Brevet FR2703618A1 — publié le 19941014

La présente invention concerne un dispositif et un procédé de décapage au laser, permettant le contrôle et le suivi en temps réel d'une surface à décaper, particulièrement adapté au décapage sélectif d'une ou de plusieurs couches de peinture. Lors du décapage de matériaux déposés en une ou plusieurs couches sur un support, il peut être utile de ne pas altérer celui-ci, particulièrement lorsque ce support est un matériau fragile ou de faible épaisseur. Il peut aussi être utile de ne décaper qu'une seule couche, par exemple une couche de finition, sans altérer les souscouches, afin d'éviter de toutes les remplacer. Les techniques de décapage les plus communément employées sont des techniques non sélectives: ce sont généralement des techniques chimiques ou mécaniques, comme le sablage, qui décapent toutes les couches simultanément et laissent le support à nu. Elles ne permettent donc pas le décapage d'une seule couche. D'autre part, elles altèrent toujours une partie non négligeable du matériau supportant les couches, et ne sont pas adaptées au décapage de surface non planes. Ces techniques utilisent de plus des liquides ou des solvants et ne réalisent donc pas un décapage propre. I1 est connu de décaper un revêtement au moyen d'un laser des dépôts ou des couches déposées sur un matériau. Mais les dispositifs de décapage au laser à ce jour n'ont pas pour objectif de surveiller et de contrôler en temps réel l'évolution du décapage, ce qui entraîne la détérioration du support à décaper, et de réaliser un décapage sélectif d'une ou de plusieurs couches sans altérer les sous-couches. De tels dispositif ne permettent pas non plus d'optimiser les paramètres de décapage en fonction de la nature du matériau formant le dépôt à décaper. Il existe aussi des dispositifs de décapage mécanique permettant de déterminer si le décapage a été total. C'est le cas notamment du brevet FR 2 549 606 qui décrit un dispositif de contrôle de l'élimination mécanique d'une couche ou d'un dépôt de matériau sur une surface, utilisant un disque abrasif, une source de rayonnement, et des moyens électroniques ou électriques de traitement de signaux et de commande. Cependant, ce dispositif utilise un disque abrasif, il en résulte donc un décapage non homogène, altérant le matériau sur lequel est déposé le revêtement. I1 ne permet pas un contrôle et un suivi en temps réel de l'opération, et n'est donc pas adapté au décapage sélectif d'une seule couche d'un système multicouches, et notamment, au décapage d'une couche de finition sans modifier les sous couches d'accrochage. Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif et un procédé de décapage au laser capables de décaper sélectivement une seule couche d'un revêtement multicouches sans altérer les sous couches d'accrochage ou de décaper entièrement le support mais sans altérer celui-ci. Le dispositif et le procédé selon l'invention permettent de plus de déterminer les paramètres d'impulsion laser optimisant le rendement du décapage en fonction de la nature du matériau formant la couche à décaper, et de gérer le positionnement du matériau à décaper. Pour ce faire, la présente invention a pour objet un dispositif de décapage d'un revêtement multicouches au moyen d'un laser de traitement, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens aptes à mesurer un deuxième rayonnement provenant de particules décapées ou du revêtement, en réponse à un premier rayonnement qui leur est appliqué. Un autre objet de l'invention est de proposer un dispositif de décapage d'un revêtement multicouche au moyen d'un laser, caractérisé en ce que le premier rayonnement est émis par le laser de traitement. Un autre objet de l'invention est de proposer un dispositif de décapage d'un revêtement multicouche au moyen d'un laser, caractérisé en ce que le second rayonnement correspond à une réflexion de premier rayonnement sur le revêtement multicouches. Un autre objet de l'invention est de proposer un dispositif de décapage d'un revêtement multicouche au moyen d'un laser, caractérisé en ce que le second rayonnement correspond à une transmission du premier rayonnement à travers le revêtement multicouches. Un autre objet de l'invention est de proposer un dispositif de décapage d'un revêtement multicouche au moyen d'un laser, caractérisé en ce que le second rayonnement correspond à une émission de rayonnement du revêtement multicouche ou de particules décapées. L'invention a également pour objet un procédé mettant en oeuvre le dispositif de décapage de revêtement multicouches au moyen d'un laser, caractérisé en ce qu'au moins une couche témoin ou des composés aptes à modifier la réponse optique d'une couche sont intercalés entre les couches du revêtement multicouches. L'invention a également pour objet un procédé mettant en oeuvre le dispositif de décapage de revêtement multicouches au moyen d'un laser, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour piloter des paramètres d'impulsion du laser du laser de traitement 1. L'invention a également pour objet un procédé mettant en oeuvre le dispositif de décapage de revêtement multicouches au moyen d'un laser, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour piloter la position du matériau à décaper par rapport au laser de traitement 1. Le dispositif de décapage selon l'invention permet ainsi de décaper sélectivement et de façon homogène des surfaces planes ou non, et d'autre part de réduire le temps de préparation des surfaces à décaper, car il n'est pas utile de masquer les parties à ne pas décaper. Ce dispositif permet donc de limiter les opérations de remise en peinture à l'unique réalisation de la couche de finition et donc une économie de produit et de temps. Divers autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lumière de la description d'un exemple de réalisation qui va suivre, donnée en référence au dessin annexé illustrant un schéma d'ensemble d'un dispositif de décapage de couches de peinture au moyen d'un laser de traitement selon l'invention, et éclairé par une source additionnelle dont le rayonnement est réfléchi sur le revêtement. D'après le dessin annexé, le dispositif de décapage selon un mode de réalisation de l'invention comporte un laser 1 apte à décaper un matériau 2, recouvert de souscouches 21, 22 et 23, une source de rayonnement 3 destinée à éclairer la surface du matériau, et un dispositif apte à mesurer la réponse optique de la couche qui est en train d'être décapée. Ce laser 1 est de préférence un laser excimère. Le rayonnement émis par ce laser 1 est orienté vers la surface à décaper au moyen d'un miroir 4, puis est concentré vers la zone de décapage au moyen d'une lentille convergente 5. La source de rayonnement 3 destinée à éclairer la zone irradiée peut être un source monochromatique ou polychromatique, dont les propriétés optiques sont choisies en fonction des propriétés optiques des couches à décaper. La source de rayonnement 3 est de préférence un laser sonde. Le rayonnement émis est dirigé vers la zone irradiée au moyen d'un miroir 6. Le rayonnement réfléchi par la surface traitée est ensuite capté par un détecteur 7, compatible avec la source de rayonnement choisie. On intercale, de façon connue, une sphère intégrante 8, entre la source de rayonnement et le détecteur, de préférence au-dessus de la surface traitée, pour réaliser une homogénéisation du signal réfléchi. Ce détecteur 7 permet d'obtenir un signal dont la lecture indique l'évolution en temps réel de la nature des différentes couches atteintes par le décapage. Ainsi, le pilotage du laser excimère peut être réalisé, dans le but, d'arrêter le décapage avant qu'une sous-couche ne soit décapée, ou d'éviter que le matériau 2 ne soit altéré. De plus, les paramètres du laser 1 peuvent être modifiés en fonction de la nature du matériau de la couche, afin d'optimiser le décapage. Selon une autre variante d'utilisation du dispositif de décapage selon l'invention, le rayonnement émis par la source de rayonnement 3 est transmis à travers le revêtement multicouche, puis est capté par le détecteur 7. Selon une autre variante d'utilisation, le détecteur 7 mesure un second rayonnement émis par le revêtement ou par des particules décapées, en réponse à l'excitation de ce revêtement ou de ces particules par le rayonnement émis par le laser excimère ou par le rayonnement émis par le laser sonde. Ainsi, le rayonnement réfléchi, transmis ou émis par des particules décapées est capté par le détecteur qui fourni, de même, un signal qui indique en temps réel l'évolution du décapage. La présente invention a aussi pour objet un procédé mettant en oeuvre le dispositif de décapage de revêtement multicouches décrit ci-dessus. Dans le but d'améliorer l'efficacité du dispositif de décapage, on introduit dans le système multicouches une couche témoin ou des composés qui aident ainsi à la détermination de la fin de décapage. On peut ainsi intercaler une couche ayant des propriétés optiques particulières ou introduire dans une des couches des particules qui modifient sa réponse optique. Le pilotage du laser de traitement selon ce procédé peut être réalisé en comparant la réponse optique du revêtement à des valeurs de longueur d'onde de rayonnement préalablement établies. Ainsi, en fonction du type de matériau qui en train d'être décapé grâce au dispositif de décapage, il est possible d'adapter les paramètres d'impulsion du laser de traitement afin de décaper le revêtement plus efficacement. Ce procédé est donc particulièrement adapté au décapage de couches ayant des propriétés optiques très proches. Le procédé selon la présente invention comporte également des moyens de positionnement du matériau à décaper. Ces moyens peuvent consister en un moteur linéaire ou des moyens équivalents, dont le pilotage est réalisé au moyen des signaux issus du capteur, afin de réaliser le décapage de toute la surface du revêtement, par déplacement de celuici, dès que les signaux issus du capteur auront indiqué que le décapage d'une ou de plusieurs couches d'une portion de revêtement a été réalisé. Des essais de décapage de revêtements multicouches constitués d'une couche de finition de peinture et de souscouches d'accrochage sur un substrat en aluminium au moyen d'un dispositif de décapage selon l'invention ont été réalisés. Le laser excimère utilisé pour le décapage est un laser Xecl émettant un rayonnement d'une longueur d'onde de 308 nanomètres ; la durée de vie des impulsions de ce laser est de 80 nanosecondes, l'énergie est de 2 joules par tir et la cadence est comprise entre 1 et 50 hertz. Le rayonnement excimère est délivré sur la surface par l'intermédiaire d'une lentille de focalisation de 28 centimètres de focale. Les dimensions de la zone irradiée sont de 4 millimètres par 6 millimètres. Le suivi en temps réel du décapage est ici obtenu par la mesure du signal de réflexion de la surface à 10,6 micromètres. Pour cela, on utilise un laser sonde C02 émettant un rayonnement d'une longueur d'onde de 10,6 micromètres, continu et de faible puissance dont le flux est dirigé par l'intermédiaire de miroirs vers la surface exposée au rayonnement excimère. Une sphère intégrante, placée au dessus de la surface traitée, permet de collecter l'ensemble du flux réfléchi par la surface à 10,6 micromètres. La mesure du flux réfléchi est effectuée par un détecteur pyroélectrique relié à un enregistreur ou un oscilloscope. Les variations du signal obtenu en temps réel au cours du décapage peuvent être reliées à la nature de la couche externe du système multicouche ; elles donnent donc en temps réel l'état d'avancement du décapage. C'est ainsi que le décapage sélectif d'un système multicouche constitué d'une couche externe de finition de peinture absorbante à 10,6 micromètres, d'une couche réfléchissante à 10,6 micromètres, et d'une sous couche d'accrochage absorbante à 10,6 micromètres sur un substrat d'aluminium tres réfléchissant à 10,6 micromètres a été réalisé en utilisant un laser XeCl avec une énergie de 1,95 joule par tir et une cadence de 10 hertz. Le diagnostic optique utilisant un laser sonde C02 a permis de visualiser en temps réel le décapage de la couche de finition après 45 tirs successifs, l'élimination après 80 tirs de la sous couche réfléchissante et la disparition après 250 tirs de la couche d'accrochage laissant alors apparaître le substrat. Ce dispositif a donc permis de décaper de façon sélective les différentes couches de peinture et d'arrêter le traitement pour décaper les couches les unes après les autres, sans altérer le substrat. Le décapage n'a pas émis de particules ou déchets et a été rapide, propre et homogène. REVENDICATIONS 1. Dispositif de décapage d'un revêtement multicouches (2) au moyen d'un laser de traitement (1), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens aptes à mesurer un deuxième rayonnement provenant de particules décapées ou du revêtement en réponse à un premier rayonnement qui leur est appliqué. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier rayonnement provient du laser de traitement (1). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le second rayonnement correspond à une réflexion du premier rayonnement sur le revêtement multicouches (2). 4. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le second rayonnement correspond à une transmission du premier rayonnement à travers le revêtement multicouches (2). 5. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le second rayonnement correspond à une émission de rayonnement du revêtement multicouche (2) ou de particules décapées. 6. Dispositif selon la revendications 1, caractérisé en les moyens de mesure comportent un capteur (7). 7. Dispositif selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que le capteur (7) est un capteur thermique. 8. Dispositif selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que le capteur (7) est un capteur optique. 9. Procédé mettant en oeuvre le dispositif de décapage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une couche témoin ou des composés aptes à modifier la réponse optique d'une couche sont intercalés entre les couches du revêtement multicouches. 10. Procédé mettant en oeuvre le dispositif de décapage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour piloter des paramètres d'impulsions du laser de traitement (1). 11. Procédé mettant en oeuvre le dispositif de décapage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour piloter le positionnement du matériau à décaper par rapport au laser de traitement (1).