Brevet FR3007413A1 — publié le 20141226

PROCEDE DE BORDURAGE DE PANNEAUX COMPOSITES, RUBAN POUR LA MISE EN OEUVRE DU PROCEDE, PANNEAU OBTENU PAR LE PROCEDE ET MACHINE DE MISE EN OEUVRE DU PROCEDE. L'invention concerne un procédé de bordurage de panneaux composites pouvant être utilisés comme planchers ou éléments d'habillage de parois intérieures d'avion. L'invention concerne également un ruban pour la mise en oeuvre du procédé, un panneau obtenu par le procédé et une machine de mise en oeuvre du procédé. Dans de nombreux secteurs et, notamment, l'aéronautique, le gain de poids est une préoccupation majeure pour améliorer l'efficacité énergétique des appareils. Le gain de poids est généralement en contradiction avec l'autre préoccupation majeure des ces secteurs : la résistance mécanique. Dans l'exemple d'un aéronef, de nombreux éléments sont constitués de matériaux composites alliant un poids faible et une résistance mécanique accrue. Actuellement, les planchers ou les éléments d'habillage de parois sont majoritairement composés de panneaux composites comprenant une âme centrale en nid d'abeille (ou « nida »), et deux « peaux » fixées de part et d'autre du nida. Ces peaux comprennent une ou plusieurs couches de matériaux identiques ou différents, tel qu'illustré à la figure 1. Sur cette figure, le panneau illustré comprend : - une âme 1 en nid d'abeille en poly(p-phénylènetéréphtalamide), de part et d'autre de laquelle sont disposées deux peaux comprenant chacune : - un pli interne 2, 3 en contact avec l'âme 1 en nid d'abeille, et comprenant : - un tissu 2a, 3a de fibre de verre E imprégné d'au moins 70% en poids de résine époxy, et de masse inférieure ou égale à 30 g/m2, le tissu 2a, 3a étant en contact avec l'âme 1 en nid d'abeille ; et une nappe 2b, 3b de fibres de carbone unidirectionnelles orientées selon une première direction, de module d'élasticité compris entre 275 et 300 GPa, de masse inférieure ou égale à 100 g/m2, et pré imprégnée entre 30% et 40 `)/0 en poids d'une résine époxy; - un pli externe 4, 5, en contact avec le pli interne 2, 3 correspondant, comprenant : - une nappe 4a, 5a de fibres de carbone unidirectionnelles orientées selon une deuxième direction différente de la première direction de la nappe 2b, 3b de fibres de carbone du pli interne 2, 3, de module d'élasticité compris entre 275 et 300 GPa, de masse inférieure ou égale à 100 g/m2, et pré imprégnée entre 30% et 40 ()/0 en poids d'une résine époxy, la nappe 4a, 5a de fibres de carbone unidirectionnelles de chaque pli externe 4, 5 étant en regard de la nappe 2b, 3b de fibres de carbone unidirectionnelles du pli interne correspondant 2, 3 ; et un tissu 4b, 5b de fibre de verre E de masse inférieure ou égale à 30 g/m2, et pré imprégné d'au moins 70% en poids de résine époxy. D'autres panneaux composites peuvent être bordurés avec le procédé selon l'invention. Actuellement, le bordurage d'un panneau composite est mis en oeuvre par l'utilisation d'une résine de bordurage bi-composant de type 20 CF230/238 de chez Axson0 possédant une densité de 0,68 (680 kg/m3). Afin de garantir une résistance mécanique et une tenue suffisantes, cette résine oblige un trépanage de l'âme en nid d'abeille du composite sur une profondeur d'au moins 3mm. L'état de surface de la résine est obtenu en passant une spatule plate pour lisser le bordurage mais il est 25 souvent nécessaire de repasser en usinage pour assurer une finition acceptable. Afin d'améliorer le temps de séchage de la résine, il est nécessaire de passer l'ensemble du composite en étuve pendant 5 heures. Le procédé de l'état de la technique présente donc les 30 inconvénients suivants : - une masse de l'ensemble au mètre linéaire trop élevée (20 g au mètre pour un panneau d'épaisseur lOmm). - l'obligation d'usiner le nid d'abeille en préparation de l'application de la résine. - un temps de séchage / passage en étuve très long et nécessitant un entreposage adapté. - l'usinage facultatif, mais quasiment toujours mis en oeuvre, du bordurage en résine pour obtenir l'état de surface demandé par les constructeurs. L'invention a donc pour objectif de proposer un procédé de bordurage plus rapide, plus efficace et plus facile à mettre en oeuvre en ne demandant que peu d'étapes, et permettant d'obtenir un panneau allégé par rapport au même panneau borduré selon le procédé de l'état de la technique. A cette fin, l'invention a pour objet un procédé de bordurage d'un panneau composite comprenant : - une étape (a) de fourniture d'un panneau composite d'épaisseur déterminée présentant deux faces planes et une tranche à bordurer, et de fourniture d'un ruban en matériau polymère de largeur supérieure à l'épaisseur du panneau composite, et comportant une première face, dite « interne », et une deuxième face, dite « externe », par référence à la position d'utilisation ; - une étape (b) d'application du ruban et d'un adhésif sur la tranche et sur une partie périphérique des faces planes du panneau composite de telle sorte que l'adhésif se situe entre le panneau composite et la face interne du ruban. Selon d'autres modes de réalisation : le ruban fourni à l'étape (a) peut comprendre une face interne présentant une couche d'adhésif protégée par un film protecteur retirable, l'étape (b) comprenant les sous-étapes suivantes : - une étape (b1) de retrait du film protecteur du ruban pour mettre à nu l'adhésif - une étape (b2) d'application de la face interne du ruban portant la couche d'adhésif sur la tranche et sur une partie périphérique des faces planes du panneau composite ; le ruban fourni à l'étape (a) peut comprendre une face interne dépourvue d'adhésif, l'étape (b) comprenant les sous-étapes suivantes : - une étape (b'1) de dépôt d'un adhésif directement sur la tranche et sur une partie périphérique des faces planes du panneau composite ; - une étape (b'2) d'application de la face interne du ruban sur la couche d'adhésif portée par la tranche et par une partie périphérique des faces planes du panneau composite ; le procédé de bordurage peut comprendre, en outre, une étape (a) de dépôt d'un revêtement antiadhésif sur la face externe du ruban, l'étape (a) étant mise en oeuvre avant l'étape (b). le panneau de bordurage peut présenter au moins un coin saillant, le procédé comprenant, en outre, une étape (13) de retrait localisé du revêtement antiadhésif au niveau des coins saillants pour créer des zones localisées dépourvues de revêtement antiadhésif, et une étape (y) de collage du ruban sur lui-même au niveau des coins dépourvus de revêtement antiadhésif. L'invention a également pour objet un ruban de bordurage d'un panneau composite pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, le ruban étant constitué d'un matériau polymère et comprenant, sur une face, une couche d'adhésif protégée par un ruban protecteur. Selon d'autres modes de réalisation : la face ne portant par l'adhésif peut présenter un revêtement antiadhésif ayant une résistance au pelage inférieure ou égale à 1N/25mm, mesurée selon la norme ASTM D 1781. le matériau polymère peut être du poly(téréphtalate d'éthylène) (PET), le ruban présentant une épaisseur de 50 pm ± 2 pm. L'invention a également pour objet un panneau composite présentant un ruban de bordurage sur toute sa tranche et sur une partie périphérique des ses deux faces planes. L'invention a également pour objet une machine pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, ladite machine comprenant au moins un premier rouleau applicateur, dit « de tranche » destiné à entrer en appui contre la tranche à bordurer du panneau composite, et au moins deux rouleaux applicateurs, dits « de surface », destinés à entrer en appui sur la partie périphérique des faces planes du panneau composite, ces deux rouleaux de surface étant sensiblement perpendiculaires par rapport au rouleau de tranche en position opérationnelle. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée ci-après faite en référence aux dessins annexés qui représentent, respectivement : - la figure 1, une vue schématique en coupe d'un panneau composite utilisable dans le procédé de bordurage selon l'invention ; - la figure 2, une vue schématique en coupe d'un ruban en matériau polymère pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention ; - la figure 3, une vue schématique en plan vue de dessus, d'une partie d'un panneau composite sur la tranche duquel un ruban selon l'invention est en cours de pose ; - la figure 4, une vue schématique en coupe d'une partie d'un panneau composite sur la tranche duquel un ruban selon l'invention est en cours de pose ; - la figure 5, une vue schématique en coupe d'une partie d'un panneau composite sur la tranche duquel un ruban selon l'invention est posé ; et - la figure 6, une vue schématique en perspective d'un panneau composite selon l'invention, comprenant un ruban de bordurage sur toute sa tranche et sur une partie périphérique de ses deux faces planes. L'invention est basée sur l'idée de remplacer la résine de bordurage par un ruban collé sur la tranche, mais également sur une zone périphérique du panneau. Ce ruban peut être préencollé lors de sa fabrication, ou il peut être déposé sur une couche de colle déposée, lors du bordurage, sur la tranche et sur une zone périphérique du panneau. Le procédé de bordurage d'un panneau composite selon l'invention comprend une étape (a) de fourniture d'un panneau composite d'épaisseur e déterminée présentant deux faces planes et une tranche à bordurer, et de fourniture d'un ruban en matériau polymère de largeur LR supérieure à l'épaisseur e du panneau composite. Comme illustré en figure 2, le ruban 20 comporte une première face 21, dite « interne », et une deuxième face 22, dite « externe », par référence à la position d'utilisation. Le procédé de bordurage comprend également une étape (b) d'application du ruban 20 et d'un adhésif 30 sur la tranche T et sur une partie périphérique P (délimitée sur la figure 3 par la zone pointillée) des faces planes 101 du panneau composite 10 de telle sorte que l'adhésif 30 se situe entre le panneau composite 10 (la tranche T et la partie périphérique P) et la face interne 21 du ruban 20. Selon un premier mode de réalisation, le ruban fourni à l'étape (a) comprend une face interne dépourvue d'adhésif, et l'étape (b) comprenant les sous-étapes (b'1) de dépôt d'un adhésif directement sur la tranche et sur une partie périphérique des faces planes du panneau composite, et (b'2) d'application de la face interne du ruban sur la couche d'adhésif portée par la 15 tranche et par une partie périphérique des faces planes du panneau composite. Ce mode de réalisation présente l'avantage de pouvoir utiliser un ruban très simple de fabrication. Néanmoins, il est nécessaire de procéder en deux passes : une passe de dépôt de l'adhésif, et une passe de dépôt du ruban. 20 Selon un deuxième mode de réalisation préféré, le ruban fourni à l'étape (a) comprend (voir la figure 2) une face interne 21 présentant une couche d'adhésif 30 préalablement déposée lors de la fabrication du ruban (par exemple par enduction) et avantageusement protégée par un film protecteur retirable 40. 25 Dans ce cas, l'étape (b) comprend les sous-étapes (b1) de retrait du film protecteur 40 (voir figure 3, le retrait se fait selon la flèche F1) du ruban, s'il est présent, pour mettre à nu l'adhésif, et (b2) d'application de la face interne du ruban portant la couche d'adhésif sur la tranche (voir figure 4, l'application se fait selon la flèche F2) et sur une partie périphérique des faces 30 planes du panneau composite (voir figure 4, l'application se fait selon les flèches F3). Pour s'assurer de la fixation du ruban sur les parties périphériques P, il présente une largeur LR supérieure à l'épaisseur e du panneau (voir figure 4). De préférence, le rapport entre la largeur LR du ruban 20 et l'épaisseur e du panneau est compris entre 2 et 3, c'est-à-dire que la largeur de l'adhésif recouvrant les parties périphériques P est égale à au moins la moitié de l'épaisseur e du panneau au minimum et pouvant aller jusqu'à la largeur e. De préférence, le procédé selon l'invention comprend, en outre, une étape (a) de dépôt d'un revêtement antiadhésif à base de silicone 50 sur la face externe 22 du ruban 20. Ce revêtement a pour fonction de diminuer l'adhérence de la face externe 22 du ruban 20 lors de l'ajout de ruban d'étanchéité entre les panneaux. Le but est d'éviter d'ôter accidentellement le ruban de bordurage lors du démontage du panneau. Ainsi, la face ne portant par l'adhésif mais présentant un revêtement antiadhésif a une résistance au pelage inférieure ou égale à 1N/25mm, mesurée selon la norme ASTM D 1781. Le traitement antiadhésif se fait après le dépôt de l'adhésif sur la face interne du ruban, justement pour que l'adhésif puisse adhérer au ruban. Un film protecteur retirable 40 est disposé au dessus de l'adhésif afin de garantir la non-pollution de ce dernier par le traitement antiadhésif. L'étape (a) étant mise en oeuvre avant l'étape (b). Lorsque le panneau de bordurage 10 présente un coin saillant, le dépôt du ruban génère des plis au niveau des coins. A cette fin, le procédé comprend une étape ([3) de retrait localisé du revêtement antiadhésif au niveau des coins saillants pour créer des zones localisées dépourvues de revêtement antiadhésif, et une étape (y) de collage du ruban sur lui-même au niveau des coins dépourvus de revêtement antiadhésif. Une opération de découpe locale du ruban peut être faite pour faciliter le pliage de ce dernier. Le revêtement antiadhésif pourra être retiré chimiquement de la surface du ruban à l'aide de produits tel que le (Méthyle - Éthyle - Cétone), le D5-Clean ou le DPLF. Le panneau composite obtenu après la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est illustré en figure 6 et présente un ruban de bordurage sur toute sa tranche et sur une partie périphérique des ses deux faces planes. Un ruban particulièrement adapté à la mise en oeuvre du procédé est constitué d'un matériau polymère, de préférence du poly(téréphtalate d'éthylène) ou PET, et il comprend, sur une face, une couche d'adhésif à base acrylique protégée par un film protecteur. Afin de limiter le poids, tout en assurant les propriétés mécaniques et esthétiques requises par les constructeurs, le ruban en PET présente avantageusement une épaisseur de 50pm ± 2pm. L'utilisation de ce ruban permet de bordurer les panneaux composites afin de protéger le matériau d'âme de ces derniers contre la poussière, les corps étrangers ou encore la reprise d'humidité (le ruban assure l'étanchéité une fois ce dernier posé sur la tranche et la partie périphérique P des faces planes des panneaux). L'ensemble ruban avec son traitement antiadhésif et son adhésif de pose ne dépasse pas 115 g/m2. La masse de chaque composant est la suivante : - Ruban PET de 50pm d'épaisseur avec revêtement antiadhésif : masse de 70 g/m2 - Adhésif à base acrylique (enduction sur le PET) : masse de 45 g/m2 On considère que la masse du film protecteur n'est pas une donnée importante du fait qu'il est ôté lors de la pose. En plus d'une masse contenue, le ruban de bordurage selon l'invention respecte les contraintes mécaniques et dimensionnelles suivantes pour garantir sa tenue en utilisation sur un panneau composite aéronautique : - épaisseur de l'ensemble ruban complet (colle + film PET) : 95pm ± 2pm - épaisseur du film PET: 50pm ± 2pm - résistance au pelage sur une plaque d'aluminium : supérieure ou égale à 9,5 N/25mm suivant la norme ASTM D 1781. - résistance au pelage sur une plaque d'aluminium après une semaine de vieillissement (168h) à 70°C et avec une Humidité Relative de 95% : environ 20 N/25mm suivant la norme ASTM D 1781. - résistance au pelage sur la partie antiadhésive : inférieure ou égale à 1N/25mm suivant la norme ASTM D 1781. - résistance à la traction (largeur 25m m) : 185N - allongement à la rupture : inférieur ou égal à 120%. Le ruban PET peut être décliné suivant plusieurs couleurs mais il convient, généralement, de conserver une opacité permettant de ne pas pouvoir voir au travers, l'objectif étant de cacher l'âme du panneau composite et d'apporter un supplément en qualité perçue. Le ruban est auto extinguible suivant la norme FAR 25.853 appendice F chapitre (a)(I)(i). Avantageusement, l'utilisation du ruban de bordurage permet de mettre en oeuvre une partie du procédé par une machine d'application dédiée. La machine d'application permet la pose de ruban de bordurage sur la tranche d'un panneau ainsi que sur une partie périphérique P de la face supérieure et inferieure (application simultanée), dans un temps réduit via l'action d'un opérateur. Cette machine comprend pour cela au moins un premier rouleau applicateur, dit « de tranche » pour appliquer le ruban sur la tranche et au moins deux rouleaux, dits « de surface », destinés à entrer en appui sur la partie périphérique des faces planes du panneau composite, ces deux rouleaux de surface étant sensiblement perpendiculaires par rapport au rouleau de tranche en position opérationnelle, c'est-à-dire en position d'application du ruban. En outre, la machine comporte avantageusement un système de retrait du film de protection de l'adhésif agencé avant les rouleaux pour pouvoir retirer le film de protection avant l'application du ruban. L'application sur la totalité de la tranche du panneau est faite d'un seul tenant afin de limiter les coupes et reprises du ruban (limite les risques de perte d'étanchéité) mais aussi de limiter la perte de temps de mise en place de la machine sur le panneau. Seul les angles subissent un traitement manuel avec le décapage de la zone de pliage (décapage chimique au M.E.C, D5-Clean ou 30 DPLF, ou décapage mécanique) du ruban de bordurage sur lui-même par l'opérateur en fin d'opération machine : Ce décapage est nécessaire afin de pouvoir retirer le traitement antiadhésif de la zone de pliage du ruban sur lui-même. La table de support du panneau lors de l'application est une table sur laquelle se trouvent des ventouses pouvant être positionnées horizontalement ou verticalement (les positions intermédiaires sont aussi possibles) suivant le besoin de l'opérateur et suivant la dimension du panneau à bordurer. Étant utilisé par un opérateur, la machine à rubaner ne dépasse pas une masse de 5kg pour pouvoir être manipulée sans soutien ou aide extérieure. Un bras de soutien articulé et équilibré pouvant se fixer sur la machine peut être prévu pour améliorer l'ergonomie (diminution des charges maximum). Avantageusement, la machine à rubaner selon l'invention possède une tête d'application de largeur adaptable qui permet de bordurer des panneaux d'épaisseurs différentes, typiquement entre 8mm à 12mm 15 d'épaisseur. Cette tête permet aussi de recevoir des rouleaux de rubans pouvant mesurer de 15 mm à 35 mm de large pour un rouleau complet pouvant atteindre un diamètre de 150mm (mandrin inclus dans le rouleau). Le diamètre du mandrin est de 76 mm ± 1 mm. 20 La machine permet une vitesse d'application du ruban pouvant aller jusqu'a 10 m/min. Lors de la pose, la machine permet de retirer automatiquement le film protecteur se trouvant sur la face adhésive du ruban afin d'apporter un gain de temps. Le recouvrement sur la partie périphérique P des faces planes 25 du panneau est avantageusement symétrique sur chaque face. La machine permet de respecter une tolérance de symétrie stricte tout au long de la pose avec au maximum lmm de décalage. L'application du ruban sur la tranche et sur la partie périphérique des deux faces planes est obligatoire sous peine du décollement 30 du ruban. En outre, cela assure l'étanchéité du collage afin de protéger le nid d'abeille. La fonction de ce collage complet est de permettre aussi l'application dune tension de pose pour venir tendre le ruban. Cette tension pourra être comprise entre 5N et 25N et garantira ainsi une application de qualité du ruban de bordurage (reprise, pliure, bulle...). Grâce à l'invention, il n'est plus nécessaire d'usiner préalablement le nid d'abeille, et l'étape de pose est simplifiée, surtout si le ruban utilisé est muni d'une couche d'adhésif lors de sa fabrication. En outre, il est possible d'accomplir une grande partie du procédé de bordurage avec l'aide d'une machine de dépose du ruban, ce qui accélère le bordurage, le rend plus constant, et plus facile à mettre en oeuvre. Enfin, l'état de surface du bordurage n'a pas besoin d'être repris mécaniquement puisque la face extérieure du ruban remplit dès l'origine les exigences esthétiques des constructeurs, notamment les constructeurs aéronautiques.15 REVENDICATIONS1. Procédé de bordurage d'un panneau composite caractérisé en ce qu'il comprend : - une étape (a) de fourniture d'un panneau composite d'épaisseur déterminée présentant deux faces planes et une tranche à bordurer, et de fourniture d'un ruban en matériau polymère de largeur supérieure à l'épaisseur du panneau composite, et comportant une première face, dite « interne », et une deuxième face, dite « externe », par référence à la position d'utilisation ; - une étape (b) d'application du ruban et d'un adhésif sur la tranche et sur une partie périphérique des faces planes du panneau composite de telle sorte que l'adhésif se situe entre le panneau composite et la face interne du ruban. 2. Procédé de bordurage d'un panneau composite selon la revendication 1, dans lequel le ruban fourni à l'étape (a) comprend une face interne présentant une couche d'adhésif protégée par un film protecteur retirable, l'étape (b) comprenant les sous-étapes suivantes : - une étape (b1) de retrait du film protecteur du ruban pour mettre à nu l'adhésif - une étape (b2) d'application de la face interne du ruban portant la couche d'adhésif sur la tranche et sur une partie périphérique des faces planes du panneau composite. 3. Procédé de bordurage d'un panneau composite selon la revendication 1, dans lequel le ruban fourni à l'étape (a) comprend une face interne dépourvue d'adhésif, l'étape (b) comprenant les sous-étapes suivantes : - une étape (b'1) de dépôt d'un adhésif directement sur la tranche et sur une partie périphérique des faces planes du panneau composite ; - une étape (b'2) d'application de la face interne du ruban sur la couche d'adhésif portée par la tranche et par une partie périphérique des faces planes du panneau composite. 4. Procédé de bordurage selon la revendication 2, comprenant, en outre, une étape (a) de dépôt d'un revêtement antiadhésif sur la face externe du ruban, l'étape (a) étant mise en oeuvre avant l'étape (b). 5. Procédé de bordurage selon la revendication 4, dans lequel le panneau de bordurage présente au moins un coin saillant, le procédé comprenant, en outre, une étape ([3) de retrait localisé du revêtement antiadhésif au niveau des coins saillants pour créer des zones localisées dépourvues de revêtement antiadhésif, et une étape (y) de collage du ruban sur lui-même au niveau des coins dépourvus de revêtement antiadhésif. 6. Ruban de bordurage d'un panneau composite pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un matériau polymère et qu'il comprend, sur une face, une couche d'adhésif protégée par un ruban protecteur. 7. Ruban de bordurage selon la revendication précédente, dans lequel la face ne portant par l'adhésif présente un revêtement antiadhésif ayant une résistance au pelage inférieure ou égale à 1N/25mm, mesurée selon la norme ASTM D 1781. 8. Ruban de bordurage selon la revendication 6 ou 7, dans lequel le matériau polymère est du poly(téréphtalate d'éthylène) (PET), le ruban 20 présentant une épaisseur de 50 pm ± 2 pm. 9. Panneau composite présentant un ruban de bordurage sur toute sa tranche et sur une partie périphérique des ses deux faces planes. 10. Machine pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comprend au 25 moins un premier rouleau applicateur, dit « de tranche » destiné à entrer en appui contre la tranche à bordurer du panneau composite, et au moins deux rouleaux applicateurs, dits « de surface », destinés à entrer en appui sur la partie périphérique des faces planes du panneau composite, ces deux rouleaux de surface étant sensiblement perpendiculaires par rapport au rouleau de 30 tranche en position opérationnelle.