Brevet FR2077566A1 — publié le 19711029

i 2077566 La présente invention a trait à un procédé destiiié à produire l'adhérence de particules en un matériau solide à un support, à 1* aide d'un produit liant. On a déjà proposé diverses méthodes pour revêtir un substrat 5 à l'aide d'un produit donné et consistant à appliquer sur ce substrat une bouillie ou dispersion de particules dans une solution du produit liant, laquelle est ensuite séchée, ainsi qu'à appliquer au support une couche de liant auquel des capsules sont appliquées a-lors que le liant est encore à l'état humide ou visqueux. Ces procé-10 dés ont l'inconvénient de laisser perdre une très grande quantité de liant et, de plus, il est très difficile de contrôler la conduite des opérations pour assurer une distribution uniforme des particules sur le substrat. In particulier, il est très difficile, et surtout très onéreux d'obtenir, par ces procédés connus, une mono-15 côuche de particules car les particules tendent à être masquées ou voilées par un ezcès de liant ce qui, dans bien des cas, est à éviter, comme par exemple dans les dispositifs d'affichage ou de restitution visuelle dans lesquels les particules constituent une partie du dessin visible à afficher. 20 Le procédé selon l'invention permet au contraire d'assurer un meilleur contrôle de la quantité de liant à utiliser et on peut 1' appliquer pour produire des couches simples ou multiples de particules présentant une très grande uniformité avec un obscurcissement relativement faible des particules par le liant. 25 Selon la présente invention, on a donc prévu un procédé desti né à assurer l'adhérence de particules de matière solide sur un substrat au moyen d'un liant à base de polymère, procédé caractérisé par le fait que les particules appliquées au substrat sont chacune recouvertes séparément d'une couche solide du produit liant, lequel 30 est fondu de manière à faire adhérer les particules au substrat, cette fusion étant suivie d'une resolidification du liant. Le substrat utilisé pour la misé en oeuvre du procédé selon 1' invention peut être composé de tout matériau solide. Il peut être en feuilles, telles que le papier ou en rouleaux de tissus ou matiè-35 res plastiques; il peut être sous forme de plaquettes, de morceaux, tels que blocs, boîtes, billes; le substrat peut encore être une surface telle qu'un plancher, un revêtement de route, un trottoir ou une cloison. La surface du support peut être lisse ou irrégulière, car la seule condition exigée est que le substrat soit, pour 1' 40 application de l'invention, capable de résister aux augaentations 70 45941 2 2077566 de températures qui pourraient se produire au cours même du procédé. . Four réaliser le procédé,.il est nécessaire que les particules dont on doit revêtir le substrat, soient recouvertes d'un liant ap-5 proprié solide- Les particules utilisées peuvent être-régulières ou irrégulières, grandes, petites,- solides ou creuses,- être sphériques ou non, en une matière organique ou inorganique, être de structure cristalline ou au contraire amorphe. Le terme de .^particules de matière solide" est entendu i.ci comme englobant -des .capsules conte-10 nant uns matière de noyau liquide ou solide. Autrement dit, les particules employées pour, le présent :proçé.dé peuvent être., quelconques pourvu seulement qu'un liant susceptible d'être fondu soit présent, qui puisse mouiller les particules et les faire adhérer au substrat. Suivant une forme préférée de; réalisation de l'invention, les parti-15 cules peuvent avoir la forma de capsules minuscules possédant des parois en une substance polymère et une matière de noyau qui soit liquide ou solide, mais différente de la substance constituant les parois. Naturellement, dans l'application de capsules comme particules à revêtir, la phase interne.(noyau) ne joue aucun r.ôle dans le 20 procédé, car seules les parois capsulaires sont} en contact avec 1' adhésif fusible qui les recouvre. Bien que la dimension des particules puisse varier dans de larges limites suivant la conformation du substrat à coucher, les particules que 1'.on préfère utiliser peuvent avoir un diamètre moyen de l'ordre de 400. à 2000 microns; mais 25 on peut aussi faire appel à des particules dont les .dimensions varient dans les limites de 100 à 10000 microns. Lorsque, les particules à revêtir sont des.capsules, ces dernières auront de préférence les dimensions citées ci-dessus et en outre, elles pourront contenir de 50 à 98 % en- poids de la matière de noyau» 50 Un processus préféré pour le revêtement des particules à l'ai de d'un liant consiste par .exemple à appliquer une poussière du matériau fusible et à effectuer une couverture par accrochage intime de la poussière sur chaque particule individuelle, en mettant simplement en contact les particules, en question avec la poussière fi-35 nement divisée..Bien qu'il soit logique de dire que la poussière s'accroche mieux aux particules dont les surfaces sont isolantes (donc ayant des caractéristiques diélectriques), il n'est pas absolument nécessaire que ce genre de surfaces.soit utilisé pour la mi-- are en pratique de l'invention. Une matière en poussière fusible est 40 cependant préférée, notamment celle dont les particules de poussière 70 45941 3 2077566 ont une dimension comprise entre 0,5 et 3 microns environ pour le diamètre moyen. Toutefois, les limites ou la gamme des dimensions possibles pour les particules de poussière peuvent s'étendre de 0,1 à environ 50 microns, ou même un peu plus. 5 On peut appliquer d'autres procédés pour recouvrir ou revêtir les particules à couvrir à l'aide du liant fusible. Par exemple, on peut simplement immerger les particules dans un solvant ou pulvériser le solvant sur les particules, de manière à obtenir une couche mince continue de liant autour de chaque particule à couvrir. Une 10 caractéristique importante du procédé est que l'on peut n'utiliser qu'une faible quantité d'adhésif. Il est préférable, pour obtenir un maximum de surface disponible, de prévoir une quantité d'adhésif liant seulement aux points de contact entre les particules et la surface du substrat et entre les particules elles-mêmes. De plus, 15 l'excès de liant ne doit pas masquer ou voiler les particules adhérant au substrat. Les liants que l'on peut utiliser pour la mise en oeuvre de 1' invention peuvent être tous ceux que l'on applique communément, par exemple: les liants thermoplastiques ou à prise thermique, la condi-80 tion étant qu'ils soient fusibles ou amollissants au moins une fois à un degré tel qu'ils puissent s'écouler lorsqu'on les chauffe pour créer un contact adhésif entre les particules et les surfaces con-tiguës. On citera à titre d'exemples de produits à prise thermique: les résines alkydes et les résines allyles telles que le phtalate 25 ou l'isophtalate diallyle; les résines amino, comme les mélamines et les résines qui contiennent de l'urée; les résines époxines; les résines phénoliques; les polyesters; ou même les résines polyimides Parmi les produits thermoplastiques, on peut citer: le polyéthylène à forte et faible densité; le chlorure de polyvinyle; le polystyrè-30 ne et le polypropylène; le styrène butadiène aerylonitrile, les composés acryliques et cellulosiques; les aeétals; les polyamides (nylon); les polycarbonates et les oxydes polyphényléniques; les composés fluoroplastiques. Bn choisissant un liant approprié particulier il faut tenir compte des propriétés de mouillabilité pour le sub-35 strat et pour les particules, ainsi que du point d'écoulement ou point de fusion. Du point de vue de l'invention, le point de fusion signifie une température à laquelle le produit commence à s'écouler suffisamment pour donner un lien adhésif entre les particules et les corps* adjacents avec lesquels ils doivent venir en contact. Le 40 point de fusion peut être compris dans une gamme de l'ordre de 50 à 70 45941 4 2077566 200° G, mais il va de soi que l'on peut utiliser des matériaux à points de fusion quelconques, à la condition que le substrat et les particules résistent aux températures extrêmes nécessaires pour le processus de revêtement. 5 On peut appliquer la chaleur pour "fondre" le produit liant au moyen de n'importe quel système connu ou disponible; on doit toutefois veiller à ce que le substrat ou les particules ne soient pas endommagés par des températures excessives.il faut également veiller à éviter une augmentation de température à un point où le 10 produit tenderait à se décomposer ou deviendrait trop fluide. Le procédé que l'on préfère appliquer pour fondre un liant consiste à chauffer le substrat. On peut aussi refroidir le substrat comportant les particules, et ce de toute façon appropriée comme par exemple une immersion dans un fluide de refroidissement ou simplement 15 en permettant au substrat chauffé et muni de particules d'exister dans une atmosphère dont la température est inférieure au point de fusion du liant. Dans certains cas, on peut exiger un certain degré de refroidissement de façon telle qu'un réseau de particules déposées gèle rapidement par rapport à leur relation particule à parti-20 cule. Un réseau très serré fabriqué selon le présent procédé comporte à la fois les liens adhésifs particule à particule et particule à substrat, ce qui laisse une grande marge ou surface de particules exposées. Au besoin, ou s'il est nécessaire pour certaines applica-25 tions déterminées, on peut faire en sorte d'ezçoser davantage de surface de particules en utilisant un support en matière flexible ou susceptible dïêtre dépouillé auquel adhère seulement imparfaitement le produit adhésif fusible. Dans certaines applications, pour lesquelles la surface de particules exposées est importante, par 30 exemple dans le cas de catalyseurs fournis sous forme d'un réseau rigide ou d,un bloc de particules liées l'une.à l'autre, on peut envisager un substrat flexible sous forme de film que l'on peut en quelque sorte "éplucher" et sur lequel on place les particules adhé-sives. Après les opérations de revêtement, de chauffage et de refiai 35 dissement, le film-substrat peut ainsi être enlevé en laissant un corps rigide qui adhère seulement en des points de contact particule à particule, avec une quantité minimale de liant. On a représenté schématiquement au dessin ci-joint les opérations du procédé conforme à 1*invention. Dans ce dessin: 40 Figure 1 représente les particules recouvertes de liant; 70 45941 5 2077566 Figure Z montre les particules de Fig. 1 après avoir été soumises au procédé de l'invention et après adhérence au support; Figure 3 représente en coupe une multitude de particules recouvertes de liant fusible sui* une nionocouche déposée sur un sub-5 strat, avant chauffage et refroidissement; Figure 4 montre une multitude de particules de Fig. 3 une fois le processus de chauffage ter:..iné; Figure 5 représente un réseau de particules déposées sur un substrat qui est dans ce cas un support flexible, par exemple une 10 feuille abrasive portant des particules d'abrasif qui adhèrent par le procédé de l'invention; Figure 6 est un dispositif d'affichage dans lequel, par exemple, des particules sphériques réfléchissantes sont liées selon le procédé de l'invention, pour donner un système de décoration ou 15 d'affichage de données sur une cloison, sur un trottoir ou encore pour un appareil publicitaire; Figure 7 représente une garniture ou autre feuille utile pour constituer un scellement de deux surfaces actives. Cette garniture est munie de particules obtenues selon l'invention et dans ce cas, 20 ce sont des capsules qui contiennent un liquide ou un produit fluide libéré par l'application d'une pression au cours de l'utilisation normale et habituelle de la garniture. Pour entrer dans quelques détails, la Fig. 1 montre des particules individuelles 1C sous deux formes différentes. Une poussière 25 11 de liant fusible recouvre la particule de gauche, tandis que celle de droite est recouverte d'une fine couche continue de produit liant fusible 12. Dans les deux cas, les particules reposent sur le substrat 13 sans y adhérer. En Fig. 2, les particules 10 adhèrent au substrat 13 et à d'autres particules 10 au moyen dTun 30 produit liant 14 fondu puis resolidifié. Ce produit 14 est le résultat de la mise en oeuvre du procédé de l'invention, soit sur la poussière de liant 11, soit sur la couche ainee 12. Les Fig. 3 et 4 indiquent des éléments individuels portant les mêmes références et dont la relation réciproque ressort de ce qui vient d'être dé-35 crit au sujet des Fig. 1 et 2. Dans toutes les figures, les éléments ne sont pas à l'échelle. Les dimensions relatives des particules de poussière 11 par exemple, de la couche ther&ioplastique 12 et "des particules 10 sont quelconques, car elles dépendent des applications. De mêae, les particules des Fig. 1 à 4 sont espacées 40 de façon exagérée, aussi bien peur les particules que pour le sup- BAD ORIGINAL 70 45941 6 2077566 port, pour montrer le détail des caractéristiques.-de mouillabilité entre les particules individuelles et les surfaces contigu.es. Les Fig. 5, 6 et 7 représentent schématicuement des dispositifs ou produits obtenus selon l'invention, avec les particules liées indivi-5 duelleraent. . : . On donnera dans ce qui suit quelques exemples de mise en pratique de l'invention. EXEMPLE I «•- Dans ce cas, les particules utilisées sont des capsules qui 10 contiennent.un liquide, par exemple un matériau de scellement polymère liquide durcissable. La dimension des capsules est d'environ 500 à 850 microns de diamètre moyen, dimension que l'on choisit car cette gamme donne lieu à une monoccuche de capsules. Les petites capsules tendent à former des multicouches et risquent de donner un 15 aspect irrégulier à l'extérieur du réseau, ce qui doit naturellement être évité. Le produit liant ramollissant sous l'effet de la chaleur que l'on utilise dans cet exemple est vin produit polymère solide contenant me époxine. Le liant est broyé sous forme de poussière dont 20 les particules sont de l'ordre de 0,5 à 3 microns. Son point de fusion est de 175° C environ. 95 g de ces capsules sont agités dans un récipient avec 5 g de poussière de liant jusqu'à ce que l'on observe une couche de poussière s'aggrippant à toutes les capsules. Celles qui n'adhèrent pas sont éliminées en versant le mélange de 25 capsules et de poussière sur un tamis dont les mailles sont de 500 microns. Les capsules recouvertes de poussière sont ainsi retenues par le tamis et' les autres passent à travers ce dernier pour être réutilisées. Les capsules recouvertes peuvent alors être déposées sur n'importe quel substrat, en chauffant simplement la surface de 30 ce dernier à une température supérieure au point de fusion du liant A la température à laquelle le produit s'écoule, la petite quantité de liant qui s'accroche aux surfaces de capsules est attirée, par la tension de surface, à des points de contact d'une part entre par ticules et substrat et d'autre part entre les particules elles-mê-35 mes. Le produit liant se solidifie et, dans cet exemple, se durcit chimiquement pour donner un réseau rigide et serré ou un bloc en raonoeouehe de particules sensiblement sphériques qui adhèrent au support qui a été choisi. Bm-iPLS II.- 40 On a construit selon cet exemple un réseau d'affichage réfleBAD ORIGINAL 70 45941 7 2077566 chissant à l'aide de perles de verre recouvertes de polyéthylène à faible poids moléculaire, par exemple celui que l'on trouve dans le commerce sous le nom de "A-C 8n (fabriqué par la firme Allied Chemical Corporation, de New York, Etats-Unis). Le poids moléculaire 5 est de l'ordre de 2000 et le point de fusion d'environ 100°C. Ces perles de verre, de dimension de 1000 à 1500 microns, sont dispersées dans une solution de polyétliylène dissous dans du toluène, puis elles sont retirées de la solution et le toluène est évaporé pour laisser un résidu de polyéthylène. Les perles ainsi recouver-10 tes sont déposées sur un support, par exemple un dispositif publicitaire, en métal ou en bois. Le produit liant est ensuite chauffé à l'infrarouge, soit sur la face supérieure soit au-dessous du support dans le cas du métal, et sur la face supérieure seulement dans le cas du bois. 15 EXEMPLE III.- Des particules de silice de dimension d'environ 200 à 400 microns sont agitées ensemble avec une poussière finement divisée d* un produit polymère du commerce à prise thermique, fusible, solide et contenant une époxine. Les particules recouvertes de poussière 20 sont séparées de la poussière exempte d'adhésif à l'aide d'un tamis, puis elles sont distribuées sur une feuille de papier fort, en vue du processus de chauffage. Les feuilles obtenues sont introduites dans un four chauffé à 175° C et sont maintenues ainsi pendant environ 10 minutes, après quoi les particules de silice adhèrent soli-25 dement les unes aux autres ainsi qu'au support de papier. EXEMPLE 17.- Des capsules de dimension de 500 à 750 microns environ de diamètre moyen sont recouvertes d'un produit adhésif thermoplastique et placées sur un support en différentes couches. Le support est 30 chauffé par en-dessous, suivant une configuration quelconque, à une . température supérieure au point de fusion de l'adhésif. On arrête l'application de la chaleur et l'on refroidit le support que l'on agite pour éliminer les capsules non recouvertes; on obtient alors un support dont les capsules sont déposées suivant le dessin chauf-55 fé voulu. BAD ORIGINAL 70 k59kl 8 2077566 REVENDICATIONS 1. Procédé destiné à assurer l'adhérence de particules de matière solide à un substrat à l'aide d'un liant à base de polymère, caractérisé par le fait que les particules appliquées au substrat 5 sont recouvertes chacune séparément d'une couche solide d'un produit liant, lequel est fondu de manière à faire adhérer les particules au substrat et en ce que le produit liant est ensuite resolidifié. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait 10 que les particules sont appliquées suivant une configuration serrée sur le substrat de façon que la fusion du produit liant produise l'adhérence des particules adjacentes l'une à l'autre ainsi qu'au substrat» 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, 15 caractérisé par le fait que le produit liant est fondu par l'action de chaleur sur le substrat, à une température, supérieure au point de fusion du produit liant polymère. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les particules qui adhèrent l'une à l'autre sont retirées du 20 substrat après que le produit liant a été resolidifié. 5. Procédé selon les revendications 1 à 4, considérées séparément, caractérisé par le fait que le produit liant est, avant fusion, sôus forme de particules. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait 25 que le liant sous forme de particules a une dimension de l'ordre de 0,5 à 3 microns. 7. Procédé selon les revendications 1 à 4, considérées séparément, par le fait que le produit liant est, avant fusion, sous forme d'une couche continue déposée sur la surface des particules. 30 8. Procédé selon les revendications 1 à 7, considérées séparé ment, caractérisé par le fait que les particules ont une dimension comprise entre 200 et 4000 microns. 9. Procédé selon les revendications 1 à 8, considérées séparément, caractérisé par le fait que le produit liant est une matiè-35 re polymère à prise thermique ou qu'il contient une telle matière. 10. Procédé selon les revendications 1 à 9, considérées séparément, caractérisé par le fait que' les particules sont constituées par des capsules dont les parois sont à base de polymère et qui contiennent une substance de noyau liquide et/ou.solide. bad original