Brevet FR2585108A1 — publié le 19870123

PROCEDE DE SOLIDARISATION DE PANNEAUX SANDWICHES A L'AIDE DE COLLE CONTACT EN DISPERSION AQUEUSE E T INSTALLATION NECESSAIRE A LA MISE EN OEUVRE DUDIT PROCEDE L'invention concerne un procédé de solidarisation de panneaux sandwiches à l'aide de colle contact en dispersion aqueuse et l'installation nécessaire à la mise en oeuvre dudit procédé. La réalisation de panneaux sandwiches utilisés dans les industries du bâtiment (panneaux de bardage, de sous-toiture, murs de doublage, cloisons...), de la caravane, de la carrosserie isotherme, du mobilier (dessus de bureaux, de meubles...etc), impose le collage d'un parement sur l'une ou sur les deux faces d'un matériau isolant. Les matériaux isolants sont, en général, choisis parmi les mous- ses rigides: polystyrène expansé de densité variable, polystyrène extrudé avec ou sans peau de surface, polyuréthane expansé, PVC expansé, mous- ses phénoliques, etc... Il peut aussi s'agir de dérivés de fibres de verre, de laine de roche, de fibres de bois... Les parements sont, en général, choisis parmi les - feuilles métalliques, prélaquées ou non (aluminium, aciers,...) acier galvanisé ou électrozingué, d'épaisseur variable (généralement 4/10 à 10/10 mm); amiante ciment ou fibrociment stabilisés ou non - lamifiés décoratifs, contreplaqués d'épaisseur variable, - panneaux de fibres agglomérées, - verres émaillés, etc... Plusieurs procédés de collage ont déjà été proposés pour la fabrication de panneaux sandwiches. Il faut, en premier lieu, citer les techniques de collage au moyen de colles-contact; les colles utilisées sont des colles à base de polychloroprène en solution dans des solvants organiques (cétoniques, aliphatiques, cyclaniques, aromatiques...). Cette appellation "colle contact" vient du fait, que, pour effec- tuer un collage, le processus suivant doit être respectée: - application de la colle, par un moyen approprié (pistolet, rideau, rouleau...), sur chacun des deux matériaux à coller - séchage (évaporation des solvants), assemblage, - pressage (2 à 5 bars) pendant un temps très court, sous calan- dreuse par exemple...). Une chaîne industrielle de collage par le procédé "colle contact" comporte les éléments suivants: - une cabine de pistolettage, renfermant plusieurs pistolets pneumatiques (2 à 6) se déplaçant perpendiculairement au sens de dépla- cement du convoyeur; - une étuve à air chaud pulsé, munie d'une cheminée d'évacua- tion, dans laquelle les solvants sont extraits. Suivant les installations, le temps de passage des matériaux encollés dans l'étuve est de 1 minute à I minute 30; - une table d'affichage sur laquelle les matériaux encollés sont assemblés dès leur sortie de l'étuve; - une presse à rouleau dans laquelle l'assemblage réalisé est soumis à une pression de 1, 5 à 3 bars, indispensable pour obtenir un collage performant. L'utilisation pour ces procédés de collage, de colles polychloro- prène en milieu solvants organiques, présente certains avantages parmi lesquels on peut citer: - l'application de la colle par pistolettage permettant une grande vitesse de réalisation; - la polyvalence des colles, permettant le collage des matériaux les plus divers; - le pressage par calandreuse permettant d'effectuer un pressage à la vitesse d'avancement de la chaîne (3 à 7 m/minute). Ces colles présentent toutefois des inconvénients et notamment l'agressivité de la plupart des solvants utilisés vis-à-vis du polystyrène ainsi que la présence importante (environ 80 % en poids de la colle) de solvants très inflammables ou nocifs: risque d'incendie, risque pour la santé des ouvriers, risques liés à l'environnement, pollution, etc... D'autres procédés de collage ont été proposés pour éviter les inconvénients ci-dessus mentionnés. Il s'agit principalement de l'utilisation de colles polyuréthane ou époxydiques à deux composants et 100 % d'extrait sec, ou de colles de polyuréthane à 100 % d'extrait sec, monocomposant réticulant par l'humidité contenue dans les matériaux. Les avantages de ces systèmes sont l'absence totale de solvant, et la teneur à 100 % d'extrait sec. L'application de la colle ne s'effectue que sur un seul des matériaux à coller. Par contre, le temps de réaction est long, imposant l'immobilisation du collage à effectuer sous presse pendant des temps pouvant varier de I à 12 heures, ce qui est difficile- ment compatible avec des grandes cadences. Il existe également des colles polyuréthane, monocomposant, réticulant par réaction avec l'humidité de l'air et des matériaux, présen- tées en solution dans des solvants organiques pour en baisser la viscosité et les rendre pistolettables. Leur avantage est l'application sur un seul des matériaux à coller et leurs inconvénients sont: - la présence de solvants organiques volatils (40 à 75 %) - la réaction permettant d'obtenir un collage manipulable néces- site un pressage relativement long (30 minutes à quelques heures) - la gamme des matériaux collables se limite à ceux contenant suffisamment d'eau pour provoquer la réticulation du film de colle. Il serait donc très intéressant de pouvoir profiter des avantages des colles-contact, sans se trouver confronté aux inconvénients mention- nés ci-avant pour ce type de colle quand il est utilisé en milieu solvant. Ces colles-contact existent sur le marché en dispersion aqueuse mais leur utilisation est limitée en raison des installations de séchage existantes Les étuves infrarouges "haute densité" permettent de sécher rapidement un film de colle aqueuse (5 à 30 secondes) mais seulement sur des matériaux insensibles à la chaleur en raison de la température élevée obtenue dans l'installation. Dans les étuves à air chaud, le temps de séchage est très long (10 à 30 minutes). L'invention s'est donné pour but de proposer un nouveau procédé de solidarisation des panneaux sandwiches à l'aide de colle-contact en dispersion aqueuse qui évite les inconvénients de la technique antérieure et permet de tirer parti au maximum des avantages de ces colles pour le collage des panneaux sandwiches, même dans le cas o certains élé- ments constitutifs de ces panneaux sont sensibles à la chaleur. On s'est efforçé dans ce but de mettre au point un procédé de séchage permettant d'évaporer l'eau (environ 30 à 50 g/m2) contenue dans le film de colle contact aqueuse en un temps au maximum égal au temps d'évaporation des solvants organiques (environ 60 secondes). Ce procédé peut être mis en oeuvre sur les chaînes industrielles existan- tes utilisant, de façon classique, les colles contact solvant et ceci quel que soit le support à sécher et notamment qu'il s'agisse de matériaux insensibles à la chaleur ou de matériaux très sensibles à la chaleur tels que les polystyrènes expansés ou extrudés qui ne supportent pas une température supérieure à 70 C. Le procédé de solidarisation des panneaux sandwiches à l'aide de colle contact aqueuse selon l'invention se caractérise en ce que l'on soumet le support encollé à l'action de rayonnements infrarouges de longueur d'onde comprise entre 2 et 4#l m, tout en effectuant l'évacua- tion de la vapeur d'eau formée, puis l'on effectue, de façon connue en soi, l'assemblage des supports encollés et séchés. L'installation nécessaire à la mise en oeuvre du procédé de séchage rapide selon l'invention se caractérise en ce qu'elle comporte une étuve dont le dispositif de chauffage est essentiellement constitué d'une batterie d'émetteurs de rayons infrarouges moyens de longueur d'onde comprise entre 2 et 4#A m, associée à une batterie d'émetteurs de rayons infrarouges courts de longueur d'onde comprise entre 0,76 et 2"m, dont la mise en fonctionnement est commandée par un dispositif détectant les surfaces métalliques, ladite étuve étant, en outre, équipée de moyens d'extraction de la vapeur d'eau formée. On conçoit facilement tous les avantages présentés par l'inven- tion. Ces colles contact en émulsion aqueuse présentent, en effet, toutes les propriétés intéressantes des colles contact en milieu solvant sans en présenter les inconvénients énumérés ci-avant; notamment le rempla- cement des solvants volatils et inflammables par de l'eau supprime tout risque d'incendie et de pollution, tout en permettant de livrer des produits à extrait sec plus élevé. La présente invention sera mieux comprise d'ailleurs et ses avantages ressortiront bien de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé dont la figure unique représente, de façon très schématique, l'étuve constituant l'élément essentiel de l'installation selon l'invention. Sur la figure, (1) désigne, de façon générale, l'étuve, (2) la batterie d'émetteurs infrarouges moyens, (3) la batterie d'émetteurs d'infrarouges courts, (4) le détecteur de surfaces métalliques et (5) 2585 1 08 le moyen d'extraction de la vapeur d'eau formée. L'étuve (1) représentée au dessin se compose essentiellement des éléments suivants: - une batterie (2) de neuf radiants IR moyens de 1,8 Kw, de longueur d'onde comprise entre 2 et 4/mn; - deux batteries (3) de trois radiants IR courts de 2 Kw, de longueur d'onde comprise entre 0,76 et 2 pm; - un dispositif (4) détecteur de plaques métalliques de très faibles épaisseurs (inférieures ou égales à I mm) et qui commande le fonctionnement des batteries de rayons IR courts (3); - des moyens (5) d'extraction et de ventilation, - un convoyeur (6) de vitesse réglable par exemple entre 0 et 2,7 m/minute qui permet l'introduction dans l'étuve (1) des panneaux à sécher. Un potentiomètre (non représenté) permet de régler la puissance des radiants IR moyens (2) de 0 à 100 %. Il est, par ailleurs, également prévu, en cas d'arrêt du convoyeur (6) un dispositif de protection automa- tique (non représenté) évitant la dégradation des panneaux de polystyrène présents dans l'étuve. La mise en oeuvre du procédé va maintenant être décrite en détail. Les panneaux (7) que l'on désire assembler sont revêtus, de façon classique, et par exemple par pistolettage, d'une colle contact en dispersion aqueuse qui est un mélange de latex de polychloroprène (ou autre type de polymères: SBR...), de différentes résines (par exemple des résines "takifiantes" dont le but est d'augmenter le pouvoir collant et/ou l'adhérence...) et de différents adjuvants: tensio actifs, épaissis- sants, agents de vulcanisation, antioxydants...) Une telle colle renferme environ 30 à 65 % d'extrait sec. On utilise, par exemple, une colle polychloroprène en dispersion de composition suivante - Latex 671 100 (Du Pont de Nemours) - Antioxydant 2 - résine terpène phénolique en émulsion 50 2585 1 08 - oxyde de zinc 10 Les latex de polychloroprène utilisés peuvent comporter dans leur molécule des groupements réactifs permettant l'utilisation éventuelle d'un durcisseur pour améliorer certaines performances des collages obte- nus, telles que la résistance à l'humidité, la résistance thermique, etc.. . On procède simultanément à la mise en route de l'étuve: - le ventilateur (5) assurant l'évacuation de l'air humide est mis en fonctionnement; - la batterie (2) d'lR moyens est mise en fonctionnement (temps de montée en puissance: 5 à 10 minutes). Les panneaux (7) encollés que l'on désire sécher sont placés sur le convoyeur (6) dont la vitesse est réglée à environ 2,7 m/minute. Ce n'est que dans le cas o une tôle de faible épaisseur (5110 mm) se présentera sous le détecteur (4) que les batteries d'infrarouges courts (3), dont le temps de montée en puissance est de 3 à 5 secondes, seront mises en fonctionnement; ils garantissent un séchage parfait de la tôle encollée. Tout autre dispositif de détection connu peut conve- nir, qu'il s'agisse de détection magnétique ou de détection basée sur les caractéristiques de réflexion des surfaces métalliques par exemple. La batterie d'infrarouges courts (3) ne sera pas mise en fonc- tionnement lors du passage des panneaux non métalliques, tels que les panneaux de polystyrène qui ne seront alors soumis qu'à l'action des rayonnements infrarouges moyens de la batterie (2); un séchage parfait a été obtenu en un temps de passage de 36 secondes sous une batterie de neuf radiants de 1,8 Kw sur une distance de 1 650 mm, disposés à 230 mm au-dessus du convoyeur (6), la puissance étant réglée à 50 % de la puissance maximum. Il est conseillé de prévoir, pour le cas o la chaine s'arrêterait alors qu'un panneau se trouve dans l'étuve, un système automatique qui, en augmentant le débit d'air de façon importante et en diminuant la puissance des infrarouges moyens, abaisse ainsi très rapidement la température dans l'étuve. D'autres dispositifs: retournement automatique des radiants IR moyens, mise en place automatique de caches venant occulter les IR moyens, etc... peuvent également être utilisés. On a ainsi pu sécher complètement en moins d'une minute et dans des conditions industrielles des films de colle contact en disper- sion dans l'eau, déposée au moyen de pistolets pneumatiques automatiques à raison de 55 et 80 g/m2 sur les matériaux suivants: - tôle d'alliages d'aluminium prélaquée et granitée d'épaisseur /10 mm couramment désignée par l'appellation STUCO - tôle aluminium prélaquée lisse d'épaisseur 5/10 mm - polystyrène expansé en continu (25 kg/m3) de 25 mm d'épais- seur; - polystyrène extrudé en continu de 25 mm d'épaisseur, tel que celui commercialisé sous la marque STYROFOAM - contreplaqué de 3 mm d'épaisseur - panneau de fibres (épaisseur 3 mm). Après avoir été encollés et séchés par passage dans l'étuve (1), les assemblages suivants ont été réalisés immédiatement: - aluminium Stuco/Contreplaqué/Polystyrène/Contreplaqué - aluminium Stuco/Polystyrène expansé/aggloméré de fibres végétales tel que celui commercialisé sous la marque PANOSOM - aluminium lisse/Styrofoam/Contreplaqué. Sitôt l'assemblage réalisé, les panneaux sandwiches ainsi consti- tués ont été pressés par passage entre les rouleaux d'une calandreuse (non représentée). Des échantillons des collages ainsi réalisés - ont été testés en résistance à la traction par arrachement, comparativement aux mêmes collages réalisés sur la même chaîne, avec une colle contact en milieu solvant. Le tableau ci-après rassemble les résultats obtenus (moyenne de cinq résultats) des tests suivants: - mesure de résistance à la traction par arrachement en mPa, mesurée à température ambiante; - vitesse de traction 5 mm/minute effectués, de façon comparative, sur des panneaux encollés avec une colle contact solvant classique et sur des panneaux encollés avec une colle contact aqueuse et séchés suivant les conditions du procédé selon l'invention. COLLE CONTACT AQUEUSE COLLE CONTACT SOLVANT Mode de rupture MRTA (1) Mode de rupture Contreplaqué/ Polystyrène expansé Tôle aluminium lisse/ Polystyrène extrudé (Styrofoam) Panosom/polystyrène Tôle aluminium STUCO/Polystyrène expanse 0,32 0,36 0, 18 0,16 Dans l'épaisseur du polystyrène Arrachage de la peau de surface Arrachage de 80 % des fibres superficielles Arrachage des cellules superfi- cielles aux points de contact 0,16 0,25 0,16 0,15 Cellules superficielles du polystyrene Arrachage partiel de la peau de surface Arrachage de 50 % des fibres superficielles Arrachage des cellules superficielles aux points de contact (1) MRTA = Mesure de Résistance a la Traction par Arrachement. (exprimée en MPa). Ix) Cn o Ln co MRTA (1) o00 Ces résultats montrent que du fait de l'absence totale de l'atta- que superficielle du polystyrène par des solvants agressifs, permettant ainsi d'utiliser le maximum de surface de contact, la colle contact aqueu- se, convenablement séchée, permet d'obtenir des collages plus perfor- mants que ceux obtenus avec une colle en solvants. - REVENDICATIONS - 1- Procédé de solidarisation de panneaux sandwiches, caractérisé en ce que l'on soumet les panneaux encollés, à l'aide de colle contact en milieu aqueux, à l'action de rayonnements infrarouges de longueur d'onde comprise entre 2 et 4/l m, tout en effectuant l'évacuation de la vapeur d'eau formée, puis en ce que l'on effectue l'assemblage des panneaux encollés et séchés. 2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la colle contact est choisie parmi les émulsions aqueuses de latex de polychloroprène éventuellement associés à différents adjuvants suscepti- bles d'améliorer l'adhérence de la colle et/ou les performances des collages obtenus. 3- Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'au moins l'un des panneaux à coller est réalisé en une matière sensible à des températures supérieures à 70 C, telle que le polystyrene. 4- Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications I à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte une étuve dont le dispositif de chauffage est essentiellement constitué d'une bat- terie d'émetteurs (2) de rayons infrarouges moyens de longueur d'onde comprise entre 2 et 4/.&m, ladite étuve étant, en outre, équipée de moyens (5) d'extraction de la vapeur d'eau formée et d'un système de sécurité déconnectant lesdits émetteurs lors d'un arrêt accidentel de l'installation, des moyens (6) étant prévus pour introduire les panneaux (7) dans l'étuve et les acheminer jusqu'à la sortie de cette dernière. 5- Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que la batterie d'émetteurs de rayons d'infrarouges moyens (2) est asso- ciée à une batterie d'émetteurs (3) de rayons infrarouges courts de lon- gueur d'onde comprise entre 0,76 et 2,m m, dont la mise en fonctionne- ment est commandée par un dispositif (4) détectant les surfaces métalli- ques.