Brevet FR2105163A1 — publié le 19720428

La présente invention concerne un procédé pour le dépôt de couches superficielles protectrices sur de la matière plastique, notamment des pièces moulées en matière plastique, comportant des charges, de la résine et/ou des fi-5 bres, le point de fusion de la couche superficielle protectrice étant supérieur au point de durcissement de la résine. En général, par rapport aux matières métalliques ou céramiques, les matières plastiques présentent des résistances à 1'abrasion, à l'érosion et à la corrosion nette-10 ment amoindries. Pour cette raison, il est nécessaire de protéger la surface des pièces moulées en matière plastique, notamment lorsqu'il s'agit de matières plastiques renforcées aux fibres, contre l'abrasion et l'érosion, car ces influences extérieures amoindrissent fortement les propriétés de la matière 15 plastique. Il est connu de recouvrir des pièces moulées en matière plastique de couches de protection métalliques, et l'on applique, dans ce but, le procédé dit de pulvérisation à la flamme gazeuse, à l'arc électrique ou au plasma. (Brevet de 20 la République Fédérale d'Allemagne n° 556.684-). Pour des raisons de simplicité, on appellera les trois procédés cités "pulvérisation à la flamme" dans la suite «, Il est, en outre, connu de métalliser des pièces pressées en matière plastique, la pièce pressée étant 25 introduite, après métallisation, dans un moule chauffé et la couche métallique fixée sur la pièce pressée en matière plastique par fusion sous pression. (Brevet de la République Fédérale d'Allemagne n° 605-716). Pour les matières plastiques renforcées aux 50 fibres, il serait certes possible de déposer la couche protectrice selon l'un des procédés précités, mais on n'obtiendrait pas dans ce cas, une adhérence suffisante entre la matière plastique de support et la couche protectrice.» De ce fait, d'une part la couche protectrice se décolle et, d'autre part, la sur-35 face de la substance de support, notamment des fibres de renforcement, subit des dommages irréparables» Cela exerce une influence défavorable, notamment sur les propriétés mécaniques de la matière plastique renforcée aux fibres» 71 31142 2 2105163 I/1 adhérence des couches superficielles protectrices céramiques ou métalliques sur les matières plastiques repose, dans les procédés précités, sur un ancrage purement mécanique des particules de la couche protectrice à la surface de 5 la matière plastique, sans qu'il y ait à tenir compte déniaisons chimiques» La rugosité superficielle de la matière plastique, essentielle pour l'adhérence, doit être, dans la plupart des cas, produite artificiellement, car les types de matière plastique envisagés présentent, de façon naturelle, des surfaces 10 lisses. Dans is matières plastiques renforcées aux fibres, apparaît l'inconvénient, mentionné précédemment, que le traitement mécanique pour rendre la surface rugueuse, qui a lieu, par exemple, par sablage au jet, provoque la détérioration 15 de fibres individuelles des parties qui supportent la chsirge de façon prépondérante et des fibres qui vont jusqu'à la surface, ou se trouvent juste au-dessous de celle-ci, ce qui aboutit au détachement de parties entières de fibres du reste de la matière-. 20 L'invention a , par suite, pour objet d'évi ter l'amoindrissement des propriétés mécaniques et le détachement partiel des couches superficielles protectrices de la matière de support avant, pendant et après la pulvérisation à la flamme. 25 On résout ce problème grâce à l'invention, sur la pièce moulée en matière plastique, qui est principalement caractérisée en ce que l'on rapporte, sur la pièce moulée en matière plastique une couche intermédiaire résistant à des températures supérieures à la température de durcissement de la 30 résine plastique, puis l'on dépose la couche superficielle protectrice sur la couche intermédiaire, de façon connue en soi, par pulvérisation à la flammeo Un mode d'exécution avantageux du procédé selon l'invention est caractérisé en ce que la couche intermé-35 diaire est constituée paç un tissu ou une natte tressée (que l'on appellera simplement "tissu" dans la suite), dont on forme en même temps avec la résine et les fibres ou les charges la pièce moulée en matière plastique souhaitée. Les avantages du procédé selon l'invention 71 31142 2105163 proviennent de l'amélioration de l'adhérence de la couche protectrice déposée, car la couche superficielle, ou ses particules, peut ou peuvent pénétrer entre les différents pores du tissu, et y produire un ancrage profond» En outre, un autre avance tage provient du fait que les parties du tissu de la couche intermédiaire déposées pendant la pulvérisation à la flamme n'ont pas d'influence négative sur les propriétés mécaniques et technologiques de la matière de support» Il en résulte la possibilité d'élever la pression de pulvérisation pendant la pulvérisa-10 tion à la flamme et, en outre, de déposer sur les pièces plastiques des matières fondant à des températures supérieures, sans perturber la pièce de support moulée» Un autre avantage du procédé provient du fait qu'en adaptant mutuellement de façon appropriée le tissu à la matière de support ou la couche superficielle protectrice à la couche de tissu intermédiaire, on peut obtenir des liaisons chimiques entre les matières citées» En outre, l'utilisation des couches intermédiaires permet d'élargir considérablement les possibilités de 20 revêtements métalliques ou céramiques sur des pièces moulées en matière plastique, car on peut effectuer l'enduction aussi bien avec des matières plastiques fondant à des températures inférieures à celles auxquelles fondent les matières de base, tout comme avec des substances fondant à des températures élevées, 25 car le tissu écarte les propriétés et effets thermiques pendant la pulvérisation à la flamme sur la matière de support» La description détaillée qui va suivre, et les dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, permettront de bien comprendre comment l'invention 30 peut être réalisée» Sur les dessins annexés : la figure 1 représente un exemple d'application du procédé selon l'invention 5 la figure 2 est une coupe partielle suivant la ligne A-A de la figure 1 ; et ^ la figure 3 est une coupe à échelle agrandie suivant la ligne B-B de la figure 1» Sur les figures 1 à 3, les éléments correspondants sont désignés par les mêmes références numériques. Sur la figure 1, la référence numérique 1 40 désigne une aube de turbomachine, dont la base 3 et la pale 4 71 31142 4 2105163 sont en une matière de support plastique. Dans ce cas, les fibres 5 sont incorporées dans la matière plastique et elles sont mises dans la forme exigée par moulage à chaud ou extrusion» L'apparition du choc de gouttes ou d'autres 5 effets peut facilement aboutir à la détérioration de telles aubes en matière plastique, car les phénomènes de cavitation endommagent le matériau plus durement que, par exemple, les alliages métalliques. Cela peut aboutir à la détéroiration ou à l'é-caillage de parties entières de l'aube, notamment lorsque des 10 fibres séparées se trouvent aux emplacements de précontrainte® Pour éviter des dégâts, on prévoit, dans l'exemple d'application représenté, une couche superficielle protectrice 2 qui s'étend sur une surface calculée, autour du bord d'attaque 7 15 On peut aussi cependant munir toute la pièce plastique d'une couche superficielle protectrice. On va décrire plus en détail l'invention en se référant aux coupes suivant les figures 2 et 3, où la matière de base 9, qui joue le rôle de support ou de réception de la 2o tension, est constituée par une résine plastique 6 et des fibres 5. La couche intermédiaire 8, qui est déposée sur la matière de base 9, est constituée, dans l'exemple d'exécution de l'invention, par un tissu 10 comportant des fils longitudinaux et transversaux, qui sont stratifiés avec la matière plastique. 25 Cela permet d'obtenir une liaison intime en tre la matière de base 9 et la couche intermédiaire 8, des fibres individuelles ne pouvant, pas plus que des groupes de fibres, se détachera On peut soit coller le tissu 10 de la couche 30 intermédiaire 8 ultérieurement, ou bien, comme on l'a décrit plus haut, le lier à la matière de base 9 en même tempsj lors de la production de la pièce moulée 1. On obtient une adhérence avantageuse entre la matière de base 9 et la couche intermédiaire 8, en imprégnant les éléments de tissu ou nattes tressées 10 d'ad-hésifs ou de résine qui entrent en liaison chimique avec la matière de base 9° Après avoir déposé la couche intermédiaire '8 sur la matière de base 9, on peut alors procéder au dépôt de la couche superficielle protectrice 2. On part, dans ce cas, de 71 31142 5 2105163 l'hypothèse que, dans le cas normal, la rugosité de la couche intermédiaire 8, produite par le réseau de mailles du tissu, suffit pour déposer le revêtement protecteur de façon sûre et avec une adhérence suffisante. 5 II s'est avéré particulièrement avantageux, notamment lorsqu'on pose la couche intermédiaire 8 au moyen de résine 6, de rendre rugueuse la surface de celle-ci. On peut y parvenir, par exemple, par projection de sable. La figure 3 montre, à échelle agrandie, com-XO ment l'on recouvre la couche intermédiaire 8 de la couche superficielle protectrice 2, par pulvérisation à la flamme. La référence numérique 9 7 désigne la matière de base, dont les constituants sont les fibres 5 et la résine plastique 6. En outre, les fils longitudinaux de la nappe sont désignés par la 15 référence 10* et les fils transversaux par la référence 10", tandis que la référence numérique 6* désigne les parties de la résine dans lesquelles sont incorporées les mailleB du tissuD La représentation agrandie permet de voir facilement comment les liaisons de tissu tressées de la couche intermédiaire 8 se dé-20 posent aux emplacements 11 pendant la pulvérisation à la flamme, sans que les fibres 5 qui ont le rôle de support soient détériorées. Les effets thermiques des couches de protection en substances métalliques ou céramiques déposées à dïes tem-25 pératures supérieures à 300°C sont absorbés par la couche intermédiaire, de sorte qu'il se forme, vis-à—vis de la matière de base, une barrière qui éloigne l'influence néfaste et empêche un amoindrissement des propriétés mécaniques et technologiques de la matière plastique., 30 Comme matières de tissu eu de natte tressée appropriées de la couche intermédiaire, on peut utiliser des substances organiques ou minérales, par exemple des fibres de polyester, de carbone, de bore, d'amiante, de porcelaine et de verre, mais aussi des fils métalliques et des tissus ou grilla-35 ges en fil métallique* On peut, par suite, utiliser toutes les substances qui remplissent la condition précitée de constituer une barrière vis-à-vis de la matière de base pendant la pulvérisation à la flamme,, 71 31142 2105163 Une autre possibilité d'utilisation avantageuse de la matière composite produite par le procédé selon l'invention est, par exemple, pour des paliers présentant des vitesses de rotation élevées, supérieures à la moyenne. On peut, aussi, appliquer la pièce plastique à protection superficielle dans des constimctions de support de "bâtiments élevés, car la résistance à l'érosion est considérablement accrue par rapport aux supports plastiques courants,, 71 31442 7 2105163 REVENDICATIONS 1. Procédé pour le dépSt de couches superficielles protectrices sur de la matière plastique, notamment des pièces moulées en matière plastique, comportant des 5 charges, de la résine et/ou des fibres, le point de fusion de la couche superficielle protectrice étant supérieur à la température de durcissement de la matière plastique, caractérisé en ce que l'on rapporte, sur une matière de base Cçj), une couche intermédiaire (8) résistant à des températures supérieures à 10 température de durcissement de la résine plastique (6) et que l'on dépose par pulvérisation à la flamme, de façon connue en soi, la couche superficielle protectrice sur la couche intermédiaire • 2. Procédé selon la revendication 1, ca— 15 ractérisé en ce que la couche intermédiaire (8) est constituée par un tissu ou une natte tressée (10) et de la résine (6) dont on forme en même temps avec la résine (6) et les fibres (5) la pièce moulée en matière plastique. 3. Procédé selon la revendication 1 carac-20 térisé en ce que la couche superficielle protectrice (2) est constituée par des matières céramiqueso 4. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la couche superficielle (2) protectrice est constituée par des composés métalliques,, 25 Procédé selon la revendication 1 carac térisé en ce que la couche superficielle, protectrice (2) est constituée par une matière composite métallique et céramique. 6. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le tissu ou la natte (10) est constitué par 30 une matière organique»^ 7. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le tissu ou la natte (10) est constitué par des matières minérales,, 8. Procédé selon la revendication 1 carac-35 térisé en ce que l'on fixe le tissu (10) au moins partiellement au moyen d'un liant sur la matière de base, puis on dépose la couche superficielle protectrice (2) sur la couche-in-termédiairè (8), par pulvérisation à la flamme, de façon connue • en soi. 71 31442 8 2105163 9» Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les zones marginales de la couche superficielle protectrice sont liées à la couche intermédiaire, respectivement en ce que les zones marginales de la couche in-5 termédiaire sont liées à celles de la matière de hase, au moins en partie chimiquement. 10o Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on imprègne le tissu (10) de résine. 11. Procédé selon la revendication 1 ca-10 ractérisé en ce que l'on rend artificiellement, mécaniquement, rugueuse la couche intermédiaire (8)., de façon connue en soi»