Brevet FR2454908A1 — publié le 19801121

L'invention concerne des supports métalliques portant sur leurs deux faces un revêtement en graphite compressible et un procédé pour leur fabrication par application d'une peinture. Un des moyens pour fabriquer des garnitures pour applications dans l'industrie automobile par exemple, consiste en une technique de feuilletage où une pièce de tôle d'acier de 0,152 mm d'épaisseur est revetue sur deux faces d'une feuille faite de graphite expansé. On fait adhérer la feuille sur l'acier, et ensuite on estampe les garnitures à partir de ce produit feuilleté. La compressibilité de la garniture est assurée par les deux feuillets de graphite. Ce procédé comporte des pertes en feuille de graphite, à cause des déchets d'estampage. Le procédé nécessite également que l'on fabrique d'abord la feuille de graphite puis la colle sur la surface du métal. On a suggéré de simplifier le procédé et d'éliminer les pertes en appliquant le graphite sous forme de peinture sur le joint métallique déjà estampé.On connaît déjà des peintures constituées par du graphite te ordinaire non-expansé ou du carbone, mais elles ne conviennent pas pour les joints plats et autres, car elles ne confèrent pas de compressibilité . D'un autre côté les tentatives faites pour fabriquer une peinture à partir de graphite expansé vermiforme ont échoué jusqutà présent, à cause de la densité extrèmement faible de cette sorte de graphite, qui est dtenviron 0,06g/cm3. La légèreté du graphite le fait flotter sur la surface de la base de peinture et l'empêche de former un melange intime avec cette base. Même une opération de mélange prolongée, à l'aide d'un agitateur mécanique, pendant plusieurs heures, n'a pu résoudre le problème, non plus que l'application de vide pour permettre à l'air emprisonné dans le graphie verniforme de stéchap- per. On a également constaté que l'adjonction de divers agents mouillants a peu d'effet. L'attribution mécanique telle qu'elle peut etre effectuée-dans une jarre à billes, a dû être rejetée à cause du volume élevé du graphite vermiforme qui aurait nécessitéq pour quelques millilitres de peinture, toute une série de jarres à billes. De plus, les particules de graphite ont plutôt tendance dans une jarre à billes, à s'agglomérer qu'â se désintégrer, et le broyage par les billes à pour résultat de compacter le graphite plutôt que de le rendre compressible.En conséquence , toutes les tentatives faites juqu'à présente pour fabriquer une peinture au graphite convenant au revêtement des supports métalliques de garnitures et d'autres articles nécessitant des surfaces compressibles ont echoué. Un des objectifs de l'invention est de proposer un procédé simple et économique pour fabriquer une peinture au graphite qui soit compressible et convienne - pour le revêtement de supports métalliques de joints et autres. L'invention a également pour objet de proposer des joints qui consistent en supports métalliques revêtus de graphite compressible: ayant été déposé sous forme de peinture. Conformément à l'invention, on remplit partiellement un mélangeur électrique à grande vitesse avec une solution constituée par un liant et un solvant pour former une base de peinture. Lorsque le mélangeur est mis en route, on ajoute le graphite vermiforme à la solution ou base de peinture, à une allure suffisamment lente pour permettre au graphite de pénétrer dans la masse . L'addition peut s'effectuer'en continu ou par petites portions pour empêcher le graphite léger de s'agglomérer à la surface de la solution .On fait fonctionner le mélangeur suffisamment longtemps pour agiter vigoureusement le graphite vermiforme dans la solution, jusqu'à ce que les particules se subdivisent en particules suffisamment petites pour être complètement mouillées par la base de peinture, et qu'ainsi elles se dispersent dans cette base, mais sans être cependant petites de telle façon que ces particules gardent leur compressibilité. Pour que la peinture soit de qualité satisfaisante, il faut que les particules de graphite qui entrent dans sa composition soient de l'ordre de 40 à 500 ji. En générale, le fonctionnement du mélangeur doit être poursuivi pendant 5 a 10 minutes après la fin de l'addition de graphite, ce qui est suffisant pour l'obtention de la peinture requise. Dans ce procédé, on ajoute une quantité de graphite suffisante pour former une suspension ayant la consistance d'une bouillie épaisse. L'opération de mélange qui vient d'être décrite se différencie de l'agitation mécanique en ce que, dans cette dernière, il n'y a pas de réduction appréciable de la diminution du graphite vermiforme, alors que le mélange nécessite la réduction de la dimension des particules simultanément au mélange. Sans réduction convenable des dimensions. la peinture au graphite désirée ne peut etre obtenue car les particules ne seront pas suffisamment mouillées par la base de peinture. Le procédé decrit ici a été réalisé en utilisant un mélangeur Warnig NO 700A d'une capacité de un litre. En travaillant avec une vitesse de 8800 révolutions par minutes. la dimension des particules du graphite vermiforme a été réduite de telle sorte qu ellespassent au tamis dit Tyler1 de 60 mailles. A une vitesse inférieure de 3700 tam les particules de graphite sont suffisamment réduites pour produire une peinture satisfaisante mais la pellicule de peinture déposée, ou revêtement aura un grain plus grossier . Les particules de graphite produites à cette vitesse moins élevée passent toutes du tramis Tyler de 32 mailles, mais un tiers seulement passent au tamis Tyler de 60 mailles. A une vi- tesse nettement inférieure à 3 700 t~m, l'attrition de la dimension des particules n'est pas suffisante pour produire une peinture utilisable. Divers liants organiques peuvent être employés tels que les polyinides . silicones, produits phénoliques, ou encore des liants minéraux tels que les silicates, borates et phosphates. Le choix du solvant qui peut être effectué parmi les alcools, cétones : aldehydes, amides. hydrocarbures, hydrocarbures chlorés et eau, dépend de la nature du liant sélectionné. La combinaison adéquate du solvant et du liant est bien connue des spécialistes. Dans l'application actuelle de l'invention, on utilise comme liant une résine phénolique , et de l'acétone comme solvant. Une résine phénolique est particulièrement adaptée comme liant si les Joints sont utilisés à des t'empératures relativement élevées, car elle forme un charbon qui reste en place. L'acétone est particulièrement adapté comme solvant à cause de son pouvoir élevé de dissolution r et parce qu'elle s'évapore rapidement à la température ambiante. Une formulation de peinture typique, conforme à l'invention. serait ainsi la suivante 9,0 g de graphite vermiforme 25 ml de résine phénolique (60si de matière solide dans l'al cool) 300 ml d acétone. On comprendra facilement que la composition ci-dessus peut varier dans de larges limites, mais elle est d'ap plication.génêrale pour une grande variété de substances. telles que métal. papier. tissu amiante céramique et autres ? pour fournir des matériaux de garnissage. Les formes et supports de garnitures de la géométrie désirée sont obtenues par estampage de feuilles. Si l'on utilise des supports en métal il faut les sabler afin de rendre leur surface plus rugueuse. Ces supports sont ensuite plonges dans la peinture au graphite. ou la peinture est déposée sur eux à la brosse ou par pulvérisation. Un séchage d'environ une demi-heure à la température ambiante permet à l'acétone de s'évaporer. Un séchage subséquent dPenviron une demi-heure à 1750C permettra au liant de prendre ou durcir afin de lier les particules de graphite te les unes abx autres et å la surface rugueuse du support. Après la prise du liant le produit obtenu peut etre facilement manipulé et présente une certaine résistance mécanique. Le revëtement continu formé suivant la description ci dessus , présente une surface formée d'une nappe poreuse et est très compressible. Lorsque le joint est mis en service et qu'il est ajusté entre deux éléments, afin d'assurer l'étanchéité entre ceux-ci. le revetement de graphite subira plus de 50 de reduction d'épaisseur lorsqu'il est soumis à une pression de 350 kg/cm2 Un tel joint a des propriétes de compressibilité, de lubrification et de résistance élevée à la température, et son prix de revient est inférieur à celui de tout autre joint comparable connu jusqu'à présent. Si l'on désire une surface imperméable , brillante pour un produit. le revetement peut être calendré ou soumis à une pression pour l'obtenir. Néanmoins, on doit prendre soin de nue compresser que partiellement lerevëtement de graphite s'il doit etre encore compressé à l'utilisation. RBVND ICAT IONS 10/ Procédé d'obtention d'un revêtement compressible sur un support caractérisé en ce qutil comporte l'application sur le support, d'un revetement composé d'une suspension de résine , de solvant et de particules mouillées par le solvant, proventnant de la subdivision de graphite vermiforme, le séchage du revetement destiné à éliminer le solvant, et la prise de la résine afin de lier les particules entre elles et avec le support, pour former un revetement présentant l'aspect d'une nappe. 20/ Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qutil-comporte en premier lieu la formation de la suspension en introduisant progressivement du graphite vermiforme dans une solution de résine thermodurcissable, tout en agitant viOoureusement la solution durant l'introduction, afin de réduire le graphite vermiforme en particules suffisamment petites pour etre complètement mouillées par le solvant. 30/ Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une -étape supplémentaire de compression du revetement, de manière suffisante pour lui donner une surface lisse et brillante, cependant sans compresser totalement le revetement. 40/ Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on donne au support la forme voulue pour la garniture avant le dépôt du revetement. 50/ Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le support est en métal, et que le procédé comporte une étape de sablage du support métallique afin de rendre plus rugueuse la surface destinée à recevoir le revetement , avant que celui-ci soit appliqué. 60/ Procédé de fabrication d'une peinture compressible, caractérisé en ce qu'il comporte l'introduction progressive de graphite vermiforme dans une solution de résine thermodurcissable dans un solvant, avec agitation simultanée et vigoureuse de la solution, afin de réduire le graphite vermiforme en particules suffisamment petites pour etre complètenient mouillées par le solvant , ce qui permet de former la suspension . 70/ Garniture caractérisée en ce qu'elle est constituée par un support et un revetement compressible formé de particules de graphite expansé liées par une résine thermodurcissable adhérant au support. 80/ Support et revêtement suivant la revendication 4, caractérisésen ce que le support métallique pour joints et que le revêtement compressible est formé d'une nappe.