FR2561481A1 - Element de rayonnement de chaleur en feuille - Google Patents

Abstract

ELEMENT DE RAYONNEMENT DE CHALEUR COMPRENANT UNE FEUILLE CERAMIQUE 1, UNE COUCHE 2 DE PARTICULES DE CARBONE FORMEE SUR LA FEUILLE CERAMIQUE ET DEUX ELECTRODES 3 FORMEES SUR LA COUCHE DE PARTICULES DE CARBONE. LA FEUILLE CERAMIQUE EST FABRIQUEE A UNE EPAISSEUR DE 0,05 A 1MM PAR TRANSFORMATION EN PAPIER DE FIBRES CERAMIQUES, LA COUCHE DE PARTICULES DE CARBONE EST FORMEE PAR REVETEMENT, PAR IMPRESSION A L'ECRAN, AU MOYEN D'UN MILIEU D'IMPRESSION COMPRENANT UN MELANGE DE PARTICULES DE CARBONE ET D'UN MILIEU DE DISPERSION.

Description

La présente invention se rapporte à un élément de

rayonnement de chaleur en feuille; elle vise, plus particu-

lièrement, un élément mince de rayonnement de chaleur, pré-

sentant une grande sécurité, dont la résistance électrique ne varie pas même lorsque sa température s'élève du fait de

l'alimentation en énergie électrique, et dont la températu-

re de rayonnement reste constante.

Un élément de rayonnement de chaleur en feuille a été fabriqué jusqu'à présent par les procédés ci-après: a) un tissu de base est revêtu ou imprégné avec une peinture conductrice,

b) un tissu de base est tissé avec une matière conduc-

trice tissable, c) une matière conductrice, par exemple un ruban de cuivre, est fixée à un tissu de base au moyen d'une

machine à coudre.

Toutefois, le procédé (a) présente l'inconvénient qu'il est très difficile de revêtir ou d'imprégner le tissu de base avec une peinture conductrice d'épaisseur constante

et que l'épaisseur de peinture appliquée sur le tissu de-

vient irrégulière. Par suite, la valeur de la résistance

électrique n'est pas uniforme, ce qui engendre des fluctua-

tiens pour chaque produit et abaisse le rendement de fabri-

cation. D'autre part, les procédés (b) et (c) entraînent des augmentations de prix dues à la fabrication compliquée

et ils ne conviennent pas pour la production en grande sé-

rie. Plus particulièrement, une feuille de rayonnement de chaleur fabriquée par les procédés connus (a) à (c) subit ui. diminution de sa résistance électrique lorsqu'elle est

chauffée par le passage d'un courant électrique et une aug-

mentation de cette résistance lorsqu'elle se refroidit du

fait de l'interruption de l'alimentation en énergie électri-

que. Par conséquent, la quantité d'énergie électrique four-

nie tend facilement à augmenter de plus en plus, en même temps que la température s'élève du fait de l'alimentation

en énergie électrique.

Par suite, à moins de prévoir spécialement un appareil de réglage de température, non seulement il est difficile de maintenir la feuille de rayonnement de chaleur

à une température déterminée mais il peut également se pro-

duire des élévations ou des chutes anormales de température.

En particulier, lorsqu'on utilise comme tissu de base une matière combustible, par exemple un film de résine synthétique, des fibres synthétiques ou un tissu en fibres naturelles, on peut penser qu'il existe toujours un risque

d'incendie dans des conditions d'élévation anormale de tem-

pérature et qu'il y a donc un manque de sécurité.

La présente invention a pour premier objet un élément de rayonnement de chaleur, en forme de feuille, dont la résistance électrique ne subit aucune variation lorsque

la température varie.

L'invention a pour deuxième objet un élément de rayonnement de chaleur en feuille, qui est incombustible et

présente une grande sécurité.

L'invention a pour troisième objet un élément de rayonnement de chaleur en feuille qui peut être fabriqué

facilement et convient pour la production en grande série.

L'invention a pour quatrième objet un élément de

rayonnement de chaleur en feuille dont on peut régler libre-

ment l'épaisseur de la couche de particules de carbone et qui permet de fixer facilement la valeur de larésistance

électrique et de la température de rayonnement.

Les buts de l'invention sont atteints par un élé-

ment de rayonnement de chaleur en feuille, dans lequel une couche de particules de carbone est formée sur la surface

d'une feuille céramique et une paire d'électrodes sont dis-

posées sur la surface de cette couche de particules de car-

bone.

L'invention sera mieux comprise à la lumière de

la description de ses formes de réalisation, non limitati-

ves, illustrées par les dessins annexés dans lesquels:

Fig. 1 est une coupe à grande échelle d'un pre-

mier mode de réalisation d'une feuille de rayonnement de chaleur conforme à l'invention;

Fig. 2 est une vue en perspective de cette feuil-

le de rayonnement de chaleur;

Fig. 3 est une coupe à grande échelle d'un deuxiè-

me mode de réalisation de l'invention;

Fig. 4 est une coupe à grande échelle d'un troi-

sième mode de réalisation de l'invention;

Fig. 5 est une coupe à grande échelle d'un qua-

trième mode de réalisation de l'invention; et

Fig. 6, 7 et 8 illustrent respectivement la rela-

tion entre la période d'alimentation en énergie et les va-

leurs de la température et de la résistance électrique d'un

élément de rayonnement de chaleur conforme à l'invention.

On décrit maintenant un élément de rayonnement de chaleur conforme à l'invention, avec référence aux modes de

réalisation illustrés.

Les figures 1 et 2 représentent un premier mode de réalisation de l'invention. Un élément de rayonnement de chaleur en feuille, suivant l'invention, est composé d'une

feuille céramique 1 et d'une couche 2 de particules de car-

bone formée sur la surface de la feuille céramique. De plus,

deux électrodes 3, 3 sont placées sur cette couche 2 de par-

ticules de carbone.

Dans ce cas, la feuille céramique 1 est fabriquée

par les procédés décrits plus loin, dans lesquels une matiè-

re de constitution de papier, composée principalement de fi-

bres céramiques,est blanchie et ensuite cuite ou non.

Une fibre céramique peut être fabriquée, par exem-

ple, par le procédé de soufflage dans lequel une matière si-

lico-alumineuse etc., est fondue dans un four électrique et la matière fondue est soufflée par de l'air ou de la vapeur à grande vitesse, ou par le procédé de filage dans lequel on fait couler la matière fondue sur un rouleau tournant à

grande vitesse.

La fibre céramique obtenue est décrite ci-après, en prenant comme exemple la fibre de kaolin. Son point de

fusion est de 1760 C, elle présente une excellente résis-

tance à la chaleur et elle conserve encore une élasticité

même lorsqu'elle est chauffée à haute température, par exem-

ple jusqu'à 1316 C,et elle n'est pas cristallisée même lors-

qu'elle est chauffée à 1426 C. En outre, elle n'est pas pé-

nétrée par la vapeur à haute température. Sa résistance pra-

tique à la chaleur est de 1093 C pour une longue durée et

1260 C pour une courte durée.

La conductivité thermique de la fibre kaolin peut

être résumée comme indiqué dans le Tableau 1.

TABLEAU 1

Kcal/m2.h.C 4,5 kg/m2 15 kg/m

204 C 8,32 6,08

371 C 12,8 8,16

425 C 18,4 10,56

538 C 26,24 13,28

On peut également fabriquer, par le même procédé,

des fibres minérales de bauxite et de divers systèmes silico-

alumineux. Les fibres céramiques ainsi obtenues comprennent des fibres silico-alumineuses,dans lesquelles le rapport

A1203: SiO2 est à peu près de 50: 50 à 60: 40,et des fi-

bres à haute teneur en alumine dans lesquelles A1203: SiO2 est de l'ordre de 70: 30 à 95: 5. Ces matières peuvent

également être utilisées dans la présente invention.

En plus de ces matières, on peut également utili-

ser des fibres de quartz, des fibres de silice fondue et des fibres de titanate acide de potasse, fabriquées de la même façon. On peut également ajouter à la fibre céramique, comme élément secondaire, des fibres de verre, de l'amiante et des fibres non organiques telles que la laine de roche, et une poudre non organique, par exemple du kaolin, de l'ar-

gile, du mica, de l'oxyde de titane et de l'oxyde rouge,etc.

L'addition d'un tel élément secondaire représente

habituellement 45% au maximum.

Pour la fabrication d'une feuille céramique par

blanchiment de fibres céramiques, on peut utiliser la tech-

nique de blanchiment comme pour le papier, le papier d'a-

miante et le papier de fibres de verre, etc.

Plus précisément, on disperse dans l'eau la matiè-

re de constitution du papier,comprenant des fibres cérami-

ques ou un mélange de fibres céramiques et d'un élément se-

condaire de poudre non organique. On ajoute de façon adé-

quate un dispersant et un agent d'accroissement d'intensité du papier, en addition à un liant, et ces matières sont

transformées en un papier par une machine à papier.

Comme liant, on utilise une résine organique ou un

liant non organique présentant la résistance à la décomposi-

tion thermique et la résistance thermique désirées. Par exem-

ple, on peut citer un liant organique,tel que le polytétra-

fluoroéthylène et l'alcool polyvinylique, et un liant non or-

ganique tel que le silicasol.

Comme dispersant, on utilise un agent de tension

de surface non ionique ou cationique et, comme agent d'aug-

mentation d'intensité du papier, on utilise de l'amidon, de

l'amidon de céréale ou autre.

Le papier obtenu peut être coupé, avec ou sans

cuisson, à une dimension appropriée en fonction de l'utili-

Fation particulière du papier, de manière à obtenir une

feuille céramique répondant aux besoins de la présente in-

vention. On détermine si le papier doit ou non être cuit,

en fonction de la température prévue d'utilisation de l'é-

lément de rayonnement de chaleur suivant l'invention.

Normalement, lorsque la température d'utilisation de l'élément de rayonnement de chaleur dépasse 150 C, il faut procéder à une cuisson après la fabrication du papier

mais lorsque la température est inférieure à 150 C, la cuis-

son n'est pas nécessaire.

La température de cuisson est normalement compri-

se entre 250 C et 700 C environ, bien qu'elle puisse varier

en fonction du liant particulier utilisé.

Le liant organique, lorsqu'on l'utilise,peut être

éliminé par la cuisson.

L'épaisseur de la feuille céramique est de 0,05

à 1,0 mm environ. Une épaisseur de la feuille céramique su-

périeure à 1,0 mm n'est pas souhaitable car la feuille perd de sa flexibilité. D'autre part, une épaisseur inférieure à

0,05mm n'est pas non plus souhaitable car la résistance mé-

canique devient trop faible pour permettre de supporter une

couche de particules de carbone, décrite plus loin.

La feuille céramique obtenue est incombustible et possède une excellente résistance à la chaleur. Par exemple, elle résiste facilement à une température aussi élevée que

1200 C.

Le Tableau 2 ci-après indique, à titre d'exemple,

les caractéristiques physiques d'une telle feuille céramique.

TABLEAU 2

Masse par unité de surface...................77,1 g/m2 Epaisseur..........

........................0,29 mm Densité...................................DTD: ...0,26 g/cm Résistance à la traction (longitudinale)......2,69daN/15mm Résistance à la traction (latérale)...........1,56daN/15mm Résistance à la traction humide(longitudinale).0,86daN/15mm Résistance à la traction humide (latérale).... 0,54daN/15mm Résistance au cisaillement (longitudinale)....0,031daN Résistance au cisaillement (latérale)......... .0,035daN Perméabilité à l'air........................ 1,5 s Capacité d'absorption d'eau................. 129mm/1l0Omn La résistance à la traction humide est la force nécessaire pour tirer un échantillon de feuille céramique humidifiée avec de l'eau (un échantillon en forme debande..DTD: de 15 mm de large) dans la direction longitudinale ou laté-

rale, tandis que la résistance au cisaillement est la force nécessaire pour entailler préalablement des gorges dans une feuille échantillon et pour la cisailler par application de la force dans la direction verticale sur la dite gorge entaillée. La perméabilité à l'air est le temps nécessaire

- pour qu'une quantité constante d'air traverse un échantil-

lon lorsque l'air est envoyé à travers l'échantillon, tan-

dis que la capacité d'absorption d'eau est la distance en-

tre l'extrémité mouillée par l'eau absorbée et l'extrémité

libre de l'échantillon, mesurée 10 minutes après le mouil-

lage de l'extrémité de l'échantillon dans l'eau.

La couche 2 de particules de carbone est formée sur la surface de la feuille céramique 1 par le procédé

suivant, dans lequel un milieu d'impression, obtenu par dis-

persion de particules de carbone dans le milieu de disper-

sion, est appliqué à la surface d'une feuille céramique par

un procédé d'impression, ou dans lequel une feuille cérami-

que est trempée dans le milieu d'impression.

Comme particules de carbone, on peut utiliser di-

verses sortes de noirs de carbone, par exemple du noir de carbone tendre ou du noir de carbone dur, et des particules

de graphite.

Toutefois, dans la présente invention, on utilise

de préférence des particules de carbone qui ne sont pas sou-

mises à un traitement d'oxydation de la surface des particu-

les pendant leur fabrication, car si un traitement d'oxyda-

tion est appliqué à la surface des particules, la conducti-

vité disparaît.

Comme milieu dispersant pour la dispersion des particules de carbone, on utilise un mélange de résine

organique et de solvant organique.

Comme résine organique, on peut utiliser une ré-

sine ayant une caractéristique de décomposition thermique et une résistance thermique, par exemple une résine liquide de téréphtalate de polyéthylène, une résine acrylique, une

résine alkyde et une résine de polytétrafluoroéthylène.

D'autre part, comme solvant organique, on peut utiliser une cétone, par exemple l'acétone, et un composé

aromatique, tel que le toluène et le xylène.

Les proportions de mélange des particules de car-

bone, de la résine organique et du solvant organique sont

généralement de l'ordre indiqué dans le Tableau 3 ci-après.

TABLEAU 3

Particules de carbone.............. 10 à 45 parties Résine organique......

............ 89 à 35 parties..DTD: Solvant organique................... 1 à 20 parties.

Par exemple, on disperse les particules de car-

bone dans une résine organique, on ajoute un solvant orga-

nique et de l'eau,à la demande, et on ajuste de façon adé-

quate la concentration en particules de carbone. On peut

ainsi obtenir un fluide d'impression.

Comme procédé d'impression à utiliser dans la pré-

sente invention, on peut employer une méthode d'impression

à l'écran de soie ou une méthode d'impression textile, l'im-

pression à l'écran de soie étant préférable.

La couche de particules de carbone peut être for-

mée par le procédé d'impression à l'écran de soie, comme

décrit plus loin. Comme dans le cas du procédé connu d'im-

pression à l'écran de soie, on utilise comme écran une étof-

fe tissée dans laquelle les diverses fibres sont tissées à intervalles égaux, comme un grain de bois rectiligne, et on pousse à travers les fils le fluide d'impression,réglé comme décrit plus haut. On peut ainsi former une couche de

particules de carbone sur la feuille céramique.

Dans la présente invention, lorsqu'on utilise ce

procédé d'impression à l'écran de soie, on choisit une ou-

verture entre les fils de l'écran et une épaisseur d'écran (environ le double du diamètre du fil puisque les fils sont tissés comme une fibre de bois rectiligne), par un choix approprié du type et du diamètre du fil constituant

l'écran. D'autre part, on détermine également la résistan-

ce à la traction lorsqu'on fixe l'écran au chassis.

Dans le cas présent, en général, le diamètre du fil est de 23 nm à 50 gm, le vide entre filsest de 0,29 mm à 0,04 mm, l'épaisseur de l'écran est de 371m à 100 nm, l'ouverture entre les fils de l'écran est de 30 à 80% et la résistance à la traction du fil est de 0,5 daN/cm à 7,5

daN/cm.

Le Tableau 4 donne des exemples de ces valeurs

de base.

TABLEAU 4

Matière de l'écran Résistance à la traction daN/cm On applique à nouveau une 3 tension de 3 daN/cm après fixation à une tension de

3 daN/cm.

Polyester* 0,074** 0,088** Diamètre de fil (gm) 45 38 Epaisseur d'écran(4m) 74 63 Ouverture d'écran (%) 42 50 * polytétraéthylène téréphtalate

** vide entre fils en mm.

Plus précisément, on fixe un écran au châssis, par exemple, et on tend le fil de polyester avec une force

de traction de 3 daN/cm. Ensuite, lorsque la tension a di-

minué, on applique à nouveau une force de traction de 3 daN

par centimètre.

1 0 L'épaisseur de film (quantité de revêtement) du milieu d'impression comprenant les particules de carbone appliquées sur la feuille céramique, lorsqu'on utilise un tel écran,est la suivante: 1000 mm (A) x 1000 mm (B) x 63 gm (C) x

0,93 (D) x 0,5 (E) x,0,6 (F) x 0,85 (G) = 14,9 g/m2.

Dans cette expression, A et B sont les dimensions longitudinale et latérale de l'écran, C est l'épaisseur de l'écran, D est la masse spécifique du milieu d'impression, E est la perméabilité du milieu d'impression (ouverture

dans le Tableau 4 ci-dessus),F est la perméabilité effec-

tive (coefficient), G est la teneur en matières solides (particules de carbone et résine organique) dans le milieu d'impression. En outre, dans la présente invention, on effectue l'impression dans un local dont la température et l'humidité

sont régulées, on distribue le milieu d'impression sur l'é-

cran à partir d'un réservoir hermétiquement clos et on dé-

place le râcleur d'impression vers l'avant et l'arrière sur l'écran. Le milieu d'impression est ainsi appliqué sur la

feuille céramique 1.

La viscosité et la fluidité du milieu d'impression sont maintenues constantes par exécution de l'impression

dans le local à régulation de température et d'humidité.

En outre, puisque l'évaporation du solvant organique conte-

nu dans le milieu d'impression reste constante, la varia-

tion de perméabilité d'écran du milieu d'impression peut ê-

tre évitée.

Les conditions suivantes sont requises pour le dis-

positif d'impression à l'écran.

La pression de raclage est constante à la fois du

côté droit et du côté gauche du racleur. La pression de râ-

clage est constante au début et à lafin de l'impression.

Il ne doit pas y avoir de variation de la vitesse de déplacement du râcleur. Afin de laisser sur l'écran la quantité spécifiée de milieu d'impression, la séparation de l'écran et de la feuille céramique doit être facile à

exécuter après impression.

La plaque sous vide,qui supporte et fixe la feuille céramique par dessous, ne doit pas présenter de

creux ou de bosses, ni de distorsion. Le racleur doit ré-

pondre aux conditions suivantes: 65 à 95 de dureté (du-

* reté de caoutchouc),5 à 20 d'angle (angle du r&cleur par rapport à la ligne perpendiculaire a l'écran de soie) et

0,5.105 à 5.1O5Pa de pression(à chaque extrémité du râcleur).

Comme déjà indiqué, conformément à la présente

invention, le type et le diamètre du fil d'écran, l'ouver-

ture d'écran et l'épaisseur d'écran sont choisis de façon appropriée et l'impression est effectuée dans un local à

régulation de température et d'humidité, de sorte que l'é-

paisseur du milieu d'impression sur la feuille céramique peut être fixée en fonction des besoins. De plus, on peut maintenir constante l'épaisseur de la couche de revêtement,

h un degré maximal, et obtenir un produit de grande préci-

sion.

L'élément de rayonnement de chaleur en feuille,

conforme à l'invention, peut donc présenter une grande qua-

lité et être fabriqué avec une productivité élevée.

La feuille céramique revêtue avec le milieu d'im-

pression est séchée et elle est ensuite cuite ou non, selon la température particulière à laquelle on utilise l'élément de rayonnement de chaleur. On procède à la cuisson dans le cas o l'élément de rayonnement de chaleur doit être utilisé

à une température de 150 à 1000'C et la température de cuis-

son est établie à 400 à 700 C.

Dans le cas o il n'y a pas de cuisson, la feuille céramique est chauffée et séchée à une température ambiante

de 1501C.

Lorsque la feuille céramique est cuite, la couche

de particules de carbone est formée sur la feuille céramique.

Lorsqu'elle est cuite, la résine organique conte-

nue dans le milieu d'impression est partiellement décompo-

sée et vaporisée. L 'autre partie de cette résine est en-

core polymérisée par décomposition, subsiste et agit com-

me liant des particules de carbone.

Le solvant organique est éliminé par vaporisation.

Suivant la présente invention, on peut également former la couche de particules de carbone par trempage de

la feuille céramique dans un mélange de particules de car-

bone et de milieu de dispersion.

Dans ce cas, la quantité de revêtement peut être réglée en fonction de la concentration des particules de carbone dans le mélange des particules de carbone et du milieu de dispersion et de la vitesse de passage de la

feuille céramique dans ce mélange.

Le séchage par chauffage apres trempage ou la cuis-

son sont effectués comme décrit plus haut.

L'épaisseur des particules de carbone, conformé-

ment à l'invention, est de 8 à 300 gm, ou de 2,5 à 300 g/m2 en quantité de particules de carbone et de préférence 10 à g/m.

Si l'épaisseur de la couche de particules de car-

bone est inférieure à 2,5 g/m2, cette couche est trop mince

pour remplir la fonction de rayonnement de chaleur. Si l'é-

paisseur dépasse 300 g/m2, cela est sans effet sur la fonc-

tion de rayonnement de chaleur et cela n'est pas souhaitable

du point de vue économique.

On constitue ensuite une paire d'électrodes 3,3, par application d'une peinture conductrice, par exemple une peinture à base d'argent et de cuivre ou une peinture à base de cuivre,sur la couche 2 de particules de carbone, ou par application d'une peinture conductrice sur les filaments de fibres de carbone, ou par liaison d'un fil de cuivre, d'une

feuille mince de cuivre ou d'un autre fil de métal conduc-

teur ou d'une feuille mince de métal conducteur, sur la cou-

che de particules de carbone.

Après formation des deux électrodes 3, 3, on fixe des bornes 4, 4, à l'extrémité des électrodes respectives 3, 3 et on raccorde un conducteur 5 à ces bornes. Ainsi, l'élément de rayonnement de chaleur peut être utilisé en pratique. La quantité de chaleur à rayonner par un élément

de rayonnement de chaleur peut également être réglée par mo-

dification de l'intervalle entre électrodes.

L'élément de rayonnement de chaleur suivant l'in-

vention peut être utilisé dans les cas o la couche de par-

ticules de carbone est découverte mais il est souhaitable d'appliquer des films 5, 5 de résine synthétique aux deux

faces d'une feuille de rayonnement de chaleur, afin d'amé-

liorer la résistance mécanique et l'isolation électrique

d'un élément de rayonnement de chaleur.

Comme film stratifié, on utilise souvent un film

de polyester ou un film de polyimide, mais il est préféra-

ble d'utiliser un film de polyimide du point de vue de la

résistance à la chaleur.

La figure 3 illustre un deuxième mode de réalisa-

tion de la présente invention, dans lequel des couches 2, 2' de particules de carbone sont formées sur les deux faces de

la feuille céramique 1.

Dans ce cas, la couche 2 de particules de carbone est imprimée à l'une des surfaces de la feuille céramique 1 par le procédé ci-dessus et la couche 2' de particules de carbone est également imprimée de la même façon à l'autre surface. Finalement, l'ensemble est cuit et on obtient ainsi

un élément de rayonnement de chaleur en feuille.

Dans ce deuxième mode de réalisation, on peut pré-

voir que l'épaisseur totale des particules de carbone 2, 2' formées des deux côtés de la feuille céramique 1 correspond à l'épaisseur de la couche de particules de carbone dans le

premier mode de réalisation, l'épaisseur respective des cou-

ches 2, 2' de particules de carbone étant choisie de fa-

çon indépendante à l'intérieur de la plage d'épaisseur de

la couche de particules de carbone, indiquée plus haut.

L'électrode 3 est prévue sur les deux faces de la feuille céramique.

La figure 4 illustre un troisième mode de réa-

lisation dans lequel les feuilles céramiques 1, 1' sont prévues sur les deux faces d'une couche 2 de particules de carbone. Dans ce troisième mode de réalisation, la couche 2 de particules de carbone est obtenue par impression, de la même façon que dans le premier mode de réalisation, sur

une seule surface de la feuille céramique 1, l'autre feuil-

le céramique 1' étant ensuite imprimée sur cette couche 2

de particules de carbone, l'ensemble étant finalement cuit.

Dans ce cas, l'épaisseur totale des feuilles cé-

ramiques 1, 1' correspond à l'épaisseur de la feuille céra-

mique du premier mode de réalisation.

L'électrode 3 est prévue dans la couche de parti-

cules de carbone et la borne 4, qui traverse la feuille cé-

ramique à partir de cette électrode, est également prévue

dans cette couche.

La figure 5 illustre un quatrième mode de réalisa-

tion de l'invention, dans lequel la feuille céramique 1 est poreuse et les couches 2,2' de particules de carbone sont

formées sur les deux faces de cette feuille.

En outre, puisque la feuille céramique 1 est po-

reuse, le milieu d'impression pénètre dans les trous 6 lors-

que la couche de particules de carbone est constituée par impression ou trempage et, par suite, la couche supérieure 2 de particules de carbone et la couche inférieure 2' de

particules de carbone sont reliées l'une à l'autre par l'in-

termédiaire des particules de carbone qui se trouvent dans

les trous 6.

Dans ce quatrième mode de réalisation, les élec-

trodes sont respectivement prévues dans les couches 2,2' de

particules de carbone.

La valeur de la résistance électrique de l'élément de rayonnement de chaleur décrit ci-dessus varie peu,même lorsque la température de cet élément augmente du fait de l'alimentation en énergie électrique.

On pense que cela provient de ce que les particu-

les de carbone ont un faible coefficient de dilatation ther-

mique et que leur résistance spécifique augmente un peu pour

une élévation de température, tandis que la feuille cérami-

que a un faible coefficient de dilatation thermique et une

résistance spécifique qui diminue un peu lorsque la tempéra-

ture augmente. Globalement, les résistances spécifiques des

particules de carbone et de la feuille céramique se compen- sent mutuellement et, par conséquent, la résistance spéci-

fique d'un élément de rayonnement de chaleur dans son en-

semble varie peu:même lorsque la température augmente.

Avec l'élément de rayonnement de chaleur en feuil-

le, conforme à l'invention, on détermine la température de rayonnement de chaleur en fonction de l'épaisseur de la

couche de particules de carbone formée sur la feuille céra-

mique et de l'épaisseur de la feuille céramique, et cette

température peut être maintenue constante.

Puisque la couche de particules de carbone peut être formée sur la surface de la feuille céramique par un

procédé simple, par exemple par impression ou trempage, l'é-

lément de rayonnement de chaleur peut être facilement fabri-

qué en grande série. Par conséquent, le coût de fabrication

peut être diminué.

D'autre part, dans le cas de la présente inven-

tion, puisque la couche de particules de carbone peut être

formée par impression à l'écran ou par trempage de la feuil-

le céramique dans le milieu d'impression, l'épaisseur de la couche de particules de carbone peut être unifiée et on peut pratiquement éviter une épaisseur irrégulière de la

couche de particules de carbone.

Il n'y a pas d'orientation dans la résistance é-

lectrique et les écarts de résistance électrique de chaque

produit peuvent être évités au maximum.

Par conséquent, on peut fabriquer, avec un rende-

ment élevé, un élément de rayonnement de chaleur de grande qualité.

En outre, puisque la couche de particules de car-

bone est obtenue par impression ou trempage, on peut modi-

fier librement l'épaisseur de la couche de particules de

carbone et on peut fabriquer facilement un élément de ra-

yonnement de chaleur de l'épaisseur désirée de couche de particules de carbone, correspondant à une température de

rayonnement de chaleur désirée.

D'autre part, la résistance électrique peut être modifiée librement par modification de l'épaisseur de la

couche de particules de carbone, de sorte que la températu-

re de rayonnement de chaleur peut être facilement réglée à

la valeur désirée.

Comme décrit plus haut, puisque la valeur de la résistance électrique ne varie pas avec la température et

qu'on utilise une feuille céramique, l'élément de rayonne-

ment de chaleur conforme à l'invention possède une meilleu-

re sécurité et une plus grande résistance à la chaleur, ce qui permet d'éviter des inconvénients tels que l'incendie, etc. Puisque la couche de particules de carbone est formée sur la surface d'une feuille céramique, l'élément

mince de rayonnement de chaleur ainsi obtenu est très sou-

ple. Par suite, l'élément de rayonnement de chaleur

conforme à l'invention peut être utilisé dans un large do-

maine d'application o l'élément de rayonnement de chaleur suivant l'art antérieur ne pouvait pas être utilisé. Par exemple, on peut l'installer à l'intérieur de murs ou de planchers pour assurer un chauffage, ou bien il peut être placé dans des vêtements utilisant sa souplesse, également pour un chauffage. En outre, on peut l'utiliser pour des

besoins de chauffage en agriculture, élevage et jardina-

gL, ou pour l'isolation thermique et le chauffage de tu-

yauteries, vannes et réservoirs, etc. et/ou comme compo- sants électriques, etc.

On indique ci-après les résultats d'essais ef-

fectués avec l'élément de rayonnement de chaleur conforme à l'invention. Essai 1 Avec une résine de polytétrafluoroéthylène comme

liant, on prépare un papier à base de fibres d'aluminosili-

cate et on obtient une feuille céramique de 0,3 mm d'épais-

seur. Après cuisson à 550 C, la feuille est revêtue, par un procédé d'impression à l'écran de soie, avec un milieu

d'impression comprenant du noir de carbone, une résine acry-

lique et de l'acétone. La feuille revêtue est ensuite cuite à 600 C et on obtient une couche de particules de carbone

de 13 g/m2 en quantité de carbone.

On constitue ensuite une paire d'électrodes par application d'une peinture d'argent en des points espacés sur la surface de la couche de particules de carbone, pour

obtenir un élément de rayonnement de chaleur en feuille.

L'élément de rayonnement de chaleur obtenu ci-

dessus a une longueur de 30 cm et une largeur de 10 cm, les électrodes étant disposées le long du bord longitudinal

de l'élément.

Sur une plaque en bois (A) d'une dimension de mm x 300 mm x 300 mm, on place une autre plaque en bois

d'une dimension de 5 mm x 500 mm x 500 mm et on pose l'6-

lément de rayonnement de chaleur sur cette dernière plaque

en bois (B).

On fait circuler un courant alternatif de 100 volts à travers l'élément de rayonnement de chaleur et on

mesure la température et la résistance électrique de l'élé-

ment, toutes les 5 minutes.

Le résultat est illustré par la figure 6 sur la-

quelle la courbe A indique la température de l'élément de

rayonnement de chaleur et la courbe B indique la résistan-

ce électrique de la couche de particules de carbone. minutes après le début de l'alimentation en

courant électrique, une petite quantité de fumée se pro-

duit,à une température de l'ordre de 170 C. Apres 30 mi-

nutes, la quantité de fumée augmente, à une température

de l'ordre de 2000C. Après 35 minutes, on arrête l'alimen-

tation électrique, à une température de l'ordre de 210 C On constate que les deux faces de la plaque en bois (B) ont brûlé et ont changé de couleur, légèrement jaunies. La surface de la plaque en bois (A) en contact

avec la plaque (B) est également un peu brûlée.

Toutefois, aucun phénomène anormal ne peut être

constaté sur l'élément de rayonnement de chaleur en feuille.

Comme on le voit sur la figure 6, l'élément de

rayonnement de chaleur ne subit aucune variation de résis-

tance électrique, même lorsque sa température varie.

Lorsqu'on place cet élément de rayonnement de chaleur sur une brique résistant à la chaleur, au lieu d'une plaque en bois, et qu'on l'alimente en énergie électrique, la température atteint 205 C après 30 minutes environ, puis

la température peut être maintenue constante, de façon sta-

ble. Essai 2 Le milieu d'impression semblable à celui qui est

utilisé dans l'Essai 1 est applique, par le procédé d'im-

pression à l'écran de soie, sur la surface d'une feuille cé-

ramique de 300 gm d'épaisseur, fabriquée comme dans le cas

de l'Essai 1, et on obtient une couche de particules de car-

bone de 11 g/m2 en quantité de carbone.

Aucune cuisson n'est effectuée lors de la fabri-

cation de la feuille céramique et même après l'impression.

En fait, la feuille céramique est seulement séchée par chauffage. La surface de la couche de particules de carbone est ensuite revêtue avec une peinture à l'argent, afin de constituer une paire d'électrodes, ce qui complète l'élé-

ment de rayonnement de chaleur.

L'élément de rayonnement de chaleur en feuille ainsi obtenu est dimensionné à une longueur de 40 cm et à

une largeur de 30 cm.

On place des plaques en bois (A) et (B) sembla-

bles à celles qui sont utilisées dans l'Essai 1, de la même

façon que dans l'Essai 1, et on pose un élément de rayonne-

ment de chaleur sur la plaque en bois (B).

On alimente cet élément de rayonnement de chaleur

en énergie électrique et on mesure sa température et sa ré-

sistance électrique, toutes les 10 minutes. Le résultat des

mesures est reporté sur la figure 7.

Sur la figure 7, la courbe A indique la tempéra-

ture de l'élément de rayonnement de chaleur et la courbe B indique la résistance électrique de la couche de particules

de carbone.

minutes environ après le début de l'alimenta-

tion en énergie électrique, la température est presque cons-

tante, de l'ordre de 52 à 55 C. Apres 130 minutes, on inter-

rompt l'alimentation en énergie électrique.

Pendant ce temps, la valeur de la résistance é-

lectrique est presque constante et elle ne change pas même

après l'arrêt de l'alimentation.

Essai 3 Un milieu d'impression semblable à celui qui est utilisé dans l'Essai 1 est appliqué sur la surface d'une feuille céramique,fabriquée comme dans le cas de l'Essai 1, par le procédé d'impression à l'écran de soie. On obtient une couche de particules de carbone de 9 g/m2 en quantité

de carbone.

L'élément de rayonnement de chaleur ainsi obtenu

est dimensionné à 25 cm x 25 cm.

L'épaisseur de la feuille céramique est de 300gm.

Après formation du papier et impression, aucune cuisson n'est effectuée.

On constitue une paire d'électrodes par applica-

tion de peinture à l'argent sur la surface de la couche de particules de carbone, ce qui complète la fabrication de

l'élément de rayonnement de chaleur.

On place des plaques en bois (A) et (B), sembla-

bles à celles qui sont utilisées dans l'Essai 1, de la

même façon que dans l'Essai 1, et on place également l'é-

lément de rayonnement de chaleur sur la plaque (B).

L'élément de rayonnement de chaleur est alimenté

en énergie électrique et on mesure sa température et sa ré-

sistance électrique toutes les 5 à 10 minutes. Les résul-

tats sont reportés sur la figure 8. Sur cette figure, la courbe A indique la température de l'élément de rayonnement

de chaleur et la courbe B indique la résistance de la cou-

che de particules de carbone.

minutes après le début de l'alimentation en énergie électrique, la température est stabilisée à 100 C

environ. Ensuite, après 90 minutes, tout l'élément de ra-

yonnement de chaleur est recouvert d'une feuille de mousse de polyuréthane, d'une épaisseur de 3 mm environ, afin

d'emmagasiner la chaleur.

Apres cette couverture, la température atteint

C environ après 15 minutes, puis la température se sta-

bilise. Après 60 minutes de couverture, on retire la feuille de polyuréthane. Par suite, la température revient, en 20 minutes environ, & la température de surface (de

l'ordre de 100'C) qui existait avant la couverture de poly-

uréthane, et une température stable est maintenue. De plus, après30 minutes, on interrompt l'alimentation en énergie

électrique et on laisse l'élément se refroidir naturelle-

ment. Bien que l'élément de rayonnement de chaleur en feuille soit soumis, comme décrit ci-dessus, à diverses conditions, par exemple qu'il n'est pas couvert d'une feuille de mousse de polyuréthane, puis qu'il est couvert

d'une telle feuille et que cette feuille est ensuite enle-

vée, sa résistance électrique (ohm) ne présente sensible-

ment pas de variation et elle reste sensiblement constan-

te, de l'ordre de 115 ohms.

Il est entendu que des modifications de détail peuvent être apportées dans la forme et la construction du dispositif suivant l'invention, sans sortir du cadre de celle-ci.

Claims (10)

Revendications

1. Elément de rayonnement de chaleur en forme de feuil-

le, caractérisé en ce qu'il comprend une feuille céramique (1) et une couche (2) de particules de carbone formée sur au moins une surface de la couche céramique, une paire d'électrodes (3) étant disposées sur la couche de particu- les de carbone, la feuille céramique ayant de préférence une épaisseur de 0,05 à 1 mm et la couche de particules de carbone ayant de préférence une épaisseur correspondant à

2,5 à 300 g/m2.

2. Elément de rayonnement de chaleur suivant la reven-

dication 1, caractérisé en ce que la feuille céramique est

fabriquée par transformation en papier de fibres cérami-

ques,en présence d'un liant, suivie ou non d'une cuisson, le liant étant de préférence un liant organique ou liant

non organique à base de baryum.

3. Elément de rayonnement de chaleur suivant la reven-

dication 2, caractérisé en ce que la feuille céramique, transformée en papier, est cuite à une température de 250

à 700 C.

4. Elément de rayonnement de chaleur suivant l'une

des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche

de particules de carbone est formée par revêtement, à l'ai-

de d'un procédé d'impression à l'écran, avec un milieu

d'impression comprenant des particules de carbone et un mi-

lieu de dispersion, suivi d'un chauffage pour séchage ou cuisson.

5. Elément de rayonnement de chaleur suivant l'une des

revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche de

particules de carbone est formée par trempage de la feuille céramique dans un mélange de particules de carbone et d'un milieu de dispersion, suivi d'un chauffage pour séchage ou cuisson.

6. Elément de rayonnement de chaleur suivant la reven-

dication 4 ou 5, caractérisé en ce que le milieu de disper-

sion est un mélange d'une résine organique et d'un solvant organique.

7. Elément de rayonnement de chaleur suivant la reven-

dication 6, caractérisé en ce que la résine organique est une résine liquide de polyéthylène téréphtalate, une résine acrylique liquide, une résine alkyde liquide ou une résine

de polytétrafluoroéthylène liquide.

8. Elément de rayonnement de chaleur suivant la reven-

dication 6, caractérisé en ce que le solvant organique est

une cétone ou un solvant aromatique.

9. Elément de rayonnement de-chaleur suivant la reven-

dication 4 ou 5, caractérisé en ce que la couche de parti-

cules de carbone, formée par impression à l'écran ou par

trempage, est cuite à une température de 400 à 700 C.

10.Elément de rayonnement de chaleur suivant la reven-

dication 4 ou 5, caractérisé en ce que la couche de parti-

cules de carbone, formée par impression à l'écran ou par

trempage, est séchée à une température ambiante de 150 C.