Brevet FR2534260A1 — publié le 19840413

Procédé de polymérisation de résines thermodurcissables. La polymérisation des résines thermodurcissables nécessite un apport de chaleur Celui-ci est Jusqu'à présent effectué par cznduction, par exemple sur une plaque chauffante, par rayonne- ment par exemple dans un tunnel à infrarouge, ou par convection par exemple dans une veine d'air chaud Ces moyens de chauffage peuvent également être utilisés en combinaison; c'est ainsi qu'un procédé usuel pour polymériser une pièce en résine thermodurcis- sable est de la placer dans un four, auquel cas la pièce est chauffée à la fois par conduction, par rayonnement et par convec- tion. La présente invention a pour objet un procédé de polymérisa- tion d'une pièce en résine thermodurcissable qui, entre autres avantages, permet de manière surprenante, d'obtenir une meilleu- re polymérisation pour une température de polymérisation donnée. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'on pla- ce la pièce froide à polymériser dans la phase vapeur d'un liqui- de en ébullition Il se produit alors sur la pièce une condensa- tion de liquide qui porte très rapidement la pièce à la tempéra- ture d'ébullition du liquide. Comme la température d'ébullition est constante pour une pression donnée, la température à laquelle la pièce est portée ne peut dépasser la température d'ébullition et toute surchauffe de la pièce est impossible La chaleur de vaporisation d'un liquide étant très grande par rapport à la chaleur spécifique du gaz cor- respondant, l'échauffement de la pièce est très rapide, en tout cas beaucoup plus rapide que si la pièce était simplement placée dans un volume contenant un gaz chaud Si le liquide en ébulli- tion a une grande inertie chimique, il enveloppe la pièce au cours de sa polymérisation et la protège de la vapeur d'eau, de l'oxy- gène et des composants atmosphériques La surface de la pièce est polymérisée presque instantanément et, grâce à la peau ainsi for- mée, la perte de poids est minimale Enfin, comme il a été indi- qué ci-dessus, le degré de polymérisation est particulièrement élevé, supérieur à celui obtenu par les moyens de chauffage usuels. Le procédé est particulièrement applicable à la polymérisa- tion de pièces en résines epoxy, placées sur un substrat organi- que, auquel cas il est possible, en choisissant un liquide conve- 2 - nable, d'effectuer la polymérisation de la piece à une tempéra re nettement supérieure à 100 C, par exemple à 150 C, la pol mérisation se faisant alors extrêmement rapidement. Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre par de pièces à polymériser ou an continu. On a décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention avec référ ce à la figure unique du dessin annexé qui est un schéma d'un positif réalisé à cet effet. Au dessin on voit un récipient 1 dont la partie inférieur contient un liquide 2 et est entourée d'un élément chauffant 3 Sa partie supérieure est entourée par un tube 4 à travers lequ on peut faire circuler un courant d'eau froide et qui forme ce denseur; elle communique avec l'extérieur par un conduit 5 éga ment entouré par un tube de refroidissement 6. A l'intérieur du récipient 1 est disposé un panier en aci inoxydable 7 qui est suspendu à la paroi du récipient par des chets 8 et dans lequel on place les pièces à polymériser. Lorsque le liquide 2 est porté à l'ébullition, la tempéra à l'intérieur du récipient 1 est égale à celle du point d'ébu J tion du liquide 2 Si on place une pièce froide dans le pani E cette pièce est presque instantanément portée à cette tempérai et polymérisée rapidement. Les pièces à polymériser peuvent par exemple, ètre consti par des éléments 9 en une résine epoxy chargée d'argent, telle celle connue dans le commerce sous le nom d' "EPOTEK H 20 E", sont placées sur un substrat 10 qui peut, par exemple, être e. mine, en verre ou en résine polyester. Les résines epoxy devant être polymérisées à une tempérai supérieure à 100 C, par exemple 150 C, le liquide 2 doit ave un point d'ébullition supérieur à 100 C Ce liquide peut, à ó effet, être constitué par un fluorinert tel que celui commerc- sé sous le nom de FC 75 ou de FC 43 dont les points d'ébullit: sont respectivement de 102 C et de 174 C; en les mélangeant proportion convenable, il est possible d'obtenir un liquide a, tout point d'ébullition désiré entre 102 C et 174 C. La résistivité d'une résine epoxy chargée d'argent est fi tion du taux de polymérisation de la résine; elle est d'auta: plus faible que la polymérisation est meilleure On peut donc terminer le taux de polymérisation d'une pièce en mesurant sa résistivité. Des essais comparatifs ont été effectués sur des éléments 9 dont certains ont été polymérisés lans un four alors que les au- tres étaient polymérisés en phase vapeur selon l'invention, le taux de polymérisation étant déterminé à chaque fois par la me- sure de la résistivité donnée en microohm/cm Les résultats sont donnés dans le tableau suivant: Température Mode de C Temperature hauffage Tableau 1 Durée en minutes Nature du Substrat 10 Résistivité 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 120 150 150 Four Phase vapeur Four Phase vapeur Four Phase vapeur Four Phase vapeur Four Phase vapeur Four Phase vapeur Four Phase vapeur Four Phase vapeur Four Phase vapeur Four Phase vapeur Four Phase vapeur Four Phase vapeur Four Phase vapeur d d d d d d d d d d d d d d d d d d d d d Alumine d Verre d Nbyester d Alumine d Verre d Polyester d Alumine d Verre d Polyester d d d Alumine d Verre d Polyester d 253426 0 Température 175 175 Mode de Chauffage Four Phase vapeur Four Phase vapeur Four Phase vapeur Four Phase vapeur Four Phase vapeur Four Phase vapeur Durée en minutes 0,5 d d d d d 0 " 0,75 d d d d d Nature du Substrat 10 Resistiv: Alumine d Verre d Polyester d Alumine d Verre d Polyester d non polymér: non polymér non polymér non polymér non polyméi Ce tableau montre que pour une même température le taux polymérisation est nettement plus élevé, à une température di née, avec le procédé selon l'invention Il est de plus possi de polymériser la résine dans des conditions qui n'entraînen la polymérisation dans un four; on peut par exemple polyméri une pièce en trente secondes ce qui est impossible dans un f Les pertes de poids relatives de la résine 9 au cours d polymérisation ont également été déterminées et les résultat sont donnés dans le tableau suivant: Tableau 2 Mode de Chauffage Four Phase vapeur Four Phase vapeur Four Phase vapeur Four Phase vapeur Four Phase vapeur Four Phase vapeur Durée en minutes d d d d d d d d 0,75 d Nature du Substrat 10 Verre d Polyester d Alumine d Verre d - Polyester d do d Température DW *i - S - Ce tableau montre que les pertes en poids de la résine sont nettement plus faibles avec le procédé selon l'invention. Des essais ont par ailleurs montré que, la température de transition vitreuse était augmentée de manière surprenante Alors que dans le cas d'une polymérisation dans un four, cette tempéra- ture de transition ne pouvait jamais dépasser 100 C, cette tem- pérature atteint une valeur de 130 C lors d'un chauffage en pha- se vapeur de cinq minutes à 150 C ou de quarante cinq secondes à une température de 175 C. Il va de soi que la présente invention ne doit pas être con- sidérée comme limitée au mode de réalisation décrit et représen- té, mais en couvre, au contraire, toutes les variantes. 6 2534260 REVENDICATION Procédé de polymérisation d'une pièce en résine thermodt sable, notamment en résine epoxy, caractérisé en ce qu'on pla la pièce froide à polymériser 9 dans la phase vapeur d'un liq en ébullition 2.