WO2022084241A1 - Couche externe autonettoyante comprenant une surface aérodynamique autonettoyante et véhicule comprenant ladite couche externe - Google Patents

Couche externe autonettoyante comprenant une surface aérodynamique autonettoyante et véhicule comprenant ladite couche externe Download PDF

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WO2022084241A1
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outer layer
self
oxygen
cleaning
aerodynamic surface
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PCT/EP2021/078789
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François PONS
Franck DOBIGEON
Cédric LOUBAT
Agathe BOUVET-MARCHAND
Julien Garcia
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Airbus Operations (S.A.S.)
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Definitions

  • Self-cleaning outer layer comprising a self-cleaning aerodynamic surface and vehicle comprising said outer layer
  • the present application relates to a self-cleaning outer layer comprising a self-cleaning aerodynamic surface as well as to a vehicle comprising said outer layer.
  • an antifouling coating comprises two components, a first component making it possible to reduce the surface energy and a second hygroscopic component making it possible to reduce the coefficient of friction. This solution promotes the sliding of insect residues.
  • an antifouling coating is made of a superhydrophobic material, as described in the publication "Influence of surface characteristics on insert residue adhesion to aircraft leading edge surfaces", PROGRESS IN ORGANIC COATINGS, vol.76, no. ll, November 2013, or in the document FR2954304 for example.
  • the present invention proposes a different approach which can replace existing solutions or reinforce them.
  • the subject of the invention is a self-cleaning outer layer comprising a surface intended to be in contact with an atmosphere, against which a flow of air flows in operation, forming an aerodynamic surface, characterized in that the layer external is made of a material comprising at least one oxygen-absorbing additive to extract at least part of the oxygen present in the atmosphere in order to deprive, at least partially oxygenates the hemolymph of insect residues in contact with said aerodynamic surface following insect impacts.
  • the hemolymph of the insect residues remains longer in a liquid or pasty state, facilitating the detachment of the insect residues from the aerodynamic surface.
  • This property of the outer layer combined with the action of an air flow flowing in contact with the aerodynamic surface, makes it possible to obtain a self-cleaning aerodynamic surface.
  • the oxygen absorber additive is iron-based; the material of the outer layer comprises at least 0.2% by weight of iron particles; the material of the outer layer comprises less than 10% by weight of iron particles; the material of the outer layer comprises at least one activator configured to confer on the oxygen-scavenging additive an oxygen-scavenging effect in the widest possible range of percentage of humidity; the activator is chosen from an alkali metal halide, sodium chloride; the material of the outer layer comprises at least 0.2% by weight of silicone; the content by weight of the silicone is less than or equal to 10% and preferably less than 5%.
  • the outer layer is made of a material chosen from materials based on super hydrophobic, oleophobic, omniphobic polymers, hydrophilic polymers, polytetrafluoroethylene, fluorinated polyurethane, polysilazane, materials of the SLIPS or sol-gel type, comprising at least an oxygen scavenger additive; the material of the outer layer comprises at least one fluorinated compound; the outer layer has a thickness greater than 20 ⁇ m; the outer layer is made of a material having a hardness favoring the rebound of insect residues.
  • the invention also relates to a vehicle comprising at least one outer layer according to one of the preceding characteristics.
  • the vehicle is configured so that an air flow having a speed greater than 30 m/s flows against the aerodynamic surface.
  • the invention also relates to an aircraft air inlet comprising at least one outer layer according to one of the preceding characteristics.
  • Figure 1 is a perspective view of an aircraft incorporating an enlarged perspective view of an air intake
  • Figure 2 is a section of an outer layer having an aerodynamic surface subjected to an air flow represented by an arrow illustrating a first configuration of the invention
  • Figure 3 is a section of an outer layer comprising an aerodynamic surface subjected to an air flow represented by an arrow illustrating an embodiment of the invention
  • Figure 4 is a perspective view of an aluminum alloy plate after insect impact
  • Figure 5 is a perspective view of the plate visible in Figure 4 after cleaning by air blowing
  • Figure 6 is a perspective view of an aluminum alloy plate comprising a hydrophobic coating without filler after an insect impact
  • Figure 7 is a perspective view of the plate visible in Figure 6 after cleaning by air blowing
  • Figure 8 is a perspective view of an aluminum alloy plate comprising a hydrophobic coating with iron particles after an insect impact
  • Figure 9 is a perspective view of the plate visible in Figure 8 after air blast cleaning.
  • an aircraft 10 comprises several propulsion assemblies 12 each having a turbojet engine as well as an air inlet 14 positioned at the front of the turbojet engine and making it possible to channel an air flow in the direction of the turbojet engine.
  • the invention is in no way limited to this application.
  • this air inlet 14 comprises at least one aerodynamic surface S over which flows an air flow 16.
  • the air flow 16 must be the least disturbed possible and remain laminar as long as possible in contact with the aerodynamic surface S.
  • a part 18 is made of a single material and does not include a coating. This part 18 comprises a surface against which flows an air flow 16 forming the aerodynamic surface S.
  • a part 18 comprises a coating 20 which has a surface against which flows an air flow 16 forming the aerodynamic surface S, the part 18 being made of a first material and the coating 20 in a second material.
  • the part 18 comprises an outer layer 22 (a part of the part 18, the coating 20 of the part 18 or a part of the coating 20 of the part 18) which has a surface in contact with an atmosphere A , against which flows an air flow 16 in operation, forming the aerodynamic surface S, and which is self-cleaning and made of a self-cleaning material.
  • insects During the take-off, landing and/or taxiing phases, insects impact the aerodynamic surface S and generate insect residues 24 on the aerodynamic surface S.
  • insects 24 are essentially composed of haemolymph.
  • Haemolymph is in a liquid state at or just after impact, and fairly soon after impact haemolymph from Insect Residue 24 changes phase and hardens on contact with oxygen, strengthening the adhesion of the insect residues 24 to the aerodynamic surface S. After this phase change, it then becomes very difficult to separate the insect residues 24 from the aerodynamic surface S.
  • the outer layer 22 is configured to extract at least part of the oxygen present in the atmosphere A by sufficient quantity in order to deprive, at least partially, of oxygen the hemolymph of the insect residues 24 which remains longer in a liquid or pasty state, facilitating the detachment of the insect residues 24 from the aerodynamic surface S by the flow of air 16 flowing in contact with the aerodynamic surface S.
  • the outer layer 22 is made of a material comprising at least one oxygen-absorbing additive. This property of the outer layer 22, combined with the action of the air flow 16 flowing in contact with the aerodynamic surface S, makes it possible to obtain a self-cleaning aerodynamic surface S. To obtain this self-cleaning effect, the air flow must have a certain speed, greater than 30 m/s.
  • the invention is more particularly suited to the aerodynamic surfaces of a vehicle and in particular to those of an aircraft.
  • the aerodynamic surfaces S of an aircraft such as the air intakes 14 and the leading edges for example, impacted by insects at the time of taxiing and take-off, are self-cleaning so well that at cruising speed , the disturbances of the air flows flowing in contact with these aerodynamic surfaces S are limited, which tends to reduce the drag and the fuel consumption of the aircraft.
  • a windshield may comprise a coating 20 forming an outer layer 22 of a material comprising at least one oxygen-absorbing additive.
  • the outer layer 22 has a thickness greater than or equal to 1 ⁇ m.
  • the outer layer 22 has a thickness greater than 20 ⁇ m so that its ability to extract oxygen from atmosphere A lasts long enough, several years. According to one embodiment, the outer layer 22 has a thickness of between 20 and 100 ⁇ m.
  • the material of the outer layer 22 has a suitable hardness to promote the rebound of insect residues 24.
  • the hardness obtained by "pencil hardness” is between 4B and 9H for a material with PUF (fluorinated polyurethane) or PUH (hybrid polyurethane) polyurethane base, preferably between HB and 9H, and between 3H and 9H for a material based on polysilazane, preferably of the order of 6H.
  • this property of the self-cleaning material combined with the speed and/or flow rate of the air flow in contact with the aerodynamic surface S, promotes the rebound of insect residues 24 at the moment of impact, limiting the stagnation of insect residues 24 on the aerodynamic surface S.
  • the aerodynamic surface S has a smooth surface finish.
  • the aerodynamic surface S combined with the speed and/or the flow rate of the air flow 16 in contact with the aerodynamic surface S, promotes the detachment of insects.
  • the aerodynamic surface of the outer layer 22 has a low surface energy, less than 25 mN/m with a dispersive component that is markedly higher than the polar component.
  • the material of the outer layer 22 is oleophobic to promote the sliding of said insect residues 24 on the aerodynamic surface S and their detachment from said surface. More generally, the material of the outer layer 22 is omniphobic.
  • the material of the outer layer 22, giving the aerodynamic surface S a self-cleaning capacity can be chosen from existing materials that promote the sliding of insect residues such as materials based on super hydrophobic, oleophobic, omniphobic polymers, hydrophilic polymers , polytetrafluoroethylene, fluorinated polyurethane, polysilazane or materials of the SLIPS or sol-gel type, which are modified in such a way that they extract oxygen from the atmosphere A in contact with the aerodynamic surface S.
  • the material of the outer layer 22 comprises at least one additive capable of capturing or extracting the oxygen present in the atmosphere A in contact with the aerodynamic surface S.
  • additive means fillers, organic molecules, particles of all sizes such as particles, microparticles, nanoparticles or others.
  • the additive is in the form of fillers, of particles of all sizes configured to migrate into the material.
  • the additive capable of extracting oxygen is dispersed in a polymer matrix.
  • the oxygen absorber additive is metallic, such as iron powder, activated iron powder or an iron salt for example.
  • the oxygen-absorbing additive is an organic compound, such as ascorbic acid, a salt of ascorbic acid for example.
  • the oxygen scavenger additive is an inorganic compound, such as a sulphite, thiosulphate,
  • the oxygen-absorbing additive is iron or is iron-based, such as iron powder for example.
  • the material of the outer layer 22 comprises at least 0.2% by weight of iron particles. According to one configuration, the content by weight of the iron particles is less than or equal to 10% and preferably less than 5%.
  • the material of the outer layer 22 comprises at least one activator configured to give the oxygen-absorbing additive an oxygen-absorbing effect in the widest possible range of humidity percentages.
  • the activator can be an alkali metal halide, sodium chloride for example.
  • this list of activators is not exhaustive.
  • the material of the outer layer 22 comprises at least 0.2% by weight of activator. The content by weight of activator is less than or equal to 10% and preferably less than 5%.
  • the material of the outer layer 22 comprises a polyurethane resin obtained from at least one isocyanate and from at least one polyol.
  • This polyurethane resin is chosen according to the desired chemical and mechanical characteristics. Thus, it is chosen so as to have excellent adhesion with its support, excellent resistance to environmental constraints (temperature, corrosion, UV rays, etc.), the desired hardness, excellent impact resistance.
  • the material of the outer layer 22 is obtained from the following composition comprising: at least one polyol component having on average at least two hydroxyl groups per molecule, at least one isocyanate component having on average at least two groups isocyanate per molecule, at least one solvent.
  • the composition generally comprises at least one catalyst.
  • the composition comprises: between 30 and 60% by weight, preferably between 40 and 45% by weight, of at least one polyol component having on average at least two hydroxyl groups per molecule, between 5 and 20% by weight, preferably between 10 and 15 % by weight, of at least one isocyanate component having on average at least two isocyanate groups per molecule, between 30 and 60 % by weight, preferably between 30 and 45 % by weight, of at least one solvent, between 0 and 5% by weight of at least one catalyst.
  • This composition includes between 0.2 and 5% iron particles to capture oxygen.
  • the polyol component is a perfluoro vinyl ether of the FEVE type comprising alternately molecules of fluoroethylene and alkyl vinyl ether:
  • R being a functional group derived from hydroxybutylvinyl ether, hydroxyethylvinyl ether, butylvinyl ether, ethylvinyl ether,...
  • X being either equal to H or to F.
  • the perfluoro vinyl ether of the FEVE type corresponds to the product marketed under the name “Lumiflon LF 910LM”.
  • polyols can be used to replace the perfluoro vinyl ether or as additives among polyethers, polyvinyl ethers, acrylics, polyesters, polyamides, polyacrylates and polycarbonates having the required level of hydroxyl groups; polyethers, polyvinyl ethers, acrylics and polyesters being preferred.
  • the polyol component is a fluorinated polyol, preferably a perfluorinated polyol such as perfluorinated polyethers, perfluorinated polyvinyl ethers for example.
  • the polyol component is an aliphatic polyol, preferably an acrylic polyol.
  • Aliphatic polyols make it possible to obtain a good compromise between good resistance to environmental stresses, good chemical resistance, good impact resistance, good adhesion to the support and the desired hardness.
  • Additives having only one hydroxyl can also be introduced. For example, hydroxyl-terminated fluorinated molecules. Additives with several hydroxyls could be introduced.
  • the isocyanate component is a polyisocyanate such as an aliphatic isocyanate prepolymer based on hexamethylene diisocyanate (HDI for hexamethylene diisocyanate in English) and/or isophorone diisocyanate (IPDI for isophorone diisocyanate in English).
  • hexamethylene diisocyanate corresponds to the product marketed under the name "Desmodur ultra N3300" or "Desmodur ultra N3400".
  • isocyanate components could be used, such as aromatic isocyanates, aliphatic isocyanates being preferred for their better UV resistance.
  • the solvent is an organic solvent chosen from ketones, acetates, aromatic hydrocarbons (toluene, paraxylene),...
  • the catalyst is dibutyltin dilaurate, denoted DBTDL.
  • the polyol component is diluted in the solvent to adjust the viscosity of the composition.
  • the isocyanate component is introduced and this mixture is stirred to make it homogeneous.
  • the catalyst is introduced and the mixture is stirred again to homogenize it.
  • the material of the outer layer 22 is obtained from the following composition comprising: at least one polyol component having on average at least two hydroxyl groups per molecule, at least one isocyanate component having on average at least two groups isocyanate per molecule, at least one solvent.
  • the composition may comprise at least one catalyst, at least one anticontaminant additive and/or anticontaminant particles, at least one hydrophobic additive and/or hydrophobic particles, at least one surface additive.
  • the composition comprises: between 30 and 60% by weight, preferably between 35 and 45% by weight, of at least one polyol component having on average at least two hydroxyl groups per molecule, between 5 and 20% by weight, preferably between 8 and 15 % by weight, of at least one isocyanate component having on average at least two isocyanate groups per molecule, between 30 and 60 % by weight, preferably between 30 and 45 % by weight, of at least one solvent, between 0 and 5% by weight of at least one catalyst, between 0 and 15% by weight of at least one hydrophobic additive and/or of hydrophobic particles, between 0 and 10% by weight of at least one surface additive, between 0 and 5% by weight of at least one adhesion additive.
  • This composition includes between 0.2 and 5% iron particles to capture oxygen.
  • the polyol component is a perfluoro vinyl ether of the FEVE type comprising alternately molecules of fluoroethylene and of alkyl vinyl ether.
  • the perfluoro vinyl ether of the FEVE type corresponds to the product marketed under the name “Lumiflon LF 910LM”.
  • polyols can be used to replace the perfluoro vinyl ether or as additives among polyethers, polyvinyl ethers, acrylics, polyesters, polyamides, polyacrylates and polycarbonates having the required level of hydroxyl groups; polyethers, polyvinyl ethers, acrylics and polyesters being preferred.
  • the polyol component is a fluorinated polyol, preferably a perfluorinated polyol such as perfluorinated polyethers, perfluorinated polyvinyl ethers for example.
  • the polyol component is an aliphatic polyol, preferably an acrylic polyol.
  • Aliphatic polyols make it possible to obtain a good compromise between good resistance to environmental constraints, good chemical resistance, good impact resistance, good adhesion to the support and the desired hardness.
  • the isocyanate component is a polyisocyanate such as an aliphatic isocyanate prepolymer based on hexamethylene diisocyanate (HDI for hexamethylene diisocyanate in English) and/or isophorone diisocyanate (IPDI for isophorone diisocyanate in English).
  • hexamethylene diisocyanate corresponds to the product marketed under the name “Desmodur ultra N3300” or “Desmodur ultra N3400”.
  • isocyanate components could be used, such as aromatic isocyanates.
  • aromatic isocyanates are preferred for their better UV resistance.
  • the solvent is an organic solvent chosen from ketones, acetates, aromatic hydrocarbons (toluene, paraxylene),...
  • composition may comprise hydrophobic particles to obtain a super-hydrophobic coating, such as particles of silicon dioxide for example marketed under the name “Zéoflo TL”.
  • the composition may include other additives, such as silicone, fluorinated and alkyl additives for example, to make the material of the outer layer 22 hydrophobic.
  • the composition can include at least one additive to improve the durability of the anticontaminating properties.
  • the isocyanate component is an aliphatic isocyanate prepolymer based on hexamethylene diisocyanate sold under the name "Desmodur ultra N3300” or “Desmodur ultra N3400”, the polyol component is a perfluoro vinyl ether of the FEVE type sold under the name “Lumiflon LF 910LM”, the solvent is butyl acetate and the catalyst is dibutyltin dilaurate, denoted DBTDL.
  • the polyol component can be the copolymer marketed under the name “Zeffle GK-570”1.
  • the composition may comprise hydrophobic particles such as the particles marketed under the name ZEOFLO TL, for example, a surface additive such as the additive marketed under the name BYK-SILCLEAN 3700. If the support is metallic, the first composition comprises an additive of grip like the additive marketed under the name BYK 4509 for example.
  • the material of the outer layer 22 is obtained from the following composition comprising: at least one polysilazane component, at least one solvent.
  • the composition generally comprises at least one additive and at least one catalyst.
  • the composition comprises: between 20 and 60% by weight of at least one polysilazane component, between 40 and 70% by weight of at least one solvent, between 0 and 2% by weight of at least one catalyst, between 0 and 15% by weight of at least one hydrophobic additive and/or of hydrophobic particles, between 0 and 2% by weight of at least one surface additive.
  • This composition includes between 0.2 and 5% iron particles to capture oxygen.
  • the polysilazane component can be of organic or inorganic type, an inorganic polysilazane component favoring the temperature resistance, an organic polysilazane component favoring the flexibility of the coating.
  • the composition can comprise a mixture of several polysilaxanes.
  • the polysilazane component is polymethyl(hydro)/polydimethylsilazane, like the component marketed under the name “Durazane 1500” or “Durazane 1800”.
  • the composition can comprise hydrophobic particles to obtain a super-hydrophobic coating, such as particles of silicon dioxide for example.
  • the composition may comprise an anticontaminant additive and/or anticontaminant particles like the compositions of the second family.
  • the catalyst can be dicumyl peroxide.
  • the hydrophobic particles can be the hydrophobic particles marketed under the name “Zeoflo TL”.
  • the surface additive may be the product marketed under the name “Fluorolink S10”.
  • the material of the outer layer 22 is a two-component obtained from a mixture of first and second components.
  • composition of the first component includes:
  • At least one silane-terminated polyurethane component having on average at least two alkoxysilane groups per molecule
  • composition of the second component includes:
  • At least one solvent the composition of the first component and/or the composition of the second component comprising at least one additive and/or at least one catalyst.
  • This composition includes between 0.2 and 5% iron particles to capture oxygen.
  • composition of the first component may comprise at least one anticontaminant additive and/or anticontaminant microparticles, at least one hydrophobic additive and/or hydrophobic particles, at least one surface additive.
  • composition of the first component can also comprise at least one additive, among silicone, fluorinated and alkyl additives for example, to make the material of the outer layer 22 hydrophobic, at least one additive aimed at increasing the resistance to heat, at least an additive aimed at reinforcing the adhesion of the coating.
  • at least one additive among silicone, fluorinated and alkyl additives for example, to make the material of the outer layer 22 hydrophobic, at least one additive aimed at increasing the resistance to heat, at least an additive aimed at reinforcing the adhesion of the coating.
  • the invention is not limited to these additives. Others could be added depending on the characteristics sought.
  • the material of the outer layer 22 is chosen so as to confer on the outer layer 22 a lubricating effect at the level of the aerodynamic surface S.
  • This lubricating effect is all the more accentuated as the chemical nature of the material of the outer layer 22 promotes phase segregation and orientation of the lubricating chains at the level of the aerodynamic surface S.
  • the material of the outer layer 22 is obtained from a composition, in particular a composition of the fourth family, comprising at least one additive and/or lubricant particles.
  • the additive and/or the lubricant particles are present in the free, grafted or non-grafted form, in the composition so as to obtain, at the level of the aerodynamic surface S, spaced apart pendent lubricating chains allowing dynamic dewetting. of all liquids. Since the additive and/or the lubricating particles are not bound to the network of the material of the outer layer 22, the lubricating film forming at the level of the aerodynamic surface S becomes sacrificial and allows detachment of the residues of insects 24 under the effect of the air flow 16, without stimuli.
  • the film of lubricant becomes sacrificial, the self-cleaning effect is maintained over time by adjusting the concentration of the additive and/or of the lubricant particles in the composition in order to obtain a sufficiently thick lubricating film on the surface and prolonged action over time.
  • the lubricating film gradually recharges until the exhaustion of all of the additives and/or lubricant particles contained in the material of the outer layer 22.
  • the outer layer 22 is positioned at the level of an air inlet of an aircraft equipped of a thermal de-icing system, the rise in temperature of the outer layer 22 during operation of the de-icing system promotes the migration of additives and/or lubricating particles towards the aerodynamic surface S.
  • the outer layer 22, when it is in the form of a coating 20, is applied by any suitable coating technique, by spraying, by applying a film, etc.
  • the invention is not limited to these compositions for the outer layer.
  • the superhydrophobic materials of the prior art could be used.
  • the latter comprises at least one oxygen-absorbing additive, preferably iron particles, to extract at least part of the oxygen present in atmosphere A in sufficient quantity in order to deprive, at least less partially, of oxygen the hemolymph of the insect residues 24 which remains longer in a liquid or pasty state, facilitating the detachment of the insect residues 24 from the aerodynamic surface S by the flow of air 16 flowing in contact with the aerodynamic surface S.
  • at least one oxygen-absorbing additive preferably iron particles
  • the material of the outer layer 22 comprises at least one activator configured to give the oxygen-absorbing additive an oxygen-absorbing effect in the widest possible range of humidity percentages.
  • the material of the outer layer 22 comprises silicone fillers.
  • the material of the outer layer 22 comprises at least 0.2% by weight of silicone.
  • the content by weight of the silicone is less than or equal to 10% and preferably less than 5%.
  • the oxygen absorber additive will be in contact with the atmosphere and capture at least part of the oxygen present in atmosphere A in sufficient quantity to at least partially deprive the haemolymph of insect residues of oxygen 24.
  • the material of the outer layer 22 comprises at least one fluorinated compound.
  • Figures 4 to 9 illustrate a test protocol on three different supports.
  • the test protocol consists of projecting an insect onto a surface at a speed of around 80 m/s using an insect gun and then blowing air using at least a nozzle for 20 minutes to clean the surface.
  • the test is performed on a plate 26 of aluminum alloy, without coating. Just after the impact, the plate 26 comprises insect residues 24 on the surface. After the cleaning phase by blowing air for a period of 20 min, the quantity of insect residues 24 is substantially the same as before the cleaning phase, as shown in Figure 5.
  • the test is carried out on an aluminum alloy plate 28 comprising a coating of a superhydrophobic material. After the cleaning phase by blowing air for a duration of 20 min, the amount of insect residue 24 is slightly lower than before the cleaning phase, as shown in Figure 7.
  • the test is carried out on an aluminum alloy plate 30 comprising a coating of an omniphobic material comprising iron particles. After the cleaning phase by blowing air for a period of 20 min, the insect residues 24 have almost all disappeared, as illustrated in Figure 9.
  • the presence of at least one oxygen-absorbing additive in the material forming the outer layer 22 makes it possible to obtain a self-cleaning coating or reinforces the effectiveness of existing self-cleaning coatings.
  • the invention can be implemented on any type of vehicle comprising at least one aerodynamic surface S over which flows an air flow having at least temporarily a speed greater than 30 m / s .

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Abstract

L'invention a pour objet une couche externe (22) autonettoyante comprenant une surface aérodynamique (S) autonettoyante, configurée pour extraire au moins une partie de l'oxygène présent dans l'atmosphère (A) en contact avec la surface aérodynamique (S), afin de priver au moins partiellement d'oxygène l'hémolymphe des résidus d'insectes (24) présents sur la surface aérodynamique (S) suite à des impacts d'insectes. Ainsi, l'hémolymphe reste plus longtemps dans un état liquide ou pâteux facilitant le détachement des résidus d'insectes (24) de la surface aérodynamique (S). L'invention a également pour objet un véhicule comprenant au moins une telle surface aérodynamique autonettoyante.

Description

Couche externe autonettoyante comprenant une surface aérodynamique autonettoyante et véhicule comprenant ladite couche externe
La présente demande se rapporte à une couche externe autonettoyante comprenant une surface aérodynamique autonettoyante ainsi qu'à un véhicule comprenant ladite couche externe.
Lors des phases de roulage au sol, de décollage et d'atterrissage, les surfaces aérodynamiques d'un aéronef peuvent être impactées par des insectes. Les résidus d'insectes collés sur une surface aérodynamique perturbent les écoulements d'air en contact avec cette surface, ce qui conduit à augmenter la traînée de l'aéronef et sa consommation en carburant. Par conséquent, ces salissures doivent régulièrement être nettoyées. Or, ces résidus d'insectes ont tendance à adhérer fortement à la surface, rendant leur retrait difficile.
Selon un mode de réalisation décrit dans le document US2019177572, un revêtement antisalissure comprend deux composants, un premier composant permettant de réduire l'énergie de surface et un deuxième composant hygroscopique permettant de réduire le coefficient de friction. Cette solution favorise le glissement des résidus d'insectes.
Selon d'autres modes de réalisation, un revêtement antisalissure est réalisé en un matériau superhydrophobe, comme décrit dans la publication « Influence of surface characteristics on insert residue adhesion to aircraft leading edge surfaces », PROGRESS IN ORGANIC COATINGS, vol.76, n°ll, November 2013, ou dans le document FR2954304 par exemple.
Les performances de ces revêtements ne sont pas optimales et des traces d'insectes restent en surface.
La présente invention propose une approche différente qui peut se substituer aux solutions existantes ou les renforcer.
A cet effet, l'invention a pour objet une couche externe autonettoyante comprenant une surface destinée à être en contact avec une atmosphère, contre laquelle s'écoule un flux d'air en fonctionnement, formant une surface aérodynamique, caractérisée en ce que la couche externe est en un matériau comprenant au moins un additif absorbeur d'oxygène pour extraire au moins une partie de l'oxygène présent dans l'atmosphère afin de priver, au moins partiellement, d'oxygène l'hémolymphe de résidus d'insectes en contact avec ladite surface aérodynamique suite à des impacts d'insectes.
Ainsi, l'hémolymphe des résidus d'insectes reste plus longtemps dans un état liquide ou pâteux, facilitant le détachement des résidus d'insectes de la surface aérodynamique. Cette propriété de la couche externe, combinée à l'action d'un flux d'air s'écoulant au contact de la surface aérodynamique, permet d'obtenir une surface aérodynamique autonettoyante.
Selon d'autres caractéristiques prises isolément ou en combinaison : l'additif absorbeur d'oxygène est à base de fer ; le matériau de la couche externe comprend au moins 0,2% en poids de particules de fer ; le matériau de la couche externe comprend moins de 10% en poids de particules de fer ; le matériau de la couche externe comprend au moins un activateur configuré pour conférer à l'additif absorbeur d'oxygène un effet absorbeur d'oxygène dans une gamme de pourcentage d'humidité la plus large possible ; l'activateur est choisi parmi un halogénure de métaux alcalins, du chlorure de sodium ; le matériau de la couche externe comprend au moins 0,2% en poids de silicone ; la teneur en poids du silicone est inférieure ou égale à 10% et de préférence inférieure à 5%. la couche externe est réalisée en un matériau choisi parmi les matériaux à base de polymères super hydrophobes, oléophobes, omniphobes, de polymères hydrophiles, de polytétrafluoroéthylène, de polyuréthane fluoré, de polysilazane, des matériaux de type SLIPS ou sol-gel, comprenant au moins un additif absorbeur d'oxygène ; le matériau de la couche externe comprend au moins un composé fluoré ; la couche externe présente une épaisseur supérieure à 20 pm ; la couche externe est réalisée en un matériau ayant une dureté favorisant le rebond des résidus d'insectes.
L'invention a également pour objet un véhicule comprenant au moins une couche externe selon l'une des caractéristiques précédentes.
Selon une autre caractéristique, le véhicule est configuré de manière à ce qu'un flux d'air présentant une vitesse supérieure à 30 m/s s'écoule contre la surface aérodynamique. Enfin, l'invention a également pour objet une entrée d'air d'aéronef comprenant au moins une couche externe selon l'une des caractéristiques précédentes.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description de l'invention qui va suivre, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés parmi lesquels :
La figure 1 est une vue en perspective d'un aéronef intégrant une vue agrandie en perspective d'une entrée d'air,
La figure 2 est une coupe d'une couche externe présentant une surface aérodynamique soumise à un flux d'air représenté par une flèche illustrant une première configuration de l'invention, et
La figure 3 est une coupe d'une couche externe comprenant une surface aérodynamique soumise à un flux d'air représenté par une flèche illustrant un mode de réalisation de l'invention,
La figure 4 est une vue en perspective d'une plaque en alliage d'aluminium après un impact d'insecte,
La figure 5 est une vue en perspective de la plaque visible sur la figure 4 après un nettoyage par soufflage d'air,
La figure 6 est une vue en perspective d'une plaque en alliage d'aluminium comprenant un revêtement hydrophobe sans charge après un impact d'insecte, La figure 7 est une vue en perspective de la plaque visible sur la figure 6 après un nettoyage par soufflage d'air,
La figure 8 est une vue en perspective d'une plaque en alliage d'aluminium comprenant un revêtement hydrophobe avec des particules de fer après un impact d'insecte, et
La figure 9 est une vue en perspective de la plaque visible sur la figure 8 après un nettoyage par soufflage d'air.
Sur la figure 1, un aéronef 10 comprend plusieurs ensembles propulsifs 12 présentant chacun un turboréacteur ainsi qu'une entrée d'air 14 positionnée à l'avant du turboréacteur et permettant de canaliser un flux d'air en direction du turboréacteur. L'invention n'est aucunement limitée à cette application.
Comme illustré sur les figures 2 et 3, cette entrée d'air 14 comprend au moins une surface aérodynamique S sur laquelle s'écoule un flux d'air 16. Dans le cas d'un aéronef 10, le flux d'air 16 doit être le moins perturbé possible et rester laminaire le plus longtemps possible au contact de la surface aérodynamique S.
Selon une première configuration visible sur la figure 2, une pièce 18 est réalisée en un seul matériau et ne comprend pas de revêtement. Cette pièce 18 comprend une surface contre laquelle s'écoule un flux d'air 16 formant la surface aérodynamique S.
Selon une deuxième configuration visible sur la figure 3, une pièce 18 comprend un revêtement 20 qui présente une surface contre laquelle s'écoule un flux d'air 16 formant la surface aérodynamique S, la pièce 18 étant réalisée en un premier matériau et le revêtement 20 en un deuxième matériau.
Quelle que soit la configuration, la pièce 18 comprend une couche externe 22 (une partie de la pièce 18, le revêtement 20 de la pièce 18 ou une partie du revêtement 20 de la pièce 18) qui présente une surface en contact avec une atmosphère A, contre laquelle s'écoule un flux d'air 16 en fonctionnement, formant la surface aérodynamique S, et qui est autonettoyante et réalisée en un matériau autonettoyant.
Lors des phases de décollage, d'atterrissage et/ou de roulage, des insectes impactent la surface aérodynamique S et génèrent des résidus d'insectes 24 sur la surface aérodynamique S.
Ces résidus d'insectes 24 sont essentiellement composés d'hémolymphe. L'hémolymphe a un état liquide au moment de l'impact ou juste après ce dernier et, assez rapidement après l'impact, l'hémolymphe des résidus d'insectes 24 change de phase et durcit au contact de l'oxygène, renforçant l'adhérence des résidus d'insectes 24 sur la surface aérodynamique S. Après ce changement de phase, il devient alors très difficile de séparer les résidus d'insectes 24 de la surface aérodynamique S.
Selon une caractéristique de l'invention, pour retarder ou empêcher le changement de phase de l'hémolymphe des résidus d'insectes 24, la couche externe 22 est configurée pour extraire au moins une partie de l'oxygène présent dans l'atmosphère A en quantité suffisante afin de priver, au moins partiellement, d'oxygène l'hémolymphe des résidus d'insectes 24 qui reste plus longtemps dans un état liquide ou pâteux, facilitant le détachement des résidus d'insectes 24 de la surface aérodynamique S par le flux d'air 16 s'écoulant au contact de la surface aérodynamique S.
A cet effet, la couche externe 22 est en un matériau comprenant au moins un additif absorbeur d'oxygène. Cette propriété de la couche externe 22, combinée à l'action du flux d'air 16 s'écoulant au contact de la surface aérodynamique S, permet d'obtenir une surface aérodynamique S autonettoyante. Pour obtenir cet effet autonettoyant, le flux d'air doit avoir une certaine vitesse, supérieure à 30 m/s.
L'invention est plus particulièrement adaptée aux surfaces aérodynamiques d'un véhicule et notamment à celles d'un aéronef. Ainsi, les surfaces aérodynamiques S d'un aéronef telles que les entrées d'air 14 et les bords d'attaque par exemple, impactées par les insectes au moment du roulage et du décollage, s'autonettoient si bien qu'en régime de croisière, les perturbations des flux d'air s'écoulant au contact de ces surfaces aérodynamiques S sont limitées, ce qui tend à réduire la traînée et la consommation en carburant de l'aéronef.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à ces surfaces. A titre indicatif, un parebrise peut comprendre un revêtement 20 formant une couche externe 22 en un matériau comprenant au moins un additif absorbeur d'oxygène.
Selon un mode de réalisation, la couche externe 22 a une épaisseur supérieure ou égale à 1 pm.
Selon une configuration, la couche externe 22 a une épaisseur supérieure à 20 pm pour que sa capacité à extraire l'oxygène de l'atmosphère A dure suffisamment longtemps, plusieurs années. Selon un mode de réalisation, la couche externe 22 a une épaisseur comprise entre 20 à 100 pm.
Selon une configuration, le matériau de la couche externe 22 présente une dureté adaptée pour favoriser le rebond des résidus d'insectes 24. A cet effet, la dureté, obtenue par « pencil hardness », est comprise entre 4B et 9H pour un matériau à base de polyuréthane PUF (polyuréthane fluoré) ou PUH (polyuréthane hybride), de préférence comprise entre HB et 9H, et comprise entre 3H et 9H pour un matériau à base de polysilazane, de préférence de l'ordre de 6H. Ainsi, cette propriété du matériau autonettoyant, combinée à la vitesse et/ou au débit du flux d'air en contact avec la surface aérodynamique S, favorise le rebond des résidus d'insectes 24 au moment de l'impact, limitant la stagnation des résidus d'insectes 24 sur la surface aérodynamique S.
Selon une configuration, la surface aérodynamique S présente un état de surface lisse.
Cette propriété de la surface aérodynamique S, combinée à la vitesse et/ou au débit du flux d'air 16 en contact avec la surface aérodynamique S, favorise le détachement des insectes. Selon une autre caractéristique, pour favoriser le glissement, la surface aérodynamique de la couche externe 22 présente une énergie de surface faible, inférieure à 25 mN/m avec une composante dispersive nettement plus élevée que la composante polaire.
En complément, les résidus d'insectes 24 en phase liquide étant de type lipidique, le matériau de la couche externe 22 est oléophobe pour favoriser le glissement desdits résidus d'insectes 24 sur la surface aérodynamique S et leur décollement de ladite surface. Plus généralement, le matériau de la couche externe 22 est omniphobe.
Le matériau de la couche externe 22, conférant à la surface aérodynamique S une capacité autonettoyante, peut être choisi parmi les matériaux existants favorisant le glissement des résidus d'insectes comme les matériaux à base de polymères super hydrophobes, oléophobes, omniphobes, de polymères hydrophiles, de polytétrafluoroéthylène, de polyuréthane fluoré, de polysilazane ou des matériaux de type SLIPS ou sol-gel, qui sont modifiés de manière à ce qu'ils extraient l'oxygène de l'atmosphère A en contact avec la surface aérodynamique S. Ainsi, il est possible de renforcer les capacités autonettoyantes de la surface aérodynamique S en combinant sa capacité à favoriser le glissement et celle à fixer l'oxygène présent dans l'atmosphère A au détriment des résidus d'insectes 24 qui, ainsi, ne durcissent pas rapidement.
Selon l'invention, le matériau de la couche externe 22 comprend au moins un additif capable(s) de capter ou d'extraire l'oxygène présent dans l'atmosphère A en contact avec la surface aérodynamique S.
Pour la présente demande, on entend par additif, des charges, des molécules organiques, des particules de toutes tailles comme les particules, les microparticules, les nanoparticules ou autres.
Selon une configuration, l'additif se présente sous la forme de charges, de particules de toutes tailles configurées pour migrer dans la matière.
Selon une configuration, l'additif capable d'extraire l'oxygène est dispersé dans une matrice polymère.
Selon un mode de réalisation, l'additif absorbeur d'oxygène est métallique, comme de la poudre de fer, de la poudre de fer activée ou un sel de fer par exemple.
Selon un autre mode de réalisation, l'additif absorbeur d'oxygène est un composé organique, comme l'acide ascorbique, un sel d'acide ascorbique par exemple. Selon un autre mode de réalisation, l'additif absorbeur d'oxygène est un composé inorganique, comme un sulfite, le thiosulfate,
Bien entendu, ces listes ne sont pas exhaustives et d'autres additifs absorbeur d'oxygène pourraient être utilisés.
Selon un mode de réalisation privilégié, l'additif absorbeur d'oxygène est du fer ou est à base de fer, comme de la poudre de fer par exemple. Le matériau de la couche externe 22 comprend au moins 0,2% en poids de particules de fer. Selon une configuration, la teneur en poids des particules de fer est inférieure ou égale à 10% et de préférence inférieure à 5%.
Selon un mode de réalisation, le matériau de la couche externe 22 comprend au moins un activateur configuré pour conférer à l'additif absorbeur d'oxygène un effet absorbeur d'oxygène dans une gamme de pourcentage d'humidité la plus large possible. Dans le cas du fer, l'activateur peut être un halogénure de métaux alcalins, du chlorure de sodium par exemple. Bien entendu, cette liste d'activateur n'est pas exhaustive. Selon une configuration, le matériau de la couche externe 22 comprend au moins 0,2% en poids d'activateur. La teneur en poids d'activateur est inférieure ou égale à 10% et de préférence inférieure à 5%.
Selon une configuration, le matériau de la couche externe 22 comprend une résine de polyuréthane obtenue à partir d'au moins un isocyanate et d'au moins un polyol. Cette résine de polyuréthane est choisie en fonction des caractéristiques chimiques et mécaniques souhaitées. Ainsi, elle est choisie de manière à avoir une excellente adhésion avec son support, une excellente résistance aux contraintes environnementales (température, corrosion, rayons UV,...), la dureté recherchée, une excellente résistance à l'impact.
Selon un premier exemple, le matériau de la couche externe 22 est obtenu à partir de la composition suivante comprenant : au moins un composant polyol ayant en moyenne au moins deux groupes hydroxyle par molécule, au moins un composant isocyanate ayant en moyenne au moins deux groupes isocyanate par molécule, au moins un solvant.
La composition comprend généralement au moins un catalyseur.
Selon une configuration, la composition comprend : entre 30 et 60 % en poids, de préférence entre 40 et 45% en poids, d'au moins un composant polyol ayant en moyenne au moins deux groupes hydroxyle par molécule, entre 5 et 20 % en poids, de préférence entre 10 et 15% en poids, d'au moins un composant isocyanate ayant en moyenne au moins deux groupes isocyanate par molécule, entre 30 et 60 % en poids, de préférence entre 30 et 45% en poids, d'au moins un solvant, entre 0 et 5% en poids d'au moins un catalyseur.
Cette composition comprend entre 0,2 et 5% de particules de fer pour capter l'oxygène.
Le composant polyol est un perfluoro vinyl ether de type FEVE comprenant de manière alternée des molécules de fluoroéthylène et d'alkyl vinyl ether :
Figure imgf000010_0001
R étant un groupe fonctionnel dérivé d'éther hydroxybutylique de vinyle, d'éther hydroxyéthylvinylique, d'éther butylvinylique, d'éther éthylvinylique,...
X étant soit égal à H ou à F.
A titre d'exemple et de manière non limitative, le perfluoro vinyl ether de type FEVE correspond au produit commercialisé sous la dénomination « Lumiflon LF 910LM ».
D'autres polyols peuvent être utilisés pour remplacer le perfluoro vinyl ether ou comme additifs parmi les polyéthers, les polyéthers vinyliques, les acryliques, les polyesters, les polyamides, les polyacrylates et les polycarbonates ayant le niveau requis de groupes hydroxyle ; les polyéthers, les polyéthers vinyliques, les acryliques et les polyesters étant privilégiés.
Dans certains cas, le composant polyol est un polyol fluoré, de préférence un polyol perfluoré comme les polyéthers perfluorés, les polyéthers vinyliques perfluorés par exemple.
Dans certains cas, le composant polyol est un polyol aliphatique, de préférence un polyol acrylique. Les polyols aliphatiques permettent d'obtenir un bon compromis entre une bonne résistance aux contraintes environnementales, une bonne résistance chimique, une bonne résistance à l'impact, une bonne adhésion au support et la dureté recherchée. Des additifs ne présentant qu'un seul hydroxyle peuvent également être introduits. Par exemple, des molécules fluorées à terminaison hydroxyle. Des additifs présentant plusieurs hydroxyles pourraient être introduits.
Selon un mode de réalisation, le composant isocyanate est un polyisocyanate comme un prépolymère isocyanate aliphatique à base de diisocyanate d'hexaméthylène (HDI pour hexamethylene diisocyanate en anglais) et/ou de diisocyanate d'isophorone (IPDI pour isophorone diisocyanate en anglais). A titre d'exemple et de manière non limitative, le diisocyanate d'hexaméthylène correspond au produit commercialisé sous la dénomination « Desmodur ultra N3300 » ou « Desmodur ultra N3400 »
D'autres composants isocyanates pourraient être utilisés, comme les isocyanates aromatiques, les isocyanates aliphatiques étant préférés pour leur meilleure résistance aux UV.
Selon un mode de réalisation, le solvant est un solvant organique choisi parmi les cétones, les acétates, les hydrocarbures aromatiques (toluène, paraxylène),...
A titre d'exemple, le catalyseur est du dilaurate de dibutylétain, noté DBTDL.
Selon un mode opératoire, le composant polyol est dilué dans le solvant pour ajuster la viscosité de la composition. En suivant, le composant isocyanate est introduit et ce mélange est agité pour le rendre homogène. Enfin, le catalyseur est introduit et le mélange est de nouveau agité pour l'homogénéiser.
Selon un deuxième exemple, le matériau de la couche externe 22 est obtenu à partir de la composition suivante comprenant : au moins un composant polyol ayant en moyenne au moins deux groupes hydroxyle par molécule, au moins un composant isocyanate ayant en moyenne au moins deux groupes isocyanate par molécule, au moins un solvant.
La composition peut comprendre au moins un catalyseur, au moins un additif anticontaminant et/ou des particules anticontaminantes, au moins un additif hydrophobe et/ou des particules hydrophobes, au moins un additif de surface.
Selon une configuration, la composition comprend : entre 30 et 60 % en poids, de préférence entre 35 et 45% en poids, d'au moins un composant polyol ayant en moyenne au moins deux groupes hydroxyle par molécule, entre 5 et 20 % en poids, de préférence entre 8 et 15% en poids, d'au moins un composant isocyanate ayant en moyenne au moins deux groupes isocyanate par molécule, entre 30 et 60 % en poids, de préférence entre 30 et 45% en poids, d'au moins un solvant, entre 0 et 5% en poids d'au moins un catalyseur, entre 0 et 15% en poids d'au moins un additif hydrophobe et/ou de particules hydrophobes, entre 0 et 10% en poids d'au moins un additif de surface, entre 0 et 5% en poids d'au moins un additif d'accroche.
Cette composition comprend entre 0,2 et 5% de particules de fer pour capter l'oxygène.
Le composant polyol est un perfluoro vinyl ether de type FEVE comprenant de manière alternée des molécules de fluoroéthylène et de alkyl vinyl ether. A titre d'exemple et de manière non limitative, le perfluoro vinyl ether de type FEVE correspond au produit commercialisé sous la dénomination « Lumiflon LF 910LM ».
D'autres polyols peuvent être utilisés pour remplacer le perfluoro vinyl ether ou comme additifs parmi les polyéthers, les polyéthers vinyliques, les acryliques, les polyesters, les polyamides, les polyacrylates et les polycarbonates ayant le niveau requis de groupes hydroxyle ; les polyéthers, les polyéthers vinyliques, les acryliques et les polyesters étant privilégiés.
Dans certains cas, le composant polyol est un polyol fluoré, de préférence un polyol perfluoré comme les polyéthers perfluorés, les polyéthers vinyliques perfluorés par exemple.
Dans certains cas, le composant polyol est un polyol aliphatique, de préférence un polyol acrylique. Les polyols aliphatiques permettent d'obtenir un bon compromis entre une bonne résistance aux contraintes environnementales, une bonne résistance chimique, une bonne résistance à l'impact, une bonne adhésion au support et la dureté recherchée.
Selon un mode de réalisation, le composant isocyanate est un polyisocyanate comme un prépolymère isocyanate aliphatique à base de diisocyanate d'hexaméthylène (HDI pour hexamethylene diisocyanate en anglais) et/ou de diisocyanate d'isophorone (IPDI pour isophorone diisocyanate en anglais). A titre d'exemple et de manière non limitative, le diisocyanate d'hexaméthylène correspond au produit commercialisé sous la dénomination « Desmodur ultra N3300 » ou « Desmodur ultra N3400 ».
D'autres composants isocyanates pourraient être utilisés, comme les isocyanate aromatique. Les isocyanates aliphatiques sont préférés pour leur meilleure résistance aux UV.
Selon un mode de réalisation, le solvant est un solvant organique choisi parmi les cétones, les acétates, les hydrocarbures aromatiques (toluène, paraxylène),...
La composition peut comprendre des particules hydrophobes pour obtenir un revêtement super-hydrophobe, comme des particules de dioxyde de silicium par exemple commercialisées sous la dénomination « Zéoflo TL ».
La composition peut comprendre d'autres additifs, comme des additifs silicones, fluorés et alkyls par exemple, pour rendre le matériau de la couche externe 22 hydrophobe.
La composition peut comprendre au moins un additif pour améliorer la durabilité des propriétés anticontaminantes.
Selon une configuration, le composant isocyanate est un prépolymère isocyanate aliphatique à base de diisocyanate d'hexaméthylène commercialisé sous la dénomination « Desmodur ultra N3300 » ou « Desmodur ultra N3400 », le composant polyol est un perfluoro vinyl ether de type FEVE commercialisé sous la dénomination « Lumiflon LF 910LM », le solvant est de l'acétate de butyle et le catalyseur est du dilaurate de dibutylétain, noté DBTDL.
Selon une alternative, le composant polyol peut être le copolymère commercialisé sous la dénomination « Zeffle GK-570 »1.
La composition peut comprendre des particules hydrophobes comme les particules commercialisées sous la dénomination ZEOFLO TL par exemple, un additif de surface comme l'additif commercialisé sous la dénomination BYK-SILCLEAN 3700. Si le support est métallique, la première composition comprend un additif d'accroche comme l'additif commercialisé sous la dénomination BYK 4509 par exemple.
Selon un troisième exemple, le matériau de la couche externe 22 est obtenu à partir de la composition suivante comprenant : au moins un composant polysilazane, au moins un solvant.
La composition comprend généralement au moins un additif et au moins un catalyseur.
Selon une configuration, la composition comprend : entre 20 et 60% en poids d'au moins un composant polysilazane, entre 40 et 70% en poids d'au moins un solvant, entre 0 et 2% en poids d'au moins un catalyseur, entre 0 et 15% en poids d'au moins un additif hydrophobe et/ou de particules hydrophobes, entre 0 et 2% en poids d'au moins un additif de surface.
Cette composition comprend entre 0,2 et 5% de particules de fer pour capter l'oxygène.
Le composant polysilazane peut être de type organique ou inorganique, un composant polysilazane inorganique favorisant la résistance à la température, un composant polysilazane organique favorisant la flexibilité du revêtement. La composition peut comprendre un mélange de plusieurs polysilaxanes.
Selon une configuration, le composant polysilazane est le polymethyl(hydro)/polydimethylsilazane, comme le composant commercialisé sous la dénomination « Durazane 1500 » ou « Durazane 1800 ».
La composition peut comprendre des particules hydrophobes pour obtenir un revêtement super-hydrophobe, comme des particules de dioxyde de silicium par exemple.
La composition peut comprendre un additif anticontaminant et/ou des particules anticontaminantes comme les compositions de la deuxième famille.
A titre d'exemple, le catalyseur peut être du peroxyde de dicumyle. Les particules hydrophobes peuvent être les particules hydrophobes commercialisées sous la dénomination « Zeoflo TL ». L'additif de surface peut être le produit commercialisé sous la dénomination « Fluorolink S10 ».
Selon un quatrième exemple, le matériau de la couche externe 22 est un bi-composant obtenu à partir d'un mélange de première et deuxième composants.
La composition du premier composant comprend :
Au moins un composant polyuréthane à terminaison silane ayant en moyenne au moins deux groupes alcoxysilane par molécule,
Un orthosilicate de tétraéthyle,
Au moins un solvant ; la composition du deuxième composant comprend :
Au moins un solvant, la composition du premier composant et/ou la composition du deuxième composant comprenant au moins un additif et/ou au moins un catalyseur.
Cette composition comprend entre 0,2 et 5% de particules de fer pour capter l'oxygène.
La composition du premier composant peut comprendre au moins un additif anticontaminant et/ou des microparticules anticontaminantes, au moins un additif hydrophobe et/ou des particules hydrophobes, au moins un additif de surface.
La composition du premier composant peut également comprendre au moins un additif, parmi les additifs silicones, fluorés et alkyls par exemple, pour rendre le matériau de la couche externe 22 hydrophobe, au moins un additif visant à accroître la résistance à la chaleur, au moins un additif visant à renforcer l'accroche du revêtement.
L'invention n'est pas limitée à ces additifs. D'autres pourraient être ajoutés en fonction des caractéristiques recherchées.
Selon une autre caractéristique, le matériau de la couche externe 22 est choisi de manière à conférer à la couche externe 22 un effet lubrifiant au niveau de la surface aérodynamique S. Cet effet lubrifiant est d'autant plus accentué que la nature chimique du matériau de la couche externe 22 favorise une ségrégation de phase et une orientation des chaînes lubrifiantes au niveau de la surface aérodynamique S.
Selon un mode de réalisation, le matériau de la couche externe 22 est obtenu à partir d'une composition, notamment une composition de la quatrième famille, comportant au moins un additif et/ou des particules lubrifiant(es). Selon une configuration, l'additif et/ou les particules lubrifiant(es) sont présents sous forme libre, greffée ou non greffée, dans la composition de manière à obtenir au niveau de la surface aérodynamique S des chaînes pendantes lubrifiantes espacées permettant un démouillage dynamique de tous liquides. L'additif et/ou les particules lubrifiant(es) n'étant pas lié(es) au réseau du matériau de la couche externe 22, le film lubrifiant se formant au niveau de la surface aérodynamique S devient sacrificiel et permet un détachement des résidus d'insectes 24 sous l'effet du flux d'air 16, sans stimuli. Bien que le film de lubrifiant devienne sacrificiel, l'effet autonettoyant est maintenu dans la durée en ajustant la concentration de l'additif et/ou des particules lubrifiant(es) dans la composition afin d'obtenir un film lubrifiant suffisamment épais en surface et une action prolongée dans le temps.
L'additif et/ou les particules lubrifiant(es) ayant tendance à migrer vers la surface aérodynamique S, le film lubrifiant se recharge au fur et à mesure jusqu'à l'épuisement de l'ensemble des additifs et/ou des particules lubrifiant(e)s contenu(e)s dans le matériau de la couche externe 22. Lorsque la couche externe 22 est positionnée au niveau d'une entrée d'air d'un aéronef équipée d'un système de dégivrage thermique, l'élévation de température de la couche externe 22 lors du fonctionnement du système de dégivrage favorise la migration des additifs et/ou des particules lubrifia nt(e)s vers la surface aérodynamique S.
Quelle que soit la composition, la couche externe 22, lorsqu'elle se présente sous la forme d'un revêtement 20, est apposée par toute technique d'enduction appropriée, par pulvérisation, par apposition d'un film, etc.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à ces compositions pour la couche externe. Ainsi, les matériaux superhydrophobes de l'art antérieur pourraient être utilisés.
Quel que soit le matériau utilisé, ce dernier comprend au moins un additif absorbeur d'oxygène, de préférence des particules de fer, pour extraire au moins une partie de l'oxygène présent dans l'atmosphère A en quantité suffisante afin de priver, au moins partiellement, d'oxygène l'hémolymphe des résidus d'insectes 24 qui reste plus longtemps dans un état liquide ou pâteux, facilitant le détachement des résidus d'insectes 24 de la surface aérodynamique S par le flux d'air 16 s'écoulant au contact de la surface aérodynamique S.
Selon une configuration, le matériau de la couche externe 22 comprend au moins un activateur configuré pour conférer à l'additif absorbeur d'oxygène un effet absorbeur d'oxygène dans une gamme de pourcentage d'humidité la plus large possible.
Selon une configuration, le matériau de la couche externe 22 comprend des charges de silicone. Dans ce cas, le matériau de la couche externe 22 comprend au moins 0,2% en poids de silicone. Selon un mode de réalisation, la teneur en poids du silicone est inférieure ou égale à 10% et de préférence inférieure à 5%. Ces charges de silicone vont avoir naturellement tendance à migrer vers la surface S et à entraîner les particules d'additif absorbeur d'oxygène vers cette surface S. Au contact de l'air et donc de l'oxygène, l'additif va capter l'oxygène et dans le cas du fer se transformer en oxyde de fer. Ainsi, le silicone et l'additif absorbeur d'oxygène vont former une pellicule qui va limiter la captation d'oxygène, l'additif absorbeur d'oxygène étant isolé de l'atmosphère par la pellicule. Au moment d'un impact d'insecte, cette pellicule va se détacher autour des résidus d'insectes 24. De nouveau, l'additif absorbeur d'oxygène va être au contact de l'atmosphère et capter au moins une partie de l'oxygène présent dans l'atmosphère A en quantité suffisante afin de priver, au moins partiellement, d'oxygène l'hémolymphe des résidus d'insectes 24. Selon une configuration, le matériau de la couche externe 22 comprend au moins un composé fluoré.
Les figures 4 à 9 illustrent un protocole d'essai sur trois supports différents. Le protocole d'essai consiste à projeter un insecte sur une surface avec une vitesse de l'ordre de 80 m/s à l'aide d'un pistolet à insectes puis à souffler de l'air à l'aide d'au moins une buse pendant 20 minutes afin de nettoyer la surface.
Sur la figure 4, l'essai est réalisé sur une plaque 26 en alliage d'aluminium, sans revêtement. Juste après l'impact, la plaque 26 comprend en surface des résidus d'insectes 24. Après la phase de nettoyage par soufflage d'air pendant une durée de 20 min, la quantité de résidus d'insectes 24 est sensiblement la même qu'avant la phase de nettoyage, comme illustré sur la figure 5.
Sur la figure 6, l'essai est réalisé sur une plaque 28 en alliage d'aluminium comprenant un revêtement en un matériau superhydrophobe. Après la phase de nettoyage par soufflage d'air pendant une durée de 20 min, la quantité de résidus d'insectes 24 est légèrement inférieure à celle d'avant la phase de nettoyage, comme illustré sur la figure 7.
Sur la figure 8, l'essai est réalisé sur une plaque 30 en alliage d'aluminium comprenant un revêtement en un matériau omniphobe comprenant des particules de fer. Après la phase de nettoyage par soufflage d'air pendant une durée de 20 min, les résidus d'insectes 24 ont quasiment tous disparu, comme illustré sur la figure 9.
Le tableau suivant indique les propriétés de la surface impactée lors des trois essais et la quantité de résidus d'insectes après l'étape de nettoyage par soufflage d'air à sec :
Figure imgf000017_0001
Ces essais montrent la capacité de la couche externe 22 à conserver une capacité optimale à s'autonettoyer grâce à un flux d'air.
Ainsi, la présence d'au moins un additif absorbeur d'oxygène dans la matière formant la couche externe 22 permet d'obtenir un revêtement autonettoyant ou renforce l'efficacité des revêtements autonettoyants existants.
Bien que décrite appliquée à un aéronef, l'invention peut être mise en œuvre sur tout type de véhicule comportant au moins une surface aérodynamique S sur laquelle s'écoule un flux d'air ayant au moins temporairement une vitesse supérieure à 30 m/s.

Claims

REVENDICATIONS
1. Couche externe (22) autonettoyante comprenant une surface destinée à être en contact avec une atmosphère (A), contre laquelle s'écoule un flux d'air (16) en fonctionnement, formant une surface aérodynamique (S), caractérisée en ce que la couche externe (22) est en un matériau comprenant au moins un additif absorbeur d'oxygène pour extraire au moins une partie de l'oxygène présent dans l'atmosphère (A) afin de priver, au moins partiellement, d'oxygène l'hémolymphe de résidus d'insectes (24) en contact avec ladite surface aérodynamique (S) suite à des impacts d'insectes.
2. Couche externe (22) autonettoyante selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'additif absorbeur d'oxygène est à base de fer.
3. Couche externe (22) autonettoyante selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le matériau de la couche externe (22) comprend au moins 0,2% en poids de particules de fer.
4. Couche externe (22) autonettoyante selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le matériau de la couche externe (22) comprend moins de 10% en poids de particules de fer.
5. Couche externe (22) autonettoyante selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que le matériau de la couche externe (22) comprend au moins un activateur configuré pour conférer à l'additif absorbeur d'oxygène un effet absorbeur d'oxygène dans une gamme de pourcentage d'humidité la plus large possible.
6. Couche externe (22) autonettoyante selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l'activateur est choisi parmi un halogénure de métaux alcalins, du chlorure de sodium.
7. Couche externe (22) autonettoyante selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le matériau de la couche externe (22) comprend au moins 0,2% en poids de silicone.
8. Couche externe (22) autonettoyante selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la teneur en poids du silicone est inférieure ou égale à 10% et de préférence inférieure à 5%.
9. Couche externe (22) autonettoyante selon l'une des revendications précédente, caractérisée en ce que la couche externe (22) est réalisée en un matériau choisi parmi les matériaux à base de polymères super hydrophobes, oléophobes, omniphobes, de polymères hydrophiles, de polytétrafluoroéthylène, de polyuréthane fluoré, de polysilazane, des matériaux de type SLIPS ou sol-gel, comprenant au moins un additif absorbeur d'oxygène.
10. Couche externe (22) autonettoyante selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau de la couche externe (22) comprend au moins un composé fluoré.
11. Couche externe (22) autonettoyante selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la couche externe (22) présente une épaisseur supérieure à 20 pm.
12. Couche externe (22) autonettoyante selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la couche externe (22) est réalisée en un matériau ayant une dureté favorisant le rebond des résidus d'insectes.
13. Véhicule comprenant au moins une couche externe (22) autonettoyante selon l'une des revendications précédentes, ladite couche externe (22) comprenant une surface en contact avec une atmosphère (A), contre laquelle s'écoule un flux d'air (16) en fonctionnement, formant une surface aérodynamique (S), caractérisé en ce que la couche externe (22) est en un matériau comprenant au moins un additif absorbeur d'oxygène pour extraire au moins une partie de l'oxygène présent dans l'atmosphère (A) afin de priver, au moins partiellement, d'oxygène l'hémolymphe de résidus d'insectes (24) en contact avec ladite surface aérodynamique (S) suite à des impacts d'insectes.
14. Véhicule selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le véhicule est configuré de manière à ce qu'un flux d'air présentant une vitesse supérieure à 30 m/s s'écoule contre la surface aérodynamique (S).
15. Entrée d'air d'aéronef comprenant au moins une couche externe (22) autonettoyante selon l'une des revendications précédentes, ladite couche externe (22) comprenant une surface en contact avec une atmosphère (A), contre laquelle s'écoule un flux d'air (16) en fonctionnement, formant une surface aérodynamique (S), caractérisé en ce que la couche externe (22) est en un matériau comprenant au moins un additif absorbeur d'oxygène pour extraire au moins une partie de l'oxygène présente dans l'atmosphère (A) afin de priver, au moins partiellement, d'oxygène l'hémolymphe de résidus d'insectes (24) en contact avec ladite surface aérodynamique (S) suite à des impacts d'insectes.
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