Brevet FR2766844A1 — publié le 19990205

Tole luminescente économique et résistant à l'usure, procédé de fabrication et utilisations. L'invention concerne les tôles métalliques à surface photoluminescente. De telles tôles sont par exemple utilisées dans des applications signalétiques comme pour la fabrication de panneaux de signalisation ou de barrières routières de sécurité. Pour la préparation de telles tôles luminescentes à partir de tôles d'acier, on applique d'abord sur la tôle d'acier un revêtement de protection contre la corrosion, comme une couche de zinc ou d'alliage de zinc, puis on applique une couche de peinture photoluminescente sur la tôle galvanisée. Une peinture photoluminescente comprend par exemple un liant organique et des charges minérales dans laquelle sont dispersées des particules photoluminescentes organiques ou minérales. De telles tôles photoluminescentes sont coûteuses à produire puisqu'il convient de passer par deux opérations de revêtement; en outre, la couche de peinture organique a tendance à se détériorer, notamment sous exposition solaire (rayonnement ultraviolet), sous atmosphère corrosive (routes à grande circulation, milieu marin) ou dans des conditions d'utilisation à températures élevées (proximité d'installations thermiques), et les propriétés luminescentes de la tôle se dégradent rapidement. L'invention a pour but d'offrir des tôles photoluminescentes économiques et résistantes. A cet effet, I'invention a pour objet une tôle métallique dotée d'un revêtement photoluminescent caractérisée en ce que ledit revêtement comprend une matrice métallique dans laquelle sont dispersées des particules minérales photoluminescentes émergeant pour la plupart à la surface externe dudit revêtement. L'invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - lesdites particules sont stables dans ladite matrice métallique à l'état fondu. - la profondeur de pénétration desdites particules dans ladite couche métallique est strictement inférieure à l'épaisseur dudit revêtement. - ladite tôle métallique est une tôle d'acier. - ladite matrice métallique est à base de zinc, d'aluminium, d'étain, de plomb, de nickel ou d'un alliage d'un ou plusieurs de ces éléments ; on peut par exemple utiliser des alliages de zinc et de fer, ou des alliages de zincaluminium-silicium. - les dites particules minérales photoluminescentes sont à base de sulfure de zinc. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une tôle photoluminescente selon l'invention à partir d'une tôle métallique caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: - revêtir ladite tôle métallique d'une couche constituée de ladite matrice, - projeter lesdites particules sur ladite couche portée à l'état fondu de manière à les faire pénétrer dans ladite couche en les répartissant sur la surface revêtue. L'invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - pour l'étape de revêtement de ladite tôle métallique, on trempe ladite tôle dans un bain liquide de ladite matrice métallique. - pour l'étape de projection des dites particules, ladite couche n'est portée à l'état fondu qu'en surface et se présente à l'état solidifié à l'interface tôlerevêtement. - le procédé comprend aussi une étape d'alliation de ladite matrice de revêtement avec ladite tôle métallique. L'invention a également pour objet l'utilisation de la tôle selon l'invention dans une application signalétique comme pour des panneaux de signalisation ou pour des barrières routières de sécurité, notamment des applications signalétiques où la tôle est soumise à usure comme pour le balisage au sol d'itinéraires ou pour la réalisation de mains courantes . L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif. L'installation utilisée pour fabriquer une tôle métallique photoluminescente selon l'invention comprend des moyens de galvanisation de tôle et des moyens de projection de poudre sur la surface d'une tôle. Les moyens de galvanisation de tôle comprennent d'une manière classique des moyens de préparation de tôle, des moyens pour tremper une tôle dans un bain de galvanisation, des moyens d'essorage de tôle et des moyens de refroidissement de tôle. Les moyens de préparation de la tôle comprennent par exemple de moyens de nettoyage et d'avivage de la surface de la tôle et des moyens de recuit thermique sous atmosphère contrôlée. On va maintenant décrire le procédé de préparation de la tôle photoluminescente selon l'invention. On prend une tôle d'acier de nuance adaptée à la galvanisation. D'une manière classique pour des opérations de galvanisation, on prépare la tôle à l'aide des moyens de préparation de tôle puis on trempe la tôle dans un bain de galvanisation composé essentiellement de zinc liquide. A l'aide des moyens d'essorage, on essore ensuite la couche de galvanisation entraînée sur la tôle à la sortie du bain de manière à réguler l'épaisseur de cette couche à la valeur souhaitée. Ensuite, alors que ladite couche essorée est encore à l'état liquide au moins en surface, à l'aide des moyens de projection de poudre, on projette sur la surface fondue de la tôle des particules minérales photoluminescentes d'une manière adaptée pour que la plupart desdites particules émergent à la surface de ladite couche. Comme particules minérales photoluminescentes, on choisit une poudre qui ne se dégrade pas à la température de la surface fondue de la tôle et qui est susceptible d'émettre des radiations lumineuses sous excitation dans les conditions d'utilisation prévues pour la tôle luminescente. Ainsi, pour obtenir une tôle phosphorescente dans le domaine des radiations visibles, on peut utiliser une poudre de sulfure de zinc (ZnS) convenablement dopée. Les dopants utilisables pour le sulfure de zinc sont par exemple le cuivre et le cobalt. D'autres types de composés (généralement dopés) sont également utilisables, comme des oxysulfures, des tungtates, molybdates ou vanadates, des silicates de zinc, de calcium ou de baryum, des phosphates, pyrophosphates ou halophosphates, des borates, voire certains oxydes comme l'oxyde d'yttrium. On projette ces particules sur la surface fondue de la tôle d'une manière adaptée pour que la plupart de ces particules émergent à la surface de la couche de galvanisation. On entend par la plupart de ces particules , une proportion suffisante de particules pour conférer à la surface de la tôle les propriétés luminescentes requises, les particules noyées dans la couche de galvanisation ne pouvant évidemment pas émettre des radiations. Un des moyens pour parvenir à cet objectif consiste à utiliser des particules dont le diamètre moyen est supérieur à l'épaisseur de la couche de galvanisation. Un autre moyen pour parvenir à cet objectif consiste à projeter les particules avec une force de projection suffisamment faible pour qu'elles émergent la plupart à la surface du revêtement. Un troisième moyen pour parvenir à cet objectif consiste à ne maintenir la couche de galvanisation à l'état liquide que sur une faible profondeur suffisante pour sceller dans cette couche les particules projetées. Ce troisième moyen est avantageux car, en tous points de la surface de la tôle, on conserve alors une épaisseur minimale parfaitement continue de galvanisation permettant d'assurer une bonne protection contre la corrosion. Après projection de la poudre de produit luminescent minéral sur la surface fondue de la tôle, on refroidit la tôle à l'aide des moyens de refroidissement. Selon une variante de l'invention, avant refroidissement mais après l'étape de projection, on peut procéder à une alliation de la matrice du revêtement de la tôle avec la tôle elle-même de manière à obtenir un revêtement composite galvanisé allié ; cette étape d'alliation est connue en elle-même et ne sera donc pas décrite ici en détail ; la tôle obtenue selon cette variante présente alors un aspect gris foncé mat qui convient mieux à certaines applications. La tôle obtenue est alors dotée d'un revêtement à la fois protecteur contre la corrosion et photoluminescent ; cette tôle conserve ses propriétés luminescentes même après de longues périodes d'exposition au soleil ou à des températures élevées. La tôle luminescente obtenue résiste beaucoup mieux à l'usure par frottement qu'une tôle peinte, ce qui permet d'élargir le champ d'application de ces tôles au balisage d'itinéraires au sol ou sur des mains courantes ; en effet, même après usure, les tôles selon l'invention restent luminescentes parce qu'il reste toujours une quantité suffisante de particules luminescentes scellées dans le revêtement qui émergent à la surface de ce revêtement, L'usure contribuant même à découvrir de nouvelles particules. Le balisage d'itinéraires au sol comprend par exemple la réalisation de marques au sol sur une chaussée ou sur le rebord de quais ou la réalisation de marches d'escalier; le balisage de mains courantes comprend par exemple la réalisation de rampes d'escalier. Le procédé pour obtenir cette tôle luminescente est particulièrement économique, notamment lorsqu'on applique au trempé la matrice métallique du revêtement, puisque la poudre luminescente peut être dispersée dans cette matrice avant sa solidification. Une autre variante de procédé de fabrication de la tôle selon l'invention consiste à appliquer sur la tôle la couche de matrice métallique, non pas au trempé comme décrit ci-dessus, mais par électrodéposition , pour incorporer les particules luminescentes dans la couche métallique par projection comme précédemment décrit, il importe de fondre au préalable au moins la surface de cette couche. REVENDICATIONS 1.- Tôle métallique dotée d'un revêtement photoluminescent caractérisée en ce que ledit revêtement comprend une matrice métallique dans laquelle sont dispersées des particules minérales photoluminescentes émergeant pour la plupart à la surface externe dudit revêtement. 2.- Tôle selon la revendication i caractérisée en ce que lesdites particules sont stables dans ladite matrice métallique à l'état fondu. 3.- Tôle selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la profondeur de pénétration desdites particules dans ladite couche métallique est strictement inférieure à l'épaisseur dudit revêtement. 4.- Tôle selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en que ladite tôle métallique est une tôle d'acier. 5.- Tôle selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en que ladite matrice métallique est à base de zinc, d'aluminium, d'étain, de plomb, de nickel ou d'un alliage d'un ou plusieurs de ces éléments. 6.- Tôle selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que les dites particules minérales photoluminescentes sont à base de sulfure de zinc. 7.- Procédé de fabrication d'une tôle photoluminescente selon l'une quelconque des revendications précédentes à partir d'une tôle métallique caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: - revêtir ladite tôle métallique d'une couche constituée de ladite matrice - projeter lesdites particules sur ladite couche portée à l'état fondu de manière à les faire pénétrer dans ladite couche en les répartissant sur la surface revêtue. 8.- Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que, pour l'étape de revêtement, on trempe ladite tôle dans un bain liquide de ladite matrice métallique. 9.- Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que, pour l'étape de projection des dites particules, ladite couche n'est portée à l'état fondu qu'en surface et se présente à l'état solidifié à l'interface tôle-revêtement. 10.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9 caractérisé en ce qu'il comprend aussi une étape d'alliation de ladite matrice de revêtement avec ladite tôle métallique. 11.- Utilisation de la tôle selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans une application signalétique. 12.- Utilisation de la tôle selon la revendication Il pour le balisage au sol d'itinéraires ou pour la réalisation de mains courantes .