Brevet FR2303843A1 — publié le 19761008

La présente invention a pour objet un procédé de collage à froid et en couche épaisse des élastomères et, plus particulièrement, de certains élastomères difficiles à coller, Le collage est particulièrement indiqué lorsqu'il s'agit de fixer des feuilles de caoutchouc sur de grandes surfaces, notamment dans l'industrie chimique où le caoutchouc est le revêtement interne de grands réservoirs inetalliques contenant des fluides chimiquement agressifs. Dans l'industrie aéronautique où est appliqué llobjet de la présente invention, il est nécessaire de protéger les propulseurs-fusée par un rev8tement interne qui sert de liaison avec le propergol et d'isolant thermique protégeant la structure métallique des propulseurs contre l'action des températures élevées engendrées par la combustion du propergol. En raison des utilisations différentes des revêtements, on choisit un collage qui satisfasse au plus grand nombre de propriétés mais cela est toujours un compromis car, si on utilise comme revêtement certains élastomères pour leurs propriétés physiques ou chimiques, on s'aperçoit qu'ils sont difficilement collables du fait de leur structure chimique particulière. On a alors proposé d'utiliser un agent adhésif et dénommé par les spécialistes primaire ou agent d'adhérisation qui est souvent constitué par un mélange de résines spéciales, d'élastomère et de charges appropriées, ledit mélange étant dissous ou dispersé dans un solvant. De façon générale, leur emploi nominal est de coller à chaud un élastomère cru et de vulcaniser celui-ci en même temps sur une surface métallique ou d'une autre nature. La mise en oeuvre consiste à déposer une mince couche de primaire sur la surface métallique préalablement nettoyée ou dégraissée, à laisser sécher ladite mince couche avant d'appliquer les feuilles de caoutchouc cru, puis à cuire ensuite à chaud et sous pression, par exemple sous presse ou à l'autoclave, l'ensemble constitué par le support métallique, la mince couche de primaire et les feuilles de caoutchouc. On conçoit aisément qu'un tel procédé de collage n'est concevable que si les dimensions du support métallique susceptible de recevoir le revetement, sont assez faibles pour permettre l'introduction dudit support dans une presse ou un autoclave. Dans le cas contraire, on est dans l'obligation de coller à la température ambiante, ce qui implique l'élimination de certains élastomères difficilement collables directement, tels que les Ethylène-Propylène (EPM ou EPDM), susceptibles autre utilises comme revêtement et qui, pourtant conviendraient par'faitt:ent par leurs propriétés physiques ou chimiques. Par ailleurs, quelle que scit la nature du revetement, le collage est réalisé par l'intermédiaire d'une mince couche de primaire, ce qui peut s'avérer insuffisant et provoquer ultérieurement un décollement du revêtement de son support. De toute manière et notamment en aéronautique pour certains revêtements de tuyères ou de corps de propulseurs, il est impossible de concevoir un collage par la seule couche mince de primaire dont l'épaisseur ne peut dépasser quelques centièmes de millimètre. La présente invention a pour but de proposer un nouveau procédé de collage sur n importe quel support, métallique ou non, d'un matériau synthétique ou naturel et surtout de certains élastomères difficilement collables. A cet effet, il consiste à déposer sur le matériau à coller une mince couche diun agent adhésif, à laisser évaporer le solvant dudit agent adhésif, à cuire le composant constitué par ledit matériau revêtu de la mince couche adhésive, puis à coller ledit ensemble sur le support au moyen d'une colle appropriée à la nature desdits support et matériau. Le fait de déposer sur le matériau constituant le revetement, une couche adhésif et de cuire cet ensemble avant de le coller sur le support, permet d'une part de conserver toutes les propriétés dudit adhésif et, d'autre part, d'interposer entre ledit ensemble et le support une colle relativement épaisse, ce qui peut être une nécessité technologique. Selon une autre caractéristique, on utilise une colle durcissant à température ambiante puisque l'accrochage de l'adhésif sur le revêtement est réalisé par cuisson préalablement à la phase de collage proprement dite. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront à la lecture de la description donnée ci-dessous à titre indicatif mais non limitatif d'un procédé de collage selon l'invention. Le procédé consiste à déposer sur un matériau à coller et constituant le substrat, une mince couche d'un agent adhésif qui est généralement un primaire. Ce dernier, constitué par un mélange de résines spéciales d'élastomère et de charges appropriées, ledit mélange étant dissous ou dispersé dans un solvant, est vendu par différentes firmes telles que la Société HENKEL sous la dénomination "CREMLOK" ou "CHEMOSIL", la Société DAYTON Chemicals sous la dénomination "THIXON" ou la Société METALGESEL-SCHAFT sous la dénomination "MEGUM". On laisse ensuite évaporer le solvant du primaire avant de cuire l'ensemble substrat-primaire, par exemple dans un autoclave, afin de lier intimement le primaire audit substrat. Cela permet d'obtenir une liaison ultérieure avec le support plus résistante mécaniquement car il se produit entre le primaire et le substrat une liaison par channes de pontage. Le substrat le plus utilisé et qui convient à de nombreuses utilisations, est le caoutchouc synthétique ou naturel qui peut etre recouvert de la mince couche de primaire, soit à l'état cru, c'est-à-dire avant la mise en forme par moulage à chaud et sous pression, ce qui dans ce cas élimine la cuisson nécessaire à la liaison entre ledit primaire et le substrat puisque cette liaison est faite au moment de la mise en forme, soit à l'état cuit, c'est-à-dire après mise en forme. Dans ce cas, une autre cuisson est nécessaire, avant collage sur le support, pour obtenir la liaison entre le primaire et le caoutchouc. Grâce à l'invention et comme le confirment les exemples donnés ci-dessous, on a collé à froid facilement certains élas tomères réputés difficiles à coller, tels que le "VISTALON" de la Compagnie ESSO, le "NORDEL" de DUPONT DE NEMOURS, etc... Ainsi, après le traitement des élastomères par le primaire comme indiqué ci-dessus, on les applique sur le support, la liaison étant réalisée par un collage à température ambiante. Les colles les plus intéressantes à utiliser -mais non les seules possibles- sont généralement présentées en deux composants qu'il suffit de mélanger au dernier moment, en certaines proportions, et qui, après durcissement de quelques heures ou quelques jours à température ambiante, donnent une liaison entre le support et son revêtement plus résistante mécaniquement que l'élastomère lui-meme, c'est-à-dire que lors des tests de collage effectués tels que traction, cisaillement et pelage, la rupture a lieu d'une manière cohésive dans la masse de l'élastomère. Parmi les colles utilisables, on peut citer la classe des époxy "ARALDITE" de CIBA), des silicones 9TV" de RHONE POULENC), des polysulfures ('1TRIOK0L" de THIOKOL) , des polyuréthane, des polyester, etc... EXEMPLES : 1 - Collas à froid d'un caoutchouc sur de l'acier Gomme "VISTALON" 2504 (EPDM) : 100 parties poids Fibres d'amiante : 35 Anti-oxygène : 1 " Oxyde de zinc : 5 " " Soufre . 0,3 Peroxyde : D1 Cup 40 KE 9 9 " - Enduction sur le caoutchouc vulcanisé à 1600 et dégraissé, d'une couche de primaire "CHEMOSIL EX.B 6004" dont l'é- paisseur est d'environ 20 microns - Après séchage à l'air ambiant, étuvage d'une heure à 1200. - Enduction de la colle époxy à 2 composants "EC 2216" (de chez 3M) sur le caoutchouc ainsi traité ainsi que sur l'acier sablé et dégraissé, l'épaisseur de colle étant d'environ 1 mm. - Accostage sous légère pression et polymérisation de la colle 7 jours à 23 . Le test de pelage sur mandrin a montré que la rupture est cohésive dans le caoutchouc et les résultats ont prouvé que le collage est supérieur à la cohésion propre du caoutchouc collé. Le test de cisaillement sous une vitesse de traction de lOmm/mn a montré que la rupture est à 23 # 2 bar (d@N/cm2) et cohésive dans le caoutchouc. 2 - Même exemple que le n 1 ci-dessus, mais emploi d'un autre élastomère de formule "VISTALON 2504" : 100 parties poids Amiante : 35 " ai Craie : 40 Permanax 45 : 2 Oxyde de zinc r 5 " " Soufre : 0,3 Peroxyde : D1 Cup 40 KE : 9 " " Les résultats ont montré que le pelage est de 10 - 0,5 daN/cm avec rupture cohésive dans le caoutchouc et un cisaillement de 25 - 1 bar avec rupture cohésive dans le caoutchouc. 3 - Même exemple que n 1 ci-dessus avec une autre sorte de caoutchou@, à savoir BUTYL (isoprène-isobutylène rubber : IIR) de formule BUTYL 365 : 100 parties poids Noir SRF : 25 " " Amiante : 35 " " Acide stéarique : 1 " " Oxyde de zinc : 5 " " Résine Amberol ST 149 : 4 " " (Rohm et Haas) Résine SP 1055 (Schenectady) : 10 " " Le pelage est de 15,5 - 0,5 daN/cm et une rupture à 80 % cohésive dans le caoutchouc. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus mais en couvre au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1) Procédé de collage d'un matériau synthétique ou naturel sur un support quelconque, caractérisé en ce qu'il consiste à déposer sur le matériau à coller une mince couche d'un agent adhésif, à laisser évaporer le solvant dudit agent adhésif, à cuire le composant constitué par ledit matériau revêtu de la mince couche adhésive, puis à coller ledit ensemble sur le support au moyen d'une colle appropriée à la nature desdits support et matériau. 2) Procédé selon la revendication 1" caractérisé en ce que le collage du matériau recouvert de l'agent adhésif est collé sur le support à la température ambiante. 3) Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'agent adhésif est un primaire connu en soi et comportant notamment des mélanges de résines,d'élastomères et de charges, lesdits mélanges étant dissous ou dispersés dans un solvant. 4) Procédé selon les revendications 1, 2 et 3 prises dans leur ensemble, caractérisé en ce que le matériau est un caoutchouc synthétique ou naturel. 5) Procédé selon les revendications 1 à 4 prises dans leur ensemble, caractérisé en ce que le primaire est déposé sur du caoutchouc cuit. 6) Procédé selon les revendications 1 à 4 prises dans leur ensemble, caractérisé en ce que le primaire est déposé sur du caoutchouc cru.