameter conductive wire to make the heating element makes it possible to make heating films of any shape, for example having numerous cutouts. Indeed, it will be possible to determine a pattern for the wire, adapted to the shape of this support and ensuring a conductive wire density suitable for the application in question.
Dans les exemples illustrés aux figures 2 à 4, le support du film chauffant est plan. Cependant, le support pourrait également présenter une forme tridimensionnelle pour être adapté à la forme du plancher dans lequel il sera inséré. Cette forme tridimensionnelle pourra également être obtenue lors de l’utilisation du film chauffant, celui-ci étant suffisamment souple pour s’adapter à la forme requise pour le plancher.In the examples illustrated in Figures 2 to 4, the support of the heating film is planar. However, the support could also have a three-dimensional shape to be adapted to the shape of the floor in which it will be inserted. This three-dimensional shape can also be obtained when using the heating film, which is sufficiently flexible to adapt to the shape required for the floor.
On va maintenant s’intéresser au collage du film chauffant selon l’invention entre le panneau supérieur 50 du plancher et la structure alvéolaire 4.We will now focus on the bonding of the heating film according to the invention between the upper panel 50 of the floor and the cellular structure 4.
Le procédé d’obtention d’un plancher chauffant comporte plusieurs variantes de mise en œuvre qui, toutes, comprennent les étapes schématiquement illustrées aux figures 7 et 8.The process for obtaining a heated floor has several implementation variants, all of which include the steps schematically illustrated in Figures 7 and 8.
La
Cette couche d’adhésif peut être déposée sur l’âme avant la mise en place du film chauffant, sur le film chauffant après sa mise en place sur l’âme, ou encore être déjà présente dans un moule.This layer of adhesive can be deposited on the core before placing the heating film, on the heating film after its placement on the core, or even be already present in a mold.
Une fois l’empilement réalisé, il est soumis à une compression schématisée par les deux flèches F1 et F2. Comme l’illustre la
Cette compression peut être classiquement obtenue par des vérins ou par une mise sous vide de l’empilement.This compression can be conventionally obtained by jacks or by evacuating the stack.
A l’issue de cette étape de compression, le pourcentage de la surface extérieure de l’élément située à l’intérieur de l’âme est compris entre 20 % et 90 % et, de préférence, entre 40% et 60%.At the end of this compression step, the percentage of the exterior surface of the element located inside the core is between 20% and 90% and, preferably, between 40% and 60%.
Le matériau de l’âme est choisi pour qu’il puisse se déformer localement et, de préférence, plastiquement sous l’effet d’une pression exercée par un fil conducteur, notamment métallique. La pression appliquée est comprise entre 10 et 1000 psi et sera choisie par l’homme du métier en fonction du matériau.The material of the core is chosen so that it can deform locally and, preferably, plastically under the effect of pressure exerted by a conductive wire, in particular metallic. The pressure applied is between 10 and 1000 psi and will be chosen by those skilled in the art depending on the material.
L’épaisseur de l’interface entre l’âme et le support du film chauffant est donc réduite, ce qui conduit à réduire également la quantité d’adhésif utilisée. De plus, la structure en creux formée dans l’âme est parfaitement adaptée à la forme de l’élément chauffant, de telle sorte que, seul, un film d’adhésif d’épaisseur très réduite peut être présent entre cette structure en creux et l’élément chauffant. Ceci contribue encore à réduire la quantité d’adhésif utilisée.The thickness of the interface between the core and the support of the heating film is therefore reduced, which also leads to reducing the quantity of adhesive used. In addition, the hollow structure formed in the core is perfectly adapted to the shape of the heating element, such that, only an adhesive film of very reduced thickness can be present between this hollow structure and the heating element. This further helps reduce the amount of adhesive used.
Le plancher chauffant selon l’invention peut alors être obtenu, à partir de l’ensemble illustré à la
Comme illustré aux figures 9 et 10, le plancher chauffant selon l’invention peut également être obtenu à partir d’un empilement comprenant un panneau inférieur 51, une âme 4, un film chauffant 6 dont l’élément chauffant 9 est disposé entre l’âme et le support 8 du film chauffant et un panneau supérieur 50. Une couche d’adhésif est déposée entre les différents éléments constitutifs de l’empilement, seule la couche 4a présente entre l’âme et le panneau supérieur étant illustrée.As illustrated in Figures 9 and 10, the heated floor according to the invention can also be obtained from a stack comprising a lower panel 51, a core 4, a heating film 6 whose heating element 9 is arranged between the core and the support 8 of the heating film and an upper panel 50. A layer of adhesive is deposited between the different elements constituting the stack, only the layer 4a present between the core and the upper panel being illustrated.
Cet empilement est ensuite soumis à une compression illustrée schématiquement par les flèches F1 et F2, et la
L’adhésif peut être choisi parmi les colles notamment à base de polyester, de polyéther ou de polyuréthane qui sont parfaitement efficaces pour fixer par exemple l’âme 4 sur les panneaux inférieur et supérieur du plancher. Toute autre colle certifiée ferroviaire pourrait également être utilisée.The adhesive can be chosen from glues in particular based on polyester, polyether or polyurethane which are perfectly effective for fixing, for example, the core 4 on the lower and upper panels of the floor. Any other railway certified glue could also be used.
L'épaisseur de l’espace entre le panneau supérieur et l’âme est de quelques dixièmes de mm. L’épaisseur de la couche d’adhésif est inférieure à celle de cet espace, du fait de la présence du film chauffant.The thickness of the space between the top panel and the core is a few tenths of a mm. The thickness of the adhesive layer is less than that of this space, due to the presence of the heating film.
Dans la mesure où le film chauffant 6 ne comporte qu’un support et que ce support présente des trous traversants, l’adhésif peut d’une part, facilement pénétrer à travers le support et d’autre part, entourer le fil conducteur formant l’élément chauffant.To the extent that the heating film 6 only has one support and this support has through holes, the adhesive can, on the one hand, easily penetrate through the support and, on the other hand, surround the conductive wire forming the 'heating element.
Ainsi, rien ne fait obstacle à ce que le film chauffant 6 puisse être collé à l'intérieur de la structure du plancher 1 à l'aide des colles qui sont classiquement utilisées dans le domaine ferroviaire pour la construction des planchers. Comme indiqué précédemment, il s'agit notamment de colles à base de polyester, de polyéther ou de polyuréthane.Thus, nothing prevents the heating film 6 from being able to be glued inside the structure of the floor 1 using glues which are conventionally used in the railway sector for the construction of floors. As indicated previously, these include glues based on polyester, polyether or polyurethane.
Une autre variante du procédé selon l’invention est illustrée aux figures 11 à 15, cette variante utilisant un moule 2.Another variant of the process according to the invention is illustrated in Figures 11 to 15, this variant using a mold 2.
Conformément à la
Sur la dernière couche de fibres 30 déposée, un film chauffant 6 est ensuite déposé, de telle sorte que le support 8 du film chauffant est en contact avec cette dernière couche de fibres, comme illustré sur la
La
L’empilement est complété par le dépôt d’une couche de résine 31a et de plusieurs couches de fibres 31 sur la surface libre de l’âme, donc du côté opposé au film chauffant (
Le moule 2 est ensuite fermé et mis sous vide grâce à la pompe 20 (
Par ailleurs, lors de cette mise sous vide, la résine se polymérise et forme alors, avec les couches de fibres 30, le panneau supérieur 51 du plancher chauffant et, avec les couches de fibres 31, le panneau inférieur 50 du plancher chauffant obtenu qui est illustré à la
Bien entendu, la position de l’âme et du film chauffant dans l’empilement pourrait être inversée, l’âme étant alors déposée sur les couches de fibres 30 imprégnées de résine et les couches de fils ou fibres 31 imprégnées de résine sur le support du film chauffant. La résine polymérisée forme alors avec les couches de fibres 30, le panneau inférieur 51 du plancher, tandis qu’elle forme avec les couches de fibres 31, le panneau supérieur 50.Of course, the position of the core and the heating film in the stack could be reversed, the core then being deposited on the layers of fibers 30 impregnated with resin and the layers of wires or fibers 31 impregnated with resin on the support heating film. The polymerized resin then forms with the layers of fibers 30, the lower panel 51 of the floor, while it forms with the layers of fibers 31, the upper panel 50.
La compression à l’intérieur du moule pourrait être obtenue par d’autres moyens qu’une mise sous vide.Compression inside the mold could be obtained by means other than vacuuming.
Le support 8 du film chauffant est avantageusement de même nature et de même structure que les couches de fibres utilisées dans l’empilement. En d’autres termes, l’élément chauffant est alors fixé sur l’une des couches de fibres de l’empilement.The support 8 of the heating film is advantageously of the same nature and the same structure as the layers of fibers used in the stack. In other words, the heating element is then fixed on one of the layers of fibers in the stack.
Les fils ou fibres utilisés peuvent notamment être des fibres de verre, de carbone, ou encore des fibres synthétiques. De manière générale, toute fibre ou tout fil pouvant être imprégné(e) de résine peut être utilisé(e). Par ailleurs, les couches 30 et/ou 31 peuvent être ou non formées de fibres de même nature.The threads or fibers used may in particular be glass fibers, carbon fibers, or even synthetic fibers. Generally speaking, any fiber or yarn that can be impregnated with resin can be used. Furthermore, the layers 30 and/or 31 may or may not be formed from fibers of the same nature.
Les résines utilisées sont par exemple des résines polyester, polyéther, époxy, polyuréthane. De manière générale, on peut utiliser toutes les résines qui peuvent imprégner une fibre et former un élément rigide après polymérisation.The resins used are for example polyester, polyether, epoxy and polyurethane resins. In general, all resins can be used which can impregnate a fiber and form a rigid element after polymerization.
De manière générale, la durée de l’étape de compression est comprise entre 2 et 60 mn et la pression à laquelle est soumis l’empilement est comprise entre 10 et 1000 psi et, de préférence entre 100 et 500 psi ou encore entre 300 et 500 psi.Generally, the duration of the compression step is between 2 and 60 min and the pressure to which the stack is subjected is between 10 and 1000 psi and, preferably between 100 and 500 psi or between 300 and 500 psi.
Le procédé selon l’invention présente l’avantage d’éviter la formation préalable de canaux dans l’âme, destinés à recevoir l’élément chauffant. En effet, l’élément chauffant est enfoncé dans l’âme du fait de l’application d’une pression. Ceci simplifie considérablement la mise en œuvre du procédé. Par ailleurs, la structure en creux formée par l’application d’une pression est parfaitement adaptée à la forme de l’élément chauffant, ce qui limite la quantité d’adhésif utilisée et donc le poids du plancher, sans compromettre la fixation des différents éléments du plancher.The method according to the invention has the advantage of avoiding the prior formation of channels in the core, intended to receive the heating element. In fact, the heating element is pressed into the core due to the application of pressure. This considerably simplifies the implementation of the process. Furthermore, the hollow structure formed by the application of pressure is perfectly adapted to the shape of the heating element, which limits the quantity of adhesive used and therefore the weight of the floor, without compromising the fixing of the different floor elements.
Il permet de réduire encore davantage la quantité d’adhésif utilisée par rapport à un plancher ne comportant pas de canaux réalisés préalablement dans l’âme.It makes it possible to further reduce the quantity of adhesive used compared to a floor that does not have channels previously made in the core.
En effet, dans un tel plancher, l’élément chauffant du film chauffant est présent sur toute sa hauteur entre le panneau supérieur et l’âme du plancher et l’adhésif doit être en quantité suffisante pour remplir l’espace entre le panneau supérieur et l’âme.Indeed, in such a floor, the heating element of the heating film is present over its entire height between the upper panel and the core of the floor and the adhesive must be in sufficient quantity to fill the space between the upper panel and blade.
En pratique, avec un fil chauffant de diamètre de 0,8 mm et un support dont l’épaisseur est de 0,25 mm, le volume d’adhésif dans l’espace entre le panneau supérieur et l’âme est d’environ 0,00105 m3pour 1 m2de plancher. La masse d’adhésif est alors de 1680 g/m2de plancher, pour un adhésif dont la densité est de 1600. Ce volume d’adhésif est réduit à environ à 0,00065 m3pour 1 m2de plancher, avec un plancher chauffant selon l’invention dans lequel l’élément chauffant est enfoncé dans l’âme sur la moitié de son diamètre (la quantité d’adhésif présente entre l’élément chauffant et la structure en creux est négligée dans ce calcul). La masse d’adhésif est alors de 1040 g/m2de plancher.In practice, with a heating wire with a diameter of 0.8 mm and a support whose thickness is 0.25 mm, the volume of adhesive in the space between the top panel and the core is approximately 0 .00105 m 3 for 1 m 2 of floor. The mass of adhesive is then 1680 g/m 2 of flooring, for an adhesive whose density is 1600. This volume of adhesive is reduced to approximately 0.00065 m 3 for 1 m 2 of flooring, with a heated floor according to the invention in which the heating element is embedded in the core over half its diameter (the quantity of adhesive present between the heating element and the hollow structure is neglected in this calculation). The mass of adhesive is then 1040 g/m 2 of floor.
Ainsi, avec un plancher chauffant selon l’invention, le gain en poids d’adhésif est au moins d’environ 40%, dans la mesure où le fil peut être enfoncé encore plus profondément dans l’âme. Ceci permet à la fois d’économiser de la matière et de réduire le poids du plancher chauffant.Thus, with a heated floor according to the invention, the gain in weight of adhesive is at least around 40%, to the extent that the wire can be pressed even deeper into the core. This both saves material and reduces the weight of the heated floor.
De plus, les essais réalisés montrent que, contrairement à ce qui était attendu, la présence d’une couche thermiquement isolante, formée d’adhésif et du support du film chauffant, ne gêne pas la diffusion de la chaleur entre l’élément chauffant et le panneau supérieur. Ceci est vraisemblablement dû à la faible épaisseur de cette couche isolante. De plus, il apparait qu’elle permet une diffusion uniforme de la chaleur vers le panneau supérieur, en évitant la création de points chauds.Furthermore, the tests carried out show that, contrary to what was expected, the presence of a thermally insulating layer, formed of adhesive and the support of the heating film, does not hinder the diffusion of heat between the heating element and the top panel. This is probably due to the small thickness of this insulating layer. In addition, it appears that it allows uniform diffusion of heat towards the upper panel, avoiding the creation of hot spots.
Dans les exemples de mise en œuvre du procédé selon l’invention qui viennent d’être décrits, le plancher chauffant obtenu est plan, comme le film chauffant utilisé. Cependant, l’invention n’est pas limitée à ces exemples et le procédé pourrait être utilisé pour réaliser des planchers dont la face supérieure n’est pas plane mais tridimensionnelle.In the examples of implementation of the method according to the invention which have just been described, the heated floor obtained is flat, like the heating film used. However, the invention is not limited to these examples and the process could be used to produce floors whose upper face is not flat but three-dimensional.
Ainsi, le fait de prévoir le film chauffant à l'intérieur de la structure du plancher ne modifie pas les techniques de fabrication qui sont classiquement utilisées pour des planchers ne comportant pas de film chauffant dans leur structure.Thus, the fact of providing the heating film inside the structure of the floor does not modify the manufacturing techniques which are conventionally used for floors not having a heating film in their structure.
Par ailleurs, la fixation du film chauffant est résistante dans le temps, malgré les vibrations auxquelles le véhicule est soumis.Furthermore, the fixing of the heating film is resistant over time, despite the vibrations to which the vehicle is subjected.
Ainsi, cette solution évite de mettre en œuvre des colles différentes de celles communément utilisées pour la construction des planchers ferroviaires et qui bénéficient de toutes les certifications pour ce marché ou encore d'autres procédés qui seraient les uns et les autres dommageables à la résistance mécanique du plancher.Thus, this solution avoids using glues different from those commonly used for the construction of railway floors and which benefit from all the certifications for this market or even other processes which would be damaging to the mechanical resistance. of the floor.
Par ailleurs, par rapport au film chauffant décrit dans le brevet FR3086626, la structure du film chauffant selon l’invention est très simplifiée puisqu’il n’est plus nécessaire de prévoir une couche de polyuréthane sur chacune des couches support, entre lesquelles l'élément chauffant est placé.Furthermore, compared to the heating film described in patent FR3086626, the structure of the heating film according to the invention is very simplified since it is no longer necessary to provide a layer of polyurethane on each of the support layers, between which the heating element is placed.
On peut encore noter que le plancher selon l'invention présente des performances feu ou fumée qui sont similaires à celles d'un plancher ne comportant pas de film chauffant. En effet, la quantité de polyuréthane introduite dans la structure du plancher est très faible, l'épaisseur des couches de polyuréthane étant de l'ordre de quelques microns.It can also be noted that the floor according to the invention has fire or smoke performances which are similar to those of a floor not comprising a heating film. In fact, the quantity of polyurethane introduced into the structure of the floor is very small, the thickness of the polyurethane layers being of the order of a few microns.
Ainsi, le plancher chauffant selon l'invention est d'une réalisation simplifiée puisqu’il évite l'utilisation d'une couche d'isolation thermique sous le plancher, tout en présentant des performances de chauffage plus importantes que les planchers classiques et des performances mécaniques similaires à ceux-ci.Thus, the heated floor according to the invention is of simplified construction since it avoids the use of a thermal insulation layer under the floor, while having greater heating performance than conventional floors and performance mechanics similar to these.
L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation du plancher chauffant qui vient d'être décrit. En particulier, les matériaux constitutifs des différents éléments décrits peuvent varier.
The invention is not limited to the embodiment of the heated floor which has just been described. In particular, the constituent materials of the different elements described may vary.
Claims (12)
- Une étape de formation d’un empilement comprenant au moins ledit film chauffant et ladite âme (4), dans lequel l’élément chauffant (9) dudit film chauffant est disposé entre ladite âme et le support (8) dudit film chauffant,
- Une étape de dépose d’une couche d’adhésif entre le film chauffant (6) et ladite âme (4) et
- Une étape de compression de l’empilement au terme de laquelle ledit élément chauffant est enfoncé dans ladite âme, de telle sorte que le pourcentage de sa surface extérieure située à l’intérieur de l’âme est compris entre 20 % et 90%.
- A step of forming a stack comprising at least said heating film and said core (4), in which the heating element (9) of said heating film is placed between said core and the support (8) of said heating film,
- A step of depositing a layer of adhesive between the heating film (6) and said core (4) and
- A step of compressing the stack at the end of which said heating element is pressed into said core, such that the percentage of its exterior surface located inside the core is between 20% and 90%.
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- 2023-06-09 FR FR2305864A patent/FR3136695A1/en active Pending
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