Brevet FR2364700A1 — publié le 19780414

La présente invention est relative à un procédé pour la prEpara- tion de revêtements de poudre ayant une structure fine prédéterminée par le degré de formation des couches limites entre les particules et/ou entre les agglomérats de particules de la couche de poudre, procédé au cours duquel on pulvérise sur un support des matériaux de revêtement en forme de poudre aux particules desquels des adsorbats sont liés physiquement et chimiquement, la couche de poudre ainsi appliquée sur le support étant fixée par fusion ou cuisson. L'application de matériaux en forme de poudre essentiellement des matières plastiques telles des chlorures de polyvinyle, des polymères acryliques,des combinaisons époxy-carbamides, etc., avec ou sans pigments, effectuée également sur des objets de grande dimension l'est généralement de façon industrielle, dans un lit fluidisé (électrostatique), par atomisation ou par pistolet de pulvérisation. Dans les différents cas, la poudre de revetement est dispersive dans l'air et l'objet à revêtir est exposé au nuage de poudre.Pour obtenir de bons revêtements sur des objets, les particules de poudre dispersées sont charges électriquement et sont transport tées dans un champ électrostatique jusqu'à l'objet à revêtir et déposé sur la surface portée à un potentiel de signe opposé ou relié à la terre. Le passage de la poudre déposée dans la couche fermée sur le support, peut par exemple s'effectuer par traitement 'thermique dans un four à cuisson. Des couches de matière plastique sont genéralement et essentiellement appliquées sur des objets, pour protéger le matériau servant de support des influences néfastes externes. En plus des exigences concernant la sauvegarde des propriétés mécaniques de la couche telles que l'adhésion sur le support, la fusion, la dureté, les tensions internes, etc... on peut également prendre en considération la nécessité d'une protection de longue durée et de ce fait la résistance externe des matériaux en matière plastique utilisés par rapport à l'eau, les gaz, les solvants, etc... ainsi que la diffusion de ces composés dans et à travers la couche. En raison du fait que la structure de la couche est essentielle pour ces procédés, la structure fine interne de la couche est d'autant plus importante que l'épaisseur de la couche choisie est plus fine. On sait à partir de publications(K.M. Oesterle, R. Signer, M. LUscher : FATIPEC-Kongressbuch 1972, page 107 ; K.N. Oesterle, W. Muller, Fl. Studer : FATIPEC-Buch 1970, page 351) qui traitent de la diffusion de la vapeur d'eau dans de telles couches de matière plastique, qu'il se produit des diffusions dans les couches limites pigment/pigment, particules de matière plastique/ particules de matière plastique, pigment/particules de matière plastique, corps solide/ particules de matière plastique ou liant. Dans le cas de la vapeur d'eau, le flux de diffusion peut autre un flux moldculaire vis- queux ou diffus suivant qu'il existe une pseudoréticulation ou une reticula- tion effective entre le pigment et l'agent liant.En gendral, les flux diffus ou visqueux de vapeur d'eau dans les couches en matière plastique sont néfas- tes en ce qui concerne leur protection contre la corrosion et pour obtenir une protection de longue durle contre la corrosion par une couche de matierr plastique il est nécessaire d'éviter dans la mesure du possible, la diffusion de H20 dans la couche. Dans quelques cas peu nombreux, comme par exemple dans le cas de l'application d'une première couche en poussière de zinc, il est souhaitable d'avoir un flux visqueux d'eau à travers la couche en matière plastique en raison du fait qutil se produit uniquement une activation de la pro prient d'anode électrochimique du grain de zinc lors de l'addition d'eau au pigment de poussière de zinc. Pour obtenir une protection contre la corrosion efficace, il est nécessaire dans de tels cas, de favoriser le passage d'un flux visqueux d'eau à travers la couche de matière plastique par une pseudoréticulation entre le pigment de poussière de zinc et l'agent liant. La cause ou l'une des causes-d'une diffusion de vapeur d'eau plus élevee dans les couches de matière plastique est principalement à attribuer selon les indications du brevet suisse 54 00 66 aux couches d'adsorption se formant lors des procédés usuels d'application de poudres. Pour obtenir des couches de poudre, dans lesquelles la diffusion de vapeur d'eau est emp & hée ou activée, on a proposé dans la demande Suisse précitée, d'éliminer complètement ou en partie si l'on désire favoriser la diffusion, les couches limites néfastes dans le revêtement en poudre.A cet effet, les particules de poudre en matière plastique, devaient être revêtues au cours ou avant l'application sur le support, avec une couche de surface, favorisant la formation de liaisons internes moléculaires entre les particules. Cette couche superficielle conduisant à la formation des liais-ons entre les particules peut outre formée soit par fusion des surfacer des" particules de poudre en matière plastique au moyen d'un tra-itement thermique ou par-application d'une couche d'adsorp- tion supplêmentaire -favorisant -la liaison des particules de poudre en matière plastique sur le support tel que par exemple un solvant, qui se -forme pendant le vol des particules de matière plastique. La fusion en surface des particules de poudre de matière plastique avant leur dépôt sur le matériau de base, c'est-A-dire dans la chambre dans laquelle les particules de poudre sont chargées électriquement, et amenées en une distribution garantie de couches rdguliètes et débarrasées de grumeaux signifie,dans certains cas, une modification importante des conditions de formation du nuage de poudre, conditions dans lesquelles il devient le plus souvent très difficile de conférer aux couches de poudre empochant maintenant la diffusion, également l'homogénéité et la régularité désirée, de plus la récupération de telles poudres est très difficle. L'application d'une couche d'adsorption sur les particules de poudre en matière plastique signifie que l'on applique, en plus, d'autres couches limites qui neutralisent au moins en partie, les couches d'adsorption initiales. En raison du fait que la couche d'adsorption présente sur les particules de poudre de matiere plastique n'est pas connue, on peut constater uniquement sur le revêtement de poudre final, si la propriété de diffusion désirée a été atteinte. Ceci est également valable pour des couches de poudre à base de pigment, en raison du fait que l'on sait(dans Zettlemoyer A. C., Micale F. J., Lui Y.K. :Diskussionstatung der Deutschen Bundesgesellschaft, Frankfurt a/M 1966 Hoechst) que les particules de pigments, portent des vapeurs de solvant adsorbées chimiquement et physiquement, qui le plus souvent ne peuvent être évaluées dans ce domaine technique. Le procédé de revêtement antérieur présente ainsi des inconvenients-dans la mesure où l'obtention de couches de poudre irréprochable ayant des propriétés de diffusion determinées, est peu sûre. il est de ce fait un but -de la presente invention, de prévoir un procédé pour la préparat-îon de couches de poudre, au cours -duquel on obtient des couches de poudre terminées, ayant une structure fine désirée, sans porter atteinte aux autres propriétés 'de couches, proc-éde au cours duquel des composés résultant en particulier de vapeurs de solvant, sont adsorbées chimiquement et physiquement sur les particules con-stituant le matériau de revêtement. La solutibn à ce-problème réside suivant l'invention, dans' le fait que l'on wodifte-la couche d'adsorption sur les-particules constituant le matériau de revetement pour atteindre une état détermine par un traitement physique du matériau de revêtement agissant uniquement sur l'adsorption par liaisons physiques, et que l'on maintient cet état 'de la couche d'absorption sur les particules de matériau' de revttetent, jusqu'au dépôt sur le- support. Ce procédé suivant l'invention est basé sur la connaissance du fait que les couches adsorbées physiquement sont la cause essentielle d'une forte formation de couches limites entre les particules et/ou les agglomérats de particules et que les couches d'adsorption liées physiquement, peuvent être facilement désorbées. La couche d'adsorption du matériau de revêtement, est amenée de préférence dans l'état approprié dans une zone de conditionnement, étape au cours de laquelle le matériau de revêtement, est soumis à un trai- tement protecteur et pour maintenir cet état, la chambre contenant le nuage de poudre peut egalement être conditionnée.L'obtention de couches de surface liantes entre les particules et/ou les agglomérats de particules en vue d'evi- ter fortement la diffusion nécessite une dégràdation complète des couches d'adsorption 'physique présentes. Cetté dégradation des-couches d'adsorption physique présentes peut par exemple être effectuée- par un traitement de sechage des matériaux de revêtement de préférence par application de chaleur ou sous vide.Des couches imites séparant bien les particules et/ou les agglo méats de.particules, en vue d'une diffusion activées nécessitent des couches d'adsorption physique bien nettes sur les particules de matériau de revêtement et peuvent par exemple être obtenues par application supplémentaire, de couches d'adsorption liquide. Les couches d'adsorption liquide, dépendent dans tous les cas du matériau de revêtement utilisé ainsi que de son comportement lors de la fixation de la couche de poudre. En génie, on peut utiliser de l'eau pour la couche d'adsorption, mais 'dans des cas particuliers on peut également obtenir des couches d'adsorption liquides en utilisant des composés organiques tels que des alcools superieursX des dérivés aliphatiques, aromatiques et des hydrocarbures chlorés. Au cours de ce--procédé-d'application, on peut opérer simplement dans une atmosphère saturée correspondante.Si on désire avoir des couches limites bien définies dans le revêtement en poudre, il est nécessaire de séparer d'abord la couche d'adsorption physique initiale par un procédé de désorption du matériau de revEtement, et procéder ensuite à l'application de la couche d'adsorption prévue. La mise en oeuvre du procédé suivant la présente invention peut être adaptée aux procédés de revêtements antérieurs tels que par lit fluidisé, par pulvérisation,par nuage de poudre, par traî- née de poudre, etc. Le procédé suivant l'invention, sera illustré tout particulièrement dans la suite, en mettant en oeuvre rine installation de revêtement utilisant un pistolet de pulvérisation. La figure unique montre schématiquement, une constitution d'un dispositif de"revêtement'comportant'un pistolet de pulvéri- sation, et des-moyens-de mettre-en oeuvre le procédé suivant l'invention, Lors du procédé d'application d'un revêtement de poudre par voie électrostatique au moyendtun dispositif de pulvérisation, par exemple au moyen d'un pistolet de pulvérisation de poudre électrostatique, l'ensemble de la poudre pulvérisé par le pistolet, n'atteint pas l'objet.La poudre tom- bant est rassemblée et mélangée après un procédé de régénération avec la poudre fratche pour une nouvelle utilisation, L'alimentation de poudre automatique dans les dispositifs de revêtement, est représentée schématiquement sur la figure par un récipient de stockage et de conditionnement l pour la poudre régénérée, par un récipient de stockage et de conditionnement 2 pour la poudre fraiche,et par un dispositif de transport 3. Le dispositif de transport 3 amène le mélange de poudre au diffuseur 4, dans lequel elle est mélangée au moyen d'un gaz vecteur, en général de l'air conditionné à partir d'une source gazeuse correspondante 5. Le pistolet de pulvérisation 7, est relié à la sortie du diffuseur 4, par un flexible ou un tuyau d'amenée 6.Le mange air/poudre est transporté jusqu'au pistolet de pulvérisation 7, et pulvérisé en en un nuage de poussière, par exemple au moyen d'une baffle 8 situé. à la sortie du courant de poudre. Pour la charge électrique des particules de poudre, il est prévu dans et/ou sur le pistolet de pulvérisation, des électrodes de décharge sous haute tension, qui ne sont pas représentés sur la figure, en raison du fait que la charge électrique des particules de poussière, ne modifie pas la présente invention. Le revêtement de l'objet 9 porté à un potentiel de signe opposé s'effectue dans la chambre de pulvérisation 10. Toutes les installations de revêtement de poudre sont construites suivant ce principe. Les couches de poudre terminées, présentent comme déjà spécifié plus haut, une structure fine, qui est déterminée par le degré de formation des couches limites entre les particules et/ou les agglomérats de particules de la couche de poudre. On n'a pu déterminer l'action protectrice d'une couche uniquement dans un certain sens par des essais de longues-durées sur le subjectile luimême, et ceci avec des résultats donnant- peu d'indications, basés sur la résistance ou l'absence de résistance de-la--couche- en raison du fait que lors de de la préparation d'une couche de matière plastique, la formation de la structure fine est influencée parade nombreux facteurs en partant de -la nature et de la structure du matériau de revêtement et de son prEtraitement-(par exemple suivant que la poudre est franche, stockée ou réutilisée), des procédés respectifs mis en oeuvre, ainsi que de leur déroulement jusqu'à la fixation des -couches -et des interactions-se--créiant entre les particules -de la couche, des influences épitactiques de la surface du support, etc... et en plus de' la -facilité de la modification de la structure fine-du-revê- tement fini par des influences externes, de sorte-qu'undétachement-du film de matière plastique du support n'est pas possible sans modification de structure. Des essais -comparatifs de longue durée entre des couches de protection à base de poudre et de laque fluide ont démontré que les revêtements en poudre présentent une plus haute-perméabilité-p-our la vapeur d'eau et ont de ce fait, une résistance plus faible-aux conditions climatiques -que les couches à base de laques, dans la mesure où l'on n'utilise pas de grandes épaisseurs de poudre. Des recherches sur de telles couches avec la méthode récemment mise au point dans la littérature relative à ce domaine technique (K. H. Oesterle, K. Brugger, W. Landolt : FATIPEC-Buch 1968, Abschnitt "Plénières" page 61 ; W. Fisch, K.M. Oesterle : FATIPEC-Kongressbuch 1970 - page 339) pour la détermination infinitésimale du comportement de la dureté dénommée méthode 111V qui permet meme pour des revêtements de matière plastique les plus fins sur des supports, de déterminer le module E, la dureté, la tension interne, etc... et de saisir ainsi les différences de structure dans les couches les plus fines sans pour autant les séparer de leur sup- port ont permis d'obtenir le résultat surprenant,qu'il est possible de déterminer une perméabilité plus élevée pour la vapeur d'eau, par des essais de courte duriez en mesurant la chute des valeurs IHV. La méthode IHV appliquée à des revêtements protecteurs de matière plastique, permet ainsi de connaître la diffusion de composés répartis de façon moléculaire dans -et à travers la couche et d'établir ainsi en l'espace d'un temps court de quelques heures et dans tous les cas de quelques jours, des pronostics sur les facultés de protection ultérieure de la couche. Les particules du matériau de revêtement en matière plastique avec ou non des pigments comme additif comportent des composés étrangers adsorbés par voie chimique ou physique. Les couches d'adsorption se forment lors de la préparation du matériau de revêtement en forme de poudre, lors de son stockage et de son traitement ultérieur. Les composés liés par voie chimique à la surface externe des particules tels que par exemple par des valences libres, fixent les particules essentiellement de façon plus forte que les composés liés physiquement par exemple par adsorption.Les composés liés par voie physique peuvent ainsi être séparés des matériaux de revêtement ea particules par un léger traitement physique, alors que la séparation des composés liés par voie chimique ne peut s'effectuer dans les mêmes conditions ou peut se produire uniquement par des traitements essentiellement plus forts. Comme mentionné ci-dessus, on a examiné sous ces aspects, et de façon systématique la diffusion de vapeur d'eau à travers les couches de poudre au moyen de la méthode IHV.On a pu démontrer par -laméthode IHV, que les couches d'adsorption physique sont essentiellement responsables, de la formation des-couches lmit'es' c-onduisant à des phenomènes de diffusion-non désires entre- 'l'es' parttcnl'es- des couches. tertaines --pro'priétés"qui"dépendent de la formation de couches limites respectives entre les particules et/ou les agglomérats de particules dans la couche de poudre terminée, c'est-d-dire fixée et cuite sur le support dépendent de ce fait uniquement de la couche d'adsorption physique présente sur les particules de poudre avant leur dé- pat sur le support. Le but qui est de préparer des couches de poudre ayant de telles propriete, est de ce fait atteint par la preparation de couches d'adsorption physique sur les particules du matériau de revêtement. Pour préparer les couches d'adsorption physique, on dispose dans le dispositif de revêtement représenté sur la figure unique, entre la ligne d'alimentation 3 au diffuseur 4 du matériau de revêtement en forme de poudre, un conditionneur Il de structure quelconque approprié, par exemple un dispositif de séchage à pales, dans lequel le matériau de revêtement est condi tonné avant son entrée dans le diffuseur 4. Lors du procédé de séchage, on sépare les couches d'adsorption de fluide liées par voie physique aux particules du matériau de revêtement.Le conditionneur 11 eat réglé pour un traitement du matériau de revêtement non destructeur, de telle sorte qu'avant tout le matériau ne soit pas fondu en surface et ne forme pas de grumeaux. Le gaz vecteur sortant de la source de gaz 5 est amené dans le diffuseur 4 à travers le dispositif de conditionnement 12. Dans le dispositif de canditionnement 12, le gaz vecteur est préparé de telle façon qu'il forme la couche d'adsorption physique désirée, sur les particules du matériau de revêtement ne présentant plus de couche d'adsorption physique lors-de son mélange avec le gaz vecteur dans le diffuseur 4.Le composé destiné à l'adsorption est choisi suivant les propriétés d'adsorption du matériau de revêtement1 et est en général de l'eau ou dans des cas particuliers1 un alcool supérieur, un composé aliphatique, aronatique, un hydrocarbure chloré, une amine ou d'autres composés de ce type. On a prévu dans le dispositif de conditionnement 12, un dispositif de chauffage 13, un évaporateur 14 pour la vaporisation des liquides respectifs présent et de façon utile un dispositif de régulation 15.Les particules d- matériau de revêtement émises par le pistolet de pulvérisation, présentent à côté d'une couche d'adsorption chimique inconnue, suivant les conditions du conditionnexent, une couche d'adsorption physique déterminée, ou uniquement une couche d'adsorption chimique.Pour maintenir cet état de surface--de-s particules du matériau de "revêtemênt lors dela pulvérition h partir"du'pistolet 'de pulvérisation 7 Jusqu'à l'objet 9, on a prdvu-dant lachambre- êe'pulvérisa- tion 10, des buses de vaporisation 16, un dispositif-thermique 17, permettant de conditionner l'atmosphère ambiante des particules des matériaux de revêtement. Au lieu de conditionner l'ensemble de la chambre de pulvérisation 10, il est parfois avantageux de ne conditionner qu'un espace relativement plus petit contenant le pistolet de pulvérisation. En général, le matériau de revetement, le procédé d'application (pression du gaz vecteur, vitesse d'application, etc..) et les conditions de fixation sont prédéterminés et l'on exige pour le revêtement, une proprid- té déterminée par exemple empêchement important de diffusion de la vapeur d'eau, d'un gaz ou d'une autre liquide ou également comme mentionné ci-dessus, une diffusion activée d'eau. Dans des essais préliminaires, qui sont effectués de façon rapide et facile au moyen de la méthode IRV, on détermine ensuite les conditions de conditionnement les plus favorables. Dans le cas où la couche de poudre ne doit présenter qu'un fort empêchement à la diffusion de la vapeur d'sau, il suffit de sécher les matériaux de revêtement dans le conditionneur 11 par la chaleur ou sous vide, ctest-à-dire que l'on sépare des particules, l'eau sous forme de revêtement fixé sur celle-ci, de sécher le gaz vecteur dans le dispositif de conditionnement 12 et de chauffer et maintenir dans la chambre de pulvérisation 10, une atmosphère ambiante nsn sature. Dans le cas où le revêtement de poudre doit présenter une diffusion d'eau fortement activée, on sature le gaz vecteur dans le dispositif de conditionnement avec le composé d'adsorption, et l'on refroidit la chambre de pulvérisation. Les couches de poudre pour lesquelles la formation de couches limites entre les particules et/ou les agglomérats de particules est d'un degré moyen, peuvent avoir apres séparation une grande importance pratique et peuvent être obtenues sans difficulté suivant le prdcifae de l'invention par le fait que dans le dispositif de rêvêtêment'décrit ci-dessus, il est uniquement nécessaire de prévoir un dispositif de régulation pour le conditionnement approprié du gaz vecteur ec de l'atmosphère ambiante dans la chambre de pulvérisation. REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation de couches de poudre avec une structure fine prédéterminée par le degr4 de formation de couches limites entre les particules et/ou agglomérats de particules de la couche de poudre au cours duquel un support est pulvérisé avec un matériau de revêtement en forme de poudre, aux particules de laquelle des adsorbate sont lié. physiquement et chimiquement, et que la couche de poudre appliquée sur ledit support est fixée par fusion ou par cuisson caractérisé par le fait que l'on modifie la couche d'adsorption sur les particules constituant le matériau de revêtement pour atteindre un état déterminé par un traitement physique du matériau de revêtement agissant uniquement sur les adsorptions par liaisons physique et que cet état de la couche d'adsorption sur les particules du matériau de revêtement est maintenu jusqu'au dépit sur le support. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que pour obtenir des couches limites entre les particules et/ou les agglo mérats de particules, on soumet le matériau de revêtement à un traitement de séchage et que le matériau de revêtement pulvérisé est maintenu dans les conditions ambiantes de séchage, jusqu'à son dépôt sur le support. 3. Procédé -selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le matériau de revêtement est soumis à un traitement thermique. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le matériau de revêtement est séché par traitement dans un tourbillon d'air non saturé. 5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le matériau de revêtement est pulvérisé avec un gaz vecteur séchant. 6. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le transport du matériau de revêtement pulvérisé -s-ur le matériau de base s'effectue dans une-atmosphère ambiante non-saturée. 7. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le matériau de revêtement pulvérisé est soumis à un rayonnement thermique lors de son passage sur le support. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que pour obtenir des couches limites affaiblissant les liaisons entre les particules et/ou les agglomérats de particules, on condense sur la surface les particules du matériau de revêtement, une couche d'adsorption liquide. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la condensation de la couche d'adsorption liquide, est effectuée après séchage du matériau de revêtement. 10. Procède suivant la revendication 8 ou 9, caractérisé par le fait que l'on condense sur les particules du matériau de revêtement de l'eau. 11. Procédé selon la revendication 8 ou 9, caracterisé par le fait que l'on condense sur les particules de matériau de revêtement, un composé organique tel qu'un alcool supérieur, des composés aliphatiques, aromatiques, des hydrocarbures chlorés, des amines. 12. Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le transport des particules de matériau de revêtement portant la couche d'adsorption de liquide jusqu'au matériel de base, s'effectue dans une atmosphère saturée par le liquide correspondant. 13. Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le transport des particules des matériaux de revêtement portant la couche 'd'adsorption liquide jusqu'au matériel de base s'effectue dans une atmosphère ambiante froide.