Brevet FR3135727A1 — publié le 20231124

L’invention concerne un dispositif de collage (200) de deux substrats (110, 120), comprenant : - un élément électriquement conducteur (230), qui est adapté à émettre de la chaleur lorsqu’un courant électrique le parcourt, et - des particules expansibles (220) qui sont adaptées à s’expanser sous l’effet de la chaleur produite par ledit électriquement conducteur, et qui sont réparties sur au moins un côté dudit élément électriquement conducteur pour être noyées dans une composition adhésive (210). Figure pour l’abrégé : Fig.2 Dispositif de collage de substrats, procédés de fabrication et d’utilisation de ce dispositif Domaine technique de l'invention La présente invention concerne de manière générale le collage de deux substrats. Elle concerne plus particulièrement un dispositif de collage de substrats, un procédé de fabrication de ce dispositif, et une méthode d’utilisation de ce dispositif. L’invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le collage de substrats pas ou peu conducteurs de chaleur, typiquement de substrats en matière composite non métallique tels que ceux utilisés dans le domaine aéronautique. Etat de la technique Il est bien connu, notamment dans le domaine aéronautique, de fixer deux substrats, tels que des parois en matière composite, par collage. On parle d’assemblage par joint collé. Un tel assemblage s’avère robuste et léger, ce qui constitue deux avantages particulièrement recherchés lors de la conception d’engins volants. L’inconvénient majeur de ce type d’assemblage est qu’il n’est pas démontable. Les tentatives de démontage des substrats collés ensemble ont en effet souvent comme conséquence de déchirer ou d’arracher une partie des couches superficielles des substrats, rendant ainsi impossible leur réutilisation. Or, tout au long de la vie des structures collées et même en fin de vie, il peut s’avérer nécessaire de les désassembler. On comprend en effet que lorsqu’il s’agit de remplacer une pièce de taille réduite parmi des pièces de tailles importantes collées ensemble, la mise au rebut de l’ensemble de ces pièces est inutilement couteuse et polluante. En outre, il s’avère souvent difficile de revaloriser efficacement des pièces collées ensemble. Pour résoudre ces problèmes, le document JP2003171648 propose d’intégrer dans une composition adhésive (telle que de la résine époxy ou de la résine acrylique) des particules expansibles sous l’effet de la chaleur. Ainsi, il devient possible de décoller les deux substrats en chauffant la zone de collage pour augmenter le volume des particules et provoquer des microfissures dans la colle. Grâce à ces particules, c’est effectivement la colle qui va casser lors du désassemblage des substrats, laissant intact les couches superficielles des substrats. Dans ce document, il est décrit que la température requise pour désolidariser les substrats est comprise entre 70 et 250°C et que la durée de chauffe est d’environ 60 minutes. Un bain, un four ou un séchoir peuvent être utilisé à cet effet. On comprend toutefois que si la zone de collage est située au cœur d’une structure très épaisse et peu conductrice de chaleur, il sera difficile de chauffer suffisamment ce cœur, et donc les particules expansibles, pour permettre de désassembler la structure. En outre, si la pièce présente de grandes dimensions, l’utilisation d’un four, bain ou séchoir peut s’avérer très onéreuse, voire impossible. Enfin, l’exposition des substrats à des températures externes élevées ou à un bain d’eau ou de vapeur risque de les rendre impropres à une réutilisation ultérieure en nuisant à leur intégrité. Ainsi, le procédé décrit dans ce document n’est pas utilisable en toute situation. Présentation de l'invention Afin de remédier aux inconvénients précités de l’état de la technique, la présente invention propose un procédé d’assemblage par collage qui est réversible dans toutes les situations, en prévoyant dans l’épaisseur même de la colle un dispositif permettant de chauffer les particules expansibles lorsqu’on le souhaite. Plus particulièrement, on propose selon l’invention un dispositif de collage de deux substrats, comprenant : - un élément électriquement conducteur, qui est adapté à émettre de la chaleur lorsqu’un courant électrique le parcourt, et - des particules expansibles qui sont adaptées à s’expanser sous l’effet de la chaleur émise par ledit électriquement conducteur, et qui sont réparties sur au moins un côté dudit élément électriquement conducteur pour être noyées dans une colle. Ainsi, grâce à l’invention, il est possible d’assurer la tenue dans le temps de l’assemblage collé, puis de déclencher sur commande le désassemblage des substrats sans les détériorer, en faisant passer un courant électrique dans l’élément électriquement conducteur. Cette solution permet donc de libérer les substrats pour en autoriser soit la réutilisation, soit le recyclage. En outre, la position de l’élément électriquement conducteur, au plus près des particules expansibles, permet de ne pas avoir à chauffer excessivement les différents composants, et notamment les substrats, pour activer les particules. Ainsi, ce chauffage ne nuit pas aux propriétés mécaniques de ces substrats. On notera que l’utilisation d’un élément électriquement conducteur et de particules expansibles ne complique pas nécessairement les opérations d’assemblage des substrats. Au contraire, l’élément électriquement conducteur peut même permettre de présenter le dispositif de collage sous une forme facilitant le collage de ces substrats, par exemple sous une forme proche de celle d’un rouleau de Scotch ® . Le dispositif de collage peut plus généralement se présenter sus une forme facilement transportable et être conditionné sous de nombreux formats. On pourra également noter que grâce à la colle, le dispositif de collage n’entraînera aucun risque d’interaction électrique avec les substrats (si jamais ces derniers étaient électriquement conducteurs) puisque la colle est par nature isolante électriquement. L’invention ne nécessite en outre aucune installation spécifique pour être mise en œuvre (chambre ou enceinte de chauffage), si bien qu’elle peut être mise en œuvre en tout lieu et dans de nombreuses conditions. Seul un générateur de courant sera nécessaire au moment du désassemblage des substrats, un tel générateur étant un composant courant pouvant être simplement branché sur le secteur. D’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du dispositif de collage conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes : - les particules expansibles sont réparties de part et d’autre dudit élément électriquement conducteur ; - ledit élément électriquement conducteur est surfacique ; - dans lequel ledit élément électriquement conducteur est ajouré ; - ledit élément électriquement conducteur présente une forme de grille ; - ledit élément électriquement conducteur présente une forme de fil et les particules expansibles sont réparties tout autour dudit élément électriquement conducteur. L’invention concerne également un ensemble comportant deux substrats à assembler et un dispositif de collage tel que précité qui colle ensemble les deux substrats. Préférentiellement, les deux substrats sont réalisés en matériaux composites non métalliques. L’invention concerne aussi un procédé de fabrication d’un dispositif de collage tel que précité, comportant des étapes de : - obtention dudit élément électriquement conducteur, et - répartition des particules expansibles et de la composition adhésive sur au moins un côté dudit élément électriquement conducteur. Préférentiellement, les particules expansibles sont réparties sur ledit élément électriquement conducteur avant la composition adhésive. Avantageusement, les particules expansibles sont réparties sur ledit élément électriquement conducteur par attraction électrostatique. L’invention concerne par ailleurs une méthode d’utilisation d’un dispositif de collage tel que précité, comportant des étapes de : - positionnement du dispositif de collage entre deux substrats, - collage des deux substrats. Avantageusement, cette méthode comporte ensuite des étapes de : - chauffage du dispositif de collage en appliquant une tension électrique entre deux points distincts dudit élément électriquement conducteur, et - séparation des deux substrats. Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. Dispositif de collage (200) de deux substrats (110, 120), comprenant : - un élément électriquement conducteur (230), qui est adapté à émettre de la chaleur lorsqu’un courant électrique le parcourt, et - des particules expansibles (220) qui sont adaptées à s’expanser sous l’effet de la chaleur émise par ledit électriquement conducteur (230), et qui sont réparties sur au moins un côté dudit élément électriquement conducteur (230) pour être noyées dans une composition adhésive (210). Dispositif de collage (200) selon la revendication 1, dans lequel les particules expansibles (220) sont réparties de part et d’autre dudit élément électriquement conducteur (230). Dispositif de collage (200) selon l’une des revendications 1 et 2, comportant une épaisseur de composition adhésive (210) dans laquelle sont noyées lesdites particules expansibles (220). Dispositif de collage (200) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel ledit élément électriquement conducteur (230) est surfacique. Dispositif de collage (200) selon la revendication 4, dans lequel dans lequel ledit élément électriquement conducteur (230) est ajouré. Dispositif de collage (200) selon la revendication 5, dans lequel ledit élément électriquement conducteur (230) présente une forme de grille. Dispositif de collage (200) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel ledit élément électriquement conducteur (230) présente une forme de fil et dans lequel les particules expansibles (220) sont réparties tout autour dudit élément électriquement conducteur (230). Ensemble (10) comportant deux substrats (110, 120) à assembler et un dispositif de collage (200) conforme à l’une des revendications 1 à 7, qui colle ensemble les deux substrats (110, 120). Ensemble selon la revendication 8, dans lequel les deux substrats (110, 120) sont réalisés en matériaux composites non métalliques. Procédé de fabrication d’un dispositif de collage (200) conforme à l’une des revendications 1 à 7, comportant des étapes de : - obtention dudit élément électriquement conducteur (230), et - répartition des particules expansibles (220) et de la composition adhésive (210) sur au moins un côté dudit élément électriquement conducteur (230). Procédé de fabrication selon la revendication 10, dans lequel les particules expansibles (220) sont réparties sur ledit élément électriquement conducteur (203) avant la composition adhésive (210). Procédé de fabrication selon la revendication 11, dans lequel les particules expansibles (220) sont réparties sur ledit élément électriquement conducteur (230) par attraction électrostatique. Utilisation d’un dispositif de collage (200) conforme à l’une des revendications 1 à 7, comportant des étapes de : - positionnement du dispositif de collage (200) entre deux substrats (110, 120), - collage des deux substrats (110, 120). Utilisation selon la revendication 13, comportant ensuite des étapes de : - chauffage du dispositif de collage (200) en appliquant une tension électrique entre deux points distincts dudit élément électriquement conducteur (230), et - séparation des deux substrats (110, 120).