Brevet FR2674454A1 — publié le 19921002

La présente invention concerne un procédé d'imprégnation de matériaux rigides poreux et de nouvelles dispersions. La nécessité de recourir à l'imprégnation de matériaux poreux est bien connue, notamment en ce qui concerne les pièces poreuses métalliques. En effet, après moulage les pièces métalliques peuvent comporter des fuites, facilement détectables par exemple, en mettant la pièce sous l'eau et injectant de l'air comprimé La présence de bulles est témoin de l'existence de défauts. Parmi les défauts, on peut citer notamment les microretassures, les retassures, les soufflures, les criques ou les ségrégations interdentritiques.15 On connaît déjà un certain nombre de techniques pour remédier à certains de ces défauts On peut citer, par exemple, les brevets anglais No 1 297 103 et 1 308 947 qui décrivent des systèmes monomeriques avec ou sans cataly- seur On a décrit plus récemment dans le brevet français N O 2 362 167, déposé en 1977, un procédé utilisant un système monomère liquide pratiquement totalement acrylique ou méthacrylique contenant au moins une certaine proportion de monomères polyfonctionnels, un catalyseur à radicaux libres et un inhibiteur du catalyseur dans certaines proportions, le durcissement étant réalisé par immersion dans un bain d'eau à 90 C. On cherche toujours un procédé simple, non polluant, qui de plus ne nécessiterait pas de chauffage pour être économique en énergie, et donc utilisable à faible température. C'est pourquoi, la présente invention a pour objet un procédé d'imprégnation de matériaux rigides poreux, caractérisé en ce que l'on fait pénétrer dans le corps dudit matériau un copolymère déjà formé. Par matériau rigide l'on entend des matières plastiques, du bois, des pierres minérales ou synthétiques, mais de préférence des métaux Par métaux l'on entend aussi bien les métaux que leurs alliages, notamment les alliages légers. Le traitement selon l'invention est tout particulièrement destiné à des pièces devant subir une certaine pression On trouve de telles pièces dans la fonderie, dans la robinetterie, tant industrielle (pétro- chimie, nucléaire, alimentaire) que générale (sanitaire, bâtiment), dans l'industrie mécanique, électrique, l'industrie du chauffage (radiateurs, chauffes-eau, pompes à fuel), dans la marine, l'aéronautique et plus particulièrement l'automobile (en particulier culasses, blocs cylindres, boites de vitesses, pompes à eau ou à huile, carburateurs, jantes tubeless) Par "copolymères déjà formés" l'on entend que le copolymère se trouve déjà polymérisé lors de son application, contrairement aux procédés de l'art antérieur, utilisant un mélange de monomères que l'on doit polymériser par chauffage après traitement. Les copolymères selon l'invention s'utilisent avantageusement sous forme d'une dispersion aqueuse Une grande variété de copolymères adaptés à l'utilisation peuvent être mis en oeuvre, que l'on peut sélectionner facilement à l'aide d'un test consistant à traiter selon l'inventiondes tubes témoins poreux, et détecter l'ef- ficacité du traitement en plongeant les tubes traités dans l'eau et en leur injectant de l'air sous pression. Toutefois, avantageusement, le copolymère est à base d'acides (méth)acryliques, c'est à dire d'esters et/ou d'acides acryliques et/ou méthacryliques Ces esters de mêmes que les acides sont bien connus On peut citer, par exemple, les copolymères dont les monomères de base sont choisis parmi l'acide acrylique, l'acide méthacrylique et leurs sels hydrosolubles, comme leurs sels d'ammonium et de métaux alcalins, les sels quaternaires de diméthylamino- (di)éthyl(méth)acrylate, l'acrylate de méthyle, le méthacrylate de méthyle, l'acrylate de butyle et le méthacrylate de butyle Lorsque l'on dit que le copolymère est à base d'acides (méth)acryliques, l'on entend aussi que la majeure partie, à savoir plus de 80 % et de préférence plus de 90 % des monomères sont choisis parmi ceux ci- dessus. On peut utiliser un copolymère unique ou un mélange de copolymères Parmi les copolymères sous forme de dispersion aqueuse utilisables selon l'invention, l'on retient particulièrement les copolymères sous forme de dispersion de fines particules et de viscosité moyenne Par fines particules, l'on entend que leur diamètre moyen est de l'ordre de 0,1 Mm, c'est à dire, par exemple, de 0,01 à 1 Mm Par viscosité moyenne, l'on entend que la viscosité à 20 ' C de la dispersion aqueuse peut aller, par exemple, de à 2 500 m Pa s, et particulièrement de 500 à 1 000 m Pa s. La quantité d'extrait sec que peuvent renfermer les dispersions ci- dessus peut aller de 10 à 70 %, mais sera de préférence d'environ 45 %. Des dispersions aqueuses convenables pour la mise en oeuvre de l'invention existent dans le commerce On peut citer notamment les dispersions aqueuses de résines commercialisées par la Société Française Hoechst, sous les références SYNTHACRYL VSW 6857, 6866 ou 6899. Les dispersions aqueuses ci-dessus peuvent se voir ajouter des additifs afin d'améliorer leurs performan- ces dans la mise en oeuvre selon l'invention. On peut notamment leur adjoindre un antimousse. Comme antimousse on retient notamment les antimousses prévus pour les émulsions aqueuses et les systèmes diluables à l'eau, particulièrement les émulsions huile dans eau de copolymères hydrophobes, par exemple, de type polysiloxane-polyéther De tels produits se trouvent couramment dans le commerce et on peut citer notamment ceux commercialisés par le Société TEGO Chemie sous la référence FOAMEX 1488 ou 7447 L'antimousse peut être, par exemple, utilisé à une dose d'environ 0,2 % en poids, c'est à dire par exemple de 0,05 à 1 %. Par rapport au poids du seul copolymère, ces additifs peuvent représenter, par exemple, de l'ordre de 0,7 %. On peut également rajouter aux dispositifs ci- dessus des charges aptes à améliorer les propriétés thermiques du copolymère Parmi de telles charges, on peut citer notamment le graphite Celui-ci peut être incorporé à la dispersion prête à l'emploi dans des proportions pouvant aller de 0,1 à 3 % en poids. Il est bien sûr possible d'incorporer encore d'autres additifs tels que par exemple un colorant. Pour colmater des défauts importants, il est également possible d'introduire dans la préparation des charges, à base de bentonite par exemple, en proportions pondérales de 1 à 2 %. La présente invention a également pour objet des dispersions aqueuses de copolymères (méth)acryliques telles que définies ci-dessus, caractérisées en qu'elles renferment un antimousse, notamment celles pour lesquelles l'antimousse est un copolymère hydrophobe polysiloxane- polyéther. On retient tout particulièrement les disper- sions ci-dessus, caractérisées en ce qu'elles renferment en outre une charge apte à améliorer les propriétés thermiques du copolymère telle que du graphite. Le procédé ci-dessus peut être mis en oeuvre selon plusieurs méthodes permettant ainsi la récupération des pièces mises au rebut pour porosités, microrétassures, piqûres internes ou soufflures pour pièces inserrées. Ces méthodes peuvent être classées comme suit méthode générale pour pièces diverses par vide-pression, méthode simplifiée pour pièces diverses par immersion pratiquée sous pression réduite exclusivement, méthode locale par pression pour pièces de grande série ou pièces importantes, méthode par aspersion. Les exemples qui suivent illustrent la présente invention, sans toutefois la limiter. EXEMPLE 1 La méthode par vide sous pression est utilisée dans le cas de grandes ou moyennes séries Les pièces sont introduites soit directement dans un autoclave, soit en10 utilisant les paniers livrés avec l'appareil. L'autoclave verrouillé est mis sous pression. L'ouverture brutale de la vanne de vidange permet d'enlever toutes traces d'humidité, puis les pièces sont maintenues sous une pression réduite inférieure à 15 mbar pendant 5 minutes environ Au bout de ce laps de temps, sous l'action du vide, le liquide d'imprégnation est aspiré dans l'autoclave. On a utilisé deux dispersions différentes: Dispersion A: Synthacryl R VSW 6866: 800 g d'émulsion Propane-diol 1,2: 50 g ( 5 % en poids) Eau: 150 g Foamex 1488: 3 g Dispersion B: Synthacryl R VSW 6857: 800 g Foamex 1488: 3 g Graphite: 2 g Lorsque l'autoclave est plein, il est mis sous un pression de 6 Bars Sous l'effet de la pression, le liquide est alors refoulé dans la cuve de stockage On effectue un prérinçage dans l'autoclave Les pièces sont alors extraites et lavées avec de l'eau ordinaire dans la cuve de rinçage L'opération d'imprégnation à proprement parler est alors terminée. Dans le cas de l'utilisation de la dispersion B, aucune autre opération supplémentaire n'est nécessaire (sous réserve que la température ambiante soit supérieure à C). Les pièces sont alors opérationnelles après 2 heures environ de séchage. Dans le cas de l'utilisation de la dispersion A on éleve la température des pièces à environ 70 C pendant minutes. Cette élévation de température des pièces peut être effectuée de plusieurs façons: immersion en eau chaude ou dans tous autres liquides tels que l'huile, un glycol mise en étuve (dans ce cas, la durée de 10 mn doit être majorée du temps de montée en température des pièces). Les pièces sont prêtes à l'épreuve après refroidissement de celles-ci à température ambiante. La durée moyenne d'une imprégnation est généralement inférieure à 15 minutes Avec des produits d'imprégnation plus visqueux (par exemple si on supprime le propane-diol 1,2 de la dispersion A), il est possible de rajouter une phase de mise sous pression. EXEMPLE 2 La méthode simplifiée par immersion pratiquée sous vide exclusivement consiste à immerger les pièces dans le liquide d'imprégnation contenu dans une enceinte à vide et à créer une pression réduite inférieure à 15 mbar. Les opérations de rinçage en eau froide et de réticulation sont identiques à la méthode précédente. EXEMPLE 3 La méthode par traitement localisé s'applique à des pièces de grande série (blocs moteur, culasses, pompes). On obture tous les orifices du circuit d'eau du bloc moteur pour réaliser un volume qui est assimilable à l'autoclave ci-dessus, selon un montage schématisé comme suit sur la figure 1: La pièce à traiter 1 est reliée par un orifice 2 en partie basse de ladite pièce et par une canalisation 3 à une cuve 4 de stockage du liquide d'imprégnation 5 Cette cuve est également reliée à un collecteur 6, lui-même relié par une canalisation 7 à un second orifice 8 disposé à la partie supérieure de la pièce 1 Le liquide d'imprégnation peut circuler dans les canalisations poreuses de la pièce 1 entre les orifices 2 et 8 Le collecteur comprend aussi une canalisation 9 d'injection de pression, une canalisation 10 reliée à une pompe à vide et une canalisation il d'arrivée de liquide de rinçage (eau) Le montage ci-dessus comporte de plus les vannes (non représentées) appropriées. Tout d'abord, on met en communication le collecteur, la pompe à vide, la cuve de stockage et la pièce 1 pour obtenir une pression inférieure à 15 mbars. Sous l'action de la pression réduite, le produit d'imprégnation pénètre dans le volume à traiter par l'orifice 2, et part dans le collecteur situé au dessus du bloc. Le liquide d'imprégnation contenu dans le volume à traiter et dans le collecteur est alors soumis à une pression d'environ 2 à 3 Bars pendant une minute. Le produit d'imprégnation est alors détendu et renvoyé dans sa cuve de stockage par injection d'air comprimé à une pression de 200 mbars environ. Par l'intermédiaire du collecteur, le volume traité est lavé du produit d'imprégnation par une circula- tion d'eau froide, comme ci-dessus mais sous la pression de 2-3 bars Dans le cas de la dispersion A, la prise de la résine est effectuée par les méthodes décrites précédem- ment. On peut de même pratiquer par exemple: l'imprégnation du circuit d'eau et du circuit d'huile sur un bloc cylindre, l'imprégnation de culasses l'imprégnation de radiateurs. EXEMPLE 4 La méthode par aspersion est utilisée pour traiter une zone poreuse bien localisée sur la pièce. Le principe consiste à soumettre la zone à traiter à une pression réduite et à provoquer un écoulement de liquide d'imprégnation sur la zone poreuse La dif- férence de pression entre celle des porosités et celle du milieu extérieur favorise alors la pénétration de la dispersion. Plus le niveau de vide est élevé, plus la pénétration est efficace Cette méthode peut être appliquée à des pièces de toutes dimensions, et en grande série. Dans le cas d'une pièce de grande taille, la pression réduite est réalisée à l'intérieur d'une cloche fixée sur la zone poreuse (voir figure 2) et le liquide d'imprégnation est projeté sur les défauts. Sur la figure 2, on distingue la pièce 1 à traiter comportant des porosités 12 On a appliqué une cloche 13 contre la pièce 1 L'ensemble est rendu herméti- que grâce à un joint d'étanchéité 14 La cloche est munie d'une buse 15 d'aspersion de liquide d'imprégnation 5 reliée sur une canalisation 3 à une cuve de stockage 4 La cloche est également munie, à sa partie basse, d'une évacuation du liquide d'imprégnation reliée à ladite cuve de stockage Elle comporte enfin une canalisation 10 reliée à une pompe à vide La diminution de pression plaque la cloche contre la pièce et provoque la circulation du liquide d'imprégnation; celle-ci peut être combinée à l'utilisation de pompes de circulation. Dans le cas de pièces de petite taille, la pièce est entièrement placée sous une cloche à vide et le liquide d'imprégnation est dirigé par une buse sur la zone à traiter, le reste du dispositif étant analogue à celui ci-dessus. Dans les deux cas, le liquide est récupéré au fond de la cloche vide, puis réinjecté sous l'action du vide. Ce procédé est économique car la pièce n'est que partiellement en contact avec la résine, il s'en suit une faible consommation de produit. Le cycle d'imprégnation par ce procédé peut être court, 1 à 3 minutes pour des pièces ayant de faibles défauts Il est néanmoins limité à des pièces dont les zones poreuses sont facilement accessibles à l'écoulement du liquide d'imprégnation. Le rinçage à l'eau froide et la prise de la résine sont effectués comme décrit précédemment. La présente demande a enfin pour objet un procédé d'imprégnation de matériaux rigides poreux tel que défini ci-dessus, dans lequel on utilise un copolymère déjà formé en dispersion aqueuse, caractérisé en ce que l'on crée une pression réduite au niveau de la pièce à traiter et fait écouler la dispersion de copolymère sur l'emplace- ment à traiter. f REVENDICATIONS 1 Procédé d'imprégnation de matériaux rigides poreux, caractérisé en ce que l'on fait pénétrer dans le corps dudit matériau un copolymère déjà formé. 5 2 Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'on utilise le copolymère en dispersion aqueuse. 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le copolymère est à base de (méth)- acrylates 4 Procédé selon la revendication 3, carac- térisé en ce que le copolymère est sous forme de dispersion de fines particules et de viscosités moyenne. Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce que l'imprégnation est suivie d'un rinçage. 6 Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on soumet ledit matériau à un séchage à une température inférieure à 80 ' C. 7 Dispersions de copolymères spécialement conçues pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisées en ce qu'elles sont des dispersions aqueuses de copolymères (méth)acryliques renfermant un antimousse. 8 Dispersions selon la revendication 7, caractérisées en ce que l'antimousse est un copolymère hydrophobe polysiloxane-polyéther. 9 Dispersions selon la revendication 7, caractérisées en ce qu'elles renferment une charge apte à améliorer les propriétés thermiques du copolymère. Procédé d'imprégnation de matériaux rigides poreux selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que l'on crée une pression réduite au niveau de la pièce à traiter et fait écouler la dispersion35 de copolymère sur l'emplacement à traiter.