FR3136695A1 - Procede d’obtention d’un plancher chauffant pour vehicules, et plancher chauffant pour vehicules - Google Patents

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.10

Description

PROCEDE D’OBTENTION D’UN PLANCHER CHAUFFANT POUR VEHICULES, ET PLANCHER CHAUFFANT POUR VEHICULES

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.

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.

Sur le panneau supérieur du plancher est généralement prévu un revêtement de sol et, sous le panneau inférieur, une couche d'isolation thermique.

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.

De tels planchers sont décrits par exemple dans le 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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%.

La pression appliquée sur l’empilement est comprise entre 10 et 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.

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.

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.

Dans cette dernière variante, le support du film chauffant peut être réalisé dans la même matière que lesdites couches de fils/fibres.

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.

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%.

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.

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 :

, une vue schématique en coupe d’un exemple de plancher chauffant selon l’invention ;

, une vue schématique de face illustrant un exemple de support d’un film chauffant selon l’invention ;

, une vue schématique de face illustrant un exemple de film chauffant selon l’invention comportant le support illustré à la et un fil conducteur réparti selon un motif donné ;

, un détail de la montrant la fixation du fil conducteur sur le support ;

, un diagramme donnant en abscisses, la demi-largeur d‘un premier exemple de film chauffant selon l’invention et en ordonnées la température de surface du film chauffant, en utilisation, ce premier exemple de film comportant une densité uniforme de fils conducteur sur la surface de l’élément chauffant ;

, un diagramme donnant en abscisses, la demi-largeur d‘un deuxième exemple de film chauffant selon l’invention et en ordonnées la température de surface du film chauffant, en utilisation, ce deuxième exemple de film comportant une densité variable de fils conducteur sur la surface de l’élément chauffant ;

et sont des vues schématiques illustrant deux étapes du procédé selon l’invention

et sont des vues schématiques illustrant les étapes d’une variante de mise en œuvre du procédé selon l’invention ;

à sont des vues schématiques illustrant une autre variante de mise en œuvre du procédé selon l’invention

La illustre un plancher 1 qui est monté sur la structure 72 d’un véhicule, dans cet exemple un véhicule ferroviaire, grâce à des moyens de suspension 73, lesquels sont des découpleurs mécaniques.

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.

Comme l'illustre la , le panneau supérieur 50 du plancher est recouvert, sur sa face supérieure 500, d'un revêtement de sol 70 puisqu’il est situé vers l'intérieur du véhicule ferroviaire, tandis que le panneau inférieur 51 sera situé du côté de la voie sur laquelle le véhicule ferroviaire va rouler.

La montre également qu'un film chauffant 6 est situé entre le panneau supérieur 50 du plancher et la structure alvéolaire 4.

Ainsi, avec le plancher selon l'invention, le film chauffant 6 fait partie intégrante de la structure du plancher.

Or, ce plancher est soumis à des contraintes mécaniques importantes, notamment des vibrations engendrées à l'intérieur du véhicule lorsqu'il roule.

Avec la structure illustrée sur la , le film chauffant est localisé au plus près de l’habitacle du véhicule, ce qui permet de le chauffer beaucoup plus rapidement que lorsque le film est situé sous la face inférieure du panneau inférieur du plancher.

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.

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.

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.

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.

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.

Le revêtement de sol 7 peut par exemple être réalisé en caoutchouc et présenter une épaisseur d’au moins 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.

Dans l’exemple illustré à la , le plancher est plan. Cependant, l’invention n’est pas limitée à ce mode de réalisation et il pourrait comporter des niveaux différents ou des portions de surface courbes.

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.

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.

Cette grille peut être obtenue par tissage de fils naturels et/ou synthétiques ou encore par pressage d’une matière plastique.

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.

De façon générale, les dimensions des mailles sont choisies pour que la colle qui va être utilisée puisse facilement pénétrer à travers elles.

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.

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.

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.

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.

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.

L’épaisseur de ce support est comprise entre 0,01 et 3 mm et, de préférence, entre 0,05 et 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.

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.

. Ce fil conducteur comporte une âme réalisée en un matériau conducteur électrique et une gaine électriquement isolante qui entoure l’âme.

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.

L’âme du fil peut se présenter sous la forme d’un monobrin ou d’un multibrins.

Elle peut également comprendre un élément de renfort comme une tresse en Kevlar® ou en fibres de verre.

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.

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.

Dans l’exemple illustré à la , le fil conducteur 90 s’étend sur sensiblement toute la surface du support 8 et il réparti selon cinq zones : les zones latérales 91 à 94 situées sur chacun des côtés du support 8 et une zone centrale 95 située au centre du support.

Dans chacune de ces zones, le fil est disposé de façon à former une sinusoïde.

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.

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.

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.

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.

Chacune des deux extrémités libres 900, 901 du fil conducteur 90 est destinée à être reliée à une alimentation électrique (non illustrée).

L’intensité du courant est typiquement comprise entre 0,1 et 30 Ampères, sans que cela soit limitatif.

Le fil 90 est fixé sur le support 8 par tout moyen approprié et notamment par couture ou collage.

Les colles suivantes peuvent être par exemple utilisées : colle transfert, colle à chaud ou encore colle bi-composant.

Le fil peut également être fixé sur le support au moyen d’une couture.

La montre un détail de la situé au niveau d’un tronçon courbe 951. Cette couture est réalisée de façon classique de façon à permettre la liaison du fil conducteur 90 avec le support 8. Dans l’exemple illustré à la , la couture 902 est en zig-zag. Une machine à coudre industrielle standard peut permettre de réaliser cette couture.

Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à ce type de couture.

La montre également que l’espacement entre les parties droites des sinusoïdes d’une zone peut varier d’une zone à l’autre. Ainsi cet espacement est plus important dans la zone centrale 95 que pour les zones latérales 91 à 94. Cet espacement permet d’ajuster la densité du fil dans chaque zone. Dans l’exemple illustré à la , cette densité est plus importante dans les zones latérales que dans la zone centrale.

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.

Un film chauffant selon l’invention permet d’obtenir une puissance par surface comprise entre 50 et 5000 W/m².

L’intérêt de moduler la densité du fil va maintenant être expliqué en référence aux figures 5 et 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.

La courbe de la correspond à un film chauffant selon l’invention présentant une densité de fil conducteur uniforme sur la surface du support.

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.

La courbe de la correspond à un film chauffant selon l’invention présentant une densité de fil conducteur différenciée sur la surface du support, la densité étant plus importante sur les bords du support que dans sa partie centrale. Il s’agit donc d’un film chauffant du type illustré aux figures 2 et 3.

La courbe de la montre qu’avec un tel film, la température de surface du support est maintenue constante sur la moitié de la largeur du support et qu’elle ne décroît que de 30° C à 25,5° C.

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.

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.

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.

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.

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.

La illustre une étape de formation d’un empilement comprenant au moins un film chauffant 6 et une âme 4, dans lequel l’élément chauffant 9 du film chauffant est disposé entre l’âme et le support 8 du film chauffant. Une couche d’adhésif 4a est déposée entre le film chauffant et ladite âme 4.

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.

Une fois l’empilement réalisé, il est soumis à une compression schématisée par les deux flèches F1 et F2. Comme l’illustre la , celle-ci conduit à enfoncer l’élément chauffant 6 dans l’âme 4. Cette dernière est déformée pour créer une structure en creux de même forme que l’élément chauffant. Ceci est possible puisque le support ne constitue pas un obstacle entre l’âme et l’élément chauffant. Cet enfoncement est donc obtenu directement par l’application d’une pression, sans qu’il soit nécessaire de réaliser préalablement des canaux dans l’âme.

Cette compression peut être classiquement obtenue par des vérins ou par une mise sous vide de l’empilement.

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%.

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.

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.

Le plancher chauffant selon l’invention peut alors être obtenu, à partir de l’ensemble illustré à la , en déposant une couche d’adhésif sur chacune des faces en vis-à-vis de l’ensemble puis en positionnant un panneau inférieur sur l’âme et un panneau supérieur sur le support du film chauffant, pour fixer ces deux panneaux sur l’ensemble. Bien entendu, la couche d’adhésif pourrait aussi être déposée sur chacun des panneaux.

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.

Cet empilement est ensuite soumis à une compression illustrée schématiquement par les flèches F1 et F2, et la illustre le plancher chauffant obtenu. Comme cela a déjà été illustré et décrit en regard de la , à l’issue de cette étape de compression, l’élément chauffant est enfoncé dans l’âme 4, 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%. La compression peut être, par exemple, obtenue grâce à des vérins.

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.

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.

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.

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.

Une autre variante du procédé selon l’invention est illustrée aux figures 11 à 15, cette variante utilisant un moule 2.

Conformément à la , dans ce moule, est tout d’abord versée une résine polymérisable. Dans cette couche de résine 30a sont déposées plusieurs couches de fils ou fibres 30 (seules deux couches sont illustrées).

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 montre que l’âme 4 du plancher est ensuite déposée sur l’élément chauffant 9 du film chauffant.

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 ( ). L’empilement est alors soumis à une pression, ce qui conduit à l’enfoncement de l’élément chauffant dans l’âme 4, comme cela a été décrit en référence à la . 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%.

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 . Ces deux panneaux sont donc en matériau composite.

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.

La compression à l’intérieur du moule pourrait être obtenue par d’autres moyens qu’une mise sous vide.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Par ailleurs, la fixation du film chauffant est résistante dans le temps, malgré les vibrations auxquelles le véhicule est soumis.

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.

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.

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.

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.

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.

Claims (12)

1. 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 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 (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%.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pression appliquée sur l’empilement est comprise entre 10 et 1000 psi et, de préférence, entre 100 et 500 psi.
3. Procédé selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu’il comprend, après l’étape de compression, une étape de positionnement dudit panneau inférieur (51) sur ladite âme (4), du côté opposé au film chauffant, et dudit panneau supérieur (50) sur ledit support dudit film chauffant, une couche d’adhésif étant déposée entre ledit panneau supérieur (50) et ledit support et entre ledit panneau inférieur (51) et ladite âme (4).
4. Procédé selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l’empilement comprend également ledit panneau supérieur (50) et ledit panneau inférieur (51), une couche d’adhésif étant déposée entre ledit panneau supérieur et ledit support et entre ledit panneau inférieur (50) et ladite âme (4).
5. Procédé selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l’empilement est formé dans un moule (2) et comprend successivement une couche de résine polymérisable (30a) déposée au fond du moule et au moins une couche de fils/fibres (30) placée dans la résine, ladite âme (4) et ledit film chauffant (6), et au moins une couche de fils/fibres (31) enduite d’une couche de résine (31a), l’étape de compression permettant d’obtenir la polymérisation de la résine, ledit panneau supérieur (50) et ledit panneau inférieur (51) étant chacun formé par au moins une couche de fils/fibres et de résine polymérisée.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le support du film chauffant est réalisé dans la même matière que lesdites couches de fils/fibres.
7. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le fil chauffant est fixé sur ledit support par collage ou couture.
8. Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le support est formé d’une association de fils et/de fibres ménageant entre eux des espaces libres au travers du support.
9. Procédé selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l’élément chauffant présente une densité de fil variable sur sa surface.
10. Plancher chauffant pour véhicules 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 collé entre ledit panneau supérieur (50) et ladite âme (4), ledit film chauffant comprenant un support qui présente des orifices traversants et un élément chauffant (9) 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 (8) est disposé entre ledit panneau supérieur (50) et ledit élément chauffant (9) et en que ledit élément chauffant (9) est enfoncé dans ladite âme (4), le pourcentage de sa surface extérieure située à l’intérieur de l’âme étant compris entre 20 % et 90% .
11. Plancher selon la revendication 10, caractérisé en ce que l’âme (4) est une structure alvéolaire ou en nid d’abeille, ou encore en mousse, réalisée en une matière plastique ou composite , ou encore une structure en bois en liège ou en composite .
12. Plancher selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que le panneau supérieur et le panneau inférieur peuvent être réalisés en une matière métallique, composite ou plastique, ou encore en bois.