Brevet FR2457758A1 — publié le 19801226

La présente invention concerne des procédés de réalisation de liaisons de collage à l'aide d'un adhésif, particulièrement, mais non exclusivement, sur des équipements ou sur un appareil soumis à une pression interne ou externe, ce qui com- prend, par exemple, la réalisation de liaisons de collage à l'aide d'un adhésif dans un cas de technique ou d'ingéniérie sous-marine. L'un des problèmes associés à la réparation d'équipements endommagés est que l'adhésif utilisé risque d'être déplacé par l'action de la pression, avant de pouvoir produire une liaison satisfaisante. Un adhésif du type résine thermodurcissable peut être mélangé, avant son utilisation, avec une charge particulaire ou fibreuse pour augmenter la viscosité de l'adhésif et donc en diminuer la tendance à entre déplacé. Cependant, une telle adjonction rend l'adhésif plus difficile à mélanger de façon poussée, et moins capable de coller à ltéquipement. Des réparations sur certains types d'équipements, comme des tubes ou des canalisations, peuvent être effectuées à l'aide d'un bandage imprégné d'adhésif, mais cette technique ntest pas applicable de façon générale. La présente invention propose un procédé de réalisation d'une liaison de collage à l'aide d-'un adhésif, selon lequel l'adhésif est immobilisé d'une façon nouvelle,qui permet l'u- tilisation d'un adhésif facilement mélangé et mouillant facilement et qui est particulièrement applicable à la réparation des équipements soumis à une pression interne ou externe. Donc, l'invention comprend un procédé pour réaliser une liaison de collage d'un adhésif sur un substrat, procédé selon lequel on imprègne à l'aide d'un adhésif à base d'une résine thermodurcissable une matière de support du type mousse synthétique souple comportant une structure à cellules ouvertes, et l'on applique sur le substrat la matière de support ainsi imprégnée, de façon que la matière de support soit comprimfie afin d'immobiliser l'adhésif au sein des interstices de sa structure à cellules ouvertes. La compression de la matière de support a cellules ouvertes y diminue la dimension des passages intersticiels et donc la mobilité de l'adhésif dans ces passages.En faisant correspondre de façon appropriée la vis cosité et la vitesse de durcissement ou de prise de l'adhésif à la porosité du support, on peut obtenir une liaison de collage par adhésif durci, sans que la pression appliquée ne provoque de déplacement important de cet adhésif. Des liaisons de collage à l'aide d'un adhésif, réali- sées en utilisant de la mousse imprégnée comme matière de support, peuvent-servir à boucher des substrats percés, le procédé consistant à appliquer la matière de support imprégnée sur le substrat autour de la zone de crevaison et à refouler dans la déchirure la matière de support imprégnée. En outre, des liaisons de collage par adhésif, réaliséi à l'aide de la mousse imprégnée comme matière de support, peuvent servir à fixer sur le substrat une couche superposée, par exem-- ple une pièce ou un éliment de structure rapporté, le procédé consistant à appliquer la mousse imprégnée de résine, servant de matière de support, sur le substrat ou sur la couche superposée et à presser les deux ensemble pour comprimer entre eux la matière de support.Ce procédé est utile pour réparer sur place des coques ou enveloppes endommagées, des structures sousmarines ou des récipients pouvant résister à la pression, car la compression exercée par la pression hydrostatique ou interne sur la mousse imprégnée de résine emprisonne cette résine au sein de la mousse et contribue à diminuer la tendance de cette même pression à déplacer l'adhésif. Cependant, ce procédé peut s'appliquer plus largement en raison de la facilité avec laquelle de grandes quantités de résine peuvent être traitées pour ob tenir des collages sur de grandes surfaces et/ou lorsqu'il faut des couches épaisses de la résine.Un autre avantage est la possibilité, à l'aide du procédé de llinvention, de réaliser des liaisons de collage en emprisonnant relativement peu d'air, cet emprisonnement risquant, notamment lorsqu'il s'effectue à l'in- terface de la résine, de diminuer grandement la solidités de la liaison de collage. L'invention trouve son application principale dans la réalisation de collages sous-marins, sur des coques de navire, des pipe-lines, des plate-formes de forage, etc. Pour ces applications, 12 matière de support à cellules ouvertes est imprégnée d'un adhésif capable de déplacer, d'absorber ou d'éliminer d'une autre façon la majeure partie de l'eau sur le substrat sur lequel un collage est à réaliser, l'adhésif pouvant ensuite durcir pour coller fortement à ce substrat.De prXférence, cet adhésif com-prend une composition formée de deux parties à melan- qer, la première comprenant un éther diglycidylique de bisphénol A et la seconde comprenant un durcisseur à base d'une polyamine cycloaliphatique ou d'un 4,4'-diaminodiphénylméthane. I1 a étd trouvé que, malgré la prdsence de l'eau, ces adhésifs mouillent facilement une surface sur laquelle ils sont appliqués par un moyen physique, mais un agent tensio-actif non ioniqué peut être incorporé à l'adhésif, afin de modifier celui-cifi de manière qu'il mouille préférentiellement le substrat.Un silane comportant un qroupe fonctionnel époxyde peut également être incorporé afin de stabiliser chimiquement la liaison à l'interface adhésif/ substrat. De préférence, la matière de support à cellules ouvertes comprend une mousse de polyuréthanne à base de polyester réticulé, dont la porosité correspond à un nombre de pores compris entre 12 et 18 pores par centimètre. Cette matière est facilement disponible avec diverses porosités et elle possède les caractérisques de souplesse et d'inertie nécessaires pour la formulation de l'adhésif. S'il vaut mieux nettoyer et apprêter le substrat avant de réaliser le collage, afin d'obtenir le maximum de solidité de la liaison de collage, le procédé de l'invention peut donner des collages acceptables avec des surfaces inégales ou revêtues d'incrustations.En outre, l'utilisation d'épaisseurs relativement grandes de l'adhésif en une seule couche est possible en raison du support constitué par la mousse de support. Selon un autre aspect, l'invention propose une trousse ou un nécessaire de réparation destiné à servir dans la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus. La trousse comprend un adh- sif à base d'une rXsine thermodurcissable et une mousse synthétique souple à cellules ouvertes, formant matière de support. De préférence, l'adhésif est fourni en deux Tarties à mélanger avant utilisation, la première partie comprenant un éther digly cidylique de bisphénol A et la seconde partie un durcisseur à base de polyamine cycloaliphatique ou un durcisseur à base de 4,4'-diaminodiphénylmXthane. De préférence, la matière de support à cellules ouvertes comprend une mousse de nolyurdthanne à base de polyester réticulé dont la porosité correspond à 12 à 18 pores par centimètre. Le nécessaire pour les réparation peut être présenté sous forme d'un seul emballage, comportant dans un sac de matière plastique des compartiments séparés pour chacun des constituants. Pour l'utilisation, la division séparant les compartiments contenant les constituants de l'adhésif peut être rompue ou enlevée autrement, afin de permettre le mélange de ces constituants. Le procédé de liaison de collage selon l'invention et le nécessaire de réparation peuvent servir sur des substrats très divers, notamment de la matière plastique à armature de verre, des aciers et du béton. I1 peut s'avérer nécessaire de faire varier la formulation de l'adhésif en vue d'applications particulières. Le procédé de l'invention sera maintenant illustré par la description plus détaillée des exemples non limitatifs suivants en regard des dessins-annexés sur lesquels : les figures 1A, 1B et 1C illustrent une réparation de bouchage exécutée sur un substrat en matière plastique à armature de verre ~ la figure 2 illustre une réparation par application d'une pièce rapportée ~ et Ia figure 3 illustre une réparation sur une soudure bride de tuyau. En se référant tout d-'abord à la réparation par bouchage illustrée sur les figures 1A, 1B, 1C, on- voit que le substrat est une feuille 1 de matière plastique a armature de verre présentant une craquelure allongée 2. ûn pense que la craquelure 2 constitue un exemple typique des dégâts risquant d'être subis par des bateaux à coque en matière plastique à armature de verre. Pour constituer au laboratoire un environnement analogue à ce qu'on peut réellement rencontrer, la feuille endommagée ] a été incorporée de façon à constituer une paroi d'une boite en tôle d'acier à immerger dans de l'eau. Un-tube de caoutchouc, constituant un évent à l'atmosp-hère, a été fixé à la boite et la botte abaissée dans une cuve à eau. La réparation a été effectuée sous l'eau, de façon. manuelle seulement, en utilisant un système de résine en deux parties, décrit de façon détaillée ci-après et appelé formulation UW43 du type I. Formulation de résine UW43 de type I I Constituant Rôle ou description Parties en poids "Epikote 828" de Résine ~ éther digly- 100 Shell cidylique de bisphé PAR- nol A (équivalent TIE d'époxyde : environ A 185) "A187" de Union Silane h groupe épo- 2,0 carbine xyde fonctionnel Blanc Ciba-Geigy Pâte colorée 0,5 "Aerosil 200 Charge ~ pour confé rer des qualités de thixotropie b l'adhé- sif et/ou pour ajuster les proportions du mé lange 8,0 "Ancamine MCA" Durcisseur de type poly PAR- amine cycloaliphatique 55 TIE ~ B "Epophen ED-1-Z" Polysulfure plastifiant et durcisseur 50 Noir Ciba-Geigy Pâte colorée 0,2 Aerosil 200 Charge ~ pour conférer des qualités thixotro piques å l'adhésif et/ ou pour ajuster les pro portions du mélange 13 On a pris et mélangé de façon poussée des parties pondérales égales des deux parties de la Formulation de résine appelée UW43.Avec la résine fraîchement mélangée, on a ensuite saturé un tampon de dimensions appropriées d'une mousse souple de polyuréthanne à basse densitd et à cellules ouvertes,-on a mis le tampon sous l'eau et on l'a placé par-dessus la cra quelure 2, par laquelle de l'eau passait précédemment. On a en suite travaillé à la main le tampon de mousse imprégné pour le faire pénétrer de force dans la craquelure 2 et la remplir com platement. Lorsque le tampon a été complètement mis en place, les côtés extérieur et intérieur du panneau 1 avaient l'aspect présenté respectivement sur les figures 1B et 1C.On peut voir que le tampon 3 a complètement recouvert la surface externe de la feuille 1 dans la région de la craquelure et qu'il a, en fait, largement pénétré dans cette craquelure 2 pour parvenir à la surface interne de la feuille. La boîte en acier, avec la résine encore non durcie, a été abaissée jusqu'au fond d'une cuve d'eau de trois mètres de profondeur, de faucon à la soumettre à la plus grande pression hydrostatique expérimentée par des coques actuelles en une matière plastique à armature de verre. Lorsqu'après une période de 24 heures d'immersion à cette pro fondeur, la boite a été rfeupérée, on a trouvé qu'il n'y avait essentiellement p-as d'eau à l'intérieur de la boite, ce qui indi que Ie succès de la réparation. Pour indiquer la solidité de la liaison matière plas tique à armature de verre/rdsine, on a utilise des tampons de mousse imprégnés de la formulation adhésive indiquée ci-dessus pour joindre en recouvrement des feuilles, saturées d'eau, d'une matière plastique à armature de verre.Des essais subséquents effectués sur des feuilles d'une telle matière plastique à armature de verre, jointes sous l'eau de cette façon, ont montré que la résistance à la traction de la réparation est d'environ 7,0 MN/m2f la défaillance étant du type rupture de cohésion et se produisant au sein de la matière plastique à armature de verre On préfère des adhésifs à base de résine époxyde pour des applications de jonction sous l'eau, en raison de la facilité avec laquelle on peut les faire durcir à froid, de leur bonne adhérence et de leur commodat générale. Un autre adhésif b base de résine époxyde pouvant servir sous l'eau est appelé formulation UW31" de type I. Cette formulation est semblable à celle donne pour "UW43", sauf que, dans la partie A, 4,0 parties en poids de "ýlodex 24" remplacent "Aerosil 200" comme charge, et 2,0 parties en poids de "Colorol Aquasorb" sont incorporées comme agent tensio-actif non ionique, et sauf que dans la partie By 5 parties en poids de "Sylodex 24" remplacent "Aerosil 200", comme charge. Un autre système de résine convenant pour servir sous l'eau est la formulation "UW27" de type II, décrite de façon détaillée ci-dessous. Formulation de résine UW27 de type II Constituant Rôle ou description Parties en poids Partie "Araldite GY250" Résine ~ éther digly- 100 A cidylique du bisphé nol A "Al87" de Union- Silane à groupe Carbide époxyde fonctionnel 15 Barytine ) Charqes : pour confé- 75 "Sylodex 24" ) rer des qualités ) thixotropiques et/ou 3,0 ) aJuster les propor ) tion du mélange~ Partie "Araldite HY850" Durcisseur ~ forme 64 B liquéfiable de di nminodiphénylmétha- ne Goudron "Orgol" Plastifiantiassou- plissant . 40 Barytine Charges ~ pour confé- 86- ) rer des qualités thi "Sylodex 24 " ) xotropiques et/ou pour 2,0 ) ajuster les propor ) tions du mange La formulation "UW43" a servi à obtenir sous I'eau des liaisons satisfaisantes sur une matière plastique à armature de verre lorsqu'on a utilisé la formulation avec la mousse à cellules ouvertes, comme décrit.Bien qu'on n'envisage pas actuellement l'application d'un tel procédé en vue de réaliser des réparations permanentes, on a obtenu des liaisons de collage ayant résisté sans signe de dégradation,à une année d'immersion totale à la température ambiante. La fiqure 2 montre une plaque 10 en acier doux, légb- rement huileuse, présentant une fente 11, qui a été placée de façon a constituer un côté d'une cuve à eau pouvant résister à la pre sien. On a applique une pression d'eau de 131 KN/m2 à l'intérieur de la cuve provoquant un important jaillissement d'eau pulvérisée passant par la fente 11.On a ensuite imprégné, à l'aide d'un mélange fraichement préparé de la formulation de résine "UW43" de type I, un tampon 12 de mousse de polyuréthanne souple à cellules ouvertes, mesurant 250 mm x 160 mm x 25 mm. ûn a ren- forcé le tampon ainsi imprdgné avec une tOle 13 d'acier doux ayan la même surface que le tampon 12, et on a applique l'ensemble sur la fente 11. On a ensuite comprimé, à l'aide de crampons en "G" ou de serre-joints (non représentés) et d'une solide barre en bois 14, le tampon 12 de mousse imprégnée, jusqu'à une épaisseur d'environ 3 mm entre la tôle 13 et la feuille endommagée 10. Lorsque la fuite s'est arrêtée, on a relâché la pression exercée sur la barre 14 et la pression interne appliquée à la fente 11 a été portée à 200 KN/m2 sans signe de fuite provenant de la réparation, bien que la tôle 13 appliquée comme pièce rapportée se bombe sous la pression appliquée. Dans la réparation illustrée sur la figure 3, on a pris un tube 20 en acier, de 50 mm de diamètre interne, comportan une bride 21 Soudée, et l'on a perce un trou de 1 mm de diamètre dans la soudure 22. On a rempli le tube d'eau avant d'effectuer une réparation par application du mode opératoire suivant. On a imprégné, à l'aide d'une faible quantité de résine fraîchement mélangée selon la formulation "UW43", un tampon 23 de mousse souple de polyuréthanne à cellules ouvertes, mesurant 75 mm x 25 25 mm.On a ensuite enroulé Ie tampon ainsi imprégné autour de la soudure 12 et on l'y a comprimé à l'aide d'un outil annulaire 24 maintenu en place à l'aide d'un crampon "G" ou serre-joint (no représenté). Après enlèvement de ltoutil 24, on a porté la pression interne à 267 KN/m2 sans observer de signe de fuite. Au bout de quatre heures, on a augmenté la pression en Ia portant à 534 KN/m valeur maintenue au cours d'une fin de semaine Par la suite, la pression a été portée b 4,14 MN/mo sans signe de fuite. Pour la plupart des applications, un nécessaire,com- prenant les parties à mélanger pour former la résine et la mousse à cellules ouvertes formant des articles séparés, est satisfaisan pour réaliser des jonctions ou réparations. Cependant, il peut être avantageux, dans certains cas, que les trois articles se trouvent dans un seul récipient groupant trois emballages. Par exemple, le -nécessaire peut être enveloppé dans une seule enveloppe de matière plastique présentant des divisions ou des pinces, afin d'y maintenir trois compartiments séparés. On peut alors mélanger les parties destinées à former la résine en enlevant la pince de division ou en rompant la division et-en travaillant l'enveloppe. Puis la mousse à cellules ouvertes peut être imprégnée lorsqu'on enlève la pince restante ou que l'on rompt la division finale. Ce type d'empaquetage convient particulièrement bien pour servir sous l'eau. I1 va de soi que, sans sortir du cadre de l'invention, de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et au nécessaire de l'invention. Le procédé peut, par exemple, servir dans le cas de nombreux autres substrats, notamment du béton~, mais on risque de devoir faire varier la formulation de l'adhésif. Pour toutes les expériences décrites, on a utilisé une mousse de polyuréthanne réticulé dont la porosité correspond à environ 12 à 18 pores par centimètre. La mousse doit être souple, comporter des cellules ouvertes et ne pas réagir avec l'adhésif. Cependant, sa composition et sa porosité ne sont pas fondamentales. En particulier, la porosité peut être choisie de façon à correspondre à la viscosité et à la vitesse de durcissement de l'adhésif prévu pour une application particulière quelconque. Comme antérieurement mentionné, le procédé de l'in- vention convient particulièrement bien pour servir à de nombreuses applications exigeant d'épaisses couches de résine ou de grandes surfaces de couverture, en raison de la facilité avec laquelle la mousse imprégnée de résine peut entre appliquée comme support. Le procédé présente aussi l'avantage d'emprisonner le minimum possible d'air. De plus, l'application de l'invention ne se limite pas à des buts de réparation ou à servir sous l'eau ou en présence d'eau. L'invention peut avantageusement servir, par exemple, à réparer ou à renforcer des structures sous-marines existantes, comme des plates-formes en haute mer, ou comme procédé général de liaison par collage. REVENDICATION8 1. Procfidd de réalisation d'une liaison de collaqe sur un substrat à l'aide d'un adhésif à base d'une résine thermodurcissable, procédé caractérisé en ce qu'on imprègne une mousse synthétique souple, comportant une structure à cellules ouvertes et servant de matière de support, à l'aide de l'adhésif à base de résine thermodurcissable et l'on applique la matière ainsi imprégnée sur le substrat, de façon à comprimer la matière de supports afin d'immobiliser l'adhésif dans les interstices de la structure à cellules ouvertes. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison de collage à l'aide de l'adhésif est effectuée sous l'eau, la matière de support étant imprégnée d'un adhésif résineux capable de déplacer, d'absorber ou d'éliminer autrement la masse de l'eau du substrat sur lequel une liaison de collage est à effectuer, l'adhésif pouvant durcir par la suite pour former une liaison solide avec le substrat. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'adhésif résineux comprend une composition formée de deux parties à mélanger, la première comprenant un éther diglycidylique de bisphénol A et la seconde comprenant une poly- amine cycloaliphatique ou un 4,4'-diaminodiphénylméthane. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'adhésif résineux comprend un silane à groupe époxyde fonctionnel. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière de support est une mousse de polyuréthanne rétiXculX à base de polyester, dont la porosité correspond à environ 12 à 18 pores par centimètre. 6. Nécessaire destiné à la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce outil comprend un adhésif résineux thermodurcissable et une mousse synthétique souple, ayant une structure à cellules ouvertes et destinée à servir de matière de support. 7. Nécessaire selon la revendication 6, caractérisé en ce que les constituants sont contenus dans des compartiments parés d'un sac en matière plastique, de sorte que, pour la mise en oeuvre, les divisions séparant les compartiments peuvent être rompues ou enlevées autrement, afin de permettre le mélange des constituants.