Brevet FR2732353A1 — publié le 19961004

SYSTEME POUR EMP CHER L'ADHÉRENCE DES INSECTES SUR UNE SURFACE ET SON PROCÉDÉ DE MISE EN OEUVRE Cette invention concerne un système pour empêcher l'adhérence des insectes. Plus spécialement, elle concerne un système qui empêche les insectes de se briser et l'adhérence des débris résultants aux surfaces qui doivent être conservées pratiquement exemptes de débris d'insectes. Elle concerne en outre un procédé pour empêcher l'adhérence des débris d'insectes aux surfaces. Pour réduire la force de traînée appliquée à un avion et pour aug- menter l'efficacité du combustible, il faut minimiser la rugosité de la sur- face de l'avion. La contamination par les insectes contribue à la rugosité de la surface de l'avion. Quand l'insecte heurte l'avion, la cuticule de l'insecte se brise. Le sang de l'insecte colle la cuticule rompue à la surface en formant une irrégularité qui augmente la force de traînée. Afin d'assu- rer un écoulement d'air continu et uniforme, une limite typique de l'unifor- mité de la surface est 0,05 mm. Les débris dûs aux chocs d'insectes attei- gnent souvent plusieurs fois cette hauteur. Ces débris diminuent la turbu- lence de l'écoulement d'air et augmente l'efficacité du combustible. La contamination par les insectes se produit habituellement sur un avion à des altitudes inférieures à environ 150 m, ce qui correspond au décollage et à l'ascension initiale. Des insectes peuvent aussi s'accumuler pendant l'atterrissage et joueront sur les vols ultérieurs à moins qu'on ne les retire alors que l'avion est au sol. On a proposé de nombreuses solutions pour cette contamination par les insectes. Il a été suggéré l'utilisation d'un caoutchouc de type mousse à base de silicium dans le rapport de F. X. Wortmann intitulé "A possibility of Avoiding Surface Roughness Due to Insect", NASA TM- 77419, Mars 1984. Cependant, le fait que le caoutchouc de type mousse à base de silicium montre des problèmes d'érosion par la pluie, a été expli- qué à l'aide de documents dans le rapport. Dans leur rapport "Investigation of Factors Affecting the Sticking of Insects on Aircraft Wing Surface", (NASA CR-183041, Septembre 1988), O. Yi, N. S. Eiss et J. P. Wightman ont expliqué à l'aide de documents l'adhérence des insectes à divers maté- riaux. Ils ont étudié des matériaux tels que les élastomère fluoré, caout- chouc synthétique, poly(tétrafluoroéthylène), polyuréthanne, caout- chouc à base de styrène et de butadiène, poly(flurorure de vinyle), polyes- ter, polyéthylène, polycarbonate, et chlorotétrafluoroéthylène. On peut trouver une synopsis d'essais pour éliminer la contamination par les insec- tes, écrite en 1985 dans le "Flight Evaluation of an Insect Contamination Protection System for Laminar Flow Wings", SAE 850860, par C. C. Croom et B. J. Holmes, dans le tableau 1, page 14. Plusieurs enductions non-conseillées dans les travaux effectués plus tôt sont regroupées comme alternatives possibles dans "A Study of Insect Contamination of Laminar Flow Surfaces", en date du 13/8/93, de N. Wes Gimbert. La contamination par les insectes concerne également le sport de course automobile à vitesse élevée. Comme avec les avions, toute rugosité de surface sur la carcasse du véhicule terrestre, qui augmente les forces de traînée et de frottement sur la surface,et qui influence négativement la performance. Le système de la présente invention peut empêcher l'adhé- rence des débris d'insectes sur la voiture, ce qui réduit la force de traînée et améliore les résultats de la course. On peut également utiliser la présente invention pour inhiber l'adhérence des insectes aux pare-brises, fenêtres, et autres surfaces transparentes. L'adhérence des débris d'insectes à de telles surfaces réduit la visibilité, aussi bien qu'elle augmente les forces de traînée et de frotte- ment sur la surface. Conformément à la présente invention, le système pour empê- cher l'adhérence des insectes comprend (a) une surface, et (b) une enduc- tion destinée à inhiber l'adhérence des insectes et déposée sur ladite sur- face, l'enduction pour inhiber l'adhérence des insectes comprenant un polyorganosiloxane présentant une dureté Shore A inférieure à 50, et une résistance à la rupture par traction inférieure à 4 MPa. Conformément à un autre aspect de la présente invention, le pro- cédé pour empêcher l'adhérence des insectes comprend l'application d'une enduction pour inhiber l'adhérence des insectes à une surface, ladite enduction pour inhiber l'adhérence des insectes comprenant un polyorga- nosiloxane présentant une dureté Shore A inférieure à 50 et une résistance à la rupture par traction inférieure à 4 MPa. Le système divulgué dans cette invention englobe une surface et une enduction destinée à inhiber l'adhérence des insectes et déposée sur ladite surface. Le procédé de l'invention courante nécessite l'application d'une enduction pour inhiber l'adhérence des insectes sur une surface. Il est possible d'enduire toute surface o il faut maintenir l'écou- lement de fluide avec des forces de traînée et de frottement sur la surface aussi petites que possible, avec l'enduction pour inhiber l'adhérence des insectes de la présente invention. De telles surfaces englobent certaines zones sur les fuselages des avions. Certaines surfaces de l'avion, telle que les bords d'attaque des ailes, les empennages et les capots d'entrée, sont particulièrement susceptibles d'avoir une accumulation d'insectes. Ces surfaces sont les premières à recevoir des débris d'insectes quand les insectes entrent en collision avec l'avion. On trouve également des surfaces qui bénéficieraient de la pré- sente invention sur des véhicules terrestres, en particulier sur des voitures de course à vitesse élevée et tous autres véhicules terrestres pour lesquels une vitesse et un faible coefficient de traînée sont importants. Ces surfa- ces englobent la section de pare-choc avant, le panneau latéral, le capot, le toit, et toute autre surface d'un véhicule terrestre o il est important de maintenir un écoulement d'air ininterrompu et uniforme. L'adhérence des débris d'insectes aux surfaces, qui sont transpa- rentes, réduit la visibilité aussi bien qu'elle augmente la force de traînée. Il est possible de minimiser et même d'éliminer l'adhérence des débris d'insectes en appliquant une enduction pour inhiber l'adhérence des insec- tes quasiment transparente de la présente invention sur de telles surfaces. Ces surfaces englobent la visière transparente des casques de protection, tels que le casque de motocyclette, et la fenêtre ou le pare-brise d'un véhi- cule terrestre. Des enductions appropriées pour inhiber l'adhérence des insec- tes dans la présente invention comprennent un polyorganosiloxane pré- sentant une dureté Shore A inférieure à 50 et une résistance à la rupture par traction inférieure à 4 MPa. On mesure la dureté Shore A suivant la norme ASTM D63 8. On détermine la résistance à la rupture par traction suivant la norme ASTM D2240. Des matériaux présentant une dureté plus élevée et une résistance à la rupture par traction plus grande favorisent l'adhérence des débris d'insectes à la surface. Concernant une utilisation dans la pré- sente invention, les matériaux, que l'on préfère, englobent un polydialkyl- siloxane bicomposant durci par une réaction de condensation et vulcanisé à température ambiante. Mieux encore, l'enduction pour inhiber l'adhé- rence des insectes est constituée par un polydiméthylsiloxane. De tels polydiméthylsiloxanes englobent des matériaux mis sur le marché par General Electric Company sous les noms commerciaux Exsil 2200, RTV 1 et RTV 21. In est préférable que l'enduction pour inhiber l'adhérence des insectes ne comporte quasiment pas de vides. Le matériau préféré de la présente invention contraste avec le matériau qui est une mousse de la technique antérieure. L'enduction pour inhiber l'adhérence des insectes de la présente invention comprend de préférence un matériau qui n'est pas une mousse, et par conséquent qui ne comporte pratiquement pas de bulles d'air ou de vides. Quand on applique l'enduction pour inhiber l'adhérence des insectes à une surface transparente, il est important que l'enduction pour inhiber l'adhérence des insectes soit également quasiment transparente. De tels polydialkylsiloxanes transparents sont bien connus dans la techni- que. nI est possible d'appliquer l'enduction pour inhiber l'adhérence des insectes à la surface par n'importe quel procédé, englobant le fait de peindre, de pulvériser, et d'immerger. Il est possible d'avoir des surfaces constituées par n'importe quels matériaux utilisés pour fabriquer des sys- tèmes tels que les ailes d'avion, les empennages, les capots d'entrée, les carcasses des voitures, les fenêtres, les pare-brises, et les visières. Les matériaux possibles englobent l'acier, l'aluminium, les matières plasti- ques, et les matériaux composites, qui englobent les fibres de verre impré- gnées de résine. Selon le matériau de la surface, il peut être nécessaire d'appli- quer un primaire sur la surface avant d'appliquer l'enduction pour inhiber l'adhérence des insectes afin d'assurer l'adhérence de l'enduction destinée à inhiber l'adhérence des insectes à la surface. De tels primaires sont bien connus dans la technique. Ils englobent les copolymères de greffage dur- cissables dans des conditions humides, qui comprennent un polydialkylsi- loxane et un ou plusieurs monomères à insaturations éthyléniques, et des primaires de type époxyde, qui comprennent un matériau de base fonction- nalisé par des époxydes et un catalyseur de durcissement. On peut utiliser de tels copolymères de greffage durcissable dans des conditions humides et de tels primaires de type époxyde individuellement ou en association l'un avec l'autre ou avec d'autres primaires. Les épaisseurs de l'enduction pour inhiber l'adhérence des insec- tes peuvent se situer dans l'intervalle allant de 0,02 à 10 mm. L'épaisseur, que l'on préfère, vaut de 0,15 à 0,5 mm. On présente les exemples suivants pour permettre aux hommes de métier de comprendre plus clairement et pour mettre en pratique la pré- sente invention. On ne doit pas considérer ces exemples comme une limi- tation dans le cadre de la présente invention, mais simplement comme une illustration et une représentation de cette dernière. Dans chacun des exemples suivants, on considère que l'échan- tillon est satisfaisant si la hauteur des débris d'insectes est inférieure à 0,05 mm. L'exemple 1 décrit comment les débris d'insectes, dont la hau- teur est supérieure à la limite acceptable, adhèrent à une plaque en acier inoxydable qui n'est pas enduite. On décrit le système de la présente invention dans l'exemple 2, qui montre de quelle manière l'enduction de la plaque a pour résultat la réduction de la hauteur des débris d'insectes. Dans l'exemple 3, une fine couche d'enduction pour inhiber l'adhérence des insectes, qui a une épaisseur inférieure à celle que l'on préfère, a pour conséquence l'obtention d'une hauteur de débris d'insectes plus élevée que la limite acceptable. Cependant, même avec la couche fine, la quantité de débris d'insectes qui adhèrent à la plaque enduite est inférieure à la quan- tité qui adhère à la plaque non-enduite de l'exemple 1. Dans l'exemple 4, un matériau présentant une dureté Shore A supérieure à 50 et une résis- tance à la rupture par traction supérieure à 4 MPa permet aux débris d'insectes d'une hauteur plus élevée que la limite acceptable de 0,05 mm, d'adhérer à la plaque. L'exemple 5 détaille un résultat nouveau et inat- tendu de la présente invention: la résistance de l'enduction pour inhiber l'adhérence des insectes à l'érosion par des particules abrasives. Exemple 1 (Témoin) On a construit une soufflerie aérodynamique munie d'un disposi- tif d'envoi d'insectes. On dépose des mouches domestiques à une vitesse d'impact de 90 m/s sur une plaque d'acier inoxydable de type 304. On ana- lyse les débris d'insectes par la méthode du profil. Cent pour cent des chocs d'insectes sur la plaque donnent une rupture des insectes et un revê- tement de débris. La lecture maximale possible avec la méthode du profil est 0,36 mm. Ces débris mesurent au moins 0,36 mm. L'inspection visuelle montre que la hauteur des débris est supérieure à 0,51 mm. Exemple 2 En utilisant la soufflerie aérodynamique et le dispositif d'envoi d'insectes de l'exemple 1, on dépose des mouches domestiques sur une pla- que enduite avec 0,5 mm du caoutchouc de type silicone vulcanisé à tem- pérature ambiante de référence Exsil 2200. Ce matériau présente une dureté Shore A de 34 et une résistance à la rupture par traction de 2 MPa. La méthode de mesure par le profil montre que les débris d'insectes qui adhèrent à la plaque enduite ont une hauteur inférieure à 0,02 mm. Exemple 3 En utilisant la soufflerie aérodynamique et le dispositif d'envoi d'insectes de l'exemple 1, on dépose des mouches domestiques sur une pla- que enduite avec 0,13 mm de caoutchouc de type silicone vulcanisé à tem- pérature ambiante de référence Exsil 2200. La méthode de mesure par le profil indique que quelques-uns des débris d'insectes qui adhèrent à la pla- que enduite ont une hauteur supérieure à 0,150 mm. Exemple 4 (Témoin) En utilisant la soufflerie aérodynamique et le dispositif d'envoi d'insectes de l'exemple 1, on dépose des mouches domestiques sur une pla- que enduite avec 0,5 mm de caoutchouc de type silicone vulcanisé à tem- pérature ambiante de référence RTV 560. Ce matériau présente une dureté Shore A de 60 et une résistance à la rupture par traction de 4,6 MPa. La méthode de mesure par le profil indique que beaucoup de débris d'insectes qui adhèrent à la plaque enduite ont une hauteur supérieure à 0,150 mm. Exemple 5 On enduit un panneau métallique avec 0,5 mm d'Exsil 2200. On pressurise à 0,5 MPa un projecteur de particules abrasives de type SS White Industrial Abrasive Unit Model K. On accélère une moyenne de g/min de poudre de carbure de silicium de type n 8 (50 micromètres) à travers un éjecteur jusque sur la plaque enduite. On examine l'enduction au niveau microscopique avant et après la projection de particules abrasi- ves. On ne remarque aucun changement sur la surface enduite. On ne cons- tate aucune détérioration de la couche en caoutchouc de type silicone de référence Exsil. Elle reste brillante et aucune piqûre ou fissure de la cou- che n'est apparente. Il est bien entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre purement illustratif et non limitatif et que des variantes ou des modifications peuvent y être apportées dans le cadre de la présente inven- tion. REVENDICATIONS 1. Système pour empêcher l'adhérence des insectes sur une sur- face, ce système comprenant: (a) une surface, et, (b) une enduction destinée à inhiber l'adhérence des insectes et déposée sur ladite surface, caractérisé en ce que l'enduction pour inhiber l'adhérence des insectes comprend un polyorganosiloxane présentant une dureté Shore A infé- rieure à 50, et une résistance à la rupture par traction inférieure à 4 MPa. 2. Système conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ladite surface constitue une surface d'avion. 3. Système conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que ladite surface est choisie dans l'ensemble formé par les ailes d'avion, les empennages et les capots d'entrée. 4. Système conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ladite surface constitue une surface d'un véhicule terrestre. 5. Système conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que ladite surface constitue une surface de voiture de course. 6. Système conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que ladite surface est choisie dans l'ensemble constitué par les sections de pare-choc avant, les panneaux latéraux, les capots, et les toits. 7. Système conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ladite surface constitue une surface transparente qui est soumise aux impacts d'insectes, et qui doit rester exempte de débris qui pourraient réduire la visibilité. 8. Système conforme à la revendication 7, caractérisé en ce que ladite surface est choisie dans l'ensemble formé par les fenêtres, les pare-brises, les visières de casques de protection. 9. Système conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ladite surface est constitué de matériaux choisis dans l'ensemble formé par l'acier, l'aluminium, les matières plastiques, les matériaux composi- tes. 10. Système conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ladite enduction pour inhiber l'adhérence des insectes comprend un poly- dialkylsiloxane bicomposant durci par une réaction de condensation et vulcanisé à température ambiante. 11. Système conforme à la revendication 10, caractérisé en ce que ledit polydialkylsiloxane comprend le polydiméthylsiloxane. 12. Système conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ladite enduction pour inhiber l'adhérence des insectes ne comporte prati- quement pas de vides. 13. Système conforme à la revendication 12, caractérisé en ce que ladite enduction pour inhiber l'adhérence des insectes comprend un polydialkylsiloxane bicomposant durci par une réaction de condensation et vulcanisé à température ambiante. 14. Système conforme à la revendication 12, caractérisé en ce que ledit polydialkylsiloxane est quasiment transparent. 15. Système conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ladite enduction pour inhiber l'adhérence des insectes a une épaisseur de 0,02 mm à 10 mm. 16. Système conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ladite enduction pour inhiber l'adhérence des insectes a une épaisseur de 0,15 mm à 10 mm. 17. Procédé pour empêcher l'adhérence des insectes sur une sur- face, ce procédé comprenant l'application d'une enduction pour inhiber l'adhérence des insectes sur une surface, caractérisé en ce que ladite enduction pour inhiber l'adhérence des insectes comprend un polyorgano- siloxane présentant une dureté Shore A inférieure à 50 et une résistance à la rupture par traction inférieure à 4 MPa. 18. Procédé conforme à la revendication 17, caractérisé en ce que ledit polyorganosiloxane comprend un polydialkylsiloxane bicomposant durci par une réaction de condensation et vulcanisé à température ambiante. 19. Procédé conforme à la revendication 18, caractérisé en ce que ledit polydialkylsiloxane comprend le polydiméthylsiloxane. 20. Procédé conforme à la revendication 17 comprenant en outre l'étape d'application d'un primaire à une surface, caractérisé en ce qu'on applique ladite enduction pour inhiber l'adhérence des insectes sur ledit primaire.