Brevet FR3051127A1 — publié le 20171117

PROCEDE DE TRAITEMENT DE SURFACE POUR OBJETS Domaine de l'invention La présente invention concerne le domaine des procédés de traitement de surface pour objets, notamment pour objets issus de la fabrication additive, également appelée « impression 3D ». La présente invention se rapporte plus particulièrement à un procédé de traitement de surface pour objets, par exemple en polyamide, et notamment issus de techniques de fabrication additive. Etat de la technique La fabrication additive, également appelée impression 3D, permet de créer des objets strate par strate sans utiliser de moules. Elle est notamment employée pour la production rapide de pièces en plastique. Les objets ainsi produits présentent une surface plus rugueuse que ceux obtenus par injection plastique. Dans certains cas particuliers, lors de leur mise en forme, leur surface est en contact avec des grains de poudre plastique ou de l'air plutôt qu'avec un moule lisse. Ce rendu est dérangeant pour certaines applications : un objet peut par exemple être jugé visuellement ou tactilement peu attractif à cause de cet effet. Plusieurs solutions existent actuellement, notamment le polissage à l'aide d'abrasifs, l'application de vernis/résine ou encore la dissolution chimique ou thermo-chimique de la surface de l'objet suivie d'une resolidification. Actuellement, cette dernière méthode consiste à laisser l'objet au contact de vapeurs d'un solvant ou d'un mélange de solvants puis le retirer lorsque le rendu est jugé acceptable. Le duo polymère/solvant le plus répandu est l'ABS 3051127 2 (acrylonitrile butadiène styrène) traité aux vapeurs d'acétone, mais d'autres combinaisons ont été proposées. Un des polymères employés dans l'impression 3D, le polyamide, 5 possède une bonne résistance chimique globale rendant difficile sa dissolution par solvant vaporisé à température ambiante. Il résiste par exemple totalement à l'acétone. Une montée en température peut favoriser le processus mais risque de poser des problèmes de sécurité dépendants de la nature des solvants employés. 10 Exposé de l'invention La présente invention entend remédier aux inconvénients de l'art 15 antérieur en proposant un procédé basé sur une trempe dans une solution acide puis une montée en température pour traiter des objets, par exemple en polyamide, notamment mais non exclusivement des objets issus d'un procédé de fabrication additive. 20 A cet effet, la présente invention concerne, dans son acception la plus générale, un procédé de traitement de surface d'un objet, comportant les étapes suivantes : - Trempe dudit objet dans une solution comportant un acide concentré ou un mélange d'acides concentrés, et possédant 25 un pH compris entre 0 et 2, afin d'imprégner la surface dudit objet ; - Retrait dudit objet de ladite solution acide ; - Chauffage dudit objet à une température comprise entre 140°C et 180°C, jusqu'à l'obtention de la fusion de la surface ; et 30 - Refroidissement dudit objet. 3051127 3 Le procédé selon la présente invention présente les avantages techniques suivants : - Ce traitement résout la problématique de la résistance chimique du 5 polyamide : de par sa nature moléculaire, ce dernier est sensible aux acides (hydrolyse catalysée). - La surface activée par l'acide aura une température de fusion plus basse que le coeur de l'objet, permettant ainsi de conserver la forme de l'objet durant le traitement. 10 - Le cycle de fusion/solidification permet à la surface de se réorganiser, gommant les creux et bosses sous l'effet de la tension de surface et résultant en un lissage de la surface. - L'agent chimique est sous forme liquide et est appliqué sur l'objet à température ambiante, ce qui permet une certaine facilité de mise en 15 place et réduit les risques liés à la sécurité. De préférence, ladite solution acide possède un pH compris entre 0 et 1. Avantageusement, ledit acide est un acide minéral. 20 Selon un mode de réalisation, ledit acide est compris dans le groupe suivant : acide sulfurique, acide nitrique, acide phosphorique et acide chlorhydrique. 25 De préférence, le chauffage dudit objet est réalisé à une température comprise entre 155°C et 170°C. Avantageusement, ledit procédé comporte en outre une étape d'élimination du liquide en surplus. 30 Selon une variante, l'élimination du liquide en surplus est réalisée en appliquant une force centrifuge audit objet. 3051127 4 Selon une autre variante, l'élimination du liquide en surplus est réalisée en faisant vibrer ledit objet. 5 De préférence, ladite étape de chauffage est mise en oeuvre en utilisant un système chauffant à convection forcée. Ceci assure une meilleure homogénéité de la chauffe. Avantageusement, ladite solution de trempe comporte en outre des 10 additifs. Selon un mode de mise en oeuvre, lesdits additifs sont déposés sur la surface de l'objet lors de ladite étape de trempe. Ceci confère des propriétés additionnelles à la surface de l'objet. 15 Selon un mode de réalisation, ledit procédé est appliqué à un objet issu de techniques de fabrication additive. Selon un mode de réalisation, ledit procédé est appliqué à un objet en 20 polyamide. Brève description des dessins On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description, faite ci-après 25 à titre purement explicatif, d'un mode de réalisation de l'invention, en référence aux Figures dans lesquelles : - La Figure 1 illustre les différentes étapes du procédé selon la présente invention. 30 Description détaillée des modes de réalisation de l'invention 3051127 5 La présente invention se rapporte à un procédé de traitement de surface d'un objet, par exemple en polyamide, notamment mais non exclusivement issu de techniques de fabrication additive. 5 Le procédé selon la présente invention comporte les étapes suivantes : - Trempe de l'objet dans une solution comportant un acide concentré ou un mélange d'acides concentrés, et possédant un pH compris entre 0 et 2, afin d'imprégner la surface dudit objet ; 10 - Retrait de l'objet de ladite solution acide ; - Chauffage de l'objet à une température comprise entre 140°C et 180°C, jusqu'à l'obtention de la fusion de la surface ; et - Refroidissement de l'objet. La Figure 1 illustre les différentes étapes du procédé selon la présente 15 invention : trempe, séchage, chauffe et refroidissement, ces différentes étapes se rapportant à l'objet, qui, dans un mode de réalisation, est issu de techniques de fabrication additive. Dans un mode de réalisation, ledit procédé est appliqué à un objet en 20 polyamide. Dans un mode de réalisation, la solution acide possède un pH compris entre 0 et 1. 25 Dans un mode de réalisation, l'acide est un acide minéral, et, dans un mode de réalisation, l'acide est compris dans le groupe suivant : acide sulfurique, acide nitrique, acide phosphorique et acide chlorhydrique. Dans un mode de réalisation, le chauffage de l'objet est réalisé à une 30 température comprise entre 155°C et 170°C. 3051127 6 Dans un mode de réalisation, le procédé selon la présente invention comporte en outre une étape d'élimination du liquide en surplus. Selon une variante, l'élimination du liquide en surplus est réalisée en appliquant une force centrifuge à l'objet, et selon une autre variante, l'élimination du liquide en 5 surplus est réalisée en faisant vibrer l'objet. Dans un mode de réalisation, l'étape de chauffage est mise en oeuvre en utilisant un système chauffant à convection forcée, ceci assurant une meilleure homogénéité de la chauffe. Dans un mode de réalisation, la solution de trempe comporte en outre des additifs, et selon un mode de mise en oeuvre, les additifs sont déposés sur la surface de l'objet lors de l'étape de trempe, ceci conférant des propriétés additionnelles à la surface de l'objet. L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de l'invention sans pour autant sortir du cadre du brevet. 10 15 20 REVENDICATIONS1. Procédé de traitement de surface d'un objet, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - Trempe dudit objet dans une solution comportant un acide concentré ou un mélange d'acides concentrés, et possédant un pH compris entre 0 et 2, afin d'imprégner la surface dudit objet ; - Retrait dudit objet de ladite solution acide ; - Chauffage dudit objet à une température comprise entre 140°C et 180°C, jusqu'à l'obtention de la fusion de la surface ; et - Refroidissement dudit objet. 2. Procédé de traitement de surface d'un objet selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite solution acide possède un pH compris entre 0 et 1. 3. Procédé de traitement de surface d'un objet selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit acide est un acide minéral. 4. Procédé de traitement de surface d'un objet selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit acide est compris dans le groupe suivant : acide sulfurique, acide nitrique, acide phosphorique et acide chlorhydrique. 5. Procédé de traitement de surface d'un objet selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le chauffage dudit objet est réalisé à une température comprise entre 155°C et 170°C. 6. Procédé de traitement de surface d'un objet selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape d'élimination du liquide en surplus. 3051127 8 7. Procédé de traitement de surface d'un objet selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élimination du liquide en surplus est réalisée en appliquant une force centrifuge audit objet. 8. Procédé de traitement de surface d'un objet selon la revendication 6, 5 caractérisé en ce que l'élimination du liquide en surplus est réalisée en faisant vibrer ledit objet. 9. Procédé de traitement de surface d'un objet selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite étape de chauffage est mise en oeuvre en utilisant un système chauffant à 10 convection forcée. 10. Procédé de traitement de surface d'un objet selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite solution de trempe comporte en outre des additifs. 11. Procédé de traitement de surface d'un objet selon la revendication 10, 15 caractérisé en ce que lesdits additifs sont déposés sur la surface de l'objet lors de ladite étape de trempe. 12. Procédé de traitement de surface d'un objet selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est appliqué à un objet issu de techniques de fabrication additive. 20 13. Procédé de traitement de surface d'un objet selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est appliqué à un objet en polyamide. 25