Brevet FR3013240A1 — publié le 20150522

PROCEDE DE REVETEMENT D'UN SUBSTRAT PAR PROJECTION ELECTROSTATIQUE A BASE DE FLUOROPOLYMERES, ET COMPOSITION ASSOCIEE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001] L'invention se rapporte aux revêtements composés de fluoropolymères, en particulier à un procédé d'application par pistolage électrostatique de micro-poudre de fluoropolymères sur des substrats, de préférence métalliques. [0002] L'utilisation d'un tel revêtement composé de fluoropolymères sur un substrat permet d'obtenir une surface ayant des propriétés d'anti-adhérence et de glissement. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE [0003] L'état de la technique comprend de nombreux documents qui divulguent l'utilisation d'un revêtement de fluoropolymères afin d'améliorer les propriétés d'antiadhérence et de glissement d'un support. [0004] Il est connu de l'état de la technique, d'appliquer un revêtement de fluoropolymères, sur des substrats notamment en utilisant un procédé d'application de fluoropolymères sous forme liquide tel qu'une laque, comme le divulgue la demande WO 1981/001375. [0005] En effet, la demande WO 1981/001375 Al dévoile un procédé d'application d'un revêtement de fluoropolymères sur un matériau composite qui comprend une couche extérieure protectrice déposée par frittage et constituée de particules de polytétrafluoroéthylène (PTFE) dispersées dans une laque de polyimide. La composition comprend de 90 à 80% en volume de laque de polyimide thermodurcissable et de 10 à 20% en volume d'additifs autolubrifiants tels que du PTFE. [0006] Pour des substrats ayant une géométrie complexe, il est difficile d'obtenir un revêtement uniforme et très mince inférieur à 20 pm, de préférence de l'ordre de 5 à 10 pm lorsque des fluoropolymères sous forme liquide sont utilisés. De même, il n'est pas aisé de visualiser cette application en particulier si la composition liquide, comprenant au moins un fluoropolymère, est transparente. EXPOSE DE L'INVENTION [0007] L'invention vise à remédier aux inconvénients de l'état de la technique et notamment à proposer une nouvelle composition inventive de revêtement à base de fluoropolymères et son procédé d'application. [0008] Pour ce faire est proposé un procédé de revêtement par des fluoropolymères d'une surface d'un substrat approprié, comprenant des étapes de : A. réalisation d'une composition homogène de micro-poudre comprenant au moins un fluoropolymère, B. application de ladite composition par projection électrostatique sur ladite surface, C. polymérisation de ladite composition. [0009] Les fluoropolymères sous forme de micro-poudre de l'invention permettent de palier aux inconvénients de l'art antérieur en termes de glissement et d'effet antiadhésif mais également en termes de résistance mécanique et de finesse du revêtement, tout en facilitant l'application de ladite composition sur le substrat. [0010] En effet la projection d'une micro-poudre permet de traiter uniformément des pièces de géométries complexes. De plus, l'application du mélange de micro-poudres crée un effet blanchâtre sur la pièce avant polymérisation, permettant de s'assurer de la bonne application sur la totalité de la surface souhaitée. [0011] En outre, ces micro-poudres ne sont actuellement pas soumises à la législation européenne REACH concernant les solvants dans les produits puisqu'elles sont utilisées sans solvants, et préférentiellement pures. [0012] Par « surface d'un substrat approprié » on entend une surface suffisamment résistante aux traitements liés à l'application et à la polymérisation des fluoropolymères. En particulier les températures de cuisson élevées, utilisées pour polymériser les fluoropolymères, ne détériorent pas une telle surface. A titre d'exemple un substrat métallique ou ayant une surface métallique adapté pour supporter lesdites températures de cuisson tel que 400°C ou encore 380°C, pouvant entre autre être destinée à recevoir ultérieurement un élastomère tel qu'une gomme de pneu. [0013] Par « projection électrostatique », on entend tous moyens permettant de projeter, pulvériser ou transférer, une micro-poudre sur un substrat et de la maintenir en place par l'intermédiaire de charges électrostatiques. Pour ce faire on peut utiliser un pistolet électrostatique, un bain fluidisé électrostatique, un lit fluidisé électrostatique ou tout moyen techniquement équivalent, connu de l'homme du métier. [0014] Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite composition de micro-poudres comprend un mélange de fluoroéthylènepropylène (FEP) et de polytétrafluoroéthylène (PTFE), de préférence entre 40 à 60% poids de FEP et 60 à 40% poids de PTFE, avantageusement dans une proportion 50/50 poids. [0015] Le demandeur a découvert, de manière surprenante, que le mélange FEP/PTFE comporte les avantages suivants vis-à-vis des revêtements de l'état de l'art : antiadhérence, anti-frottement, inertie chimique, isolation électrique, résistance thermique et faible épaisseur. [0016] Avantageusement, lesdits fluoropolymères présentent une granulométrie comprise entre environ 1 et 7 nm, de préférence 4 nm. [0017] Le fait d'avoir une granulométrie identique pour lesdits fluoropolymères permet d'obtenir une composition homogène permettant de faciliter son application par projection électrostatique. [0018] Selon une autre caractéristique de l'invention, l'étape B d'application de ladite composition est effectuée par pistolage électrostatique ou pulvérisation électrostatique. C'est-à-dire que le moyen d'application, tel qu'un pistolet électrostatique, est adapté à pulvériser sur la surface d'un substrat, ladite composition de l'invention. A titre d'exemple, un pistolet électrostatique WAGNER® peut être utilisé comme moyen d'application. [0019] Selon un autre mode de réalisation, l'étape B d'application de ladite composition est effectuée par l'utilisation d'un bain fluidisé électrostatique. [0020] Avantageusement, l'étape C de polymérisation est effectuée à une température entre environ 360°C et 420°C, de préférence environ 380°C, jusqu'à polymérisation totale desdits fluoropolymères, soit de préférence pendant 1 heure. [0021] En outre, le procédé selon l'invention peut comprendre des étapes préalables de préparation à l'étape A, telle qu'une étape de ressuage thermique et/ou une étape d'épargne et/ou une étape de sablage, au moins partiel, de la surface à revêtir. [0022] De préférence, ladite micro-poudre de FEP ou PTFE utilisée est obtenue par évaporation de la solution en phase aqueuse du FEP/PTFE liquide, puis broyée et/ou tamisée afin obtenir la granulométrie utilisable. [0023] Un autre objet de l'invention consiste en un kit de revêtement par des fluoropolymères d'une surface destinée à recevoir un élastomère, configure pour la mise en oeuvre d'un procédé défini ci-dessous et, comprenant : - une composition de micro-poudre comprenant un mélange de fluoroéthylènepropylène (FEP) et de polytétrafluoroéthylène (PTFE), de préférence dans une proportion 50/50, - un moyen d'application de ladite composition par projection électrostatique sur ladite surface, - de préférence un moyen de polymérisation de ladite composition. [0024] L'invention a également pour objet un substrat, de préférence métallique, comprenant une surface revêtue de fluoropolymères, et destinée à recevoir un élastomère, obtenu par le procédé défini ci-dessus. [0025] En outre, l'invention porte sur une composition, de préférence sous la forme de micro-poudre, apte à la réalisation du procédé selon l'invention. C'est-à-dire une composition homogène de micro-poudre comprenant au moins un fluoropolymère, plus particulièrement un mélange fluoroéthylènepropylène (FEP) et de polytétrafluoroéthylène (PTFE), de préférence dans une proportion 50/50 et plus particulièrement ayant de préférence une même granulométrie comprise entre environ 1 et 7 nm, de préférence 4 nm. [0026] L'objet de la présente demande porte également sur l'utilisation d'une telle composition, de préférence comprenant au moins un fluoropolymère sous forme de micro-poudre comme revêtement afin d'obtenir une surface ayant des propriétés d'anti-adhérence, d'anti-frottement, d'inertie chimique, d'isolation électrique, de résistance thermique et/ou de glissement. [0027] En variante, on peut prévoir d'utiliser du perfluoroalkoxy (PFA) en lieu et place du fluoroéthylènepropylène (FEP). BREVE DESCRIPTION DE LA FIGURE [0028] D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence à la figure 1 annexée, qui illustre un procédé selon une variante de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION [0029] Selon la représentation de la figure unique, le procédé commence de préférence par une étape 10 de ressuage thermique de la pièce à traiter selon les moyens connus de l'homme du métier dans des conditions opératoires ne dégradant pas le substrat. Cette étape de ressuage thermique permet d'éliminer les impuretés qui pourraient se trouver sur la pièce à traiter et gêner l'adhésion du revêtement selon l'invention. [0030] Avantageusement, une étape 30 de sablage peut être réalisée afin de préparer la surface du substrat. Le sablage se fait par exemple au moyen de corindon@ blanc de grade 120. La pression de sablage est ajustée en fonction du substrat de manière à éviter de l'endommager, par exemple entre environ 2 à 3 bars. Pour un substrat métallique, une pression à 3 bars est préférée. Un ou plusieurs passages des moyens de sablage peut être mis en oeuvre selon le souhait de l'opérateur en fonction de la nature du substrat et du résultat souhaité. [0031] Par la suite, une étape 40 de nettoyage peut être effectuée par exemple par soufflage d'air comprimé sur les surfaces appropriées, afin d'enlever les résidus de corindons et/ou de matières détachées du substrat. [0032] Optionnellement une étape 20 d'épargne peut être ensuite implémentée avant et/ou après l'étape 30 de sablage afin de délimiter la zone de sablage et/ou d'application de la composition selon l'invention sur la surface du substrat. L'épargne peut être mécanique ou manuelle selon les moyens connus de l'homme du métier tels que l'apposition d'un masque sur des parties de surface que l'on ne souhaite pas traiter par exemple à l'aide d'un scotch de sablage. En particulier, les zones qui ne doivent pas être revêtues sont protégées par une telle épargne. [0033] Enfin, l'étape 60 d'application de la composition selon l'invention par pulvérisation électrostatique est réalisée à l'aide d'un pistolet électrostatique, a raison d'environ 10 à 30 g/m2, de préférence environ 20g/m2. [0034] La composition de micro-poudre selon l'invention aura été préalablement préparée durant l'étape 50 sur la figure 1, par mélange de micro-poudres de FEP et PTFE obtenues par broyage puis tamisage de la matière sèche issue après évaporation de FEP et de PTFE liquide. [0035] Lesdites micro-poudres de fluoropolymères peuvent être achetées dans le commerce ou bien fabriquées sur place. Cependant, le demandeur a noté, qu'il est très difficile de trouver dans le commerce des micro-poudres ayant la caractéristique notamment la granulométrique, adaptée à la présente invention. Il apparait donc préférable de les produire par soi-même selon le protocole décrit dans la présente demande. [0036] Ledit mélange de micro-poudres de FEP et PTFE est réalisé dans les proportions suivantes : entre 40 à 60% poids de FEP et 60 à 40% poids de PTFE, de préférence dans une proportion 50/50 poids. [0037] En outre, la composition selon l'invention peut comprendre d'autres composés que des fluoropolymères pour autant qu'ils ne s'opposent pas à l'application et à la polymérisation de la composition selon l'invention. A titre d'exemple on peut citer : des colorants tels que le graphite, et/ou des agents lubrifiants tels que le PFA, et/ou des agents durcissant tels que du polyétheréthercétone (PEEK) [0038] Finalement, une étape 70 de polymérisation est réalisée à une température adaptée au substrat généralement comprise entre environ 360°C et 395°C, de préférence environ 380°C, pendant 1 heure environ, selon les moyens connus de l'homme du métier comme par exemple en utilisant un four ou un rayonnement infrarouge. [0039] Le substrat ainsi revêtu est par la suite refroidi, par exemple jusqu'à atteindre la température ambiante, puis des contrôles 80 de qualité peuvent être effectués. [0040] Lesdits contrôles peuvent consister en des relevés dimensionnels de préférence en plusieurs points de la surface ainsi revêtue. Ces relevés se font par exemple au permascope. Il est ainsi possible de s'assurer de l'épaisseur du revêtement et de son uniformité. On peut aussi vérifier s'il y a des cloques ou des traces d'oxydation. Avantageusement un test de quadrillage sur éprouvette traceuse peut être réalisé. [0041] Dans certains cas, il est préférable de commencer le procédé par une étape de dégraissage alcalin de la surface du substrat avant ladite étape de ressuage thermique (ou pyrolyse). EXEMPLE(S) : [0042] Les données suivantes ont été obtenues après lecture au permascope d'un substrat métallique recouvert d'un revêtement composé de 50/50% poids de FEP/PTFE - Coefficient de frottement : 0,02 ; - Température maximum d'utilisation : 260°C en continu / 280°C en intermittence ; - Température minimale d'utilisation : -180°C - Epaisseur : 5 pm ; - Teinte : couleur du substrat. [0043] De nombreuses combinaisons peuvent être envisagées sans sortir du cadre de l'invention ; l'homme de métier choisira l'une ou l'autre en fonction des contraintes économiques, ergonomiques, dimensionnelles ou autres à respecter. L'homme du métier adaptera par exemple les températures aux masses thermiques du substrat.5 REVENDICATIONS1. Procédé de revêtement par des fluoropolymères d'une surface d'un substrat approprié comprenant des étapes de : A. réalisation (50) d'une composition de micro-poudre comprenant au moins un fluoropolymère, B. application (60) de ladite composition par projection électrostatique sur ladite surface, C. polymérisation (70) de ladite composition. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite composition de micro-poudres comprend un mélange de fluoroéthylènepropylène (FEP) et de polytétrafluoroéthylène (PTFE), de préférence entre 40 à 60% poids de FEP et 60 à 40% poids de PTFE, avantageusement dans une proportion 50/50 poids. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits fluoropolymères présentent une granulométrie comprise entre environ 1 et 7 nm, de préférence 4 nm. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce l'étape B d'application de ladite composition est effectuée par pistolage électrostatique. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape C de polymérisation est effectuée à une température entre environ 360°C et 420°C, de préférence 380°C, pendant de préférence 1 heure. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend, préalablement à l'étape A, une étape de ressuage thermique (10) et/ou une étape d'épargne (20) et/ou une étape de sablage (30), au moins partiel, de la surface à revêtir. 7. Procédé selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que ladite micro-poudre de FEP utilisée est obtenue par évaporation de la phase aqueuse de FEP liquide puis broyée et/ou tamisée afin obtenir la granulométrie utilisable. S. Procédé selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que le FEP est remplacé par du perfluoroalkoxy (PFA).9. Kit de revêtement par des fiuoropolymères d'une surface destinée à recevoir un élastomère, configuré pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications 1 à8, comprenant : une composition de micro-poudre comprenant un mélange de fluoroéthylènepropylène (FEP) et de polytétrafluoroéthylène (PTFE), de préférence dans une proportion 50/50, - un moyen d'application de ladite composition par projection électrostatique sur ladite surface, - de préférence un moyen de polymérisation de ladite composition. 10. Substrat comprenant une surface revêtue de fluoropolymères, obtenu par le procédé selon l'une des revendications 1 à 8. 11. Composition pour revêtement apte à la réalisation du procédé selon l'une des revendications 1 à 8. 12. Utilisation d'une composition selon la revendication 11 comme revêtement afin d'obtenir une surface ayant des propriétés d'anti-adhérence, d'anti-frottement, d'inertie chimique, d'isolation électrique, de résistance thermique et/ou de glissement.