Brevet FR2704177A1 — publié le 19941028

PROCEDE ET DISPOSITIF DE POLYMERISATION RAPIDE D'UNE LIAISON COLLEE PAR SOUDURE A HAUTE FREOUENCE La présente invention se rapporte au collage par polymérisation rapide à haute fréquence, d'éléments de structure en matériau thermoplastique. Elle trouve une application privilégiée, mais non exclusive, dans l'assemblage d'éléments de carrosserie et/ou de châssis de véhicule automobile en matériau composite. La mise en oeuvre d'opérations de collage structural, lors de l'assemblage de véhicules automobiles en grande série, nécessite une réticulation extrémement rapide des adhésifs. Cette réticulation doit dans tous les cas être éffectuée en moins de 30 secondes. Le chauffage des adhésifs se fait le plus souvent par conduction thermique, soit par passage en étuve, soit par application d'une pression de part et d'autre de la liaison. Ces techniques ont pour principal inconvénient de réclamer un temps de collage relativement long, de l'ordre de 20 à 30 minutes. La technique du chauffage de la colle à haute fréquence est intéressante en ce qu'elle permet d'obtenir des temps de collage très courts. Cependant, elle ne peut être appliquée à des liaisons collées présentant une ou plusieurs lames d'air entre les supports. Par la publication FR 2 106 459, on connaît un procédé de liaison de couches en matières plastiques poreuses par soudure à haute fréquence. Cette publication décrit également un dispositif de soudure comportant deux éléments qui compriment les couches à assembler, sur lesquelles sont appliquées une paire d'électrodes recevant une énergie à haute fréquence. Un tel dispositif convient parfaitement pour assembler des pièces, planes ou non, dans la mesure où les zones de collage sont situées en bordure de oelles-ci, et où la conformation des pièces permet d'appliquer directement les électrodes de part et d'autre des parties collées. Son application suppose donc que les zones de collage soient accessibles de chaque côté de la liaison collée, et que la conformation des pièces à assembler permette d'exercer une pression de part et d'autre de celles-ci. Dans la pratique, certains assemblages structuraux ne permettent pas d'accéder directement aux parties collées La présente invention vise à élargir le champ d'application de la polymérisation rapide par soudure à haute fréquence, au collage d'élément structuraux complexes. Elle concerne un procédé de polymérisation rapide par soudure à haute fréquence d'une liaison collée entre deux éléments en matériau thermoplastique, au moyen d'une paire d'électrodes reliées à une source d'énergie à haute fréquence. Ce procédé est caractérisé en ce qu'on place les deux électrodes du même côté de la liaison collée de telle sorte qutil y ait continuité de matière entre la première électrode, les deux éléments à assembler, la liaison collée et la seconde éléctrode. Selon un mode de réalisation de l'invention, les deux électrodes sont appliquées contre le même élément de l'assemblage. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'un au moins des éléments de l'assemblage renferme une lame d'air. Selon un mode de réalisation de l'invention, un des deux éléments de l'assemblage est un plancher de véhicule automobile à double paroi. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'un des éléments de 1'assemblage est un tablier avant de véhicule à double paroi L'invention concerne également un dispositif de polymérisation rapide par soudure à haute fréquence, d'une liaison collée entre deux éléments en matériau thermoplastique, comportant une paire d'électrodes reliées à une source d'énergie à haute fréquence. Ce dispositif est caractérisé en ce que les deux électrodes sont disposées du même côté de la liaison collée, de telle sorte qu'il y ait continuité de matière entre la première électrode, les deux éléments de l'assemblage, la liaison collée et la seconde électrode. Selon un mode de réalisation de l'invention, les deux électrodes sont parallèles. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation particulier de celle-ci, en liaison avec les dessins annexés, sur lesquels - les figures I et 2 illustrent l'art antérieur connu, - la figure 3 se rapporte à l'invention, et - la figure 4 est une coupe transversale partielle d'un châssis de véhicule, réalisée au niveau de la fixation du plancher sur le tablier avant. Les figures 1 et 2 représentent deux pièces 1, 2, en matériau thermoplastique telles que des éléments de structure appartenant au châssis d'un véhicule automobile. Ces deux pièces 1, 2, sont assemblées par une liaison collée ou joint de colle 3, disposée entre celles-ci. Les dispositifs de polymérisation connus, dont l'utilisation est illustrée par les figures I et 2, comportent deux électrodes 5, 6 appliquées de part et d'autre des pièces 1,2 de l'assemblage. Sur la figure 1, il y a continuité de matière entre les électrodes 5, 6, les deux pièces à assembler 1, 2, et le joint de colle 3. L'établissement d'une tension alternative à haute fréquence par le générateur 7 entre les électrodes 4, 5, fait apparaître un champ électrique alternatif E au sein du joint de colle 3. Le champ électrique E est orienté perpendiculairement au plan du joint de colle 3. Son sens s inverse à la fréquence du courant, et l'échauffement très rapide du joint de colle 3 qui en résulte, assure sa polymérisation à une vitesse compatible avec les exigences d'un process industriel, tel que l'assemblage d'éléments de carrosserie de véhicule automobile en matériau composite. La disposition illustrée par la figure 1, selon laquelle chacune des pièces assemblées 1, 2 est accessible directement au niveau du joint de colle 3, permet d'utiliser sans adaptation particulière les dispositifs de soudure à haute fréquence connus. En revanche, l'assemblage d'éléments creux, tels que des caissons ne permet pas d'appliquer directement les électrodes de part et d'autre des parties collées. La figure 2 illustre un assemblage de ce type, selon lequel l'une des deux pièces, est constituée de deux parties 1, 1' éloignées l'une de l'autre au niveau du joint de colle 3. La conformation de la pièce 1,1' ne permet pas de placer directement ltélectrode sur sa partie collée 1'. En d'autres termes, la discontinuité de la matière entre les électrodes 4, 5, et le joint de colle 3 ne permet pas l'établissement du champ électrique alternatif nécessaire à sa polymérisation. L'assemblage des deux pièces 1, 2, ne pourra donc pas être réalisé avec les dispositifs de polymérisation connus, car le chauffage par haute fréquence se produirait alors dans la lame d'air existant entre les parties 1 et 1' du premier élément 1, 1', et non dans le joint de colle 3. Selon l'invention, il est maintenant proposé de placer les deux électrodes 5, 6 du même côté des pièces à assembler 1, 2. Cette disposition, illustrée par la figure 3, rétablit la continuité de matière entre les électrodes 5, 6, les pièces à assembler 1, 2 et le joint de colle 3. Elle permet d'établir au sein de celui-ci un champ électrique E, orienté sensiblement dans son - plan. L'utilisation d'électrodes disposées d'un même côté de la liaison collée permet de s'affranchir de la lame d'air, et donc de la solution de continuité entre les électrodes 5, 6, mise en évidence sur la figure 2. Le champ alternatif E, produit entre les deux éléctrodes 5, 6, placées parallèlement l'une à l'autre du même côté de la liaison collée 3, parcourt celle-ci dans son plan, et non plus perpendiculairement à celui-ci. Le phénomène d'échauffement par pertes diélectriques se produit donc bien dans le joint de colle 3, et non dans la lame d'air. L'adhésif 3 peut ainsi réticuler dans le temps imposé. De plus, la réticulation rapide du joint de colle 3 peut être obtenue, même lorsque les pièces à assembler sont accessibles d'un seul côté. La figure 4 illustre l'application de l'invention au collage de deux éléments de châssis automobile 1, 2 en matériau composite. Cette figure est une coupe partielle d'un châssis, effectuée selon un plan vertical longitudinal, au niveau de la fixation du plancher 1 sur le tablier avant 2. Le plancher 1 se présente sous la forme d'un caisson creux, constitué par deux parois 1', 1" collées, en matériau composite. Le tablier avant 2 comporte également deux parois 2', 2", maintenues à distance par une traverse 8 s'étendant perpendiculairement au plan de coupe, sur toute la largeur du véhicule. La traverse 8 est fixée au moyen de deux goujons verticaux 9, 10 sur un berceau métallique 1 1 renfermant un élément intercalaire 12. Les deux goujons verticaux 9, 10 traversent le berceau métallique 11, l'élément intercalaire 12 et les deux parois 2', 2" du tablier avant 2. La paroi supérieure du plancher 1' est en appui sur l'extrémité supérieure des goujons 9, 10. On comprendra qu'en raison de la structure en caisson du plancher 1 et du tablier 2, il est impossible de placer des électrodes de 5, 6 soudure de part et d'autre des zones de collage A, B, C, du plancher 1 sur le tablier 2. Le dispositif proposé par l'invention trouve donc une application particulièrement avantageuse dans le collage du plancher 1 sur le tablier 2 en A, B et C. Cette application permet de simplifier considérablement la réalisation d'une base roulante de véhicule en matériau composite. Toutefois, elle ne présente aucun caractère limitatif. Bien au contraire, l'exemple illustré par la figure 4 met en évidence l'intérêt de l'invention, pour le collage de tout type d'élément de structure, en matériau composite ou non. Les avantages de l'invention sont nombreux. Parmi ceux-ci, on peut citer sa facilité de mise en oeuvre, et l'étendue de son champ d'application. REVENDICATIONS [1] Procédé de polymérisation rapide par soudure à haute fréquence d'une liaison collée (3) entre deux éléments en matériau thermoplastique, (1, 2), au moyen d'une paire d'électrodes (5, 6) reliées à une source d'énergie à haute fréquence (7), caractérisé en ce qu'on place les deux électrodes (5, 6) du même côté de la liaison collée (3), de telle sorte qu'il y ait continuité de matière entre la première électrode (5), les deux éléments à assembler (1,2), la liaison collée (3), et la seconde éléctrode (6). [2] Procédé de polymérisation rapide selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux électrodes (5, 6) sont appliquées contre le même élément (1, 2) de l'assemblage. [3] Procédé de polymérisation rapide selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'un au moins des éléments (1, 2) de l'assemblage renferme une lame d'air. [4] Procédé de polymérisation rapide selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'un des deux éléments (1) de l'assemblage est un plancher de véhicule automobile à double paroi (1', 1"). [5] Procédé de polymérisation rapide selon les revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que l'un des éléments (2) de l'assemblage est un tablier avant de véhicule à double paroi (2', 2") [6] Dispositif de polymérisation rapide par soudure à haute fréquence, d'une liaison collée (3) entre deux éléments en matériau thermoplastique, comportant une paire d'électrodes (5, 6) reliées à une source d'énergie à haute fréquence (7), caractérisé en ce que les deux électrodes (5, 6) sont disposées du même côté de la liaison collée (3), de telle sorte qu'il y ait continuité de matière entre la première électrode (5), les deux éléments (1, 2) de l'assemblage, la liaison collée (3), et la seconde électrode (6). [7] Dispositif de polymérisation selon la revendication 6, caractérisé en ce que les deux électrodes (5, 6) sont parallèles.