FR2808162A1 - Element chauffant sur substrat aluminium pour appareil electromenager - Google Patents

Abstract

Elément chauffant pour appareil électroménager tel que fond de bouilloire, de friteuse ou élément chauffant de semelle de fer à repasser, dont le substrat constitué par une plaque mince en aluminium pur ou allié au silicium ou allié au magnésium est recouvert d'un isolant sur lequel sont déposées des pistes chauffantes caractérisé en ce que l'isolant est une couche oxydée anodique d'épaisseur comprise entre 10 et 200 microns résistant aux brusques variations de température de la plaque.

Description

ELEMENT <B>CHAUFFANT SUR SUBSTRAT ALUMINIUM</B> <B>POUR APPAREIL</B> ELECTROMENAGER présente invention concerne les éléments chauffants pour appareils electrodomestiques et plus particulièrement pour les fers à repasser.

Les fers à repasser comportent de façon habituelle une enveloppe faisant poignée généralement en matière plastique et une semelle métallique chaude appliquée sur le linge à repasser. La semelle des fers récents est composee d'une plaque inférieure plane métallique chauffée par un corps moulé supérieur aluminium, ce corps étant appliqué sur la face interne de la plaque plane comportant un élément chauffant tubulaire. Pour des raisons de poids, d'encombrement, et d'économie, on a cherché à supprimer le corps moulé aluminium et à appliquer un élément chauffant directement sur la face interne de la plaque plane de la semelle du fer.

On connaît ainsi le brevet EP555159 dans lequel l'élément chauffant est une structure sandwich adhérente à la semelle. Mais cette structure nécessite des temps de fabrication et des précautions qui conduisent à une production insuffisamment économique.

connaît les plaques d'acier émaillé en leur face interne sur lesquelles est deposé un circuit en couche mince ou un circuit sérigraphié. Mais ce procedé nécessite l'emploi de compositions vitreuses suffisamment isolantes pour résister à la tension du secteur électrique. Ce type d'émail est déposé à haute température incompatible avec un substrat en aluminium d'une part et d'autre les retraits différentiels après cuisson de ce type d'émail et du substrat en aluminium induisent des tensions auxquelles une plaque plane de semelle de fer peut résister sans déformation.

On connaît le brevet FR1584094 qui décrit un circuit déposé sur un substrat en aluminium anodisé. Mais cette réalisation où la couche d'alumine n'atteint quelques microns n'est pas adaptée à un circuit travaillant à la tension du secteur électrique. Par ailleurs l'utilisation est limitée à des températures inférieures à celles d'une semelle de fer.

Le brevet EP120119 décrit un substrat en aluminium prévu pour recevoir un circuit électrique déposé. Une épaisse couche anodisée d'alumine assure avec un colmatage silicique l'isolation électrique. Mais si ce substrat peut recevoir un circuit électrique ou électronique, aucune indication ne permet de penser qu'il est adapté à subir des températures aussi élevées que celles subies par une semelle de fer.

Le brevet EP058023 décrit également un traitement de colmatage substrat en aluminium anodisé. La couche d'alumine est colmatée produit organométallique polymérisé par exemple par chauffage. Mais traitement de colmatage obligatoire pour obtenir une bonne tenue diélectrique constitue pas une sécurité redondante et ne présume pas de la tenue aux chocs thermiques rencontrés par un fer à repasser.

Le brevet FR2763780 décrit un procédé de fabrication de circuits imprimés sur substrat aluminium où une couche épaisse d'alumine est formée en surface pour servir d'isolant et peut supporter des températures élevées sans apparition de défauts. Le colmatage des pores n'est pas obligatoire. Cependant le circuit peut fonctionner lorsque le substrat est porté à température élevée, il est spécialement adapté à supporter l'implantation de circuits intégrés ou modules. Ces composants, que le support contribue à refroidir, n'ont de loin pas la puissance et les variations instantanées de température d'une semelle de fer. L'objet de l'invention ci après est un élément chauffant de semelle de fer à repasser, cet élément chauffant étant léger, peu encombrant, et économique à fabriquer.

Le but l'invention est atteint par un élément chauffant pour appareil électromenager tel que fond de bouilloire, de friteuse ou élément chauffant de semelle fer à repasser, dont le substrat constitué par une plaque mince en aluminium pur ou allié au silicium ou allié au magnésium est recouvert d'un isolant lequel sont déposées des pistes chauffantes, du fait que l'isolant est une couche oxydée anodique d'épaisseur comprise entre 10 et 200 microns résistant aux brusques variations de température de la plaque. L'utilisation de l'aluminium permet de bénéficier de tous les avantages de ce métal en particulier en ce qui concerne la répartition de température sur semelle. L'aluminium, pur ou allié au silicium ne comportant pratiquement pas magnésium est en outre facilement émaillable. Avantageusement pour bonne répartition de la chaleur, le substrat de l'élément chauffant recouvre grande partie de la surface interne de la semelle de fer, la puissance dissipée pouvant être élevée.

L'anodisation permet de bénéficier d'un isolant naturellement adhérent au support et dont la dilatation est compatible avec ce dernier.

De préférence la couche oxydée est du type de celle qu'on obtient par une oxydation anodique conduite dans une solution d'un acide à faible conductivité électrique, avec une densité de courant comprise entre 1 et 5 A/dm2 à une température stabilisée.

L'utilisation d'une oxydation dans une solution d'acide à faible conductivité électrique similaire à celle décrite dans le brevet FR2763780 mais appliquée à un élément chauffant d'appareil électroménager, permet d'obtenir de manière surprenante une bonne résistance en température et en tension de claquage.

En outre, de nombreux essais en atelier ont prouvé la bonne tenue en endurance de cette isolation lors de tests où la semelle de fer est soumise à de nombreux refroidissements brusques sur un feutre mouillé, tests largement représentatifs d'une semelle de fer chaude appliquée sur une pattemouille.

Dans version préférentielle, le substrat de l'élément chauffant est une semelle de fer émaillée préalablement à l'anodisation sur sa face externe destinée à être en contact avec les tissus, cet émaillage étant réalisé à une température qui détend le métal.

L'anodisation nécessite un traitement de détente du métal. En émaillant semelle avant l'anodisation on économise ce traitement de détente. préférence l'émail est protégé de la corrosion des bains d'anodisation par un vernis protecteur pelable.

De préférence les pores de la couche oxydée sont remplis par un autre oxyde métallique obtenu par décomposition d'un produit organométallique polymérisable tel qu'un silane, un dérivé organique du titane ou du zirconium ou du germanium ou de l'étain.

Bien que ce remplissage soit pas indispensable avec toutes les sortes de couches oxydées, il apporte sécurité de fonctionnement supplémentaire. Dans une autre version, la surface de la couche oxydée est imprégnée d'un produit polymérisable organique résistant en température tel qu'un polyester ou un polyamide.

Cette autre possibilité est plus facile à mettre en ceuvre et nécessite une cuisson à température moins élevée.

Dans une autre réalisation, l'elément chauffant est brasé sur la face intérieure de la semelle de fer à une temperature qui permet la cuisson des pistes.

Ceci permet l'obtention de semelles dont la face en contact avec les tissus est en acier inoxydable ayant une bonne répartition de la chaleur sur la surface.

Le brasage est effectué quand les pistes sont fraîchement déposées ce qui économise une cuisson de dernières.

L'invention sera mieux comprise à la lecture des exemples ci après.

Dans une réalisation préférentielle de l'invention, le substrat de l'élément chauffant constitue la semelle du fer qui est une plaque d'aluminium plane aux bords arrondis pour faciliter glisse sur les tissus. La semelle est détendue par un traitement thermique, recuit à 400 C, puis dégraissée, décapée et soigneusement nettoyée.

Une couche d'oxyde obtenue par oxydation anodique dans une solution d'acide à faible conductivité électrique est déposée par voie électrolytique sur la face interne au fer de la semelle. Lorsque le dépôt obtenu ne peut pas servir comme couche d'accrochage à un dépôt donnant de bonnes qualités de repassage à la face externe destinée à venir en contact avec le tissu repassé, cette face est masquée par des moyens habituels en galvanoplastie.

Une couche oxydée d'isolation suffisante est obtenue dans des solutions d'acide oxalique, citrique, lactique, ou tartrique avec sur la pièce une densité de courant de 1 à 5 AIdm2. Dans une version préférée, l'isolation produite par la couche oxydée est renforces par une isolation supplémentaire redondante pour plus de sécurite.

La couche d'isolation supplémentaire est de nature siliceuse dans un premier exemple de réalisation. Elle peut être obtenue par décomposition thermique d'un silane déposé en surface de l'oxyde.

Dans deuxième exemple de réalisation cette isolation supplémentaire un oxyde une combinaison d'oxydes des métaux tels que le titane, le zirconium, le germanium, l'étain. Elle peut être obtenue par décomposition thermique de précurseurs connus de ces métaux.

Dans un troisième exemple de réalisation l'isolation supplémentaire est une couche d'un verre à bas point de fusion tel que ceux qui sont utilisés pour réaliser des circuits hybrides. Cette couche peut être obtenue par exemple par sérigraphie d'une pâte 7802 de la société Metech et cuisson à 500 C sur la couche oxydée.

Le circuit électrique comporte des pistes chauffantes résistives déposées sur la couche oxydée. De préférence ces pistes sont des pâtes ou des encres déposées par sérigraphie et conductrices après cuisson. On peut par exemple utiliser une pâte polyimide chargée d'argent de référence CM3321 E de la société Protavic qui polymérise en une heure à 150 C suivie d'une heure à 275 C.

Avantageusement un film polyimide recouvre la face oxydée et ses pistes chauffantes. Ce film évite à l'ensemble d'être sensible à l'humidité. On l'obtient par exemple par dépôt sérigraphié d'une pâte IM891 de la société Protavic et polymérisation sur les pistes.

Dans la version la plus simple la face extérieure au fer de la semelle vient directement en contact avec le tissu. La face métallique est seulement nettoyée ou polie par un brossage mécanique.

Dans une version plus perfectionnée, la semelle du fer est une plaque plane aux bords arrondis pour qu'ils soient moins agressifs, réalisée dans un aluminium allié au silicium où le taux de magnésium est inférieur à 0,01 %. Cette plaque est émaillée sur sa face externe au fer à une température qui recuit l'aluminium et le détend. Il n'est donc pas nécessaire de réaliser un traitement de détente préalable à l'anodisation. L'émaillage donne de bonnes caractéristiques de repassage à la semelle. De préférence l'émail est protégé au moins pendant l'anodisation par un film protecteur pelable. La semelle comporte sur sa face interne une isolation et des pistes semblables à celles de l'exemple précédent. Lorsque l'utilisatrice repasse avec un fer équipé d'une semelle selon l'invention, les pistes chauffantes résistives dissipent dans l'aluminium une puissance importante pouvant aller jusqu'à 2 kW pour une semelle d'environ 2 L'aluminium a l'avantage de bien répartir la chaleur sur toute la surface. ailleurs, la semelle subit des échauffements à la température de consigne peut être supérieure à 250 C et être amenée au contact d'un linge humide, voir mouillé. Les tests sévères d'endurance montrent une bonne tenue de la semelle suivant l'invention.

Dans une autre réalisation, le substrat de l'élément chauffant est une plaque plane d'aluminium qu'on détend et qui reçoit une couche oxydée obtenue par oxydation anodique dans une solution d'un acide à faible conductivité électrique, comme dans les exemples précédents. De la même façon la couche oxydée peut recevoir au besoin une isolation supplémentaire, avant le dépôt des pistes. L'élément chauffant obtenu est brasé sur la face intérieure d'une semelle fer constituée par une plaque mince d'acier inoxydable. Avantageusement on utilise une brasure fondant à une température qui assure la cuisson des pistes déposées et/ou du dépôt protecteur, rendant l'opération plus économique. Cette opération est rendue possible par un contrôle rigoureux de l'atmosphère dans laquelle elle se déroule.

Dans une version différente, l'élément chauffant obtenu est fixé sur face intérieure d'une semelle de fer constituée par une plaque mince d'acier inoxydable dont les bords extérieurs sont roulés pour venir s'appuyer sur l'élément chauffant et le maintenir de façon connue. Le transfert thermique entre l'élément chauffant et la semelle est assuré par une fine couche de colle conductrice résistante à la chaleur telle qu'une colle silicone.

obtient ainsi une semelle qui a les mêmes avantages que celle de l'exemple précédent, mais avec une autre présentation.

L'application de cette invention n'est strictement réservée au domaine des fers à repasser, mais peut s'appliquer façon analogue à la face externe d'un fond de cuve prévu pour chauffer de l'eau dans une bouilloire ou de l'huile dans une friteuse.

Claims (6)

<B>REVENDICATIONS</B>

1. Elément chauffant pour appareil électroménager tel que fond de bouilloire, de friteuse ou elément chauffant de semelle de fer à repasser, dont le substrat constitué une plaque mince en aluminium pur ou allié au silicium ou allié au magnesium est recouvert d'un isolant sur lequel sont déposées des pistes chauffantes caractérisé en ce que l'isolant est une couche oxydée anodique d'épaisseur comprise entre 10 et 200 microns résistant aux brusques variations de température de la plaque.

2. Elément chauffant selon la revendication 1 caractérisé en ce la couche oxydée est du type de celle qu'on obtient par une oxydation anodique conduite dans une solution d'un acide à faible conductivité électrique, avec une densité de courant comprise entre 1 et 5 A/dm2 à température stabilisée.

3. Elément chauffant selon l'une des revendications 1 ou 2 caracterisé en ce que le substrat. de l'élément chauffant est une semelle de émaillée préalablement à l'anodisation sur sa face destinée à être en contact avec les tissus, cet émaillage étant réalisé à une température qui détend le métal.

4. Elément chauffant selon l'une des revendications 1 à 3 caracterise en ce que les pores de la couche oxydée sont remplis par un autre oxyde métallique obtenu par décomposition d'un produit organométallique polymérisable tel qu'un silane, un dérivé organique du titane ou du zirconium ou du germanium ou de l'étain.

5. Elément chauffant selon l'une des revendications 1 à 3 caracterise en ce que la surface de la couche oxydée est imprégnée d'un verre a point de fusion.

6. Elément chauffant selon l'une des revendications 1,2,4,5 caractérisé en ce qu'il est brasé sur la face intérieure de la semelle de fer à une température qui permet la cuisson des pistes.