WO1996002329A1 - Procede de traitement de surface et formulations intervenant dans ce procede - Google Patents

Procede de traitement de surface et formulations intervenant dans ce procede Download PDF

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WO1996002329A1
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mechanochemical
treated
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Thomas G. Mathia
Pierre Lanteri
Rémi Longeray
Alain Midol
Pierre Ribot
Hassan Zahouani
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Ecole Centrale De Lyon
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    • C10M2229/04—Siloxanes with specific structure
    • C10M2229/05—Siloxanes with specific structure containing atoms other than silicon, hydrogen, oxygen or carbon

Definitions

  • the field of the invention is that of tribology. More specifically, the invention relates to techniques for adjusting the coefficients of friction existing between two bodies engaged in friction relationships, during which at least one of them is in motion relative to the other.
  • the approach more particularly adopted by the invention is part of a context of lubrication or reduction of friction.
  • This problem of optimizing and / or controlling the sliding of a solid surface with respect to a mono / multiphase fluid / aqueous medium is found in all movements of objects in and / or on liquid water and / or the air - which contains water vapor - and / or solid water - possibly in fusion - which corresponds in fact to snow and / or ice.
  • skis or any other similar skate in particular of the ice skate type, nautical devices (boat, windsurfing), aeronautical devices (plane, rocket or the like), trains. , motor vehicles .. - paper articles sliding relative to each other in the ambient air, rubber gloves whose internal surface must slide on the hands imprinted with humidity, even sweat.
  • the surface treatment is carried out by successively implementing a first stage of topographic surface modeling and a second stage of physicochemical treatment of said surface, using conventional lubricating chemical compounds, which adsorb on the surface and bind to it via weak bonds, namely for example Van der Waals bonds, which are extremely labile.
  • a particularly expressive example of the improvement in sliding by reducing the coefficient of friction is given by the concrete case of waxing ski soles.
  • a conventional waxing simply consists in coating the ski sole with hydrophobic bodies (for example paraffins).
  • the gliding performance obtained with such a technique remains difficult to control since it implies a very good match between the type of wax and the type of snow.
  • the applied wax layer is quickly removed during skiing.
  • the reference medium for friction is, in this case, constituted by an aqueous medium, in which the water is in liquid / solid, even gaseous form.
  • one of the essential objectives of the present invention is to provide a surface treatment method for solid materials, offering the possibility of fixing and adjusting in a predetermined manner the desired coefficient of friction with respect to a reference aqueous medium.
  • Another objective of the invention is to provide a method for treating the surface of solid materials making it possible, in a flexible manner, to develop both downward and upward, the coefficient of friction of said solid materials.
  • Another objective of the invention is to provide a method for treating the surface of solid materials, making it possible to achieve very low coefficients of friction associated with very long periods of effectiveness.
  • Another objective of the invention is to provide a surface treatment method for solid materials, in which their friction coefficient is varied with respect to an aqueous medium, which is simple and economical to use.
  • Another objective of the invention is to provide a treatment composition capable of being used in the above process, which gives very good sliding or adhesion performance and which is easy to use and low cost. cost for the performance achieved.
  • the present invention which relates, according to a first of these aspects, to a method of surface treatment of solid materials, by which the coefficient of friction of this surface is adjusted with respect to of a mono or multiphase medium containing water, characterized in that it consists essentially in subjecting the surface.
  • a mechanochemical treatment in which a texturing of the surface is carried out, in the presence of a treatment composition comprising at least one active product endowed with, in particular: an ability to be fixed by chemosorption and / or phy sisorption on the surface, during the mechanochemical treatment, and of an ability to confer on the surface a given friction behavior, vis-à-vis the mono (or poly) phasic medium containing water.
  • the invention consists in selecting an active product with regard to friction and in applying it to the surface to be treated, by simultaneously implementing abrasion of said surface.
  • the selection of the active product takes place naturally as a function of the nature of the surface to be treated with a view to optimizing the fixation, but also as a function of the targeted friction behavior, knowing that the reference medium is, advantageously, a mono or multiphase fluid comprising liquid and / or gaseous and / or solid water.
  • this active product used in the context of the process according to the invention is preferably chosen from those whose ability to give the surface of the solid material a given friction behavior with respect to the aqueous medium, is determined by their degree of affinity for water.
  • This affinity is expressed after fixation on the surface to be treated.
  • the active products considered in the context of the invention preferably have a functionality either hydrophobic to reduce friction with respect to the aqueous medium (lubrication), or hydrophilic so that the affinity and adhesiveness " of the treated material with respect to the aqueous medium, increase.
  • the active product is advantageously chosen from the following lubricating compounds: amphiphiles, alkanes, inorganic compounds and mixtures of 'between them.
  • Amphiphiles are interesting as active products, because their bipolar structure is particularly suitable for the mechanochemical treatment of the invention. Indeed, the polar parts of the amphiphiles are reactive sites allowing the fixation on the surface to be treated. In addition, their hydrophobic parts play an active role in reducing friction, compared to an aqueous reference medium.
  • amphiphiles which are suitable are compounds comprising alkylated or arylalkylated condensation chains comprising at least 10 carbon atoms and suitably functionalized, eg:
  • amphiphilic molecules there may be mentioned: fatty acids, sulfonates, triglycerides.
  • amphiphiles we can add that their use can also be advantageous, in the sense that the excess amphiphilic molecules, not fixed at the end of the mechanochemical treatment, can play an active role, (different from that of the fixed molecules), under friction conditions. Indeed, these free amphiphilic molecules can migrate or diffuse from the treated surface towards the aqueous interfacial medium and modify the physicochemical, rheological and tribological properties of the interfacial fluid.
  • the alkanes are also compounds suitable for the process according to the invention. These alkanes can be substituted or not, linear or branched. Advantageously, these are linear products. They preferably have more than 12 carbon atoms. Among the alkanes more readily selected, mention may be made of hydrocarbon structures of the petroleum wax, microcrystalline wax, paraffin, polyolefin wax type and all mixtures of these products.
  • the active product is partially formed from a combination of several petrochemical sections.
  • the treatment composition may comprise mixtures of product belonging to one or more of the classes mentioned above.
  • the mechanochemical treatment consists in creating reactive sites on the surface to be treated by the action of mechanical and possibly thermal factors and in the presence of the treatment composition.
  • the grafting by chemosorption of the active product is made possible for example by abrasion which, by "exposing" the treatment surface, makes it reactive and thus allows the creation of strong bonds between the active product and said surface.
  • the chemical mechanisms involved are, for example, oxidation, complexation, salification, etc.
  • the appropriate mechanochemical treatment is carried out at least in part using at least one abrasive contained in the treatment composition.
  • a polishing fluid comprising the treatment composition with the addition of abrasive and to using this fluid by any suitable abrasion technique known per se: grinding, sanding, polishing, lapping, etc.
  • the abrasive consists of a hard mineral powder such as alumina, silica, glass, silicates or the like, etc.
  • This mechanochemical treatment can naturally be carried out without including the abrasion means in the treatment composition and by providing that these are only an integral part of the abrasion tools or equipment.
  • the combination of these two variants mentioned above is of course conceivable also.
  • the main abrasion treatment is preceded by at least one step of thermal treatment of the surface to be treated.
  • This can, for example, be done by heating, e.g. by hot air jet, until temperatures which directly depend on the nature of the material considered are obtained. In any case, this temperature must remain below ceilings above which the material softens, is melted or is degraded.
  • this treatment temperature is between 80 ° and 200 ° C, for example, between 120 ° and 125 ° C for an Ultra High Molecular Weight polyethylene.
  • the duration of the heat treatment is also determined according to the heat resistance of the material: from a few seconds to several minutes.
  • the purpose of heat treatment is in particular to generate microstructural transformations of the surface to be treated by an appropriate thermal cycle.
  • Another optional preliminary stage of preparation of the surface to be treated is formed by an operation which can be called pre-abrasion.
  • the method involves implementing at least one step of preparing the topography of the surface to be treated, preferably at least until a primary topographic anisotropy is obtained, corresponding to a LONGUET index- HIGGINS greater than or equal to 1 and preferably greater than or equal to 2.
  • the LONGUET-fflGGINS index is defined in the article Ms LONGUET-HIGGINS "The statistical anatysis qfa random, moving surface" Philo Transact. of Royal Soc, Vol. 249, Series A, 1957, pp 157-174.
  • this primary anisotropy threshold expressed by the LONGUET-HIGGINS index constitutes one of the determining elements for optimizing the surface treatment and in particular for adjusting coefficients of friction with respect to an aqueous medium (lubrication).
  • the minimum and maximum values given above for the LONGUET-HIGGINS index are general enough to cover a wide range of materials.
  • This pre-abrasion step aims to give the surface to be treated the roughness desired for the desired effect, for example gliding. This also makes it possible to give a secondary surface topography suitable for fixing the chemo-adsorbed layer based on the treatment composition, this fixing occurring during the subsequent mechanochemical treatment.
  • the pre-abrasion step also aims to eliminate all traces of oxide salts or other impurities, adsorbed on the surface and likely to disturb the process of fixing the active product during the subsequent mechanochemical treatment.
  • this pre-abrasion uses known abrasive finishing techniques such as grinding, grinding, honing, sanding, polishing or lapping, etc.
  • abrasive finishing techniques such as grinding, grinding, honing, sanding, polishing or lapping, etc.
  • one or more pre-abrasion step (s) occurs first. It (s) is (are) followed by the heat treatment step (s), ending with the final polishing or abrasion phase in the presence of the treatment composition.
  • the ultimate abrasion is carried out so that the final surface topography is incomplete.
  • the gaps thus created constitute reserves of active product capable of giving rise to a phenomenon of controlled desorption, which continuously maintains the physicochemical characteristics of the treated surface.
  • the mechanochemical treatment of the surface is ensured by spraying the active composition.
  • the latter preferably comprises, within it, abrasion means: eg abrasive powder.
  • the method according to the invention is particularly suitable for the surface lubrication of the following materials:
  • - paraffins and waxes are well suited for materials to be treated based polyolefin, the chemoadsorption taking place in this case by chemical affinity; triglycerides or other analogous amphiphiles capable of chemosorbing on the polar surface sites resulting from local oxidation; and more generally the compounds which carry complexing functions leading to organometallic type bonds and which are therefore graftable onto metal surfaces, these complexing functions possibly being acid functions, such as those included in fatty acids e.g.
  • the present invention also relates to a composition for the surface treatment of solid materials, with a view to adjusting the coefficient of friction of this surface, with respect to a mono or multiphase medium. containing water, characterized in that it is intended to be applied by mechanochemical abrasion treatment and in that it comprises: at least one gifted active product:
  • an aptitude for grafting by chemosorption on the surface, during mechanochemical treatment "and on the other hand, an aptitude to give the surface a given friction behavior, vis-à-vis -vis of the mono (or poly) phasic medium containing water, and optionally at least one abrasive preferably selected from the following materials: alumina, glass, silicates, carbides or the like.
  • the adjustment of the friction behavior will be determined by hydrophilic or hydrophobic chemical functionalities of the active product, the latter therefore preferably exhibiting the characteristics and advantages set out above
  • the active product is chosen from the following compounds: amphiphiles chosen from suitably functionalized alkyl or aralkylated compounds, substituted or unsubstituted alkanes, linear s or branched, preferably linear, and preferably comprising more than 12 carbon atoms, the preferred alkanes being waxes and / or parafines. or their mixtures.
  • amphiphiles chosen from suitably functionalized alkyl or aralkylated compounds, substituted or unsubstituted alkanes, linear s or branched, preferably linear, and preferably comprising more than 12 carbon atoms, the preferred alkanes being waxes and / or parafines. or their mixtures.
  • the choice of the various constituents of the treatment composition and their respective concentrations is carried out according to the nature of the material whose surface
  • the temperature and the structure of the water in the solid and / or molten state are particularly important.
  • the material to be treated is polyester and / or polyethylene and / or polyurethane and / or epoxy resin and the composition comprises a mixture of waxes and / or paraffin having from 10 to 50 carbon atoms and optionally at least one amphiphile chosen, preferably, from triglycerides and / or functionalized compounds.
  • these compositions provide numerous advantages: ease of use application equipment and available and inexpensive raw materials, flexibility in adjusting the coefficients of friction and in particular optimization lubrication performance, stably and lastingly, checking the wear resistance of the treated surfaces.
  • a lubricant compound is first prepared comprising from 0 to 25% by weight of a microcrystalline wax whose distribution of chain lengths is between C ⁇ and C 4é , 0 to 100% of a paraffin whose distribution of chain lengths is between C, "and C 30 and 0 to 100% by weight of a paraffin whose distribution of chain lengths is between Cj-, and C 32 , the sum of these three constituents being equal to 100%.
  • the ski sole which is made of high molecular weight polyethylene, typically between 2 ⁇ 10 6 and 5 ⁇ 10 6 , is then treated by the following sequence of steps: the sole is subjected to an abrasive longitudinal-grinding treatment, such so that the primary topographic anisotropy obtained corresponds to a LONGUET-HIGGINS index of 0.2; the sole thus treated then undergoes a heat treatment corresponding to heating of the surface layer by jet of hot air at 120-125 ° C for 1 minute; the mechanochemical treatment proper consists in applying to the pre-treated sole using a rotary virgin wool brush
  • B Atmospheric conditions: Snow temperature: - 6 ° ⁇ 1 ° C Air temperature: - 6 ° ⁇ 1 ° C Air humidity: 35% ⁇ 5% . .
  • the different lines inside the triangles each correspond to a level P réelleP 2 , P 3 of isoperformance for different compositions.
  • the optimal conditions of use depend on the state of the water present in the aqueous medium, that is to say in. the occurrence of the state of the snow itself in close relation to the atmospheric conditions.
  • the formulation of the treatment composition according to the invention can be correlated with the descriptors of the atmospheric and snow conditions.

Abstract

La présente invention concerne un procédé de traitement de surface de matériaux solides, par lequel on ajuste le coefficient de frottement de cette surface vis-à-vis d'un milieu mono(ou poly)phasique contenant de l'eau, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à soumettre la surface considérée à un traitement mécanochimique, dans lequel on met en ÷uvre une texturation de la surface, en présence d'une composition de traitement comprenant au moins un produit actif doué, notamment: d'une aptitude au greffage par chimiosorption sur la surface au cours du traitement mécanochimique, et d'une aptitude à conférer à la surface un comportement de frottement donné, vis-à-vis du milieu mono(ou poly)phasique contenant de l'eau. Un objet de l'invention est constitué par la composition en tant que telle. Application: fartage ski, amélioration glissement de coques, carrosseries ou carlingues.

Description

PROCEDEDETRAITEMENTDESURFACEETFORMULATIONSINTERVENANTDANS CEPROCEDE
DOMAINETECHNIQUE :
Le domaine de l'invention est celui de la tribologie. Plus précisément, l'invention se rapporte aux techniques d'ajustement des coefficients de frottement existant entre deux corps engagés dans des relations de friction, au cours desquelles l'un d'eux au moins, est en mouvement par rapport à l'autre.
Dans le cadre de l'invention, on s'intéresse encore plus spécifiquement au cas où l'on est en présence d'un solide susceptible d'avoir des relations de friction avec un milieu environnant du type mono ou polyphasique - de préférence un fluide - contenant de l'eau sous quelque état physique que ce soit : solide et/ou liquide et/ou gazeux.
TECHNIQUE ANTERIEURE :
L'ajustement ou le réglage des caractéristiques de friction ou de frottement dans une telle conjoncture, doit s'entendre aussi bien dans le sens de l'abaissement du coefficient de friction du solide par rapport au milieu incluant de l'eau (lubrification), que dans le sens de l'augmentation dudit coefficient (adhérence).
Néanmoins, sans que cela ne soit limitatif, la démarche plus particulièrement adoptée par l'invention s'inscrit dans un contexte de lubrification ou diminution des frictions.
En l'occurrence l'ajustement du coefficient de friction passe par le traitement de la surface de solides susceptibles d'être engagés dans des relations de friction avec un milieu aqueux.
Cette problématique d'optimisation et/ou de contrôle du glissement d'une surface de solide par rapport à un fluide/milieu aqueux mono ou polyphasique se retrouve dans tous les déplacements d'objets dans et/ou sur l'eau liquide et/ou l'air - qui contient de la vapeur d'eau - et/ou l'eau solide - éventuellement en fusion - ce qui correspond en fait à la neige et/ou la glace. A titre d'exemples non limitatifs, on peut citer : les skis ou tout autre patin analogue notamment du type patin à glace, les engins nautiques (bateau, planche à voile), les engins aéronautiques (avion, fusée ou analogue), les trains, les véhicules automobiles.. - articles en papier glissant les uns par rapport aux autres dans l'air ambiant, des gants en caoutchouc dont la surface interne doit glisser sur les mains empreintes d'humidité, voire de sueur. La réponse généralement apportée à cette problématique consiste à modeler de façon spécifique, la topographie et/ou la physicochimie de la surface de friction du solide considéré, pour lui conférer les propriétés tribologiques désirées. Ainsi, les traitements de surface les plus connus en lubrification, sont réalisés par l'une des techniques suivantes : revêtement, - traitement par conversion, traitement par diffusion, traitement par transformation structurale. Cependant, il s'avère qu'aucune de ces techniques ne permet de maîtriser l'ajustement du coefficient de friction, de manière prédéterminée. Dans le cas du glissement d'un solide par- rapport à un milieu (ou un fluide) aqueux homogène, trois tendances technologiques ont traditionnellement libre cours : modification de la surface du matériau en lui conférant une topographie appropriée, - recouvrement de la surface du matériau d'une couche de nature différente, cette couche conférant au matériau des propriétés physicochimiques spécifiques, combinaison des deux. Dans le cas du glissement d'un matériau solide par rapport à un milieu (ou un fluide) aqueux hétérogène polyphasique, il n'existe pas de solutions traditionnelles permettant de répondre, de façon toujours satisfaisante, aux exigences contradictoires, propres à la nature polyphasique du milieu considéré. Selon certaines propositions antérieures, on réalise le traitement de surface en mettant en oeuvre, successivement, une première étape de modelage topographique de surface et une seconde étape de traitement physicochimique de ladite surface, à l'aide de composés chimiques lubrifiant classiques, qui s'adsorbent sur la surface et se lient à elle par l'intermédiaire de liaisons faibles, à savoir par exemple, des liaisons de Van der Waals, extrêmement labiles.
Un exemple particulièrement expressif de l 'amélioration du glissement par diminution du coefficient de frottement, est donné par le cas concret de fartage des semelles de ski. Un fartage classique consiste simplement à revêtir la semelle de ski de corps hydrophobes (par exemple paraffines). Les performances de glisse obtenues avec une telle technique restent difficiles à maîtriser dans la mesure où elles impliquent une très grande adéquation entre le type de fart et le type de neige. En outre, la couche de fart appliquée s'élimine rapidement au cours de la pratique du ski. Enfin, le milieu de référence pour le frottement est, en l'occurence, constitué par un milieu aqueux, dans lequel l'eau se présente sous forme liquide/solide, voire gazeuse.
EXPOSE DE L'INVENTION :
Dans cet état de faits, l'un des objectifs essentiel de la présente invention est de fournir un procédé de traitement de surface de matériaux solides, offrant la possibilité de fixer et d'ajuster de manière prédéterminée le coefficient de friction souhaité par rapport à un milieu aqueux de référence. Un autre objectif de l'invention est de fournir un procédé de traitement de surface de matériaux solides permettant, de manière flexible, de faire évoluer aussi bien à la baisse qu'à la hausse, le coefficient de friction desdits matériaux solides.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un procédé de traitement de surface de matériaux solides, permettant d'atteindre de très bas coefficients de friction associés à des durées d'efficacité très longues.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un procédé de traitement de surface de matériaux solides, dans lequel on fait varier leur coefficient de friction par rapport à un milieu aqueux, qui soit de mise en oeuvre simple et économique. Un autre objectif de l'invention est de fournir une composition de traitement susceptible d'être mise en oeuvre dans le susdit procédé, qui donne de très bonnes performances de glisse ou d'adhésion et qui soit facile à mettre en oeuvre et de faible coût de revient pour les performances atteintes.
Ces objectifs, parmi d'autres, sont atteints par la présente invention qui concerne, selon un premier de ces aspects, un procédé de traitement de surface de matériaux solides, par lequel on ajuste le coefficient de frottement de cette surface vis-à-vis d'un milieu mono ou polyphasique contenant de l'eau, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à soumettre la surface. considérée à un traitement mécanochimique, dans lequel on met en oeuvre une texturation de la surface, en présence d'une composition de traitement comprenant au moins un produit actif doué, notamment : d ' une aptitude à la fixation par chimiosorption et/ou phy sisorption sur la surface, au cours du traitement mécanochimique, et d'une aptitude à conférer à la surface un comportement de frottement donné, vis-à-vis du milieu mono(ou poly)phasique contenant de l'eau.
MEILLEURE MANIERE DE REALISER L'INVENTION :
Conformément à l'invention, il importe que le produit "tribologiquement" actif puisse se fixer au moins par voie chimique et éventuellement par voie physique, sur la surface à traiter et ce, de manière stable et durable. Ainsi, selon l'un de ces aspects essentiels, l'invention consiste à sélectionner un produit actif au regard des frottements et de l'appliquer sur la surface à traiter, en mettant simultanément en oeuvre une abrasion de ladite surface.
La sélection du produit actif s'opère naturellement en fonction de la nature de la surface à traiter dans la perspective de l'optimisation de la fixation, mais également en fonction du comportement en friction visé, sachant que le milieu de référence est, avantageusement, un fluide mono ou polyphasique comprenant de l'eau liquide et/ou gazeuse et/ou solide.
Selon cette approche, ce produit actif mis en oeuvre dans le cadre du procédé selon l'invention, est préférentiellement choisi parmi ceux dont l'aptitude à conférer à la surface du matériau solide un comportement de frottement donné par rapport au milieu aqueux, est déterminée par leur degré d'affinité vis-à-vis de l'eau.
Cette affinité s'exprime après fixation sur la surface à traiter.
En d'autres termes, les produits actifs considérés dans le cadre de l'invention ont, de préférence, une fonctionnalité soit hydrophobe pour diminuer les frottements par rapport au milieu aqueux (lubrification), soit hydrophile de sorte que l'affinité et adhésivité" du matériau traité par rapport au milieu aqueux, augmentent.
Dans le mode de mise en oeuvre de l'invention, correspondant à un traitement de lubrification ou d'amélioration du glissement, le produit actif est avantageusement choisi parmi les composés lubrifiants suivants : les amphiphiles, les alcanes, les composés inorganiques et les mélanges d'entre eux.
Les amphiphiles sont intéressants en tant que produits actifs, car leur structure bipolaire est particulièrement adaptée au traitement mécanochimique de l'invention. En effet, les parties polaires des amphiphiles sont des sites réactifs permettant la fixation sur la surface à traiter. En outre, leurs parties hydrophobes jouent un rôle actif dans la diminution des frottements, par rapport à un milieu aqueux de référence.
D'une manière générale, les amphiphiles qui conviennent sont des composés comprenant des chaînes alkylées ou arylalkyléεs de condensation comprenant au moins 10 atomes de carbone et convenablement fonctionnalisées, e.g. :
Composés alkyles (ou aryl-alkyle) β (ou 7) dicarbonylés, Composés alkyles (ou aryl-alkyle) β (ou 7) diamines, Composés alkyles (ou aryl-alkyle) β (ou 7) arninocarboxylés, - Composés alkyles (ou aryl-alkyle) β (ou 7) dihydroxylés (alcools ou phénols). A titre d'exemples de molécules amphiphiles, on peut citer : les acides gras, les sulfonates, les triglycérides.
Concernant les amphiphiles, on peut ajouter que leur emploi peut également être avantageux, en ce sens que les molécules amphiphiles en excès, non fixées à l'issue du traitement mécanochimique, peuvent jouer un rôle actif, (différent de celui des molécules fixées), dans des conditions de friction. En effet, ces molécules amphiphiles libres peuvent migrer ou diffuser de la surface traitée vers le milieu aqueux interfacial et modifier les propriétés physicochimiques, rhéologiques et tribologiques du fluide interfacial.
Eu égard à leur nature hydrophobe, les alcanes sont également des composés appropriés pour le procédé selon l'invention. Ces alcanes peuvent être substitués ou non, linéaires ou ramifiés. Avantageusement, ce sont des produits linéaires. Ils comportent de préférence plus de 12 atomes de carbones. Parmi les alcanes plus volontiers sélectionnés, on peut mentionner les structures hydrocarbonées du type cires de pétrole, cires micro-cristallines, paraffines, cires de polyoléfines et tous les mélanges de ces produits.
Toutes les cires d'origines animales ou végétales peuvent être aussi avantageusement utilisées. Conformément à une caractéristique avantageuse de l'invention, le produit actif est partiellement formé d'une association de plusieurs coupes pétrochimiques.
On peut ainsi prévoir, e.g., une première coupe Clg - C30, une deuxième coupe C20 -
C32 et une troisième coupe C24 - C46. Les proportions de ces trois coupes dans le mélange, varient en fonction de l' hydrophobie globale souhaitée. Dans le cas du ski, la température et la structure de la neige sont déterminantes pour choisir ces proportions. Dans certains cas, il peut être intéressant de disposer de produits actifs dont les caractéristiques d' hydrophobie sont accentuées. A cette fin, on peut donc avoir recours à des composés fonctionnalisés, comportant des chaînes alkyles substituées par des groupements perhalogénés, de préférence perfluorés, ou bien encore par des groupements polysiloxaniques.
Selon les spécifications finales souhaitées, la nature du matériau et les conditions d'application, la composition de traitement peut comprendre des mélanges de produit appartenant à une ou plusieurs des classes citées ci-dessus.
Conformément à l'invention, le traitement mécanochimique consiste à créer des sites réactifs sur la surface à traiter par action de facteur» mécaniques et éventuellement thermiques et en présence de la composition de traitement. Le greffage par chimiosorption du produit actif est rendu possible par exemple par l'abrasion qui, en mettant "à nu" la surface de traitement, la rend réactive et permet ainsi la création de liaisons fortes entre le produit actif et ladite surface. Les mécanismes chimiques impliqués sont, par exemple, l'oxydation, la complexation, la salification....
Il est important que des molécules actives, par exemple lubrifiantes, soient présentes lors de l'abrasion, de manière à réagir instantanément car la réactivité induite par ce traitement mécanique est bien entendu éphémère. Selon une disposition préférée de l'invention, on effectue le traitement mécanochimique approprié au moins en partie à l'aide d'au moins un abrasif contenu dans la composition de traitement. Cela équivaut à prévoir un fluide de polissage comprenant la composition de traitement additionnée d'abrasif et à mettre en oeuvre ce fluide par toute technique d'abrasion appropriée et connue en elle-même : meulage, ponçage, polissage, rodage, etc.
De préférence, l'abrasif est constitué par une poudre minérale dure telle que l'alumine, la silice, le verre, les silicates ou analogues,....
Ce traitement mécanochimique peut naturellement être réalisé sans inclure les moyens d'abrasion dans la composition traitement et en prévoyant que ceux-ci font seulement partie intégrante des outils ou appareillages d'abrasion. La combinaison de ces deux variantes sus-évoquées est bien entendu envisageable également.
Conformément à une variante avantageuse de l'invention, le traitement d'abrasion principal est précédé d'au moins une étape de traitement thermique de la surface à traiter. Cela peut, par exemple, se faire par chauffage, e.g. par jet d'air chaud, jusqu'à l'obtention de températures qui dépendent directement de la nature du matériau considéré. De toute façon, cette température doit rester inférieure à des plafonds au dessus desquels le matériau se ramolli, est mis en fusion ou est dégradé. Pour fixer les idées, on peut indiquer que pour les matériaux polymères synthétiques, cette température de traitement est comprise entre 80° et 200° C, par exemple, entre 120° et 125° C pour un polyéthylène d'Ultra Haut Poids Moléculaire. La durée du traitement thermique est elle aussi déterminée en fonction de la résistance à la chaleur du matériau : de quelques secondes à plusieurs minutes.
Le traitement thermique a notamment pour but de générer des transformations microstructurelles de la surface à traiter par un cycle thermique approprié.
Une autre étape préalable facultative de préparation de la surface à traiter est formée par une opération que l'on peut dénommer pré-abrasion.
Plus précisément, il s'agit de mettre en oeuvre au moins une étape de préparation de la topographie de la surface à traiter, de préférence au moins jusqu'à l'obtention d'une anisotropie topographique primaire, correspondant à un indice de LONGUET-HIGGINS supérieur ou égal à 1 et de préférence supérieur ou égal à 2. L'indice de LONGUET-fflGGINS est défini dans l'article M.s. LONGUET-HIGGINS "The statistical anatysis qfa random, moving surface" Philo Transact. of Royal Soc, Vol. 249, Séries A, 1957, pp 157-174. Dans le cadre de l'invention, il a été mis en évidence que ce seuil d'anisotropie primaire exprimée par l'indice LONGUET-HIGGINS, constitue l'un des éléments déterminant de l'optimisation du traitement de surface et en particulier de réglage des coefficients de friction par rapport à un milieu aqueux (lubrification). Les valeurs minimales et maximales données ci-dessus pour l'indice de LONGUET- HIGGINS sont suffisamment générales pour couvrir une large gamme de matériaux. Toujours dans le cadre de la préparation de la topographie de la surface à traiter, il est préférable, conformément à l'invention, d'ajuster le paramètre de
"Skewness" SΛ à une valeur inférieure à 0 et le paramètre de "kurtosis" S^ à une valeur comprise entre 1 et 20, de préférence entre 4 et 12. SΛ et S^ sont définis
P.222 et 223 de la référence K.J. STOUT, P.J. SULLIVAN, W.P. DONG, E. MAINSAH, N LUO, T.G. MATTΠA, H. ZAHOUANI "The Development of Methods for the
Characteήsation of Roughness in Three Dimensions" Editor : Commission of the
European Communities 1993.
Cette étape de pré-abrasion vise à donner à la surface à traiter la rugosité désirée pour l'effet recherché, par exemple la glisse. Cela permet également de donner une topographie de surface secondaire adaptée à la fixation de la couche chimioadsorbée à base de composition de traitement, cette fixation intervenant lors du traitement mécanochimique ultérieur.
L'étape de pré-abrasion a également pour vocation d'éliminer toute trace de sels d'oxydes ou d'autres impuretés, adsorbées à la surface et susceptible de perturber le processus de fixation du produit actif lors du traitement mécanochimique subséquent.
Selon l'objet auquel elle s'applique, cette pré-abrasion fait appel à des techniques abrasives de finition connues telles que la rectification, le toilage, le pierrage, le ponçage, le polissage ou le rodage, etc. Selon une séquence préférée du procédé de l'invention, une ou plusieurs étape(s) de pré-abrasion intervienne(nt) tout d'abord. Elle(s) est (sont) suivie(s) de la (ou des) étape(s) de traitement thermique pour terminer par la phase ultime de polissage ou d'abrasion en présence de la composition de traitement.
Cette phase ultime ponctue les opérations de finissage et permet à la fois la création de l'état de surface finale et la fixation de la couche de produit actif influant sur la friction et en particulier améliorant la lubrification.
Suivant une variante avantageuse de mise en oeuvre du procédé de l'invention, l'abrasion ultime est menée de telle sorte que la topographie de surface finale soit lacunaire. Les lacunes ainsi crées, constituent des réserves de produit actif susceptibles de donner lieu à un phénomène de désorption contrôlée, qui maintient de façon continue les caractéristiques physicochimiques de la surface traitée. Selon une autre variante de l'invention, le traitement mécanochimique de la surface est assuré par projection de la composition active. Dans ce cas, cette dernière comprend, de préférence, en son sein des moyens d'abrasion : e.g. poudre abrasive. Comme cela a déjà été indiqué ci-dessus, le procédé selon l'invention convient particulièrement bien pour la lubrification de surface des matériaux suivants :
* (co)polymères synthétiques, de préférence polyéthylène, polybutadiène, polyester, polyuréthane, résine époxy ; * papier ;
* métaux.
Selon la nature des matériaux considérés, l'homme du métier est parfaitement à même sur la base de l'enseignement de l'invention, de choisir les produits actifs appropriés : - les paraffines et les cires conviennent bien pour des matériaux à traiter à base de polyoléfine, la chimioadsorption se faisant dans ce cas par affinité chimique ; les triglycérides ou autres amphiphiles analogues aptes à se chimiosorber sur les sites polaires de surface issus d'une oxydation locale ; et plus généralement les composés qui sont porteurs de fonctions complexantes conduisant à des liaisons de type organométalliques et qui sont donc greffables sur des surfaces métalliques, ces fonctions complexantes pouvant être des fonctions acides, telles que celles comprises dans les acides gras e.g.
Conformément à un autre de ses aspects, la présente invention concerne également une composition pour le traitement de surface de matériaux solides, en vue de l'ajustement du coefficient de frottement de cette surface, vis-à-vis d'un milieu mono ou polyphasique contenant de l'eau, caractérisée en ce qu'elle est destinée à être appliquée par traitement mécanochimique d'abrasion et en ce qu'elle comporte : au moins un produit actif doué :
"» d'une part, d'une aptitude au greffage par chimiosorption sur la surface, au cours du traitement mécanochimique, » et d'autre part, d'une aptitude à conférer à la surface un comportement de frottement donné, vis-à-vis du milieu mono(ou poly)phasique contenant de l'eau, et éventuellement au moins un abrasif de sélectionné de préférence parmi les matériaux suivants : alumine, verre, silicates, carbures ou analogues. Comme indiqué ci-dessus, dans la mesure où le milieu de référence pour le frottement est un milieu aqueux, l'ajustement du comportement de frottement sera déterminé par des fonctionnalités chimiques hydrophiles ou hydrophobes du produit actif. Ce dernier présente donc, de préférence, les caractéristiques et les avantages énoncés ci-avant. En particulier, le produit est actif est choisi parmi les composés suivants : amphiphiles choisis parmi les composés alkyles ou aralkylés convenablement fonctionnalisés, alcanes substitués ou non, linéaires ou ramifiés de préférence linéaires, et comportant de préférence plus de 12 atomes de carbone, les alcanes préférés étant les cires et/ou les parafines. ou leurs mélanges. Le choix des divers constituants de la composition de traitement et de leurs concentrations respectives, s'effectue selon la nature du matériau dont la surface est à traiter, selon les conditions d'utilisation et selon les performances de frottement visées.
En particulier, lorsque le milieu aqueux de référence est constitué par de la neige et/ou de la glace, la température et la structure de l'eau à l'état solide et/ou fondu, sont particulièrement importantes.
Selon une variante non limitative de réalisation de la composition de l'invention, le matériau à traiter est en polyester et/ou en polyéthylène et/ou en polyuréthane et/ou en résine époxy et la composition comprend un mélange de cires et/ou de paraffine ayant de 10 à 50 atomes de carbone et éventuellement au moins un amphiphile choisi, de préférence, parmi les triglycérides et/ou les composés fonctionnalisés.
Mises en oeuvre dans le traitement mécanochimique de surface selon l'invention, ces compositions procurent de nombreux avantages : facilité d'utilisation appareillage d'application et matières premières disponibles et peu onéreux, flexibilité dans l'ajustement des coefficients de friction et en particulier optimisation des performances de lubrification, de manière stable et durable, contrôle de la résistance à l'usure des surfaces traitées.
POSSIBILITE D'APPLICATION INDUSTRIELLE :
En ce qui concerne ces applications, il faut signaler que le procédé et les compositions de l'invention permettent de traiter les surfaces de frottement de différents matériaux solides entrant dans la constitution de nombreux articles. On peut citer par exemple : - semelles de ski, coques d'engins nautiques, carlingues d'engins aéronautiques, carrosseries de véhicules roulants, papier, - articles en caoutchouc tels que des gants (surface interne et/ou externe). Les exemples qui suivent permettront de mieux comprendre l'invention et de faire ressortir ces avantages.
EXEMPLE I : Traitement de la semelle d'un ski alpin On prépare tout d'abord un composé lubrifiant comprenant de 0 à 25 % en poids d'une cire microcristalline dont la distribution des longueurs de chaînes est comprise entre C^ et C4é, 0 à 100 % d'une paraffine dont la distribution des longueurs de chaînes est comprise entre C,« et C30 et 0 à 100 % en poids d'une paraffine dont la distribution des longueurs de chaînes est comprise entre Cj-, et C32, la somme de ces trois constituants étant égale à 100 %. On traite ensuite la semelle du ski, qui est en polyéthylène de haut poids moléculaire, typiquement compris entre 2 x 106 et 5 x 106, par la succession d'étapes suivantes : la semelle subit un traitement abrasif longitudinal-rectification, de telle sorte que l'anisotropie topographique primaire obtenue corresponde à un indice de LONGUET-HIGGINS de 0,2 ; la semelle ainsi traitée subit ensuite un traitement thermique correspondant à un chauffage de la couche superficielle par jet d'air chaud à 120-125°C pendant 1 minute ; le traitement mécanochimique proprement dit consiste à appliquer sur la semelle pré-traitée à l'aide d'une brosse rotative à laine vierge
(φ 153 mm, 600 tr/min, force d'appui ≈ 5 daN), une composition lubrifiante contenant 85 % en poids du composé lubrifiant préparé ci-dessus, 5 % en poids de poudre d'alumine (de granulométrie 5 μm) et 10 % en poids d'un triglycéride. Les Ωg. 1 et 2 ci-jointes représentent des diagrammes ternaires de performance tribologique par des semelles traitées selon l'invention dans des conditions atmosphériques et de neige A et B suivantes : A = Conditions atmosphériques : Température neige : - 3° ± 1° C Température de l'air : - 2° ± 1° C
Hygrométrie de l'air : 55 % ± 5 % B = Conditions atmosphériques : Température neige : - 6° ± 1° C Température de l'air : - 6° ± 1° C Hygrométrie de l'air : 35 % ± 5 %. .
Sur ces diagrammes les performances sont indiquées par un chiffre sans dimension, l'optimum étant donné par la valeur 0.
Les valeurs P,, P2 et P3 disposées aux angles des triangles des figures 1 et 2 correspondent aux différentes coupes paraffiniques employées.
Les différentes droites à l'intérieur des triangles correspondent chacune à un niveau P„ P2, P3 d' isoperformance pour différentes compositions.
Il est clair que les conditions optimales d'utilisation sont fonction de l'état de l'eau présent dans le milieu aqueux c'est-à-dire, en. l'occurrence, de l'état de la neige lui-même en relation étroite avec les conditions atmosphériques. Par plusieurs essais simples, à mettre en oeuvre, on peut corréler la formulation de la composition traitement selon l'invention avec les descripteurs des conditions atmosphériques et de neige.
EXEMPLE π : Autre préparation de la topographie de la surface d'une semelle de ski à traiter
La semelle est soumise à un traitement abrasif longitudinal-rectification, conduisant à une topographie dont l'image est représentée partiellement sur la fig.3 et dont les paramètres caractéristiques sont les suivants :
S* = - 0,67
S», ≈ 4,27.
L'indice LONGUET-HIGGINS = 3,741.

Claims

REVENDICATIONS :
1 - Procédé de traitement de surface de matériaux solides, par lequel on ajuste le coefficient de frottement de cette surface vis-à-vis d'un milieu mono(ou poly)phasique contenant de l'eau, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à soumettre la surface considérée à un traitement mécanochimique, dans lequel on met en oeuvre une texturation de la surface, en présence d'une composition de traitement comprenant au moins un produit actif doué, notamment : d'une aptitude au greffage par chimiosorption ou physisorption sur la surface au cours du traitement mécanochimique, - et d'une aptitude à conférer à la surface un comportement de frottement donné, vis-à-vis du milieu mono(ou poly)phasique contenant de l'eau.
2 - Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'aptitude du produit actif à conférer à la surface du (des) matériau(x) solide(s) un comportement de frottement donné, est déterminée par son affinité vis-à-vis de l'eau.
3 - Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'on choisit le produit actif parmi les composés suivants : amphiphiles choisis parmi les composés alkyles ou aralkylés convenablement fonctionnalisés, - alcanes substitués ou non, linéaires ou ramifiés de préférence linéaires, et comportant de préférence plus de 12 atomes de carbone, les alcanes préférés étant les cires et/ou les paraffines ; ou leurs mélanges.
4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on effectue le traitement mécanochimique d'abrasion, au moins en partie à l'aide d'au moins un abrasif contenu dans la composition de traitement.
5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le traitement mécanochimique est précédé d'au moins une étape de préparation de la topographie de la surface à traiter, de préférence au moins jusqu'à l'obtention d'une anisotropie topographique primaire, correspondant à un indice de LONGUET-HIGGINS supérieur ou égal à 1 et de préférence supérieur ou égal à 2. 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le traitement mécanochimique est précédé d'au moins une étape de préparation de la topographie de la surface à traiter, de préférence jusqu'à l'ajustement du paramètre de "Skewness" S* à une valeur inférieure à 0 et du paramètre du "kurtosis" S^ à une valeur comprise entre 1 et 20, de préférence entre 4 et 12.
7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le traitement mécanochimique est précédé d'au moins une étape de traitement thermique. 8 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, lors du traitement mécanochimique, on réalise la texturation de telle sorte que la topographie de surface finale soit lacunaire, les lacunes ainsi créées constituant des réserves de produit actif.
9 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le traitement de surface effectué vise à diminuer le coefficient de friction et à lubrifier ainsi la surface, d'un matériau sélectionné dans la liste suivante :
* (co)polymères synthétiques, de préférence polyéthylène, polybutadiène, polyester, polyuréthane, résine époxy ; * papier ; * métaux.
10 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les surfaces traitées sont celles des matériaux solides entrant dans la constitution des articles suivants :
- semelles de ski, - coques d'engins nautiques, carlingues d'engins aéronautiques, carrosseries de véhicules roulants, papier, articles en caoutchouc tels que des gants (surfaces interne et/ou externe).
11 - Composition pour le traitement de surface de matériaux solides en vue de l'ajustement du coefficient de frottement de cette surface, vis-à-vis d'un milieu mono(ou poly)phasique contenant de l'eau, caractérisée en ce qu'elle est destinée à être appliquée par traitement mécanochimique d'abrasion et en ce qu'elle comporte : au moins un produit actif doué :
> d'une part, d'une aptitude au greffage par chimiosorption ou physisorption sur la surface au cours du traitement mécanochimique,
> et d'autre part, d'une aptitude à conférer à la surface un comportement de frottement donné, vis-à-vis du milieu mono(ou poly)phasique contenant de l'eau, éventuellement au moins un abrasif de sélectionné parmi les matériaux suivants : alumine, verre, silicates, carbures ou analogues. 12 - Composition selon la revendication 11, caractérisée en ce que le produit actif est choisi parmi les composés suivants : amphiphiles choisis parmi les composés alkyles ou aralkylés convenablement fonctionnalisés, alcanes substitués ou non, linéaires ou ramifiés de préférence linéaires, et comportant de préférence plus de 12 atomes de carbone, les alcanes préférés étant les cires et/ou les paraffines, ou leurs mélanges. 13 - Composition selon la revendication 12, caractérisée en ce qu'elle est destinée à être appliquée à une surface d'un matériau en polyester et/ou en polyuréthane et/ou en résine époxy et/ou en polyéthylène et en ce qu'elle comprend un mélange de cires et/ou, de paraffines de C,0 à C50 et éventuellement au moins un amphiphile choisi de préférence parmi les composés fonctionnalisés et/ou les triglycérides.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0808434D0 (en) * 2008-05-09 2008-06-18 Histed Jonathon R Improved running bases

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2474877A1 (fr) * 1980-01-31 1981-08-07 Fischer Gmbh Procede de fabrication d'un revetement poreux pour surface de glissement de skis
US4956205A (en) * 1988-05-19 1990-09-11 Agency Of Industrial Science & Technology, Ministry Of International Trade Method of improving water lubricity of ceramics
EP0444752A1 (fr) * 1990-03-02 1991-09-04 ENICHEM SYNTHESIS S.p.A. Agents fournissants des charactéristiques de glissement
EP0497189A2 (fr) * 1991-01-23 1992-08-05 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Film adsorbé repoussant l'eau et l'huile et procédé de sa fabrication
US5141656A (en) * 1990-03-26 1992-08-25 Rountree Philip L Process for coating machine parts and coated machine parts produced thereby
EP0501298A2 (fr) * 1991-02-27 1992-09-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Dispositif autolubrifiant
WO1994003281A1 (fr) * 1992-07-29 1994-02-17 Ecole Centrale De Lyon Procede de lubrification d'une piece mecanique de frottement

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2474877A1 (fr) * 1980-01-31 1981-08-07 Fischer Gmbh Procede de fabrication d'un revetement poreux pour surface de glissement de skis
US4956205A (en) * 1988-05-19 1990-09-11 Agency Of Industrial Science & Technology, Ministry Of International Trade Method of improving water lubricity of ceramics
EP0444752A1 (fr) * 1990-03-02 1991-09-04 ENICHEM SYNTHESIS S.p.A. Agents fournissants des charactéristiques de glissement
US5141656A (en) * 1990-03-26 1992-08-25 Rountree Philip L Process for coating machine parts and coated machine parts produced thereby
EP0497189A2 (fr) * 1991-01-23 1992-08-05 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Film adsorbé repoussant l'eau et l'huile et procédé de sa fabrication
EP0501298A2 (fr) * 1991-02-27 1992-09-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Dispositif autolubrifiant
WO1994003281A1 (fr) * 1992-07-29 1994-02-17 Ecole Centrale De Lyon Procede de lubrification d'une piece mecanique de frottement

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