Brevet FR2620648A1 — publié le 19890324

La présente invention concerne un procédé d'assemblage de deux éléments. Elle concerne plus particulièrement un procédé d'assemblage par collage. Elle concerne aussi les produits obtenus avec un tel procédé ainsi que les éléments utilisés dans ce procédé. L'industrie moderne est de plus en plus souvent confrontée à des problèmes d'assemblage de pièces ou d'éléments constitutifs d'un ensemble. On connaît bien entendu de très nombreux dispositifs d'assemblage mécanique tel que boulons, vis, rivets. On peut noter aussi la soudure comme moyen relativement courant d'assemblage du moins pour certains types de matériaux. Mais à l'heure actuelle, le collage est un procédé d'assemblage de plus en plus 0 courant et répandu. Ce type d'assemblage a été beaucoup développé car de nouvelles colles de haute performance sont apparues sur le marché. On peut ainsi noter les colles du type cyanoacrylate, époxy ou polyuréthane. L'assemblage de pièces par collage est une technique intéressante, mais qui présente un certain nombre d'inconvénients. En effet, certaines colles nécessitent un chauffage afin d'obtenir par exemple la polymérisation de différents constituants; certaines autres ont un effet immédiat, mais les colles utilisées sont très chères et ne peuvent être utilisées que pour de petits collages. Dans tous les cas, le collage est une opération coûteuse non fiable, nécessitant le plus souvent une main d'oeuvre importante et généralement compétente qui doit le plus souvent travailler dans un environnement souvent hostile voire même toxique 0 (vapeur de cyanure, amines volatiles) avec les adhésifs liquides. Ces inconvénients ont déjà été résolus par utilisation de colle thermodurcissable ou thermoplastique ou de thermodurcissable préimprégné ou encore thermofusible. Mais les colles thermodurcissables présentent néanmoins l'inconvénient d'être difficilement utilisables pour assembler des éléments isolants ou mauvais conducteurs, comme par exemple du bois ou de la mousse synthétique, telle que mousse polyuréthane, acrylique, phénolique, polyéthylène ou autre. En effet, pour qu'il y ait durcissement de la colle, il est nécessaire de chauffer au travers lesdits éléments plus ou moins isolants, ce qui nécessite une grande dépense d'énergie. On peut aussi utiliser des films de colle thermofusible connue aussi sous la dénomination 0 "hot melt", mais les procédés de mise en oeuvre sont délicats car il faut les amener au- dessus du point de fusion et mettre en contact les surfaces à coller très rapidement. Cette opération de mise en contact est d'autant plus délicate et difficile que les surfaces à coller sont de grandes dimensions. La présente invention veut donc résoudre tous ces inconvénients et propose un procédé de collage particulièrement simple, fiable et économique. Le procédé selon l'invention consiste à utiliser un film de colle thermoplastique thermofusible ou thermodurcissable chauffé par un élément conducteur résistif. Grâce à un tel procédé, on chauffe directement la colle et il y a diminution de la consommation d'énergie et réduction du temps de cycle pendant lequel on doit maintenir la pression de contact. Selon un mode préféré de l'invention, l'élément de collage est constitué par un film de colle rendu autochauffant par un élément résistif. Selon une caractéristique complémentaire, I'élément de collage est constitué par un film de colle comprenant l'élément résistif pouvant être alimenté en courant électrique. L'élément de collage est donc autochauffant. Bien entendu, I'élément de collage constitué par un film thermoplastique thermofusible ou thermodurcissable peut être associé à différents éléments résistifs, comme du cuivre, de 1 0 I'acier, du constantan, du ferronickel, de l'aluminium, du carbone, etc. De plus, les éléments résistifs peuvent avoir différentes présentations, comme par exemple sous forme de grille, de tissu ou de mat, voir même de poudre métallique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention se dégageront de la description qui va suivre en regard des dessins annexés qui ne sont donnés qu'à titre d'exemples non limitatifs. 1 5 La figure 1 montre en perspective deux éléments assemblés. Les figures 2 à 11 représentent un premier mode de réalisation du procédé selon l'invention. Les figures 2, 3, 3a, 3'a, 4, 5,6,7, 7a représentent différents mode de réalisation d'élément de collage. Les figures 8, 9, 10, 11 représentent les différentes phases d'un mode de réalisation du procédé selon l'invention. La figure 12 représente en perspective deux éléments à assembler. Les figures 13 et 14 représentent deux variantes d'éléments résistifs correspondants. Les figures 15 et 18 représentent des variantes du procédé ainsi que des variantes d'élément de collage correspondant. Les figures 19 et 20 montrent une autre variante. La figure 1 montre deux éléments assemblés selon l'invention, à savoir un premier élément (1) rendu solidaire d'un deuxième élément (2) grâce à un élément de collage (3). L'élément de collage (3) est selon un mode de réalisation préféré de l'invention constitué par un film thermofusible ou thermodurcissable rendu autochauffant par incorporation d'un élément résistif (5,51). Le film thermofusible peut être par exemple un thermoplastique du type ionomère (copolymère d'éthylène et d'acide méthacrylique), un copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle (EVA), un polyamide ou une combinaison de ces types. L'idée consiste à chauffer directement l'élément de collage grâce à son élément résistif (5,51) pour porter le film thermofusible à une température sensiblement égale à son point de fusion et à assembler les deux éléments à l'aide de celui-ci devenu mou ou liquide en utilisant son aptitude à mouiller les deux substrats face à face, et à se figer de nouveau après refroidissement sous la forme d'un film jointif. Les figures 2, 3 et 3a représentent un mode de réalisation d'un élément de collage (3). Selon cette variante, I'élément résistif (5) est noyé dans le film thermofusible (30). Ceci peut être réalisé par pressage, plaxage, pelliculage ou coextrusion qui sont des procédés bien connus en soi et sur lesquels nous ne reviendrons pas. Précisons aussi que le plaxage ou pelliculage peut être fait des deux côtés de l'élément résistif (5) par deux feuilles (30, ') comme selon les figures 2, 3, 3a, ou d'un seul côté comme selon la figure 3'a. Selon le mode représenté, l'élément résistif (5) se présente sous la forme de fils sensiblement parallèles qui peuvent être du cuivre, de l'acier, du ferronickel, du constantan, ou des fils ou fibres de carbones. 0 Le chauffage de l'élément de collage (3) est provoqué par exemple par l'alimentation en courant électrique de l'élément résistif (5) qui est alors utilisé comme résistance chauffante. A cet effet, pour permettre la mise sous tension, l'élément résistif (5) présente des prolongements (50) dépassant du film thermofusible. L'exemple représenté à la figure 2 montre une présentation de fils résistifs en parallèle mais on pourrait tout aussi bien avoir la présentation représentée à la figure 4. La figure 5 montre une variante selon laquelle l'élément résistif (5) se présente sous forme d'une grille métallique ou de carbone. Le problème des dispositions précédentes réside dans le fait qu'il y a concentration de chaleur au niveau des fils ou fibres et que par conséquent, la fusion du film thermofusible :0 n'est pas homogène et peut n'être pas tout à fait satisfaisante et le collage risque d'être déficient dans certaines zones. Aussi, une autre solution particulièrement avantageuse consiste à utiliser comme élément chauffant du mat de carbone non tissé constitué par exemple par des fibres de carbone de longueur de 6 à 24 mm liées par un produit fixatif faisant office de liant entre les différents fibres. Les fibres de carbone sont de préférence à base de polyacrylonitrile plus communément appelé PAN. La structure du mat de carbone est analogue à celle d'un buvard de cellulose. L'avantage du mat de carbone comme élément chauffant est d'obtenir une distribution homogène et régulière de la chaleur par effet joule sur toute la surface du plan d'assemblage en provoquant une fusion régulière du film thermofusible. O0 Les figures 6, 7 et 7a sont des vues identiques aux vues 2, 3 et 3a montrant un élément d'assemblage (3) constitué par un mat de carbone (51) pris en sandwich entre deux couches (30 et 30') de thermoplastique. Le procédé d'assemblage selon l'invention utilise l'élément d'assemblage (3) décrit précédemment. Ledit procédé, dans un mode de réalisation donné à titre d'exemple, consiste àA: a) préparer les éléments à assembler (1 et 2) ainsi que l'élément de collage (fig. 8); b) mettre l'élément de collage (3) en position entre les deux éléments à assembler (1,2) figure 9 c) mettre les deux éléments à assembler (1,2) en contact avec l'élément de collage (3) figure 10 d) alimenter en courant électrique (52) l'élément résistif (5) en maintenant une légère pression P (figure 11); pendant cette phase, l'élément résistif monte en température et provoque la mise en fusion du film thermofusible qui assure, comme nous l'avons vu précédemment, le collage des deux éléments (1,2). Il suffit de maintenir le courant pendant quelques instants comme par exemple une minute e) débrancher et laisser refroidir. On comprend donc l'intérêt d'un tel procédé car on chauffe directement l'élément destiné à 1 0 être mis en fusion sans chauffer les éléments à assembler. L'utilisation du mat de carbone comme élément chauffant présente aussi l'intérêt de pouvoir être découpé facilement ou réalisé selon diverses formes. Cela présente un intérêt fondamental lorsque les éléments à assembler ont des surfaces d'assemblage (20, 10) de forme évolutive et/ou compliquée: une telle forme est par exemple représentée à la figure 12. On constate sur cette forme une évolution dans la largeur de la surface à coller avec une zone étroite centrale (180). Or, la résistance électrique étant R = p l/s, on voit que R est inversement proportionnelle à la section si bien que la résistance R de l'élément chauffant sera irrégulière et la puissance de chauffe non homogène sur la surface à coller. On peut pallier cette irrégularité en pratiquant des découpes (500) dans l'élément résistif comme cela est représenté aux figures 13 et 14, qui montrent deux variantes, cet élément résistif étant alors associé au film thermofusible pour constituer l'élément de collage. On peut aussi opérer comme selon les figures 15 et 16, à savoir que ce sont les deux éléments à assembler (1 et 2) qui possèdent sur leur surface à coller le matériau thermofusible (30, 30'), l'élément résistif (51) étant alors indépendant. On peut aussi utiliser un mat de carbone n'ayant un pelliculage que d'un côté comme selon les figures 17 et 18. Dans ce cas, l'élément (1) ou l'élément (2) comporte le matériau thermofusible 30 tandis que le mat porte une seule couche de matériau thermofusible (30'). Les figures 19 et 20 représentent une variante d'exécution du procédé selon l'invention. Selon celle-ci, les éléments (1, 2, 30, 5, 30') constituants l'ensemble de collage sont indépendants les uns des autres et associés seulement au moment de réalisation du procédé en lui-même comme selon la figure 20. Les différents éléments (1, 30, 5, 30', 2) étant mis les uns sur les autres, il suffit alors de brancher l'élément résistif (5) en maintenant sur l'ensemble comme dans les cas précédents une légère pression P. Bien entendu, la présente description n'est donnée qu'à titre indicatif, et l'on pourrait adopter d'autres mises en oeuvre de l'invention sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. REVENDICATIONS 1. Procédé d'assemblage de deux éléments (1,2) caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser comme élément de collage (3) de la colle (30,30') chauffée par un élément chauffant. 2. Procédé d'assemblage selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser comme élément chauffant un élément conducteur résistif (5, 51). 3. Procédé d'assemblage selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser comme élément conducteur résistif (5) un fil métallique tel que du cuivre, de l'acier ou du constantan. 4. Procédé d'assemblage selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'il consiste à 0 utiliser comme élément conducteur résistif (5) des fibres de carbone ou des fils métallisés. 5. Procédé d'assemblage selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser un élément conducteur résistif se présentant sous la forme d'une grille ou de fils ou fibres sensiblement parallèles. 6. Procédé d'assemblage selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser un élément conducteur résistif constitué par du mat de carbone non tissé (51). 7. Procédé d'assemblage selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser comme colle un film thermoplastique ou thermodurcissable (30, 30'). 8. Procédé d'assemblage selon l'une quelconque des revendications I à 6 caractérisé en ce 0 qu'il consiste à utiliser comme colle un film thermofusible ou feuille de matériau thermofusible. 9. Procédé d'assemblage selon la revendication 7 caractérisé en ce que le matériau thermofusible est par exemple du polymère thermofusible tel qu'un ionomère (copolymère d'éthylène et d'acide méthacrylique) ou un copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle ou un polyamide. 10. Procédé d'assemblage selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'il consiste à mettre en position le film de colle (30, 30') avec son élément résistif (5, 51') entre les deux éléments (1, 2) à assembler et d'alimenter ledit élément résistif en courant électrique (52) en maintenant une légère pression "P" sur lesdits éléments à assembler. IO 11. Procédé d'assemblage selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser un élément de collage (3) constitué par un film thermofusible (30, 30') rendu autochauffant par incorporation de l'élément résistif (5, 51) chauffant. 12. Procédé d'assemblage selon l'une quelconque des revendications 7, 10, 11 caractérisé en ce qu'il consiste à porter le film thermodurcissable à un température sensiblement égale à son point de durcissement. 13. Procédé d'assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 caractérisé en ce qu'il consiste à porter le film thermofusible (30, 30') par branchement électrique (52) à une température sensiblement égale à son point de fusion en venant y appliquer les éléments (1, 2) à assembler ou en les maintenant appliqués. 14. Procédé d'assemblage selon la revendication 13 caractérisé en ce qu'il consiste, dans les différents phases suivantes, à: a) préparer les éléments (1,2) à assembler, ainsi que l'élément de collage (3) b) placer l'élément de collage (3) en position entre les deux éléments à assembler puis mettre les différents éléments en contact; c) alimenter en courant électrique l'élément résistif (5, 51) de l'élément de collage (3) en maintenant une légère pression "P" sur les éléments à assembler d) laisser refroidir. 15. Elément de collage selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 caractérisé en ce que l'élément résistif (5, 51) est disposé entre deux feuilles (30, 30') de matériau thermofusible. 16. Elément de collage selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 caractérisé en ce que l'élément résistif (5, 51) est disposé sur une feuille (30) de matériau thermofusible. 17. Elément de collage selon la revendication 15 ou 16 caractérisé en ce que l'élément de collage est obtenu par pressage, plaxage, pelliculage ou coextrusion. 18. Elément de collage selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 caractérisé ence que l'élément résistif (5, 51) comprend des prolongements (50) permettant le branchement de celui-ci.