WO2013104863A1 - Structure multicouches a alveoles a espacement constant - Google Patents

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WO2013104863A1 PCT/FR2013/050050 FR2013050050W WO2013104863A1 WO 2013104863 A1 WO2013104863 A1 WO 2013104863A1 FR 2013050050 W FR2013050050 W FR 2013050050W WO 2013104863 A1 WO2013104863 A1 WO 2013104863A1
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    • E04B2001/7691—Heat reflecting layers or coatings

Definitions

  • the present invention relates to a multilayer structure comprising at least a first layer comprising a first polymer film with a first face which is a free face of this first layer, and at least a second layer comprising a second polymer film, the second layer being joined in a contact region at the first layer on the first face, the first layer and the second layer forming outside this contact region a plurality of cells each surrounded by a portion of the contact region, each cell being closed and presenting a summit and being filled with gas.
  • Structures consisting of several layers, which have thermal insulation capabilities, and which also protect products against shocks.
  • This structure consists of a first layer which is a first polymer film 100 and a second layer which is a second film polymer 200 which is preformed to present regularly spaced cavities.
  • this second polymer film 200 is joined (by welding or gluing) to this first polymer film 100 at the zones that separate these cavities, each of these cavities forms a cell 400 which is filled with air.
  • the volume of air inside a cell 400 is greater or less depending on the temperature of the manufacturing process of the structure, which means that the cell 400 is more or less inflated to room temperature.
  • the first layer is flat at rest.
  • These cells 400 are cylindrical in shape with a circular section with a hemispherical vertex, as shown in FIG. 3, that is to say that the lower wall 410 of a cell 400 is a circular region of the first polymer film 100, the sidewall 440 of a cell 400 is a circular cylinder formed by the second polymeric film 200 and which extends the bottom wall 410, and the top wall (top) 450 of a cell 400 is a part of a sphere formed by the second polymeric film 200 and which extends the side wall 440 and closes the cell 400.
  • the cell 400 is of hemispherical shape, that is to say that the lower wall 410 of the cell 400 is a circular region of the first polymer film 100, and the upper wall 450 of the cell 400 is a part of a sphere formed by the second polymer film 200 and which extends the bottom wall 410 and closes the cell 400.
  • the present invention aims to remedy these disadvantages.
  • the invention aims to provide a multilayer structure whose thermal insulation properties are improved.
  • This object is achieved by virtue of the fact that the geometry of the contact region and of the cells is such that the distance d at the level of the first layer between any two adjacent cells is substantially constant, and that the first face of the first layer has a metal deposit.
  • the volume of this air being reduced, the convective heat transfer due to this extra-cellular air is minimized.
  • the thermal insulation of the structure is consequently improved.
  • the volume of air or gas present in the cells 40 is in contact with this first metallized face, and the heat flow through these cells is minimized.
  • FIG. 1 is a perspective view of a bilayer structure according to the invention
  • FIG. 2 is a view from above of other embodiments of bilayer structures according to the invention.
  • FIG. 3 shows a multilayer structure of bubble paper type, according to the prior art.
  • FIG. 1 shows an example where the multilayer structure according to the invention is a bilayer structure.
  • the first layer 10 consists of a first polymer film 13 whose first face 15 is called one of its faces.
  • the polymer film 13 of the first layer 10 may itself consist of several polymer films.
  • a second layer 20 made of a second polymer film 23 is fixed on the first face 15.
  • This fixation is carried out in a known manner using, for example, a second film 23 comprising Nucrel® (manufactured by Dupont de Nemours).
  • the polymer film (s) of the first layer 10 and / or the second layer 20 are selected from the group consisting of an ethylene vinyl alcohol (EVOH) polymer, a polyvinyl diene chloride (PVDC), a silicone oxide ( SiOx), a polyamide.
  • EVOH ethylene vinyl alcohol
  • PVDC polyvinyl diene chloride
  • SiOx silicone oxide
  • polyamide polyamide
  • junction zones form a continuous set (a connected set in the sense that any two points of this set can always be connected by a continuous line) which defines the contact region 30 between the first layer 10 and the second layer 20.
  • the first layer 10 and the second layer 20 form outside the contact region 30 a plurality of cells 40 separated by these junction areas. All of these cells 40 and the contact region 30 covers a portion, or all, of the surface of the first layer 10.
  • the first layer 10 and the second layer 20 form the cells 40, each cell occupying at rest a certain volume, as shown in Figure 1. A layer is at rest when not stressed.
  • the second layer 20 is curled when the first layer 10 is flat.
  • the first layer and the second layer are flexible membranes.
  • Membrane means a sheet whose thickness is less than 1/10 of its width and length (measured in a plane perpendicular to its thickness). This membrane is said to be flexible if it flames as soon as it is subjected to a compressive stress exerted in a plane perpendicular to its thickness when the membrane is at rest. In known manner, it is said that a structure of which one of the dimensions is large (greater than 5 times) in front of the other two, or whose two dimensions are large (greater than 5 times) in front of the third, flames if, when is compressed in the direction of one of its large dimensions, it deforms beyond a compression threshold value in a direction perpendicular to this direction.
  • the top 45 of a cell 40 is the point or set of points of the cell 40 which is farthest from the first layer 10. This vertex 45 is located on the second layer 20.
  • the cells 40 are identical in size and shape.
  • the size of a cell 40 is defined as the largest distance separating two points of the second layer delimiting this cell and located in a plane parallel to the first layer 10.
  • the height of a cell 40 is defined as the greatest distance between a point of the first layer 10 delimiting this cell 40 and a point of the second layer 20 delimiting this cell 40 (that is to say a point of its sum 45).
  • the dimensions of a cell 40 are thus given by its size and height.
  • the distance d between any two adjacent cells 40 at the level of the first layer 10 is substantially constant. This distance is the width of the junction zone separating these two cells.
  • the total volume between the first layer 10 and the film F on the portion of the first layer 10 covered by all the cells 40 and the contact region 30 consists of the cells 40, the second film 20, and interstices. -alveolar between the cells 40.
  • the geometry of the contact region 30 and the cells 40 is such that the ratio of the inter-alveolar volume outside the cells 40 between the first layer 10 and the film F at this total volume is minimized.
  • this distance is equal to the minimum distance ⁇ between two cells 40 when these cavities 40 are of circular section (this minimum distance d 0 being measured along the segment connecting the centers of the circles of these two cells, see Figure 1).
  • the cells 40 are thus nested as close as the pieces of a puzzle.
  • the contact region 30 is thus a network of crossed strips of constant width equal to the distance d.
  • These strips can be rectilinear or curved according to the shape of each of the cells 40.
  • the width d depends on the process used for fixing the second layer 20 on the first layer 10.
  • each part of the contact region 30 surrounding a single cell 40 is a polygon.
  • each cell 40 forms on the first layer 10 a polygon.
  • these polygons are identical in shape and size for each of the cells 40, that is to say that each of the cells 40 forms on the first layer 10 a polygon, which is identical regardless of the cell 40.
  • the height of the cells 40 is identical for each of the cells 40.
  • the cells 40 then form a regular and repetitive network, that is to say that this network is invariant by a virtual translation of bringing a cell 40 on a cell that is adjacent thereto.
  • this polygon is a regular polygon, convex (each internal angle of the polygon is less than 180 °), or convex and concave (some internal angles of the polygon are less than 180 °, the other angles are greater than 180 °).
  • This polygon can be chosen from the group consisting of squares, regular hexagons.
  • each cell 40 forms on the first layer 10 a hexagon, surrounded by six other hexagons formed by the six cells 40 adjacent to this cell 40. This situation is illustrated in FIG.
  • the distance d between two adjacent cells 40 is then the width of the contact region 30 between these two cells 40.
  • each polygonal cavity 40 has side walls 44 which are perpendicular to the plane of the first layer 10 (when this layer is at rest). These side walls 44 extend in joining to form the top 45 of the cell 40, this vertex thus having the shape of a dome more or less flattened.
  • the summit 45 has for example in its central region a flat region.
  • the height of the side walls 44 is at least half of the total height of the cell 40, which allows to minimize the inter-alveolar volume. Indeed, above the side walls 44, the distance between the second layers 20 of two adjacent cells 40 becomes greater than the width of the contact region 30 between these cells 40.
  • the height of the side walls 44 represents at least two-thirds of the total height of the cell 40.
  • the height of the side walls 44 is substantially equal to the total height of the cell 40.
  • the top 45 of each cell 40 is substantially flat, and the inter-alveolar volume is equal to its minimum for the present cell geometry 40 and for their spacing.
  • Such a cell 40 is shown in Figure 1 in the case where the cell is hexagonal regular (the sides and angles of the hexagon are all identical).
  • FIG. 2 is a top view (in a plane parallel to the first layer 10) of bilayer structures 1 according to the invention, the cells 40 have other geometries. Each structure 1 has a regular checkerboard of identical cells 40.
  • the geometries shown are on the one hand 40 square cells, on the other hand cells 40 with a concave and convex geometry, the concave portion of a cell 40 conforming to the convex portion of an adjacent cell 40.
  • two adjacent cells 40 are spaced apart at the level of the first layer 10 by a constant distance equal to the width of the contact region 30 separating these cells 40.
  • the cells 40 are filled with air.
  • each of the cells 40 is filled with a more thermally insulating gas than air, for example a rare gas such as argon, krypton, xenon, or a mixture of these gases.
  • a rare gas such as argon, krypton, xenon, or a mixture of these gases.
  • thermo conductivity Ae thermo conductivity
  • the inventors have notably carried out tests for a cell geometry 40 which is hexagonal.
  • the data were as follows:
  • Material of the layer 10 polyethylene polymer film with a thickness of 50 microns.
  • Material of the layer 20 polyamide polymer film with a thickness of 100 microns.
  • the thermal conductivity Ae in mW / nrK (10 3 Watt per meter and per degree Kelvin) is optimum for El, that is to say that for such a hexagonal cell, the optimum size is 23.1 mm and the optimum height is 7.5 mm.
  • Material of the layer 100 polyethylene polymer film with a thickness of 25 microns.
  • Material of the layer 200 polyethylene polymer film with a thickness of 200 microns.
  • the thermal conductivity Ae in mW / nrK is substantially invariant for such a hemispherical cell.
  • the inventors have found that the minimum of the thermal conductivity varies according to the orientation of the first layer 10 relative to the vertical. Indeed, gravity has an influence on heat transfer, especially on convection. Thus, the heat transfer is less important when the largest dimension of the cell 40 is oriented horizontally than when the largest dimension of the cell 40 is oriented in the vertical direction.
  • the inventors have surprisingly discovered that, for a given shape of cell 40, a given distribution and spacing of the cells 40, given materials for the first layer 10 and the second layer 20, and a gas given inside the cells 40, there is a value of the ratio between the height of the cell 40 and its size measured along the first layer 10 (when this first layer is flat) for which the heat transfer is the same whatever the orientation of the cell.
  • the inventors have notably carried out tests for a cell geometry 40 which is hexagonal.
  • Material of the layer 10 polyethylene polymer film with a thickness of 50 micron.
  • Material of the layer 20 polyamide polymer film with a thickness of 100 microns.
  • El sample has a thermal conductivity (flux) of 12.76 mW / nrK with a standard deviation of 0.31 compared to the average thermal conductivities for different orientations of the thermal flux with respect to Earth's gravity.
  • the thermal conductivity Ke of the sample El is therefore the most isotropic among the other samples tested, which have a higher standard deviation than that of the sample El.
  • the inventors have also unexpectedly discovered that, for a given cell geometry 40, a given distribution and spacing of the cells, and given materials for the first layer 10 and the second layer 20, this thermal transfer presents a economic optimum for a given gas inside the cells 40.
  • the inventors have notably carried out tests for a cell geometry 40 which is hexagonal.
  • Material of the layer 20 polyamide polymer film 100 microns.
  • the optimum mixture of gases in a cell 40 (as used in this test) from the economic point of view for a thermal conductivity of 20 mW / nrK is therefore a mixture of 5% air, 79% argon and 16% by weight. % of Krypton.
  • the first face 15 of the first layer 10 has a metal deposit 50.
  • the first face 15 of the first film 10 carrying the metal deposit 50 is in contact with the volume of air or gas present in the cells 40 between the first layer 10 and the second layer 20, or, equivalently, between the first film 13 and the second film 23, and this metallized face 15 constitutes the face of the first film 10 having the lowest emissivity, the heat flow through these cells 40 is minimized.
  • the second layer 20 is fixed (for example by welding, or bonding) to the metal deposit 50.
  • the metal of this metal deposit 50 is selected from the group consisting of aluminum, iron, copper, tin, nickel, silver, chromium, gold.
  • This metal deposit 50 can also be one or more oxides of one of the metals of the group above, a mixture of these metals, or an alloy of these metals.
  • the first face 15 has a deposit 50 which is opaque to the terahertz radiation (far infrared), which gives the structure according to the invention a better thermal insulation.
  • such a deposit 50 is made of a material selected from the group consisting of lamination-deposited aluminum, gas-phase condensation-deposited aluminum, cathodically-deposited aluminum, one the following materials deposited by cathodic transfer: iron, copper, tin, nickel, silver, chromium, gold, a mixture of these metals, one or more oxides of these metals, one or more alloys of these metals.
  • the polymer film 13 is made of a polyethylene terephthalate and the deposit 50 is a 9 micron aluminum foil laminated on this polymer film 13.
  • a first layer 10 is a polymer film (optionally having a metal deposit 50), and a second layer 20 is a polymer film.
  • a first layer 10 may also comprise several films, and / or the second layer 20 a plurality of films.
  • the cells 40 may have variations in geometry and / or size, or be arranged in a network that is not regular and repetitive, while remaining within the scope of the invention.
  • a multilayer structure 1 according to the invention may comprise more than two layers.

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Description

STRUCTURE MULTICOUCHES A ALVEOLES
A ESPACEMENT CONSTANT
La présente invention concerne une structure multicouche comportant au moins une première couche comprenant un premier film polymère avec une première face qui est une face libre de cette première couche, et au moins une deuxième couche comprenant un deuxième film polymère, la deuxième couche étant jointe en une région de contact à la première couche sur la première face, la première couche et la deuxième couche formant en dehors de cette région de contact une pluralité d'alvéoles entourées chacune par une partie de la région de contact, chaque alvéole étant fermée et présentant un sommet et étant remplie de gaz.
On connaît des structures constituées de plusieurs couches, qui présentent des capacités d'isolation thermique, et qui permettent également de protéger des produits contre les chocs.
Il s'agit notamment de la structure appelée « papier à bulles », et qui est illustrée en figure 3. Cette structure est constituée d'une première couche qui est un premier film polymère 100 et d'une seconde couche qui est un second film polymère 200 qui est préformé pour présenter des cavités régulièrement espacées. Ainsi, lorsque ce second film polymère 200 est joint (par soudure ou collage) sur ce premier film polymère 100 au niveau des zones qui séparent ces cavités, chacune de ces cavités forme une alvéole 400 qui est remplie d'air. Le volume d'air à l'intérieur d'une alvéole 400 est plus ou moins important selon la température du procédé de fabrication de la structure, ce qui signifie que l'alvéole 400 est plus ou moins gonflée à température ambiante.
La première couche est plane au repos.
Ces alvéoles 400 sont de forme cylindrique à section circulaire avec un sommet hémisphérique, comme représenté sur la figure 3, c'est-à-dire que la paroi inférieure 410 d'une alvéole 400 est une région circulaire du premier film polymère 100, la paroi latérale 440 d'une alvéole 400 est un cylindre circulaire formé par le second film polymère 200 et qui prolonge la paroi inférieure 410, et la paroi supérieure (sommet) 450 d'une alvéole 400 est une partie d'une sphère formée par le second film polymère 200 et qui prolonge la paroi latérale 440 et ferme l'alvéole 400. Alternativement, l'alvéole 400 est de forme hémisphérique, c'est-à- dire que la paroi inférieure 410 de l'alvéole 400 est une région circulaire du premier film polymère 100, et la paroi supérieure 450 de l'alvéole 400 est une partie d'une sphère formée par le second film polymère 200 et qui prolonge la paroi inférieure 410 et ferme l'alvéole 400.
Dans une structure multicouches telle que ce papier à bulles il se produit un transfert thermique (dans une direction perpendiculaire à la première couche lorsqu'elle est repos) à la fois par conduction dans les parois des bulles, par convection dans l'air contenu dans les bulles et autour des bulles, et par radiation entre les parois 410 et 450.
Une telle structure présente cependant des performances d'isolation thermique qui sont dans certaines applications insuffisantes.
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients.
L'invention vise à proposer une structure multicouches dont les propriétés d'isolation thermiques sont améliorées.
Ce but est atteint grâce au fait que la géométrie de la région de contact et des alvéoles est telle que la distance d au niveau de la première couche entre deux alvéoles adjacentes quelconques est sensiblement constante, et que la première face de la première couche présente un dépôt métallique.
Grâce à ces dispositions, on réduit le volume d'air entre les alvéoles par rapport à des alvéoles circulaires où la distance entre deux alvéoles adjacentes est variable. Or cet air est libre de circuler entre les alvéoles et contribue ainsi à transférer la chaleur au travers de la structure multicouches.
Selon l'invention, le volume de cet air étant réduit, le transfert thermique par convection dû à cet air extra alvéolaire est minimisé. L'isolation thermique de la structure est en conséquence améliorée.
De plus, le volume d'air ou de gaz présent dans les alvéoles 40 est en contact avec cette première face métallisée, et le flux thermique au travers de ces alvéoles est minimisé.
L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux, à la lecture de la description détaillée qui suit, d'un mode de réalisation représenté à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'une structure bicouches selon l'invention,
- la figure 2 est une vue de dessus d'autres modes de réalisation de structures bicouches selon l'invention,
- la figure 3 montre une structure multicouche de type papier à bulles, selon l'art antérieur.
Dans la description qui suit les termes "intérieur" et "extérieur" indiquent, en référence à deux couches adjacentes quelconques, respectivement l'espace entre ces deux couches et la région à l'extérieur de ces deux couches.
La figure 1 montre un exemple où la structure multicouches selon l'invention est une structure bicouches. La première couche 10 est constituée d'un premier film polymère 13 dont on appelle première face 15 une de ses faces.
Le film polymère 13 de la première couche 10 peut lui-même être constitué de plusieurs films polymères.
On fixe sur la première face 15 une deuxième couche 20 constituée d'un deuxième film polymère 23.
Cette fixation est effectuée de façon connue en utilisant par exemple un deuxième film 23 comprenant du Nucrel® (fabriqué par Dupont de Nemours).
Par exemple, le ou les films polymère de la première couche 10 et/ou de la deuxième couche 20 sont choisis dans le groupe comprenant un polymère d'éthylène vinyle alcool (EVOH), un polyvinyldiène chloride (PVDC), un oxyde de silicone (SiOx), un polyamide.
La fixation du deuxième film 23 sur le premier film 13 est effectuée en certaines zones de jonction sélectionnées de la surface du premier film 13. Ces zones de jonction forment un ensemble continu (un ensemble connexe au sens où deux points quelconques de cet ensemble peuvent toujours être reliées par une ligne continue) qui définit la région de contact 30 entre la première couche 10 et la deuxième couche 20.
La première couche 10 et la deuxième couche 20 forment en dehors de la région de contact 30 une pluralité d'alvéoles 40 séparées par ces zones de jonctions. L'ensemble de ces alvéoles 40 et la région de contact 30 recouvre une portion, ou la totalité, de la surface de la première couche 10. La première couche 10 et la deuxième couche 20 forment les alvéoles 40, chaque alvéole occupant au repos un certain volume, comme représenté sur la figure 1. Une couche est au repos lorsqu'elle n'est pas contrainte.
Ainsi, la deuxième couche 20 est gondolée lorsque la première couche 10 est plane.
Par exemple, la première couche et la deuxième couche sont des membranes souples.
On entend par membrane une feuille dont l'épaisseur est inférieure à 1/10 de sa largeur et de sa longueur (mesurées dans un plan perpendiculaire à son épaisseur). Cette membrane est dite souple si elle flambe dès qu'elle est soumise à une contrainte en compression exercée dans un plan perpendiculaire à son épaisseur lorsque cette membrane est au repos. De façon connue, on dit qu'une structure dont une des dimensions est grande (supérieure à 5 fois) devant les deux autres, ou dont deux des dimensions sont grandes (supérieure à 5 fois) devant la troisième, flambe si, lorsqu'elle est soumise à une compression dans la direction d'une de ses grandes dimensions, elle se déforme au-delà d'une valeur seuil de compression dans une direction perpendiculaire à cette direction.
Le sommet 45 d'une alvéole 40 est le point ou l'ensemble de points de l'alvéole 40 qui est le plus éloigné de la première couche 10. Ce sommet 45 est situé sur la deuxième couche 20.
Les alvéoles 40 sont identiques en taille et en forme.
On définit la taille d'une alvéole 40 comme la plus grande distance séparant deux points de la deuxième couche 20 délimitant cette alvéole et situés dans un plan parallèle à la première couche 10.
On définit la hauteur d'une alvéole 40 comme la plus grande distance entre un point de la première couche 10 délimitant cette alvéole 40 et un point de la deuxième couche 20 délimitant cette alvéole 40 (c'est-à-dire un point de son somment 45).
Les dimensions d'une alvéole 40 sont ainsi données par sa taille et sa hauteur.
Selon l'invention, la distance d entre deux alvéoles 40 adjacentes quelconques au niveau de la première couche 10 est sensiblement constante. Cette distance est la largeur de la zone de jonction séparant ces deux alvéoles.
On considère un film F (non représenté) qui est sensiblement parallèle à cette première couche 10, et tangent à chacun des sommets 45 des alvéoles 40.
Le volume total entre la première couche 10 et le film F sur la portion de la première couche 10 recouverte par l'ensemble des alvéoles 40 et par la région de contact 30 est constitué des alvéoles 40, du deuxième film 20, et des espaces inter-alvéolaires entre les alvéoles 40.
Ainsi, selon l'invention, la géométrie de la région de contact 30 et des alvéoles 40 est telle que le rapport du volume inter-alvéolaire à l'extérieur des alvéoles 40 entre la première couche 10 et le film F à ce volume total est minimisé.
En effet, la distance d entre deux alvéoles 40 adjacentes quelconques dans le plan de la première couche 10 étant sensiblement constante, cette distance est égale à la distance minimale do séparant deux alvéoles 40 lorsque ces alvéoles 40 sont de section circulaire (cette distance minimale d0 étant mesurée le long du segment reliant les centres des cercles de ces deux alvéoles, voir figure 1).
Les alvéoles 40 sont ainsi imbriquées au plus près comme les pièces d'un puzzle.
La région de contact 30 est ainsi un réseau de bandes croisées de largeur constante égale à la distance d.
Ces bandes peuvent être rectilignes ou courbes selon la forme de chacune des alvéoles 40.
La largeur d dépend du processus utilisé pour la fixation de la deuxième couche 20 sur la première couche 10.
Par exemple, chaque partie de la région de contact 30 entourant une seule alvéole 40 est un polygone.
Ainsi, chaque alvéole 40 forme sur la première couche 10 un polygone.
Par exemple, ces polygones sont identiques en forme et en taille pour chacune des alvéoles 40, c'est-à-dire que chacune des alvéoles 40 forme sur la première couche 10 un polygone, qui est identique quelle que soit l'alvéole 40. Par exemple, la hauteur des alvéoles 40 est identique pour chacune des alvéoles 40.
Les alvéoles 40 forment alors un réseau régulier et répétitif, c'est-à- dire que ce réseau est invariant par une translation virtuelle consistant à amener une alvéole 40 sur une alvéole qui lui est adjacente.
Cette disposition et ces caractéristiques des alvéoles 40 présentent l'avantage que la fabrication de la structure selon l'invention est plus aisée et moins coûteuse.
Par exemple, ce polygone est un polygone régulier, convexe (chaque angle interne du polygone est inférieur à 180°), ou convexe et concave (certains angles internes du polygone sont inférieurs à 180°, les autres angles sont supérieurs à 180°).
Ce polygone peut être choisi dans le groupe comprenant les carrés, les hexagones réguliers.
Par exemple, chaque alvéole 40 forme sur la première couche 10 un hexagone, entourée par six autres hexagones formés par les six alvéoles 40 adjacentes à cette alvéole 40. Cette situation est illustrée en figure 1.
La distance d entre deux alvéoles 40 adjacentes est alors la largeur de la région de contact 30 entre ces deux alvéoles 40.
Par exemple, chaque alvéole polygonale 40 présente des parois latérales 44 qui sont perpendiculaires au plan de la première couche 10 (lorsque cette couche est au repos). Ces parois latérales 44 se prolongent en se rejoignant afin de former le sommet 45 de l'alvéole 40, ce sommet ayant ainsi la forme d'un dôme plus ou moins aplati.
Le sommet 45 présente par exemple dans sa région centrale une région plane.
Par exemple, la hauteur des parois latérales 44 représente au moins la moitié de la hauteur totale de l'alvéole 40, ce qui permet de minimiser le volume inter-alvéolaire. En effet, au-dessus des parois latérales 44, la distance entre les deuxièmes couches 20 de deux alvéoles 40 adjacentes devient supérieure à la largeur de la région de contact 30 séparant ces alvéoles 40.
Avantageusement, la hauteur des parois latérales 44 représente au moins les deux-tiers de la hauteur totale de l'alvéole 40.
Par exemple, la hauteur des parois latérales 44 est sensiblement égale à la hauteur totale de l'alvéole 40. Ainsi, le sommet 45 de chaque alvéole 40 est sensiblement plat, et le volume inter-alvéolaire est égal à son minimum pour la présente géométrie d'alvéole 40 et pour leur espacement.
Une telle alvéole 40 est représentée en figure 1 dans le cas où cette alvéole est hexagonale régulière (les côtés et angles de l'hexagone sont tous identiques).
La figure 2 est une vue de dessus (dans un plan parallèle à la première couche 10) de structures bicouches 1 selon l'invention dont les alvéoles 40 présentent d'autres géométries. Chaque structure 1 présente un damier régulier d'alvéoles 40 identiques.
Les géométries représentées sont d'une part des alvéoles 40 carrées, d'autre part des alvéoles 40 avec une géométrie à la fois concave et convexe, la partie concave d'une alvéole 40 épousant la partie convexe d'une alvéole 40 adjacente. Dans chaque cas, deux alvéoles 40 adjacentes sont espacées au niveau de la première couche 10 d'une distance d constante égale à la largeur de la région de contact 30 séparant ces alvéoles 40.
Les alvéoles 40 sont remplies d'air.
Avantageusement, chacune des alvéoles 40 est remplie d'un gaz plus isolant thermiquement que l'air, par exemple un gaz rare tel que l'argon, le krypton, le xénon, ou un mélange de ces gaz.
Selon l'invention, on cherche à minimiser le transfert thermique dans une direction perpendiculaire à la première couche 10, ce transfert ayant lieu à la fois par conduction dans les parois des alvéoles 40, et par convection dans l'air ou le gaz contenu dans les alvéoles 40 et dans l'espace inter-alvéolaire.
Ainsi, en réalisant des essais avec une structure selon l'invention présentant diverses géométries d'alvéoles 40, les inventeurs ont constaté, de façon surprenante, que, pour une géométrie donnée d'alvéole 40, une répartition et un espacement donnés des alvéoles, des matériaux donnés pour la première couche 10 et la deuxième couche 20, et un gaz donné à l'intérieur des alvéoles 40, ce transfert thermique (conductivité thermique Ae) présente un minimum pour une taille particulière et une hauteur particulière d'alvéole 40.
Les inventeurs ont effectué notamment des essais pour une géométrie d'alvéole 40 qui est hexagonale. Les données étaient les suivantes :
Espacement des alvéoles d = 1mm
Matériau de la couche 10 : film polymère en polyéthylène d'une épaisseur de 50 microns.
Matériau de la couche 20 : film polymère en polyamide d'une épaisseur de 100 microns.
Gaz à l'intérieur des alvéoles : Krypton
Dimensions d'une alvéole 40 :
Figure imgf000010_0001
Résultat : la conductivité thermique Ae en mW/nrK (103 Watt par mètre et par degré Kelvin) est optimum pour E.l, c'est-à-dire que, pour une telle alvéole hexagonale, la taille optimum est de 23,1 mm et la hauteur optimum est de 7,5 mm.
A titre de comparaison, les inventeurs ont également effectué des essais pour une géométrie d'alvéole qui est hémisphérique, c'est-à-dire une alvéole dont la géométrie est celle des alvéoles 400 selon l'art antérieur (figure 3).
Les données étaient les suivantes :
- Espacement minimum entre les alvéoles do = 1,2mm
- Matériau de la couche 100 : film polymère en polyéthylène d'une épaisseur de 25 microns.
- Matériau de la couche 200 : film polymère en polyéthylène d'une épaisseur de 200 microns.
- Gaz à l'intérieur des alvéoles : Krypton
- Dimensions d'une alvéole 40 :
Figure imgf000010_0002
Résultat : la conductivité thermique Ae en mW/nrK est sensiblement invariante pour une telle alvéole hémisphérique. En outre, les inventeurs ont constaté que le minimum de la conductivité thermique varie en fonction de l'orientation de la première couche 10 par rapport à la verticale. En effet, la gravité a une influence sur le transfert thermique, spécialement sur la convection. Ainsi, le transfert thermique est moins important lorsque la dimension la plus grande de l'alvéole 40 est orientée selon l'horizontal que lorsque la dimension la plus grande de l'alvéole 40 est orientée selon la verticale.
Par ailleurs, les inventeurs ont découvert, de façon surprenante, que, pour une forme donnée d'alvéole 40, une répartition et un espacement donnés des alvéoles 40, des matériaux donnés pour la première couche 10 et la deuxième couche 20, et un gaz donné à l'intérieur des alvéoles 40, il existe une valeur du rapport entre la hauteur de l'alvéole 40 et sa taille mesurée le long de la première couche 10 (lorsque cette première couche est plane) pour laquelle le transfert thermique est le même quel que soit l'orientation de l'alvéole.
Les inventeurs ont effectué notamment des essais pour une géométrie d'alvéole 40 qui est hexagonale.
Les données étaient les suivantes :
- Matériau de la couche 10 : film polymère en polyéthylène d'une épaisseur de 50 micron.
- Matériau de la couche 20 : film polymère en polyamide d'une épaisseur de 100 micron.
- Gaz à l'intérieur des alvéoles : Krypton
- Dimensions d'une alvéole 40 :
Figure imgf000011_0001
Résultat : l'échantillon E.l. présente une conductivité thermique (flux) de 12,76 mW/nrK avec un écart type de 0,31 par rapport à la moyenne des conductivités thermiques pour différentes orientations du flux thermique par rapport à la gravité terrestre. La conductivité thermique Ke de l'échantillon E.l. est donc la plus isotrope parmi les autres échantillons testés, qui présentent un écart type supérieur à celui de l'échantillon E.l.
Les inventeurs ont également découvert, de façon inattendue, que, pour une géométrie donnée d'alvéole 40, une répartition et un espacement donnés des alvéoles, et des matériaux donnés pour la première couche 10 et la deuxième couche 20, ce transfert thermique présente un optimum économique pour un gaz donné à l'intérieur des alvéoles 40.
Les inventeurs ont effectué notamment des essais pour une géométrie d'alvéole 40 qui est hexagonale.
Les données étaient les suivantes :
- Espacement des alvéoles d = 1,98 mm
- Matériau de la couche 10 : film polymère en polyéthylène d'une épaisseur de 50 microns.
- Matériau de la couche 20 : film polymère polyamide 100 microns.
- Mélange gazeux à l'intérieur d'une alvéole 40 :
Figure imgf000012_0001
Résultat : le coût de ia conductivité thermique Ke = 20 mW/m'K est optimum pour l'échantillon F. l.
Le mélange optimum de gaz dans une alvéole 40 (telle qu'utilisé dans ce test) du point de vue économique pour une conductivité thermique de 20 mW/nrK est donc un mélange de 5% d'air, 79% d'argon et 16% de Krypton.
Selon l'invention, la première face 15 de la première couche 10 présente un dépôt métallique 50.
Ainsi, la première face 15 du premier film 10 portant le dépôt métallique 50 est en contact avec le volume d'air ou de gaz présent dans les alvéoles 40 entre la première couche 10 et la deuxième couche 20, ou, de façon équivalente, entre le premier film 13 et le deuxième film 23, et cette face métallisée 15 constitue la face du premier film 10 ayant la plus basse émissivité, le flux thermique au travers de ces alvéoles 40 est minimisé.
Dans ce cas, la deuxième couche 20 est fixée (par exemple par soudage, ou collage) sur le dépôt métallique 50.
Il en résulte une meilleure isolation thermique pour une structure multicouches 1 comprenant un ensemble formé de cette première couche 10 et de cette deuxième couche 20, comparé à une structure multicouches où c'est la face opposée à la face métallisée 15 du premier film 10 qui est en contact avec le volume d'air présent dans les alvéoles 40 entre la première couche 10 et la deuxième couche 20, car cette face opposée, étant en polymère, a une émissivité plus élevée.
Par exemple, le métal de ce dépôt métallique 50 est choisi dans le groupe comprenant l'aluminium, le fer, le cuivre, l'étain, le nickel, l'argent, le chrome, l'or.
Ce dépôt métallique 50 peut être également un ou plusieurs oxydes d'un des métaux du groupe ci-dessus, un mélange de ces métaux, ou un alliage de ces métaux.
Par exemple, la première face 15 présente un dépôt 50 qui est opaque aux rayonnements de l'ordre du terahertz (infrarouge lointain), ce qui confère à la structure selon l'invention une meilleure isolation thermique.
Par exemple, un tel dépôt 50 est constitué d'un matériau choisi dans le groupe composé de l'aluminium déposé par lamination, de l'aluminium déposé par condensation en phase gazeuse, de l'aluminium déposé par transfert cathodique, de l'un des matériaux suivants déposés par transfert cathodique : le fer, le cuivre, l'étain, le nickel, l'argent, le chrome, l'or, un mélange de ces métaux, un ou des oxydes de ces métaux, un ou des alliages de ces métaux.
Par exemple, le film polymère 13 est constitué d'un polyethylène Terephtalate et le dépôt 50 est une feuille d'aluminium de 9 microns qui est laminée sur ce film polymère 13. Dans la description ci-dessus, une première couche 10 est un film polymère (présentant éventuellement un dépôt métallique 50), et une seconde couche 20 est un film polymère.
Selon l'invention, une première couche 10 peut également comprendre plusieurs films, et/ou la deuxième couche 20 plusieurs films.
Les alvéoles 40 peuvent présenter des variations en géométrie et/ou taille, ou être disposées selon un réseau qui n'est pas régulier et répétitif, tout en restant dans la portée de l'invention.
Une structure multicouches 1 selon l'invention peut comporter plus de deux couches.

Claims

REVENDICATIONS
1. Structure multicouches (1) comportant au moins une première couche (10) comprenant un premier film polymère (13) avec une première face (15) qui est une face libre de ladite première couche (10), et au moins une deuxième couche (20) comprenant un deuxième film polymère (23), ladite deuxième couche (20) étant jointe en une région de contact (30) à ladite première couche (10) sur ladite première face (15), ladite première couche (10) et ladite deuxième couche (20) formant en dehors de ladite région de contact (30) une pluralité d'alvéoles (40) entourées chacune par une partie de ladite région de contact (30), chaque alvéole (40) étant fermée et présentant un sommet (45) et étant remplie de gaz, ladite structure étant caractérisée en ce que la géométrie de ladite région de contact (30) et desdites alvéoles (40) est telle que la distance d au niveau de la première couche (10) entre deux alvéoles (40) adjacentes quelconques est sensiblement constante, et en ce que ladite première face (15) de la première couche (10) présente un dépôt métallique (50).
2. Structure multicouches (1) selon la revendication 1 caractérisée en ce que chaque partie de la région de contact (30) entourant une seule alvéole (40) est un polygone.
3. Structure multicouches (1) selon la revendication 2 caractérisée en ce que lesdits polygones sont identiques en forme et en taille pour chacune des alvéoles (40).
4. Structure multicouches (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que la hauteur desdites alvéoles
(40) est identique pour chacune de ces alvéoles (40).
5. Structure multicouches (1) selon la revendication 2 ou 3 caractérisée en ce que lesdits polygones sont choisis dans le groupe comprenant les carrés, les hexagones réguliers.
6. Structure multicouches (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisée en ce que la première couche (10) et la deuxième couche (20) sont des membranes souples.
7. Structure multicouches (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisée en ce que chacune desdites alvéoles (40) est remplie d'un gaz plus isolant thermiquement que l'air.
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