Brevet FR2515195A1 — publié le 19830429

La présente invention concerne des compositions "d'alliages"de matières plastiques, destinées par exemple à servir de matériau pour portées ou paliers, de chemises intérieures ou de couches de revêtement extérieur L'in- vention concerne particulièrement des matières plastiques pour paliers lubrifiés. Les matières plastiques pour paliers ou portdes sont connues en ellesmêmes Cependant, certaines présentent l'inconvénient d'une résistance médiocre à la fatigue et donc de ne pas convenir dans certaines conditions, cepen- dant que d'autres présentent l'inconvénient d'une surchauf- fe, due parfois h une inaptitude à former une pellicule efficace de lubrifiant. Un objet de la présente invention consiste à proposer une matière plastique pour paliers, qui présente une grande résistance à la fatigue et ne souffre pas exces- sivement d'une surchauffe. Selon la présente invention, celle-ci propose un "alliage" de matibres plastiques, destiné à servir par exemple de matériau pour paliers ou portées, l'alliage comprenant un sulfure de polyarylène et une polyéther- cétone aromatique (ou poly-oxy-cétone aromatique). Le sulfure de polyarylène est de préférence du sulfure de polyphénylène et il peut être présent en une proportion de 5 à 95 % en poids, de préférence 20 à 50 % en poids La polyéther-cétone est de préférence une poly- éther-éther-cétonc, mais il peut s'agir d'un copolymbre d'une polyéther-cétone aromatique avec une polysulfone aro- matique ou un sulfure Ainsi, le second constituant poly- mère de l'alliage est de préférence un polymère linéaire semi-cristallin comportant les motifs répétés: isol Co et 0- isolément ou de concert avec 502 et/ou 5- L'alliage peut avoir une structure semi- cristalline ou amorphe, et il peut s'agir d'une matière à une seule phase ou d'une phase de sulfure de polyphénylène finement dispersée dans une matrice d'enrobage dans la seconde phase semi-cristalline. L'alliage peut être produit d'un certain nombre de façons Une manière d'opérer consiste à effectuer un mélange en présence d'un solvant Dans ce procédé, on mélan- ge des solutions chaudes des deux polymères dans le même la solvant et l'on élimine ensuite le solvant On peut mettre ce procédé en oeuvre en effectuant une distillation ou une extraction du solvant, ce qui laisse l'alliage des polymères. Un solvant préféré est le benzoate de benzyle. Un autre procédé de production consiste à ef- fectuer un mélange au fondu Dans ce cas, on fait fondre les deux polymères et on les mélange de façon poussée dans un mélangeur On peut ajouter des matières réactives (par exemple du soufre) pour promouvoir une certaine copolymérisa- tion de greffage, par un mécanisme de radicaux libres, entre les polymères constituants, pour contribuer à la compatibilité de ces constituants. On peut aussi ajouter, aux solutions mélangées, des composés d'amorçage générateurs de radicaux libres, dans un procédé de mélangeage en-présence d'un solvant De telles matières comprennent celles capables de produire des radicaux libres de type thiyle, par exemple du disulfure de phényle afin d'amorcer une certaine copolymérisation de greffage entre les polymères constituants et d'amplifier ainsi la compatibilité de ces constituants. L'alliage peut être appliqué sous forme d'une couche de revêtement extérieur par n'importe quel procédé connu, mais il est de préférence appliqué par un procédé de revêtement en présence d'un solvant Lorsqu'on l'utilise comme couche de revêtement extérieur, l'alliage est de 15195 préférence appliqué à une couche existante de matière pour paliers de support. Lorsqu'il est destiné à servir de chemisage in- térieur de paliers, l'alliage peut être appliqué à un métal lisse, par exemple un support en alliage d'aluminium ou un support en acier avec une couche de liaison en alliage d'alu- minium ou un support fritté (par exemple en bronze) L'allia- ge peut être appliqué sous forme de feuille, de poudre ou en solution. Lorsqu'i 1 est appliqué sous forme de feuille, le polymère peut être extrudé et lié simultanément au support, ou bien il peut être extrudé sous forme de feuille et lié ensuite par pression ou par action de cylindres de pression à un support chauffé. Lorsqu'il est utilisé sous forme de poudre, pour application directe ou pour mise en forme d'une feuille, l'alliage est de préférence séché au préalable; lorsqu'il est appliqué sous forme de poudre à un support, l'alliage peut être étalé sur ce support à l'aide d'une trémie vibrante d'alimentation Le support est de préférence chauffé jusqu'à ce que "l'alliage" fonde, et l'alliage peut être ensuite fixé par action de rouleaux ou de cylindres au support. Lorsqu'il est sous forme de feuille ou de poudre, l'alliage peut être fixé ou collé sous pression Dans ce procédé, le support peut être conformé à la forme voulue et placé dans un moule L'alliage est ensuite placé par-dessus le support, sous forme d'une feuille ayant la forme correcte ou sous forme de poudre présente en la quantité voulue, et l'on effectue ensuite la liaison de collage sous pression. Ce procédé convient particulièrement bien pour former des paliers lisses, comme des paliers ou rondelles de butée. Lorsque l'alliage est appliqué en solution, cette application peut se réaliser par n'importe quel procédé convenable, par exemple par immersion, projection de pulvéri- sation, application d'un revêtement à l'aide de rouleaux ou cylindres ou étalement. D'autres constituants peuvent être ajoutés aux deux constituants de l'alliage bien que, de préférence, une teale matibre adiditive soit un copolymère des deux consti- tuants principau,. L'alliage peut servir pour des coussinets de paliers, des demi-paliers:, des paliers de butée, des tampons ou coussinets pour paliers à charge radiale, des coulisses pour machines-outils et des paliers arrière pour la marine. L'alliage peut aussi être applicable de façon générale à n'importe laquelle de deux surfaces à glissement ou coulis- sement relatif, comme des pistons fonctionnant dans des cylindres et dans la plupart des applications h des moteurs à combustion interne Cependant, on n'entend pas limiter aux paliers et portées le domaine d'utilisation de l'alliage. L'invention peut être mise en pratique de di- verses façons et sera maintenant illustrée par les exemples non limitatifs suivants. Exemple 1 On prépare des compositions "d'alliages" en mélangeant en solution du sulfure de polyphénylène et de la polyéther-6ther-cétone, en utilisant de la diméthylsulfone comme solvant mutuel, avec une faible addition de disulfure de diphényle réactif Dans un réacteur en verre, équipé d'une admis- sion d'azote, d'une colonne de condensation et d'un disposi- tif d'agitation, on introduit 500 g de diphénylsulfone fondue, que l'on maintient à 300 C On ajoute lentement, tout en agitant vigoureusement le mélange en atmosphère d'azote, 100 g de sulfure de polyphénylène en poudre (obtenu comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 3 919 177; viscosité inhérente: au moins 0,20) et 100 g de polyéther-éthercétone (qualité " 45 P" de ICI) Lorsque la totalité du solide est passée en solution, on ajoute 2 g de poudre de disulfure de diphényle, et l'on élève à 3200 C la température durant 15 minutes, puis l'on refroidit le mêlange, on enlève la diphénylsulfone par lavage à l'acé- tone ( 2 fois) On broie le solide résultant de manière qu'il traverse un tamis britannique N 44 ( 0,353 mm d'ouverture de maille), puis on lave à nouveau le solide à l'acétone (Z fois) et on le sèche sous vide à 150 C On transforme de la façon suivante la poudre d'alliage de polymères en chemise de coussinets d'essai Le substrat utilisé est une bande d'acier de 1,5 mm, comportant une couche de cuivre de placage de microns et une couche poreuse de bronze à il % d'étain (tamis britanniques N Os 60 à 100, soit des particules de 0,25 à 0,152 mm) de 0,5 mm d'épaisseur, fixée par frittage au cuivre A l'aide d'une trémie vibrante d'alimentation, on étale sur le substrat, jusqu'à une épaisseur de 1,5 mm, la poudre préséchée de polymères que l'on chauffe par induction jusqu'à une température comprise entre 3600 C et 3701 C On soumet l'ébauche à utn laminage de la poudre pour consolider celle-ci en une chemise cohérente continue On refroidit ensuite rapidement l'ébauche ainsi revêtue et on lui donne la forme d'un palier. Exemple 2 On prépare des compositions d'alliages par extru- sion au fondu de sulfure de polyphénylène et de polyéther- éther-cétone avec de faibles additions de soufre élémentaire et de disulfure de diphényle destinés à réagir On broie, dans un broyeur à billes, 5 kg de poudre de polyéther- éther-cétone (qualité " 45 P" de ICI) et de sulfure de poly- phénylène (qualité à poids moléculaire élevé; viscosité inhérente au moins égale à 0,2; produit préparé comme décrit dans le brevet des Etats- Unis d'Amérique NO 3 919 177 précité) avec 100 g de fleur de soufre et 100 g de poudre de disulfure de diphényle. On malaxe ensuite le mélange, en phase fondue, en utilisant un appareil classique d'extrusion de composition fondue On extrude le mélange résultant pour obtenir un cor- don qui, après solidification, est brisé en des granules. On extrude ensuite à nouveau les granules pour obtenir un ruban continu de 15 cm de largeur et de 500 micromètres d'épaisseur Le support utilisé est une bande continue d'acier à placage de cuivre, avec application par frittage, sur un côté, d'une poudre de bronze, comme décrit à l'exem- ple 1 On préchauffe cette bande de support jusqu'à 360 à 3800 C en la faisant passer dans un enroulement de chauffage par induction puis, avec le ruban de polymères placé à la partie supérieure de cette bande, on la fait passer dans un laminoir On refroidit ensuite rapidement a l'eau la ban- sortant du laminoir et on l'enroule en rouleau On forme, à partir de l'alliage de polymères sur support d'acier, des - éléments de palier. 7 2515195 REVENDICATIONS 1 Alliage de matières plastiques, caractérisé en ce qu'il comprend un sulfure de polyaryl Ine et une poly- éther-cétone aromatique. 2 Alliage selon la revendication I caractérisé en ce que le sulfure de polyarylène est du sulfure de paly- phénylène. 3 Alliage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le sulfure de polyphénylène constitue de 20 à 50 a du poids de l'alliage. 4 Allîage selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que la polyéther- cétone est une polyéther-éther-cétone. Procédé de fabrication d'un palier lisse, selon lequel on applique à un support métallique une composi- tion ou un alliage de matières plastiques que l'on fait adhé- rer au support, procédé caractérisé en ce qu'on produit l'alliage en mélangeant du sulfure de polyarylène et une polyéther-cétone. 6 Procédé selon la revendicatidn 5, caractérisé en ce que l'on forme l'alliage par mélangeage en présence d'un solvant. 7 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le solvant est du benzoate de benzyle. 8 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on forme l'alliage par mélangeage au fondu. 9, Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 5 à 8, caractérisé en ce qu'on applique au support l'alliage sous forme d'une feuille et on le fait adhérer b l'aide d'un rouleau ou cylindre. Procédé selon la revendication 5, caractérise en ce qu'on forme l'alliage par mélangeage de poudre. 11 Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 5 b 10, caractérisé en ce qu'on applique sur le support l'alliage en forme de poudre, on chauffe et fait adhérer au support.