FR2536743A1 - Procede de liaison d'un element ceramique avec un element de resine thermoplastique, et element composite obtenu par ce procede - Google Patents
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Abstract
PROCEDE DE LIAISON D'UN ELEMENT CERAMIQUE AVEC UN ELEMENT DE RESINE THERMOPLASTIQUE SANS UTILISER D'ADHESIFS. CE PROCEDE CONSISTE A PRESSER UNE PARTIE DE L'ELEMENT CERAMIQUE2 DANS L'ELEMENT DE RESINE THERMOPLASTIQUE1, LA PARTIE DE L'ELEMENT CERAMIQUE ETANT CHAUFFEE AU-DESSUS DE LA TEMPERATURE A LAQUELLE LA RESINE THERMOPLASTIQUE DE L'ELEMENT DE RESINE THERMOPLASTIQUE SE RAMOLLIT.
Description
L'invention concerne un procédé de liaison d'un élément céramique avec un élément de résine, et un élément composite produit par ce procédé. Elle concerne plus précisément un procédé de liaison d'un élément céramique avec un élément de résine thermoplastique, ainsi qu'un élément composite produit par le procédé
Des pièces ou dispositifs composites fabriqués en liant de façon intime des éléments de céramique avec des éléments de résine thermoplastique ont été employés pour divers usages, par exemple comme articulations artificielles, comme os artificiels et comme media ou éléments filtrants céramiques poreux pour le traitement de l'eau ou du gaz, comme constituants céramiques pour des appareillages dans l'industrie des fermentations alimentaires ou chimiques ou comme constituants cérami
o ques pour des soupapes et des pompes devant étre disposées dans des canalisations de produits chimiques.
Des pièces ou dispositifs composites fabriqués en liant de façon intime des éléments de céramique avec des éléments de résine thermoplastique ont été employés pour divers usages, par exemple comme articulations artificielles, comme os artificiels et comme media ou éléments filtrants céramiques poreux pour le traitement de l'eau ou du gaz, comme constituants céramiques pour des appareillages dans l'industrie des fermentations alimentaires ou chimiques ou comme constituants cérami
o ques pour des soupapes et des pompes devant étre disposées dans des canalisations de produits chimiques.
Ces pièces ou dispositifs fabriqués a partir de l'élément céramique et de l'élément de résine en les liant de façon intime ont été réalisés jusqu'à présent en plaçant des adhésifs à base de résine entre l'élément céramique et l'élément de résine et en liant ces éléments les uns aux autres par le durcissement des adhésifs.
Cependant, dans ce procédé de liaison classique, il était nécessaire de choisir des adhésifs tels qu'ils puissent être collés ou liés solidement à la fois aux éléments de céramique et de résine particuliers, conçus pour avoir des propriétés appropriées à leurs utilisations particulières, telles que des propriétés mécaniques, chimiques, électriques, magnétiques et/ou thermiques.
Ceci impose inévitablement une limitation au choix des adhésifs utilisables, et les adhésifs ainsi choisis en raison de leurs caractéristiques adhésives ne peuvent pas toujours satisfaire aux propriétés qui précèdent, exigées des articles ou dispositifs composites.
Par exemple, bien que les adhésifs de résines époxydiques aient en général d'excellentes propriétés d'adhérence à divers éléments céramiques et de résine, ils n'ont pas une résistance satisfaisante, par exemple, à l'acide sulfurique concentré ou à l'acide nitrique concentré. Il en résulte que lorsque l'on utilise une pièce de composite fabriquée en utilisant des adhésifs époxydiques dans des cas où elle doit être exposée l'acide sulfurique ou à l'acide nitrique concentrés, la partie de la pièce liée par les adhésifs de résine époxydique peut se dégrader par modification de couleur ou gonflement, ce qui conduit en peu de temps à des défail- lances ou à des ruptures dans la pièce liée.
La présente invention a été réalisée pour remédier à l'inconvénient qui précèdes et un de ses buts est de fournir un procédé pour lier solidement un élément céramique avec un élément de résine sans utiliser l'adhésif.
Le but ci-dessus peut être atteint par un procédé de liaison d'au moins un élément céramique avec au moins un élément de résine thermoplastique en pressant une partie de cet/ces élément(s) céramiques dans cet/ces élément(s) de résine thermoplastique, cette partie étant chauffée au-dessus d'une température à laquelle cet/ces élément(s) de résine thermoplastique est (sont) ramolli(s).
Un autre but de l'invention est de fournir un élément composite ayant au moins un élément céramique solidement lié à au moins un élément de résine par le procédé ci-dessus.
Ce but peut être atteint par un élément composite comprenant au moins un élément de résine thermoplastique et au moins un élément céramique fixé sur l'élément de résine thermoplastique, dans lequel la fixation de l'élément céramique à l'élément thermoplastique est assurée par la résine thermoplastique de l'élément de résine thermoplastique qui est solidifiée autour de l'#lément céramique après avoir été ramollie par de la chaleur provenant de l'élément céramique appliquée à l'élément de résine thermoplastique.
L'élément céramique dont il est question dans ce mémoire est la pièce ou le dispositif formé avec des matières céramiques dans diverses configurations selon les applications. L'élément céramique peut comprendre d'autres éléments tels que des éléments métalliques qui font corps avec la partie ou l'élément céramique.
La matière céramique dont il est question dans ce mémoire désigne les produits fabriqués dans l'industrie céramique, à savoir la porcelaine, le ciments le verre, la poterie, la poterie spéciale ou réfractaire, et la matière céramique peut être constituée non seulement d'oxydes métalliques, mais aussi de nitrures, de borures ou de carbures de métaux ayant des structures tant cristallines que polycristallines, et-elle peut avoir une texture poreuse, solide ou dense. Les céramiques ou matières céramiques utilisées sont adéquatement choisies parmi celles ayant des propriétés mécaniques, chimiques, électriques, magnétiques, optiques et/ou thermiques appropriées suivant les applications du produit lié qui doit etre fabriqué, c'est-à-dire de la pièce ou du dispositif composite.
L'élément de résine thermoplastique dont il est question dans ce mémoire est la pièce ou le dispositif forme avec des résines thermoplastiques polymérisées pratiquement dans un état polymère final dans diverses configurations suivant les applications. L'élément de résine thermoplastique peut aussi comprendre d'autres éléments, par exemple des éléments de résine thermodurcissable faisant corps avec la partie ou l'élé- ment de résine thermoplastique.
La résine thermoplastique peut être choisie parmi celles ayant des propriétés mécaniques (parmi lesquelles la résistance à l'abrasion etc. ...), chimiques, électriques, magnétiques, optiques et/ou thermiques appropriées aux applications du produit lié qui doit être fabriqué. Plus précisément, elle peut etre choisie parmi les résines de chlorure de vinyle, les résines d'acétate de vinyle, de polystyrène, les résines d'ABS (acrylonitrile ) butadiène - styrène), les résines acryliques, le polyéthylène, le polypropylène, les résines fluorées, les résines de polysulfones, les résines de polyamides, les résines acétal, les polycarbonates et autres résines thermoplastiques analogues. On peut incorporer à la résine thermoplastique une charge telle que des fibres de verre.
L'expression "état ramolli" de la résine thermoplastique désigne un état fluidisé de la résine thermoplastique tel que la partie de la résine thermoplastique se trouvant à l'endroit où l'élément céramique doit être placé peut être déplacée ou chassée de cet endroit comme le serait un fluide par l'élément céramique en pressant l'élément céramique dans l'élément de résine thermoplastique. La température à laquelle la résine thermoplastique est amenée à l'état ramolli désigne la température à laquelle la résine thermoplastique atteint la fluidité mentionnée -ci-dessus, qui correspond en fait a une température aux environs du point de ramollissement de la résine thermoplastique.
Dans le procédé de liaison conforme à l'invention, comme une partie de l'élément céramique est chauffée à une température supérieure au point de ramollissement de la résine thermoplastique, lorsque la partie de l'élément céramique chauffée à cette température élevée est pressée sur une partie déterminée de l'élément de résine thermoplastique, la partie déterminée de l'élément de résine thermoplastique est chauffée par la partie chauffée de l'élément céramique dans l t état ramolli et la résine thermoplastique ramollie est fluidifiée pour être déplacée de la région où la partie chauffée de l'élément céramique est introduite vers la périphérie de la partie chauffée ainsi insérée ou introduite, de sorte que la partie chauffée de l'élément céramique peut être introduite plus profondément dans l'élément de résine thermoplastique.De cette façon, la partie chauffée de 1 D élé- ment céramique peut être pressée ou enfoncée à une profondeur déterminée à l'avance dans une région donnée de l'élément de résine thermoplastique tandis que l'on chauffe pour ramollir la résine thermoplastique dans une région donnée de l'élément de résine thermoplastique par la chaleur de la partie chauffée de l'élément céramique qui possède habituellement une capacité thermique relativement élevée.
Après que la partie chauffée de l'élément céramique a été enfoncée à la profondeur désirée,-on cesse d'appliquer la force de pression ou d'enfoncement.
Puis on refroidit l'élément céramique et l'élément de résine thermoplastique en utilisant ou sans utiliser des moyens de refroidissement. Comme l'élément de résine thermoplastique présente un retrait plus important du fait de la solidification que la matière céramique lors du refroidissement, l'élément céramique peut être retenu solidement sur la partie emboîtée ou insérée dans l'élément de résine thermoplastique par l'élément de résine thermoplastique solidifié, fournissant ainsi une pièce ou un dispositif composite intimement liés.
De plus, comme la pièce ou le dispositif composite fabriqués par le procédé conforme à l'invention peuvent être intégralement réalisés avec un élément céramique et un élément de résine thermoplastique ayant des propriétés physiques et/ou chimiques appropriées à l'utilisation prévue, la pièce ou le dispositif composites ainsi liés peuvent effectivement avoir les propriétés physiques et/ou chimiques désirées.
En outre, le procédé conforme à l'invention est simple et peut donc être effectué facilement. De plus, l'opération de liaison peut être achevée en peu de temps, car elle n'exige pas d'adhésifs et par consé- quent aucun délai pour le durcissement des adhésifs, contrairement au procédé de liaison classique
Dans le cas de la fabrication d'un produit lié en tant que pièce ou dispositif composite dans lesquels l'élément céramique fait corps avec l'élément de résine thermoplastique, l'extrémité de l'élément céramique étant incluse jusque la profondeur désirée dans l'élément de résine thermoplastique, au moins l'extrémité de tête de la partie d'ex trémité de l'élément céramique est préalablement chauffée au-dessus d'une température capable d'amener l'élément de résine thermoplastique a l'état ramolli. La tempéra- ture et le volume de l'extrémité de tête sont choisis de telle sorte que l'extrémité de tête puisse être maintenue en grande partie à une température supérieure au point de ramollissement de la résine thermoplastique jusqu a ce que l'extrémité de tête atteigne effectivement la profondeur désirée, de façon que la résine thermoplastique puisse être ramollie dans toute la région à travers laquelle l'extrémité de tête de l'élément céramique est finalement enfoncée.
Dans le cas de la fabrication d'un produit lié en tant que pièce ou dispositif composite dans lesquels l'élément céramique fait corps avec l'élément de résine thermoplastique, l'extrémité de l'élément céramique étant incluse jusque la profondeur désirée dans l'élément de résine thermoplastique, au moins l'extrémité de tête de la partie d'ex trémité de l'élément céramique est préalablement chauffée au-dessus d'une température capable d'amener l'élément de résine thermoplastique a l'état ramolli. La tempéra- ture et le volume de l'extrémité de tête sont choisis de telle sorte que l'extrémité de tête puisse être maintenue en grande partie à une température supérieure au point de ramollissement de la résine thermoplastique jusqu a ce que l'extrémité de tête atteigne effectivement la profondeur désirée, de façon que la résine thermoplastique puisse être ramollie dans toute la région à travers laquelle l'extrémité de tête de l'élément céramique est finalement enfoncée.
Dans le cas où l'on chauffe une région déterminée à l'avance d'un élément de résine thermoplastique uniquement par la chaleur provenant de l'élément céramique, l'extrémité de l'élément céramique'est préalablement chaufféee à une température un peu supérieure au point de ramollissement de l'élément de résine thermoplastique, qui dépend de la capacité thermique et de la con ductibilité thermique des régions associées de l'élément céramique et de l'élément de résine thermoplastique, ainsi que de la vitesse d'enfoncement ou de pressage de l'élément céramique etc.
Dans le cas où l'on chauffe seulement l'extrémité de l'élément céramique, celut-ct peut être chauffé de façon a être le siège d'un gradient de température, tel par exemple que la température s'élève en direction de l'extrémité de tête de la partie de l'extrémité qui sera probablement refroidie plus aisément par la résine thermoplastique. La température sur une partie de la portion d'extrémité éloignée de l'extrémité de tête de la portion d'extrémité peut être inférieure au point de ramollissement de la résine thermoplastique ; même dans ce cas, la partie éloignée peut aussi être introduite dans la résine thermoplastique.
Au contraire, une région de l'élément céramique proche de la partie de l'extrémité qui n'est pas introduite ou incluse dans l'élément de résine thermoplastique peut être amenée au préalable à une température plus élevée que la portion d'extrémité de façon à éviter une réduction considérable de la température à l'extrémité de tête de la portion d'extrémité qui a des chances d'être aisément refroidie par la résine thermoplastique.
En outre, la région de l'élément céramique toute entière peut être chauffée à une température supérieure au point de ramollissement de la résine thermoplastique.
Dans le cas où l'on fait passer un élément céramique en forme de b tonnet ou tubulaire à travers un élément de résine thermoplastique, par exemple en forme de plaque, et où l'on adapte l'élément de résine thermoplastique autour de l'élément céramique, une région de l'élément céramique allant de l'extrémité introduite à la partie adaptée de celle-ci est chauffée à une température nettement supérieure au point de ramollissement de la résine thermoplastique. Il est évidemment possible de chauffer la portion de l'élément céramique toute entière à une température supérieure au point de ramollissement de la résine thermoplastique.
En outre, l'atmosphère pour l'enfoncement de l'élément céramique et/ou d'au moins une portion de l'élément de résine thermoplastique qui doit être liée peut aussi être chauffée à une température appropriée inférieure au point de ramollissement de la résine thermoplastique avant l'enfoncement ou.le pressage de l'élément céramique, L'atmosphère pour l'enfoncement peut être choisie à volonté parmi l'air ou des gaz inertes tels que l'azote et l'argon.
Pour assurer un contact étroit entre la surface de l'extrémité introduite de l'élément céramique et la résine thermoplastique ramollie qui se trouve autour, la température de chauffage de l'élément céramique peut encore être élevée å une valeur suffisamment supérieure au point de ramollissement pour donner une plus grande fluidité à la résine thermoplastique, mais dans un intervalle tel qu'elle ne provoque pas de dégradation, de décomposition, de réaction avec les gaz de l'atmosphere ou d'évaporation à la portion ramollie de l'élément de résine thermoplastique. Dans ce cas, la surface externe de l'extrémité ou de la portion d'engagement intermédiaire de l'élément céramique. qui doit être incluse, peut être rendue rugueuse.
Dans le cas d'un élément céramique composé de céramique poreuse, la résine thermoplastique peut être enfoncée profondément dans les pores de élément céramique en augmentant la fluidité de la portion de l'élément de résine thermoplastique qui se ramollit, grâce à quoi l'élément céramique et l'élément de résine thermoplastique peuvent être assujettis solidement.
Pour que l'élément céramique puisse être solidement retenu par l'élément de résine thermoplastique du fait de la solidification et du retrait de la portion ramollie lors du refroidissement, l'épaisseur de la portion ramollie de l'élément de résine thermoplastique, c'est-à-dire la longueur de la portion ramollie dans la direction selon laquelle l'élément céramique est inséré est de préférence d'au moins 3 mm, bien que cette longueur varie fortement avec la résine ou la structure et les applications de la pièce ou du dispos sitif composites que l'on doit obtenir Ceci peut être obtenu en réglant la longueur d'enfoncement ou de pressage de l'élément céramique par rapport à l'élément de résine thermoplastique lorsqu zon enfonce l'élément céramique, par exemple en utilisant un gabarit qui -guide ou commande le mouvement de l'élément céramique par rapport à l'élément de résine thermoplastique, ou en disposant une gaine appropriée ou un dispositif auxiliaire de chauffage sur le gabarit de façon à maintenir l'élément céramique à la température désirée lorsque la longueur d'enfoncement de l'élément cramique est importante.
En outre, la portion d'extrémité de l'élément céramique peut être façonnée avec une surface amincie de façon que l'extrémité de tête de celleci puisse être nettement taillée en pointe ou amincie pour faciliter l'enfoncement de l'élément céramique dans l'élément de résine thermoplastique. Une telle forme est préférée pour l'extrémité, par exemple dans le cas où un élément céramique en forme de plaque dont l'extré- mité enfoncée a une section transversale relativement importante, est fixé verticalement à l'élément de résine thermoplastique.
De plus, un évidement ayant une section transversale plus faible que celle de l'extrémité de l'élément céramique peut au préalable être pratiqué au point précis de l'élément de résine thermoplastique ou l'élément céramique doit Etre enfoncé. Dans ce cas, l'élément céramique peut être enfoncé relativement facilement dans l'élément de résine thermoplastique, en provoquant la formation d'une protubérance relativement faible, autour de la portion céramique enfoncée, par la résine thermoplastique ramollie éliminée ou déplacée lors de l'enfon- cement de l'élément céramique. Dans le cas de l'enfoncement d'un élément céramique à travers un élément de résine thermoplastique, l'évidement peut avantageusement prendre la forme d'un trou pénétrant ou traversant.
Si l'on ne forme pas un tel évidement, ou si l'on ne forme qu'un faible évidement, une protubérance plus importante de la résine thermoplastique se formera autour de la portion enfoncée de l'élément céramique sur la ou les surface(s) externe < s) de l'élément de résine thermoplastique en raison de l'expulsion de la portion ramollie de 1'élément thermoplastique par l'insertion de l'élément céramique. Une telle protubérance peut être laissée telle quelle en tant que moyen pour renforcer la liaison entre l'élément céramique et l'élément de résine thermoplastique ou, Si on le désire, elle peut être éliminée par découpage ou meulage.
Par ailleurs, un-gabarit approprié peut être utilisé si nécessaire pour améliorer la précision positionnelle de l'enfoncement de l'élément céramique dans l'élément de résine thermoplastique, et pourmaintenir l'élément céramique dans la position désirée par rapport à l'élément de résine thermoplastique jusqu a ce que la portion ramollie de l'élément de résine soit refroidie et se solidifie après l'enfoncement. L'utilisation d'un gabarit permet de garantir une fabrication aisée, conformément au procédé de l'invention, de la pièce ou du dispositif composites dans lesquels l'élément céramique est lié à l'élément thermoplastiqué.
Lorsque l'élément céramique est enfoncé en ligne droite, on peut utiliser un gabarit permettant un mouvement parallèle entre l'élément céramique et l'élément de résine thermoplastique.
Après avoir enfoncé l'élément céramique dans l'élément de résine thermoplastique pour assembler la pièce ou le dispositif composite, la portion de résine thermoplastique ramollie peut être refroidie en laissant le montage dans une atmosphère d'air ou de gaz inerte ou en utilisant un gaz ou un liquide réfrigérant Dans le cas du refroidissement forcé, le gaz ou liquide de refroidissement utilisé doit évidemment étre à une température par rapport à la température de la portion ramollie, telle qu'elle ne soumette pas l'élément céramique à un choc thermique important, auquel il pourrait ne pas résister.
Pour des raisons de facilité de travail ou de production, le refroidissement est de préférence effectué sans moyens de refroidissement spéciaux. Pour assurer un refroidissement spontané ou naturel rapide, la température de chauffage de l'élément céramique peut être ajustée en fonction de la matière constituant l'élément de résine thermoplastique (température de déformation à chaud et degré de fluidité de la résine lorsqu'elle est ramollie) et du degré de conductibilité thermique ou de dissipation de la chaleur au -voisinage de la partie enfoncée. Ces conditions peuvent être déterminées expérimentalement au préalable.
Dans le cas de l'enfoncement simultané de plusieurs éléments céramiques proches les uns des autres dans un élément de résine thermoplastique en utilisant un calibre d'enfoncement, l'élément de résine thermoplastique peut parfois être surchauffé localement en raison de la chaleur radiante d'une pluralité d'éléments céra miques-chauffés. Dans ce cas, la portion de l'élément de résine thermoplastique peut être refroidie localement en insufflant de l'air par des tubes fins pendant et/ou après l'opération d'enfoncement. Dans le cas d'un élément céramique en forme de tube, il peut être refroidi en insérant un fin tube d'insufflation d'air dans le tube céramique.En général, les éléments de résine thermoplastique n'exigent pas de refroidissement brutal particulier par de l'air de refroidissement etc. ..., mais on préfère en général qu'ils se refroidissent naturellement ou pro gressvement de façon que l'élément de résine thermoplastique ne soit pas déformé.
Si on le désire, une tige de soudure plastique peut être appliquée et soudée au gaz sur la portion enfoncée, après l'enfoncement et le refroidissement, pour renforcer la portion enfoncée.
Bien que l'invention ait été décrite principalement en ce qui concerne la production d'une pièce ou d'un dispositif composite par enfoncement d'un élément céramique unique dans un élément de résine thermoplastique unique, le procédé de l'invention peut aussi s'appliquer à la production d'une pièce ou d'un dispositif composite en enfonçant plusieurs éléments céramiques simultanément ou successivement dans un élément de résine thermoplastique, en enfonçant un élément céramique unique dans plusieurs éléments de résine thermoplastique simultanément ou successivement ou en enfonçant plusieurs éléments céramiques dans plusieurs éléments de résine thermoplastique simultanément ou successivement.
Lorsqu'on utilise plusieurs éléments de résine thermoplastique et/ou plusieurs éléments céramiques, les matières constituant les éléments peuvent être identiques ou différentes les unes des autres. En outre, l'enfoncement et le refroidissement peuvent être répétés plusieurs fois.
L'invention sera décrite plus en détail en se référant aux dessins annexés, qui feront mieux comprendre les buts qui précèdent ainsi que d'autres, et les caractéristiques de l'invention, et dans lesquels
La figure 1 et la figure 2 sont des schémas d'un mode de réalisation préféré du procédé de l'invention.
La figure 1 et la figure 2 sont des schémas d'un mode de réalisation préféré du procédé de l'invention.
La figure 3 et la figure 4 sont des schémas d'un autre mode de réalisation préféré du procédé de l'invention ; et
La figure 5 est un schéma d'un autre mode de réalisation préféré de l'invention.
La figure 5 est un schéma d'un autre mode de réalisation préféré de l'invention.
Les modes de réalisation préférés de l'inven- tion seront décrits ci-dessous~
Exemple l.
Exemple l.
Une plaque 1 de polypropylène semi-transparent (designS ci-après en abrégé par #P > (non chargé) de 5 mm d'épaisseur ayant un point de ramollissement supérieur à 163qu, est percée de part en part d'un trou 3 ayant un diamètre P de 18 mm, qui est plus petit que le diamètre extérieur D et plus grand que le diamètre interne d d'un tube céramique d'alumine 2 (diamètre interne d = 15 mm, diamètre externe D = 19 mm, longueur 150 mm) devant être adapté comme le montre la figure 1.Le tube céramique d'alumine 2 est entièrement chauffé au préalable à 3600C environ, et le tube céramique d'alumine 2 disposé coaxialement au trou 3 percé de part en part dans la plaque de PP l, est pressé ou enfoncé dans le trou 3 en le déplaçant par rapport à la plaque de PP 1 parallèlement à la direction de la flèche 5, suivant l'axe 4, a la vitesse de 3 - 5 cm/min, en utilisant un gabarit (non représenté),
Lors de l'enfoncement, une partie de la plaque de PP 1 en contact avec le tube céramique d'alumine 2 est ramollie et se fluidifie, et le tube 2 dont le diamètre D est plus grand que le diamètre P du trou est fixé dans la plaque de PP 1.
Lors de l'enfoncement, une partie de la plaque de PP 1 en contact avec le tube céramique d'alumine 2 est ramollie et se fluidifie, et le tube 2 dont le diamètre D est plus grand que le diamètre P du trou est fixé dans la plaque de PP 1.
Après liaison ou fixation, la plaque de PP l et le tube 2 se refroidissent spontanément ou naturellement en les laissant à l'air alors qu'ils sont toujours maintenus par le gabarit.
L'article composite 6 ainsi formé de 2 éléments, à savoir la plaque de PP 1 et le tube 2 comme le montre la figure 2, ne présente aucune modification même lorsqu'il est plongé dans de l'acide sulfurique concentré à 96 % et de l'acide nitrique concentré 63 %, respectivement, pendant plus de 2 g00 heures et il pourrait résister de manière satisfaisante aux conditions d1utili- sation comme constituant d'installations pour le traitement des acides concentrés.
Une protubérance 7 constituée de la résine thermoplastique fluidifiée et solidifiée le long de la circonférence externe du tube 2 est formée sur une face de la plaque de PP 1 du côté par lequel le tube 2 a été introduit et une protubérance 9 résultant de l'écoulement de la résine thermoplastique de la plaque de PP 1 se forme également sur une face de la plaque de PP 1 du côté où l'extrémité de tête 8 du tube 2 a fait saillie.
Exemple comparatif l.
On adapte de façon liche le même tube céramique d'alumine qu'à l'exemple l dans un trou de 20 mm de diamètre préalablement percé de part en part dans la même plaque de PP que dans 1'exemple 1, et on les lie l'un à l'autre en remplissant avec une résine époxydique l'espace restant entre la surface circonférentielle du trou traversant la plaque et la surface circonférentielle externe du tube.Bien que l'article composite ainsi produit ait présenté initialement une résistance adhésive suffisante, la résine époxydique, dans la région de liaison, vire au rouge aussitôt que l'article composite est plongé dans de l'acide sulfurique concentré à 96 % ou dans de l'acide nitrique concentré à 63 %, sa couleur fonce progressivement avec le temps et elle libère des particules noires en suspension dans l'acide sulfurique ou l'acide nitrique concentré . La partie liée est gonflée et affaiblie environ un mois après, et le tube céramique se détache de la plaque de PP. Dans ce cas, la plaque de PP et le tube céramique eux-mêmes ne sont attaqués ni par l'acide sulfurique concentré ni par l'acide nitrique concentré.
Exemple 2.
Un article composite 14 comprenant trois plaques d'alumine 10, 11, 12 (2mm x 40 mm de section transversale, longueur 50 mm) liées chacune parallèlement à un intervalle de 3 mm avec une plaque de polychlorure -de vinyle (désigné ci-après sous le nom de PVC), est fabriqué pour servir de plateau à échantillons pour le décapage superficiel de plaques de métal chauffées.
Lors de la-fabrication de l'article 14, pour presser ou enfoncer les extrémités 15, 16, 17 des plaques d'alumine 10, 11, 12 respectivement a une profondeur de 6.mm dans la plaque de PVC 13, chacune des plaques d'alumine 10, 11, 12 est amenée à une longueur de 56 mm et chacune des extrémités 15, 16, 17 des plaques d'alumine 10, 11, 12 comme extrémité introduite, d'une section transversale de 2 mm x 40 mm, est préalablement meulée obliquement d'un côté, sur 3 mm de long environ, en forme de lame de couteau.
Après les avoir chauffées entièrement à 1700C environ, on enfonce les trois plaques d'alumine 10, 11, 12, maintenues parallèles par le mandrin (non représenté) monté sur un gabarit assurant un déplacement parallèle (non représenté), par les extrémités d'introduction en lame de couteau 15, 16, 17, dans la plaque de PVC 13 en déplaçant le gabarit perpendiculairement à la plaque de
PVC 13, dans la direction de la flèche 18, à une vitesse de 3 à 5 cm/min.
PVC 13, dans la direction de la flèche 18, à une vitesse de 3 à 5 cm/min.
On plonge la partie plaque de polychlorure de vinyle de 11 article composite 14 ainsi forme dans une solutoii d'acide fluorhydrique, on place une plaque de métal chauffée à 2500C sur les extrémités des plaques d'alumine 10, 11, 12 situées au-dessus de la surface du liquide, et on effectue avec succès le décapage superficiel accéléré de la plaque métallique avec des vapeurs d'acide fluorhydrique. Avec un tel dispositif, le traitement de surface à haute température qui. était jusqu'd présent impossible avec les plateaux à échantillons classiques plastiques en PVC ou en matière analogue peut s'effectuer rapidement.
Exemple 3.
Un tube d'alumine poreux servant de medium ou d'élément filtrant ayant la forme d'un corps tubulaire ouvert aux deux extrémités nécessite un scellement a une de ses extrémités pour être utilisé comme filtre céramique pour filtrer une solution d'acide sulfurique à une température non supérieure à 400C.
Dans ce cas, un article composite préparé en liant une plaque ou un bouchon céramique fabriqué séparément en alumine poreux ou en une matière analogue au moyen de soudure de verre à une extrémité du tube d'alumine serait dégradé dans la région de la liaison, car le constituant soudure de verre de l'article composite risque de se dissoudre dans la solution d'acide sulfurique.
On fabrique donc un article composite comme il est décrit ci-dessous, par le procédé de l'invention.
Un tube d'alumine poreux ayant 19 mm de diamètre externe, 10 mm de diamètre interne et 370 mm de long est introduit sur une longueur de 220 mm environ par une de ses extrémités dans un four tubulaire horizontal tout en maintenant l'autre extrémité du tube hors du four. L'orifice d'entrée du four est obturé avec de la laine de quartz et la partie du tube d'alumine placée dans le four, y compris son extrémité d'introduction, est chauffée a une température maxima de 4004C pendant environ 30 min dans le four, dans lequel est établi un gradient de température dans le sens longitudinal.
Le tube d'alumine 19 ainsi chauffé est pressé ou enfoncé coaxialement dans un disque de résine de polypropylène 20 (désigné ci-après par PP), ayant un diamètre de 25 mm et une épaisseur de 10 mm et l'extré- mité chauffée du tube d'alumine 19 est incluse sur 5 mm dans la plaque de PP 20 en utilisant le ramollissement de la plaque de PP 20.
Après l'inclusion, on laisse le tube d'alumine et la plaque de PP dans l'air, soutenus par un gabarit (non représenté) de façon à les maintenir à 11 état inclus pour produire un filtre 21 obturé à une extrémité par la solidification du PP.
Le filtre 21 ainsi obtenu fonctionne de manière satisfaisante, il résiste a la pression de filtration de 2 0,5 kg/cm2 (50 kPa) appliquée à l'acide sulfurique envoyé par l'extrémité ouverte 22.
Claims (14)
1. Procédé de liaison d'au moins un élément céramique avec au moins un élément de résine thermoplastique, caractérisé en ce que l'on presse une partie de cet(ces) elément(s) céramique(s) dans cotices) élément(s) de résine thermoplastique, cette partie étant chauffée au-dessus d'une température a laquelle la résine thermoplastique de cet (ces) élément(s) de résine thermoplastique se ramollit.
2. Procédé suivant la revendication 1, carac térisé en ce qu'il comprend une opération de chauffage de l'élément céramique avant que l'élément céramique soit pressé dans l'élément de résine thermoplastique.
3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le chauffage est appliqué au moins à une extrémité de l'élément céramique par laquelle l'élément céramique est introduit dans l'élément de résine thermoplastique.
4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'on confère à l'élément céramique un gradient de température dans la direction du pressage de celui-ci, par le chauffage.
5. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'une atmosphère gazeuse est maintenue a une température inférieure au point de ramollissement de la résine thermoplastique de l'élément de résine thermoplastique lors du pressage de l'élément céramique dans l'élément de résine thermoplastique.
6. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément céramique est pressé dans l'élément de résine thermoplastique jusqu'à ce que l'ex trémité insérée de l'élément céramique soit entièrement incluse dans l'élément de résine thermoplastique jusqu'a une profondeur déterminée à l'avance.
7, Procédé suivant la revendication 6, ca.ractér#sé en ce qu'on forme un évidement ayant une section transversale plus faible que celle de la partie insérée de l'élément céramique, avant l'opération de pressage de l'élément céramique, à l'endroit de l'élément de résine thermoplastique ot est pressé l'élément céramique,
8. Procédé suivant la revendication 1, carac térisé en ce que l'élément céramique est pressé dans l'élément de résine thermoplastique, au moins jusqu'a ce que l'extrémité de tête de l'extrémité insérée de l'élément céramique fasse saillie hors de cet élément de résine thermoplastique.
9. Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'on forme un évidement ayant une section transversale inférieure à celle de la partie insérée de l'élément céramique, avant l'opération de pressage dew lement céramique, à l'endroit de l'élément de résine thermoplastique où l'élément céramique doit être pressé.
1. Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'on perce de part en part un trou ayant une section transversale inférieure à celle de la partie insérée de l'élément céramique, avant l'opération de pressage de l'élément céramique, à l'endroit de l'élément de résine thermoplastique où l'élément céramique doit être presse.
11. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité de l'élément céramique par laquelle l'élément céramique doit être inséré est effilée de façon à être amincie vers son extrémité.-
12. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le pressage est effectué en utilisant un gabarit pour guider- le mouvement de l'élément céramique par rapport à l'élément de résine thermoplastique.
13.Procédé suivant la revendication 1, caractéri.sé en ce que la résine thermoplastique comprend au moins une matière choisie parmi les résines de chlorure de vinyle, les résines d'acétate de vinyle, le polystyrène, l'ABs, les résines acryliques, le polyéthylène, le polypropylène, les résines fluorées, les résines de polysulfones, les résines de polyamides, les résines d'acétals et les polycarbonates.
14. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de résine thermoplastique contient une charge.
15. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la matière céramique de l'élément céramique comprend au moins une matière choisie parmi les oxydes, nitrures, borures et carbures métalliques.
16. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on presse plusieurs éléments céramiques dans l'élément de résine-thermoplastique.
17. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément céramique est pressé dans plusieurs éléments de résine thermoplastique.
18. Elément composite comprenant au moins un élément de résine thermoplastique et au moins un élément céramique fixé à l'élément de résine thermoplastique, caractérisé en ce que la fixation de l'élément céramique à l'élément thermoplastique est assurée par la résine thermoplastique de l'élément de résine thermoplastique qui est solidifié autour de l'élément céramique après avoir été ramolli par la chaleur communiquée par l'élément céramique à l'élément de résine thermoplastique.
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