EP0035947A1 - Procédé de fixation d'un revêtement en matière plastique sur un corps, son dispositif de mise en oeuvre et le corps ainsi obtenu - Google Patents

Procédé de fixation d'un revêtement en matière plastique sur un corps, son dispositif de mise en oeuvre et le corps ainsi obtenu Download PDF

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EP0035947A1
EP0035947A1 EP81400361A EP81400361A EP0035947A1 EP 0035947 A1 EP0035947 A1 EP 0035947A1 EP 81400361 A EP81400361 A EP 81400361A EP 81400361 A EP81400361 A EP 81400361A EP 0035947 A1 EP0035947 A1 EP 0035947A1
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centrifugation
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action
plastic material
cold
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EP81400361A
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Michel Lebrun
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SARL FERELEC
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    • B05D2401/30—Form of the coating product, e.g. solution, water dispersion, powders or the like the coating being applied in other forms than involving eliminable solvent, diluent or dispersant
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    • B05D3/02—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by baking
    • B05D3/0254—After-treatment

Definitions

  • the invention relates to a method of fixing a plastic coating on the inner cylindrical surface of a hollow metal body, to the device for carrying out this method and to the coated hollow body obtained using this process. It applies more particularly but not exclusively to hollow bodies such as tubular elements, intended to form, in isolation, guide parts, such as for example cylinder bodies, or, after assembly between them, a pipe for the transport of gases, more or less viscous liquids or even solids.
  • the body In its various applications, the body must have, at least internally, on the one hand, a perfectly smooth surface to promote sliding and, on the other hand, sufficient abrasion resistance to avoid an early replacement of the body.
  • the plastic material such as for example polyamide "11” better known under the brand "RILSAN” and this, in a layer at the same time most regular and as thick as possible, in order to offer both a sufficient geometric correction to avoid subsequent machining, as well as a large reserve of material, in anticipation of wear by abrasion.
  • these plastics Before fixing, these plastics generally come in a pulverulent form, with a very fine particle size and for example of twenty to two hundred microns, so that the mass of the solid particles flows practically like a fluid.
  • various fixing methods are currently used: According to a first method, the metal part to be coated is firstly heated in an oven and then immersed in the plastic powder contained in a tank, which powder is kept in suspension by air. On contact with hot metal surfaces, the powder melts and thus forms a deposit whose thickness, which varies from two hundred fifty to five hundred microns, depends on the temperature of the part and the duration of its retention in the powder.
  • the tube to be coated is heated by an induction coil after being inserted in a circuit in which a flow of powder-charged air is established.
  • the powder melts and forms a deposit with a thickness of one hundred and fifty to two hundred and fifty microns.
  • the powder is suspended in water and this solution is applied with a paint gun which is carried by a rod around which the tube is rotated and this more or less quickly depending on the thickness of the desired film. Then, the tube is heated first slowly, to allow the elimination of water and then quickly to cause melting, before fixing by cooling a film of fifty to three hundred microns of plastic material.
  • the thicknesses permitted by the three aforementioned processes are manifestly insufficient for many applications such as, for example, for pipelines, for the hydraulic transport of solids and whose desired service life is about twenty years.
  • the coating should have a thickness of at least six millimeters.
  • the tube to be coated rests on a support which causes it to rotate about its axis, and this at low speed; whole, for example four meters per minute.
  • the powder dose melts over a certain thickness.
  • the plastic both that thus melted and that still solid, tends to remain in the lower cylindrical segment, despite the rotation of the tube.
  • this plastic material only slides except for a film which by adhesion remains attached to said wall.
  • a result which the invention aims to obtain is the fixing on the inner cylindrical surface of a hollow metallic body, of a coating of plastic material on the one hand, having both a regular surface condition and a perfect geometric correction , and on the other hand, which can reach a very large thickness.
  • the gross hollow body 1 passes, first of all, to a station 2 for preparing the surfaces ensuring the degreasing and the mechanical elimination of the surface oxides and on the other hand, this station 2 of surface preparation is optionally followed, and this depending on the nature of the plastic which must be fixed, by a station 3 for applying a so-called "primary" under layer intended to strengthen the bonding of this plastic.
  • this body 7 passes to a centrifugation station 8, in which there are three successive phases 9, 10, 11 between which the centrifugation action continues.
  • a centrifugation station 8 in which there are three successive phases 9, 10, 11 between which the centrifugation action continues.
  • a first phase 9 the centrifugation takes place cold, to already distribute concentrically the material still solid in an even layer.
  • the centrifugation speed "N”, expressed in revolutions per minute, is determined according to the size, expressed in meters, of the interior “r” and exterior “R” radii of the coating and according to the pressure "P", expressed in bars , which we want to print with plastic grains by said centrifugation, from the known relationship: d represents the density of the plastic chosen and the acceleration due to gravity.
  • the heating temperature is obviously determined as a function of the characteristics of the plastic to be fix to be certain of reaching the melting point but also not to exceed the temperature from which the molten plastic material begins to agitate.
  • the device for implementing this process comprises a centrifuge bench 16, provided with a heat source 17 as well as means, some 18 for adjusting the centrifugation speed, the others 19 for switching on and off. heating or even intensity adjustment.
  • this device will include a table 20 with which are associated drums or a series of rollers 21, 22 on which the body 7 rests, then formed from the raw body 1 having simply received the dose of powder 6.
  • the body 7 is held on these supports 21, 22 by at least one drum or a series of pressure rollers 23, which can be eclipsed for mounting and dismounting the bodies 7 to be coated.
  • At least one of these supports 21, 22 and / or pressure means 23 is rotated and, by adhesion to the body 7, communicates to the latter its own rotational movement.
  • the table 20 is associated with a chair 24 supporting a motor 25 grouped with a variable speed drive 26 whose output shaft 27 is linked in rotation to the shaft 28, of the drum or of the series of rollers 22 , via a transmission 29 of any known type.
  • the heating can also be of any known type. In an exemplary embodiment, it comprises, running under the body between its supports 21, 22, a gas ramp 30 or more 30, 31 depending on the diameter of the body to be coated.
  • the assembly is housed under a removable casing 32 preferably lined internally with an insulating material 33 such as asbestos to both retain the heat given off by the heating and protect the environment against any projection.
  • a temperature control probe 35 can be immersed, as well as means for forced cooling of the body during the last phase.

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Abstract

L'invention se rapporte à un procédé de fixation d'un revêtement en matière plastique sur la surface cylindrique intérieure d'un corps métallique creux, au dispositif de mise en oeuvre de ce procédé et au corps creux revêtu obtenu à l'aide de ce procédé. Elle est caractérisée en ce que le dispositif de mise en oeuvre comprend un banc de centrifugation (16) pourvu d'une source de chaleur (17), ainsi que des moyens les uns (18) de réglage de la vitesse de centrifugation, les autres (19) d'enclenchement et d'arrêt de l'action de la source de chaleur (17). Application aux corps creux tels que des éléments tubulaires, destinés à former, isolément, des pièces de guidage, comme par exemple des corps de vérin ou après assemblage entre eux, une canalisation pour le transport de gaz, de liquides plus ou moins visqueux ou même de solides.

Description

  • L'invention se rapporte à un procédé de fixation d'un revêtement en matière plastique sur la surface cylindrique intérieure d'un corps métallique creux, au dispositif de mise en oeuvre de ce procédé et au corps creux revêtu obtenu à l'aide de ce procédé. Elle s'applique plus particulièrement mais non exclusivement aux corps creux tels que des éléments tubulaires, destinés à former, isolèment, des pièces de guidage, comme par exemple des corps de vérin, ou, après assemblage entre eux, une canalisation pour le transport de gaz, de liquides plus ou moins visqueux ou même de solides.
  • Dans ses diverses applications, le corps doit présenter, au moins intérieurement, d'une part, une surface parfaitement lisse pour favoriser le glissement et, d'autre part, une résistance à l'abrasion suffisante pour éviter un remplacement hâtif du corps. A cet effet, il est connu de fixer, à l'intérieur du corps de la matière plastique, telle que par exemple le polyamide "11" plus connu sous la marque "RILSAN" et ce, en une couche à la fois la plus régulière et la plus épaisse possible, afin d'offrir tant une correction géométrique suffisante pour éviter un usinage ultérieur, qu'une importante réserve de matière, en prévision de l'usure par l'abrasion.
  • Avant fixation, ces matières plastiques se présentent généralement sous une forme pulvérulente, à granulométrie très fine et par exemple de vingt à deux cents microns, afin que la masse des particules solides s'écoule pratiquement comme un fluide. Pour les revêtements intérieurs de tubes, après préparation des surfaces voire même après application d'une couche de matériau primaire, divers procédés de fixation sont à ce jour utilisés : Selon un premier procédé, la pièce métallique à revêtir est tout d'abord chauffée dans un four puis plongée dans la poudre de matière plastique contenue dans une cuve, laquelle poudre est maintenue en suspension par de l'air. Au contact des surfaces métalliques chaudes, la poudre fond et forme ainsi un dépôt dont l'épaisseur, qui varie de deux cent cinquante à cinq cents microns, est fonction de la température de la pièce et de la durée de son maintien dans la poudre.
  • Dans un second procédé de fixation, le tube à revêtir est chauffé par une bobine à induction après avoir été inséré dans un circuit dans lequel est établi un courant d'air charge de poudre. Comme ci-dessus, au contact du tube chauffé, la poudre fond et forme un dépôt d'une épaisseur de cent cinquante à deux cent cinquante microns.
  • Dans un troisième procédé, la poudre est mise en suspension dans de l'eau et cette solution est appliquée avec un pistolet à pein- dre qui est porté par une canne autour de laquelle on fait tourner le tube et ce plus ou moins rapidement selon l'épaisseur du film souhaité. Ensuite, le tube est chauffé tout d'abord lentement, pour permettre l'élimination de l'eau puis rapidement pour provoquer la fusion, avant fixation par refroidissement d'un film de cinquante à trois cents microns de matière plastique.
  • Si elles suffisent amplement pour certains usages, les épaisseurs permises par les trois procédés précités sont manifestement insuffisantes pour de nombreuses applications comme par exemple pour des canalisations, de transport hydraulique de solides et dont la durée de vie souhaitée est d'environ vingt ans.
  • En effet, pour résister à l'abrasion correspondante, le revêtement devrait avoir une épaisseur d'au moins six millimètres.
  • Pour s'approcher de ce résultat, a été mis au point, un procédé s'apparentant au moulage rotatif par gravité.
  • Selon ce procédé, le tube à revêtir dont l'axe est horizontal, repose sur un support qui l'entraîne n rotation autour de son axe, et ce, à faible vitesse circonf; entielle, par exemple de quatre mètres par minute.
  • Dans ce tube encore froid, on déverse la dose de poudre juste nécessaire pour réaliser la couche de revêtement. Du fait de sa fluidité naturelle, la poudre se rassemble dans le segment cylindrique inférieur du tube sous lequel est prévu un moyen de chauffage tel une rampe à gaz, ou plusieurs pour les tubes de grand diamètre.
  • Après mise en service de ce chauffage, au contact du tube chauffé, la dose de poudre fond sur une certaine épaisseur. Par gravité, la matière plastique, à la fois celle ainsi fondue et celle encore solide, tend à demeurer dans le segment cylindrique inférieur, malgré la rotation du tube.
  • De ce fait, sur la paroi interne de celui-ci, cette matière plastique ne fait que glisser à l'exception d'un film qui par adhérence demeure accroché à la dite paroi.
  • C'est ce film qui, en se solidifiant, constituera le revêtement qui malheureusement atteint difficilement plusieurs millimètres d'épaisseur et dont de plus l'état de surface est irrégulier.
  • Un résultat que l'invention vise à obtenir est la fixation sur la surface cylindrique intérieure d'un corps métallique creux, d'un revêtement de matière plastique d'une part, présentant à la fois un état de surface régulier et une correction géométrique parfaite, et d'autre part, pouvant atteindre une épaisseur très importante.
  • A cet effet, elle a pour objet, un procédé du type cité plus haut, notamment caractérisé en ce qu'on fait subir à ce corps une centrifugation en trois phases successives entre lesquelles l'action de centrifugation se poursuit et dont :
    • - une première phase dans laquelle la centrifugation s'opère à froid pour déjà bien répartir concentriquement la matière encore solide en une couche régulière,
    • - une seconde phase pendant laquelle, outre la centrifugation par mise en service d'un moyen de chauffage, on opère une montée régulière de la température du corps jusqu'à fusion complète, à la place où elle se trouve en vertu de la répartition précitée, de toute la matière plastique quelle que soit l'épaisseur de la couche qu'elle forme,
    • - une dernière phase pendant laquelle l'action de chauffage est interrompue, la centrifugation quant à elle se poursuivant jusqu'au refroidissement et donc le durcissement et la fixation de la matière plastique a la place où elle a été fondue dans la phase précédente.
  • Elle a également pour objet le dispositif de mise en oeuvre de ce procédé et les corps ainsi obtenus à l'aide de celui-ci. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci-après faite, à titre d'exemple non limitatif en regard du dessin ci-annexé, qui représente :
    • - figure 1 : la schéma bloc du procédé,
    • - figure 2 : vus en coupe, le corps creux et le dispositif de mise en oeuvre de ce procédé.
  • Comme dans les procédés connus, d'une part, le corps creux brut 1 passe, tout d'abord, à un poste 2 de préparation des surfaces assurant le dégraissage et l'élimination mécanique des oxydes superficiels et d'autre part, ce poste 2 de préparation des surfaces est éventuellement suivi, et ce selon la nature de la matière plastique qui doit être fixée, par un poste 3 d'application d'une sous couche dite "primaire" destinée à renforcer l'accrochage de cette matière plastique.
  • Ensuite, dans le corps creux ainsi préparé 4 et non encore chauffé, au poste 5 on introduit la dose de particules solides de matière plastique 6, en poudre ou en granulés, juste nécessaire à l'obtention du revêtement souhaité et dont le volume est préalablement calculé. Cette poudre peut alors être répartie tout au long du corps par une raclette.
  • Selon une caractéristique essentielle de l'invention, ce corps 7 (alors préparé et rempli de poudre) passe à un poste 8 de centrifugation, dans lequel on distingue trois phases successives 9, 10, 11 entre lesquelles l'action de centrifugation se poursuit. Dans une première phase 9, la centrifugation s'opère à froid, pour déjà bien répartir concentriquement la matière encore solide en une couche régulière.
  • Au terme de cette première phase 9, l'action de chauffage est enclenchée 12. Commence alors la seconde phase 10.
  • Dans cette seconde phase 10 de centrifugation, on opère une montée régulière de la température du corps jusqu'à fusion complète, à la place où elle se trouve en vertu de la répartition précitée, de toute la matière plastique quelle que soit l'épaisseur de la couche qu'elle forme.
  • A noter que du fait de sa répartition sur la périphérie du tube, cette épaisseur reste faible par rapport à celle qu'aurait la matière si elle était concentrée dans le segment cylindrique inférieur. La conduction de la chaleur est donc assurée.
  • A ce moment là, l'action du chauffage est arrêtée 13 et on entre alors dans la troisième et dernière phase 11.
  • Dans cette dernière phase 11 de centrifugation, on opère le refroidissement et donc le durcissement et la fixation de la matière plastique à la place où elle a été fondue dans la phase précédente après quoi le corps creux 14 est terminé quant à ses opérations de fixation du revêtement 15.
  • Ce procédé de fixation de la matière plastique présente de nombreux avantages par rapport à un simple moulage rotatif et par gravité :
    • - il élimine les défauts tels que les soufflures,
    • - il augmente la compacité du revêtement,
    • - il conduit à un état de surface parfaitement lisse,
    • - il corrige automatiquement tout éventuel défaut de concentri- cité du corps brut préparé,
    • - il permet surtout de fixer un revêtement très épais et par exemple de l'ordre de onze millimètres.
  • La vitesse de centrifugation "N", exprimée en tours par minute, se détermine en fonction de la grandeur, exprimée en mètres, des rayons intérieur "r" et extérieur "R" du revêtement et suivant la pression "P", exprimée en bars, que l'on veut imprimer aux grains de matière plastique par la dite centrifugation, à partir de la relation connue :
    Figure imgb0001
    d représente la densité de la matière plastique choisie et l'accélération due à la pesanteur.
  • La température de chauffage est quant à elle évidemment déterminée en fonction des caractéristiques de la matière plastique à fixer pour être certain d'atteindre le point de fusion mais aussi pour ne pas dépasser la température à partir de laquelle la matière plastique fondue commencerait à s'agiter.
  • Le dispositif de mise en oeuvre de ce procédé comprend un banc de centrifugation 16, pourvu d'une source 17 de chaleur ainsi que des moyens, les uns 18 de réglage de la vitesse de centrifugation, les autres 19 d'enclenchement et d'arrêt du chauffage, voire même, de réglage de l'intensité.
  • Par exemple, ce dispositif comprendra une table 20 à laquelle sont associés des tambours ou une suite de galets 21, 22 sur lesquels s'appuie le corps 7, alors formé du corps brut 1 ayant simplement reçu la dose de poudre 6.
  • Le corps 7 est maintenu sur ces appuis 21, 22 par au moins-un tambour ou une suite de galets 'de pression 23, éclipsable pour les montages et démontages des corps 7 à revêtir.
  • Au moins l'un de ces appuis 21, 22 et/ou moyens de pression 23 est mu en rotation et, par adhérence sur le corps 7, communique à celui-ci son propre mouvement de rotation. A cet effet, à la table 20 est associée une chaise 24 supportant un moteur 25 groupé à un variateur de vitesse 26 dont l'arbre de sortie 27 est lié en rotation à l'arbre 28, du tambour ou de la suite de galets 22, par l'intermédiaire d'une transmission 29 de tout type connu.
  • Le chauffage peut également être de tout type connu. Dans un exemple de réalisation, il comprend, courant sous le corps entre ses appuis 21, 22 une rampe à gaz 30 ou plusieurs 30, 31 selon le diamètre du corps à revêtir.
  • L'ensemble est abrité sous un carter amovible 32 de préférence garni intérieurement d'un matériau isolant 33 tel de l'amiante pour à la fois retenir la chaleur dégagée par le chauffage et protéger l'environnement contre toute projection.
  • Dans la chambre 34, délimitée par le carter 32 et la table 20, peut plonger une sonde 35 de contrôle de la température, ainsi que des moyens de refroidissement forcé du corps pendant la der- .nière phase.

Claims (3)

1. Procédé de fixation d'un revêtement en matière plastique thermofusible sur la surface cylindrique intérieure dûment préparée, d'un corps métallique creux, ce procédé étant CARACTERISE en ce que, c'est dans le corps froid et quoiqu'il en soit encore à une température nettement inférieure à celle à laquelle la matière plastique fond, qu'on introduit cette matière sous la forme de particules solides en quantité juste nécessaire à l'obtention du revêtement de l'épaisseur souhaitée, dont le volume et donc le poids sont préalablement déterminables puis en ce qu'on fait subir à ce corps une centrifugation (8) en trois phases successives (9, 10, 11) entre lesquelles l'action de centrifugation se poursuit et dont :
- une phase (9) de répartition de la matière (6) encore solide en une couche régulière, dans laquelle phase la centrifugation s'opère également à froid pour laisser à la matière, encore donc en particules solides, la possibilité de s'écouler afin de déjà bien se répartir concentriquement,
- une phase (10) de fusion, pendant laquelle, par mise en service (12) d'un moyen de chauffage, on opère une montée régulière de la température du corps (1) jusqu'à une température juste suffisante pour obtenir la fusion, complète et à la place où elle se trouve en vertu de la répartition précitée, de toute la matière plastique et ce, quelle que soit l'épaisseur de la couche qu'elle forme,
- une phase (11) de refroidissement pendant laquelle l'action de chauffage est interrompue (13) alors que la centrifugation quant à elle, se poursuit jusqu'au refroidissement et donc durcissement et fixation de la matière plastique à la place où elle a été fondue dans la phase précédente.
2. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un banc de centrifugation (16) pourvu d'une source de chaleur (17), ainsi que des moyens les uns (18) de réglage de la vitesse de centrifugation les autres (19) d'enclenchement de l'action de la source de chaleur (17), après qu'à froid, la matière en poudre a été répartie puis d'arrêt de cette action après fusion de la dite matière.
3. Corps creux, caractérisé en ce que, sur sa surface cylindrique intérieure de la matière plastique thermofusible est fixée par le procédé selon la revendication 1.
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