Brevet FR2160689A1 — publié le 19730629

La présente invention concerne un enduit de protection contre la chaleur, particulièrement pour des corps qui sont composés dtune partie résistante à la chaleur, par exemple une partie métallique, et d'une partie sensible à la chaleur, à protéger contre la surchauffe, paWexemple des parties non métalliques. De tels corps composites à traiter thermiquement peuvent entre, par exemple, des objets décoratifs, des constituants d'instruments optiques, des prothèses dentaires, ou analogues. l'ors du traitement thermique, ainsi que lors du travail de transformation lié au réchauffage des parties résistantes à la chaleur, notamment de la partie métallique d'un tel corps composite, il est nécessaire de protéger la partie sensible à la chaleur, notamment le composant non métallique du corps, contre l'endommagement par surchauffe, aussi bien résultant d'un effet direct de la chaleur, que d'un échauffement indirect par transmission de chaleur à travers la partie à traiter et à travailler, généralement bonne conductrice de la chaleur, du corps. Ceci est le cas, par exemple, de prothèses dentaires qui sont composées d'une partie métallique et une partie en matière synthétique, et sur la partie métallique desquelles doit être effectuée, par exemple, une opération de soudage.Etant donné que la partie métallique de telles prothèses dentaires est généralement composée d'alliages à haut point de fusion, par exemple d'alliages de chrome, de cobalt, ou de molybdène, il est nécessaire d'utiliser des températures de soudage allant jusqu Ai 300 - 1 400Q O . La partie constituante en matière synthétique, par exemple en résine acrylique ou analogue, de la prothèse dentaire risque alors très facilement d'être endommagée ou détruite dans ses domaines qui sont en contact avec la partie métallique de la prothèse. D'autre part, de telles prothèses dentaires, ainsi que les corps composés de parties à résistance à la température différente, sont, après le soudage, ou le traitement thermique de la partie résistante à la chaleur, notamment partie métallique, soumises à une trempe, par plongée dans un liquide de refnidissement. I1 est alors nécessaire, inversement, d'éviter un refroidissement brutal de la partie de prothèse sensible à la chaleur, notamment la partie non métallique, qui avait été échauffée par l'opération précédente de soudage ou de traitement thermique, en vue d'éviter la production de tensions internes indésirables et destructrices. La présente invention a pour but de résoudre ce problème avec un enduit de protection contre la chaleur du type mentionné plus haut, qui remplit les deux exigences opposées décrites, c1 est à-dire qui, d'une part, empêche la surchauffe de la partie du corps sensible à la chaleur, notamment une partie métallique, aussi bien par influence directe de la chaleur que par transmission de chaleur lors du traitement thermique de la partie du corps métallique résistante à la chaleur, et, d'autre part, évite un refroidissement brutal de la partie du corps sensible à la chaleur lors de la trempe de la partie du corps resistante à la chaleur après son traitement thermique0 Conformément à l'invention, le problème est résolu en ce que le produit, formant enduit de protection contre la chaleur, destiné à être appliqué sur le corps en laissant libre au moins les emplacements à traiter de la partie du corps resistante à la chaleur, est constituée par un mélange, fait avec de l'eau, d'un sulfaté de calcium capable de former un liant, une matière en fibres minérale, un oxyde de fer, et un composé contenant du silicium et du soufre. Le corps composite dont les constituants possèdent des résistances à la chaleur différentes est recouvert avec l'enduit de protection contre la chaleur, au moins autour du domaine à traiter, c'est-à-dire à chauffer, de la partie du corps résistant à la chaleur, par exemple métallique, et de préférence également sur la totalité du reste de la surface, notamment dans le domaine de la partie du corps sensible à la chaleur, par exemple non métallique.Après la liaison de la couche d'enduit protecteur, celui-ci exerce l'effet combiné suivant Pendant le traitement thermique de la partie du corps résistante à la chaleur, par exemple lors de travaux de soudage sur la partie métallique de prothèses dentaires, la couche de protection contre la chaleur agit d'abord, en raison de ses propriétés de bon amortissement de la chialeur, comme couche isolante de la chaleur, qui protège notamment la partie du corps sensible à la chaleur, par exemple la partie en matière synthétique de la prothèse dentaire, par rapport à la source de chaleur utilisée, par exemple par rapport à la flamme de soudage, en évitant ainsi une surchauffe par influence directe Simultanément avecoet effet de protection, la couche d'en duit contre la chaleur détruit aussi la chaleur que la partie de corps échauffée, par exemple, la partie métallique d'une prothèse dentaire, transmet par conduction thermique à la partie de corps sensible à la chaleur, par exemple à la partie en matière synthétique de la prothèse dentaire.Cette annulation de la chaleur transmise est obtenue par le fait que l'eau d'hydratation du sulfate de calcium combiné, est libérée par l'échauffement et s'achappe sous forme de vapeur. I1 en résulte que la partie du corps, résistante à la chaleur, qui a été traitée thermiquement, c'est-à-dire échauffée, par exemple la partie métallique de la prothèse dentaire, cède la chaleur en excès qui, sans cela serait transmise par conduction dans la partie de corps voisin, sensible à la chaleur, c'est-à-dire la partie en matière synthétique de la prothèse.La matière en fibres minérales confère alors à la couche d'enduit de protection thermique une bonne perméabilité pour la traversée des gaz, de sorte que la vapeur d'eau produite peut stéchapper aussitot de la couche d'enduit dans l'air extérieur en dissipant la chaleur entralnée. Lors de la trempe du corps, par exemple de la prothèse dentaire, après le traitement thermique appliqué à la partie résistante à la chaleur, par exemple après l'opération de soudage sur la partie métallique de la prothèse, la couche d'enduit protecteur agit à nouveau comme couche isolante amortissant la transmission de chaleur. Elle s'oppose alors à un retrait brusque de chaleur de la partie du corps sensible à la chaleur qui s'est malgré tout, un peu échauffée au cours du traitement thermique précédent, par exemple la partie en matière synthétique de la prothèse dentaire, et elle assure un refroidissement progressif de cette partie. Le composé contenant du silicium et du soufre contenu dans l'enduit protecteur s'oppose, d'une manière surprenante, à la formation de fissures et d'éclats dans la couche protectrice lors de la plongée dans le liquide de trempe, et il empêche ainsi la pénétration de ce liquide jusqu'à la partie sensible à la chaleur qui doit être protégée contre un refroidissement brusque, par exemple la partie en matière synthétique de-la prothèse dentaire. Le sulfate de calcium capable de liaison de l'enduit de protection thermique conforme à l'invention ne constitue pas uniquement le produit liant pour cet enduit, mais il a également pour effet, avec son eau d'hydratation absorbée lors dela liaison et évacuée et évaporée lors de l'échauffement ultérieur, une extraction de chaleur hors du corps pourvu de la couche d'enduit protectrice contre la chaleur0 On évite ainsi la surchauffe de la partie du corps qui est sensible à la chaleur, lors du traitement thermique de la partie du corps qui est resistante à la chaleur. Ce prélèvement de chaleur peut, suivant une autre caractéristique de l'invention, etre encore accru en prévoyant que l'enduit de protection contient, en plus de l'eau de constitution d'hydratation du sulfate de calcium, encore une fraction aussi grande que possible d'eau librement absorbée. Le malangeage à sec de l'enduit de protection est pour cela réalisé avec une grande quantité d'eau. Comme sulfate de calcium capable de liaison, on peut utiliser dans le mélange à sec du sulfate de calcium semi-hydraté ou du sulfate de calcium anhydre, ou un mélange de ces deux formes de sulfate. La matière minérale en fibres accroit, d'une part, les propriétés d'amortissement de la chaleur de enduit conforme à l'invention, et assure, en conséquence, son effet protecteur contre l'influence directe de la source de chaleur, ainsi que son effet isolant lors de la trempe. D'autre part, elle procure à l'enduit de protection la perméabilité aux gaz qui est nécessaire pour assurer l'évacuation de la chaleur par l'eau d'hydratation et d'absorption vapori suée. On obtient des résultats particulièrement bons, notamment en liaison avec l'isolement contre la chaleur, suivant une autre caractéristique de l'invention, en prévoyant l'emploi de fibres d'amiante comme matière minérale en fibres. Comme composé contenant du silicium et du soufre, destiné à éviter la formation de fissures et d'écailles dans la couche d'enduit protecteur lors de la trempe, il est prévu, conformément à une autre caractéristique de l'invention, d'employer plus particulièrement du bleu d'outre-mer qui est constitué par un silicate double de sodium et d'aluminium avec une certaine proportion de sulfure de formule générale Na7 A13 Si3 012 S20 L'oxyde de fer contenu dans l'enduit de protection thermique exerce, de façon surprenante un effet d'uniformisation sur la distribution de la chaleur dans la couche de recouvrement et s'oppose à la formation de points de surchauffe.Comme oxyde de fer, on peut utiliser Fe2 03. Suivant une autre caractéristique de l'invention, on obtient des résultats particulièrement favorables en prévoyant comme oxyde de fer de l'hydroxyde Fe2 (OH)7, car celui-ci, lorsqu'il est échauffé, libère de l'eau et assure ainsi une extraction de chaleur, d'une manière analogue à l'eau d'hydratation du sulfate de calcium. Suivant un mode préféré de réalisation de l'invention, l'enduit de protection contre la chaleur a la composition suivante: - sulfate de calcium : 10 à 40 % en poids - matière minérale en fibres : 10 à 40 ss en poids - oxyde de fer : 0,1 à 1,5 % en poids - composé contenant du silicium et du soufre : 0,1 à 1,5 % en poids - eau : 40 à 60 % en poids. Avec une couche d'enduit de cette composition, qui recouvre, par exemple, une prothèse dentaire composée d'une partie métallique et une partie en matière synthétique, en une épaisseur d'environ 2 à 8 mm, il est possible d'exécuter, dans une zone laissée exempte d'enduit de la partie métallique de la prothèse, des travaux de soudage à une température allant jusqu'à 1 300 - 1 400g C, sans que la température de la partie en matière synthétique de la prothèse, meme dans le cas d'un temps de soudage de quelques minutes, s'élève au-delà d'une limite maximale de 60 } 800 C. Quelques exemples de réalisation de l'enduit de protection thermique conforme à l'invention sont décrits plus en détail ciaprès Exemple I 170 parties en poids de semi-hydrate de sulfate de calcium (Ca S04) 2 . H20 à granulation fine, capable de faire prise, sont mélangées avec 90 parties en poids de fibres d'amiante à granulation fine. A ce mélange sont ajoutées 1,2 partie en poids d'oxyde de fer Fe2 03 à grains fins et 0,8 partie en poids de bleu d'outremer finement broyé.Ce mélange sec, aussi uniforme que possible, pouvant etre étalé en couche, est additionné, peu avant son emploi avec 255 parties d'eau en poids pour former l'enduit de protection avec lequel on applique ure couche de 2 à 8 mm d'épaisseur sur un corps composé de parties ayant une résistance à la chaleuvEifférente, par exemple sur une prothèse dentaire composée d'une partie métallique et une partie en matière synthétique. La zone à soumettre à un traitement thermique de la partie du corps qui est résistante à la chaleur, par exemple la zone à souder de la partie métallique de la prothèse, est laissée libre, c'est-à-dire non recouverte par l'enduit de protection thermique. Après un temps d'attente nécessaire à la prise, de quelques minutes, on procède au traitement thermique désiré, par exemple une opération de soudage sur le domaine exempt d'enduit. Ensuite, le corps traité, par exemple la prothèse dentaire est trempée en commun avec la couche de protection en la plongeant dans un liquide de refroidissement. La couche de protection peut alors être enlevée sans difficultés. Exemple II 140 parties en poids de sulfate de calcium, du commerce, pulvérulent, capable de faire prisesont mélangvec 110 parties en poids-de fibres d'amiante fines , 0,5 partie en poids d'hydroxyde de fer à granulométrie fine Fe2 (OH)3, et 1,2 partie en poids d'outre mer finement moulu. Ce mélange sec, capable d'être étalé en couche est additionné, peu avant a fabrication de la couche de protection, avec 240 parties dieau en poids. Exemple III 72 parties en poids de fibres d'amiante fines sont mélangées avec 45 parties en poids de sulfate de calcium pulverulent capable de faire prise. A ce mélange sont ajoutées 2,2 parties en poids dioxyde de fer Fe2 03, 1,2 parties en poids d'hydroxyde de fer Fe2 (OH)3 et 0,7 parties en poids de bleu d'outre-mer à granulométrie fine0 Be mélange sec est, peu avant emploi comme enduit de protection thermique, additionné avec 150 parties en poids d'eau0 Exemple IV On prépare à l'avance un mélange à sec de 76 parties en poids de fibres d'amiante fines, 41 parties en poids de sulfate de calcium pulvérulent capable de faire prise, 2,4 parties en poids d'oxyde de fer à grain fin Fe2 03, 0,8 parties en poids d'hydroxyde de fer à grain fin Fe2 (OH)3 et 0,9 partie en poids de bleu d'outremer et finement broyé. Ce mélange est additionné, avant emploi, avec 120 parties en poids d'eau pour constituer l'enduit de protection thermique0 La composition des enduits de protection thermique conformes à l'invention dans les exemples de réalisation I à IV décrits ci-dessus, est résumée dans le tableau suivant, toutes les parties composantes étant exprimées en pourcentage en poids. Tableau récapitulatif Exemple I : Exemple II : Exemple III : Exemple IV : : % en poids: % en poids : en poids : 5 en poids : Sulfate de : calcium : 33,00 : 29,00 : 16,50 : 17,00 : Fibres d'ami : ante : 17,00 : 22,50 : 26,75 : 31,30 Fe2 3 : 0,23 : 0,10 : 0,85 : 1,00 : Fe2 (OH)3 : ./. : ./. : 0,45 : 0,33 : Bleu d'outre- : : mer : 0,16 : 0,23 : 0,45 : 0,37 Eau : 49,61 : 48,17 : 55,00 : 50,00 Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits. Dans le cadre du domaine de protection de l'invention, on peut envisager différentes solutions. Par exemple, on peut ajouter au mélange sec, ou additionné d'eau, des produits choisis, connus en soi, tels que par exemple de la glycérine ou analogue, destinés à retarder la prise. En outre, il est possible d'utiliser l'enduit de protection contre la chaleur conforme à l'invention, non seulement dans les buts décrits, c'est-à-dire pour la protection de corps, tels que des prothèses dentaires, qui sont composés de parties constituantes ayant des résistances à la chaleur différentes, et dans lesquels une partie résistante à la chaleur doit être soumise à un traitement thermique, mais également pour dtautres bu-ts dans lesquels des problèmes analogues se posent, notamment dans lesquels, en plus d'une protection et d'un amortissement de la chaleur, doit être réalisée une extraction de chaleur. -REVENDICATIONS 1. Enduit de protection contre la chaleur pour des corps composés d'une partie résistante à la chaleur, à soumettre à un traitement thermique, telle que partie métallique, et une partie sensible à la chaleur à protéger contre la surchauffe, telle qu'une partie non métallique, enduit caractérisé en ce que la couche de protection thermique à appliquer sur le corps en laissant libres atioins les endroits à traiter de la partie du corps résistant à la chaleur, est un mélange additionné d'eau composé d'un sulfate de calcium capable de faire prise, une matière minérale en fibres, un oxyde de fer et un composé contenant du silicium et du soufre. 2. Enduit de protection thermique suivant la revendication i, caractérisé en ce qu'il contient de 10 à 40 % en poids, de préférence de 15 à 35 % de sulfate de calcium capable de faire prise, de 10 à 40 % en poids,de préférence de 15 à 35 %, d'une matière minérale en fibres, 0,1 à 3 ffi en poids, de préférence 0,1 à 0,5 % d'oxyde fer, 0,1 à 1,5 fo en poids, de préférence 0,1 à 0,5 fo dlun composé contenant du silicium et du soufre, et 40 à 60 % en poids, de préférence 50 % d'eau ajoutée peu avant la fabrication de la couche de protection. 30 Enduit de protection thermique suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le sulfate de calcium capable de faire prise est un semi-hydrate de sulfate de calcium ou un sulfate de calcium anhydre, ou un mélange de ces deux formes de sulfate de calcium0 4. Enduit de protection thermique, suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la matière minérale en fibres est constituée en fibres d'amiante0 5. Enduit de protection thermique suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'oxyde de fer est un dydroxyde de fer. 6. Enduit de protection thermique, suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le composé contenant du silicium et du soufre est du bleu d'outremer0 7 Enduit de protection thermique, suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il contient de 0,1 à 1,5 fo en poids, de préférence 0,1 à 1,0 fo d'oxyde de fer, et de O à 1,5 % en poids, de préférence 0,3 à 0,5 % d'hydroxyde de fer. 8. Enduit de protection thermique, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est appliqué sur le corps en une épaisseur de 1 à 10 mm, d référence de 2 à 8 mm. 9. Enduit de protection thermique, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il contient un produit de retardement de la prise.