FR2795084A1

FR2795084A1 - Film adhesif reticulable et procede d'assemblage utilisant un tel film

Info

Publication number: FR2795084A1
Application number: FR9907750A
Authority: FR
Inventors: Alex Goupille; Sebastien Chevalier; Jose Alcorta
Original assignee: HOLDIPRO FINANCE
Current assignee: HOLDIPRO FINANCE
Priority date: 1999-06-18
Filing date: 1999-06-18
Publication date: 2000-12-22
Anticipated expiration: 2019-06-18
Also published as: WO2000078882A2; FR2795084B1; WO2000078882A3

Abstract

L'invention concerne un film adhésif réticulable à température déterminée en particulier pour l'assemblage par contre-collage. Ce film est caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins une couche A sous forme de film comprenant au moins une base thermo-adhésive incluant au moins un polymère présentant des fonctions réactives nucléophiles et/ ou électrophiles, au moins un durcisseur présentant des fonctions réactives complémentaires des fonctions de la base polymère et au moins une couche B contenant au moins un catalyseur de la réaction de réticulation entre polymère et durcisseur de la couche A, lesdites couches A et B étant assemblées à une température inférieure à la température de réaction de réticulation entre durcisseur et polymère de la couche A.

Description

Film adhésif réticulable et procédé d'assemblage utilisant un tel film La présente invention concerne un film adhésif réticulable à température déterminée en particulier pour l'assemblage par contre-collage, généralement par thermocollage, de substrats de nature identique ou différente entre lesquels ledit film thermocollant est interposé, ainsi queun procédé d'assemblage utilisant un tel film.

L'utilisation d'adhésif se présentant sous forme de film thermocollant s'est développée ces dernières années. En effet, les films thermocollants présentent, par rapport aux adhésifs liquides ou pâteux, un certain nombre d'avantages. En particulier, l'épaisseur de la couche adhésive servantà l'assemblage de substrats de nature identique ou différente est régulière et précise. De même, les quantités de film thermocollant utilisées sont aisément mesurables. Par ailleurs, la température de fusion du film est déterminée pour correspondre aux caractéristiques des matériaux devant être liés. Enfin, la présentation sous forme de film d'un tel adhésif permet d'atteindre des vitesses de pose élevées tout en maintenant des investissements en machines relativement réduits. De tels films, qui sont aisément stockables pendant de longues périodes, présentent en outre l'avantage de ne pas nécessiter une préparation telle que la pose d'un revêtement primaire des substrats avant leur application et de ne pas générer l'émission de fumées ou de solvant dans l'environnement au moment de leur application. Toutefois, de tels films thermocollants présentent encore un inconvénient liéà leur tenueà la température. En effet, aujourd'hui de tels films perdent leur propriété de cohésion lorsqu'ils sont portésà nouveauà une température identiqueà celle qui a permis leur adhérence lors de l'opération de contre-collage. Il existe donc des risques de rupture d'une liaison obtenueà l'aide de tels films.

La solution pour obtenir une meilleure tenueà la température de la liaison consisteà déclencher une réaction de réticulation insitu, c'est-à-dire lors de l'assemblage de l'adhésif aux substrats.

Pour obtenir une réaction de réticulation in situ, on connaît des films dits mono-composants dans lesquels le durcisseur est bloqué chimiquement. Il en résulte l'obligation de disposer le film pendant au moins une heure dans une étuve afin de déclencher la réaction de réticulation. Du fait de la lenteur d'une telle réaction, une mise en oeuvre industrielle d'un tel film ne peut être envisagée.

on connaît par ailleurs des adhésifsà deux composants, la mise en contact des deux composants permettant la formation d'un polymère réticulé ayant des propriétés adhésives. Tel est le cas de l'adhésifà deux composants décrit dans le brevet EP-A-0.300.847. En effet, dans le cas de cet adhésif se présentant sous forme de deux feuilles minces adhésives sensiblesà la pression, on dispose l'un des films incorporant un composant sur l'un des élémentsà assembler et l'autre film incorporant un deuxième composant sur l'autre élémentà assembler et on assemble les éléments ainsi revêtus de façon que les deux couches viennent l'une contre l'autre, la réaction de réticulation s'opérant lors de la mise en contact des deux films entre eux. Si la réaction de réticulation est bien obtenue in situ, il en résulte toutefois des inconvénients au niveau de la mise en oeuvre d'un tel adhésif qui est constitué de deux films devant être stockés de manière indépendante avant leur pose.

Un but de la présente invention est de proposer un film adhésif réticulable à température déterminée dont la conception permet une réticulation in situ lors de l'interposition du film thermocollant entre deux substrats de nature identique ou différente et le chauffage dudit film tout en autorisant, préalablementà cette réaction de réticulation, un stockageà température ambiante de ce film adhésif se présentant sous forme d'un stratifié constitué d'une pluralité de couches préassemblées sans déclencher aucune réaction de réticulation.

un autre but de la présente invention est de proposer un film adhésif réticulable dont la tenueà la température de la liaison produite au moyen de ce film est améliorée sans nuireà la facilité de mise en oeuvre d'un tel film et sans modifier la présentation de ce film.

Un autre but de la présente invention est encore de proposer un procédé d'assemblage de deux éléments quelconques simpleà mettre en oeuvre et utilisant un tel film.

A cet effet, l'invention a pour objet un film adhésif réticulable à température déterminée en particulier pour l'assemblage par contre-collage, généralement par thermocollage, de substrats de nature identiqueou différente entre lesauels ledit film thermocollant est interposé, caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins une coucheA sous forme de film comprenant au moins une base thermo-adhésive incluant au moins un polymère présentant des fonctions réactives nucléophiles et/ou électrophiles, au moins un durcisseur présentant des fonctions réactives complémentaires des fonctions de la base polymère et au moins une couche B contenant au moins un catalyseur de la réaction de réticulation entre polymère et durcisseur de la coucheA, lesdites couchesA et B étant assembléesà une température inférieureà la température de réaction de réticulation entre durcisseur et polymère de la coucheA.

Grâceà la conception d'un tel film, la réaction de réticulation s'opère in situ, après interposition du film thermocollant entre des substrats de nature identique ou différente devant être collésf lors d'une montée en température du film. Une telle conception du film permet une réaction de réticulation immédiate sans nuire toutefois aux propriétés de stockage de ce filmà température ambiante avant mise en oeuvre.

Grâceà la conception de ce film adhésif, la réaction de réticulation sopère in situ au moment du contre-collage des substrats de nature identique ou différente devant être assemblés au moyen dudit film, bien que l'ensemble des composants du film nécessairesà la réaction de réticulation aient été introduits dans le film lors de la fabrication du film.

Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, le film est constitué d'au moins deux couches latérales de typeA et d'au moins une couche centrale de type B.

L'invention a encore pour objet un procédé d'assemblage par collage de deux éléments, caractérisé en ce qu'on réalise un empilement comprenant les deux éléments et interposé entre ceux-ci au moins un film adhésif et en ce qu'on chauffe de telle sorte qu'au moins le film est portéà une température supérieureà la température de fusion du durcisseur. L'invention sera bien compriseà la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure1 représente de manière schématique les étapes d'un procédé de fabrication pour la réalisation d'un film adhésif conformeà l'invention et la figure 2 représente de manière schématique les étapes d'un autre procédé de fabrication permettant l'obtention d'un film conformeà l'invention.

Comme cela a d'ores etdéjà été mentionné ci-dessus, le film adhésif réticulable, représenté en1 aux figures et objet de l'invention, est destinéà l'assemblage par contre-collage de substratsSI etS2 de nature identique ou différente entre lesquels le film thermocollant 1 est interposé. Pour cet assemblage, on réalise un empilement comprenant les deux éléments ou substratsSi, S2 à assembler et interposé entre ceux-ci ledit film adhésif dont les caractéristiques seront décrites ci-après. Bien évidemment, l'ensemble de cet empilement est portéà une température suffisante pour déclencher la réaction de réticulation et l'adhérence du film aux substrats.

Pour aboutirà cette étape dite de contre-collage, il convient dans un premier temps de fabriquer un film adhésif. Ce film est constitué d'au moins une coucheA sous forme de film comprenant au moins une base thermo-adhésive incluant un polymère et au moins un durcisseur et au moins une couche B contenant au moins un catalyseur de la réaction de réticulation entre polymère et durcisseur. Les couchesA et B peuvent être obtenues par divers moyens. Ces couchesA et B sont, une fois réalisées, assembléesà une température inférieureà la température de réaction de réticulation entre durcisseur et polymère de la coucheA. Un premier exemple de réalisation de la coucheA est décrit à la figure1. Dans ce cas, la coucheA est obtenue -oar extrusion. L'installation d'extrusion soufflage classique est représentéeà l'étape1 de la figure1. Pour permettre l'obtention d'un tel film monocouche, un mélange d'un polymère présentant des fonctions réactives, nucléophiles et/ou électrophiles et d'un durcisseur présentant des fonctions réactives complémentaires des fonctions de la masse polymère est introduite dans la vis puis extrudéeà travers une filière jusqu'à obtention d'un film monocouche conformeà la coucheA. Le durcisseur est alors présent dans la coucheA à l'état solide sous forme d'une dispersion homogène dans la base polymère(s) de telle sorte que ce durcisseur est bloqué physiquement. Dans une seconde étape, la couche B est saupoudréeà la surface de la couche A, cette coucheA étant formée sous forme de film extrudé. Cette étape de saupoudrage est représentéeà l'étape 2 de la figure1. Dans cette étape, de préférence, le film est constitué d'au moins deux couches latérales de typeA et d'au moins une couche centrale de type B. La couche B est donc saupoudrée entre les couches latérales de typeA puis l'ensemble est assemblé par exemple par pressage pour former le film adhésif1 conformeà l'invention. Bien évidemment, les couchesA et B sont assembléesà une température inférieureà la température de réaction de réticulation entre durcisseur et polymère de la coucheA. Généralement, ces couchesA et B sont assembléesà une température inférieureà la température de fusion du durcisseur. Plus précisément, les couchesA et B sont assembléesà une température au moins inférieure de 10*C à 30'C à la température de fusion du durcisseur. Les températures d'assemblage entre couchesA et B sont généralement comprises dans la plage[50 - 100*C].

Généralement, l'épaisseur de la coucheA est comprise dans la plage[10 - 30 Mm] tandis que l'épaisseur de la couche B est comprise dans la plage[5 - 15 Mm]. Dans le cas d'une couche B se présentant sous forme d'une couche appliquée par saupoudrageà la surface deA et dans le cas où le film est constitué d'au moins trois couches, en particulier de deux couches latéralesA et d'une couche centrale B, l'assemblage des couches latéralesA peut s'effectuer au moyen d'un système de micro-perforations. Une autre solution consisteà laisser une bande de chaque côté du film constitutif de la coucheA qui n'est pas recouverte de poudre. Par chauffage de ces deux bandes, on assemble ensuite les deux films sans risque de faire entrer en action le catalyseur incorporéà la couche B. Une fois le film réalisé, ce dernier peut être stocké pendant plusieurs mois, voire plusieurs années. Lors de son utilisation, correspondantà l'étape3 de contre-collage des deux substratsSI etS2, de nature identique ou différente, le film est interposé entre les deux substratsSI etS2 et peut être adhéré au substrat soit au moyen d'un dispositif de calandrageà cylindres chauffés, soit au moyen d'une presseà plat dont les éléments presseurs sont chauffés. Dans le cas d'un dispositif de calandrageà cylindre, le film est chaufféà une température proche de la température de fusion du polymère et du durcisseur, ce chauffage provoquant une diffusion du catalyseur dans la couche polymère contenant la base polymère réactive et le durcisseur. Un tel chauffage déclenche la réaction de réticulation entre durcisseur et polymère et permet l'obtention d'une liaison entre lesdits substrats dont la tenueà la température est supérieureà celle obtenue dans le cadre de films thermocollants classiques. La figure 2 illustre un autre exemple de réalisation du film dans lequel les couchesA et B sont assemblées par coextrusion. Dans ce cas, le polymère et le durcisseur, constitutifs de la coucheA, sont introduits dans une trémie et sont extrudés au moyen d'une visà travers une filière. Parallèlement, le catalyseur et éventuellement une base polymère non réactive sont introduits dans une autre trémie et sont extrudés de la même manière au moyen d'une autre vis. Après passageà travers la tête de coextrusion multicouches, le film est constitué des couchesA et B.Il est également possible d'obtenir un film constitué d'au moins deux couches latérales de typeA et d'au moins une couche centrale de type B. Dans ce cas, on utilise une troisième vis d'extrusion, comme cela est représentéà la figure 2 (étape1), dans laquelle on introduit les composants constitutifs de la coucheA. Une fois le film1 obtenu, l'opération de contre-collage à des substratsSi, S2 de nature identique ou différente peut seffectuer de manière analogueà ce qui a été décrit dans laf igure 1 soit par calandrage au moyen d'un dispositif de calandrage à cylindre, soit au moyen d'une presseà plat.A nouveau lors de l'étape1, les températures d'extrusion ou de coextrusion mises en oeuvre sont inférieuresà la température de fusion du durcisseur.A l'inverse, lors de l'étape 2 de contre-collage, le film1 est portéà une température supérieureà cette température de fusion du durcisseur.

Une autre solution, non représentée, aurait consistéà réaliser les couchesA et B sous forme de deux films, puis à assembler ces couchesA et B soit par laminage, soit directementà chaud, soit par l'intermédiaire d'un adhésif. Pour la réalisation de la coucheA, la base polymère est constituée d'un composant ou d'un mélange de composant(s) choisi(s) dans le groupe des composants constitués de copolymèresà base d'éthylène contenant au moins une fonction nucléophile du type amine primaire ou secondaire ou du type hydroxyle et/ou de copolymèresà base d'éthylène contenant au moins une fonction électrophile du type acide carboxylique, anhydride d'acide, époxyde, isocyanate. Le durcisseur incorporé égalementà la coucheA est quantà lui constitué d'un composant ou d'un mélange de composants choisi(s) dans le groupe des composants constitués par les composants multifonctionnels comprenant au moins une fonction acide et/ou anhydride d'acide et/ou amine et/ou époxyde et/ou hydroxyle et/ou isocyanate. Le durcisseur et la base polymère sont généralement présents en quantité stoechiométrique dans la coucheA.

Le catalyseur constitutif de la couche B est quantà lui constitué d'un composant ou d'un mélange de composants choisi(s) dans le groupe constitué par les composés organo- métalliques à base d'étain, de zinc ou de titane, les composésà base de dicyandiamide, les composés phosphorés, les amines tertiaires ou les hétérocycles azotés. Ainsi,à titre d'exemple, le durcisseur peut être constitué d'une diamide ou d'un diacide. Le catalyseur sera quantà lui choisi en fonction de la nature de la base polymère. La couche B pourra être constituée de ce catalyseur seul ou de ce catalyseur en mélange avec une base polymérique non réactive.

A titre d'exemple de la base polymérique, on peut citer un terpolymère éthylène-acrylate-métacrylate de glycidyle ou un polymère éthylène-acrylate-anhydride maléique. Avec de tels composants des couchesA et B, la réaction de réticulation s'opère généralementà une température comprise dans la plage [120- 180'CI.

Claims

REVENDICATIONS 1. Film (1) adhésif réticulable à température déterminée en particulier pour l'assemblage par contre-collage, généralement par thermocollage, de substrats (Sl, S2) de nature identique ou différente entre lesquels ledit film thermocollant est interposé, caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins une couche (A) sous forme de film comprenant au moins une base thermo- adhésive incluant au moins un polymère présentant des fonctions réactives nucléophiles et/ou électrophiles, au moins un durcisseur présentant des fonctions réactives complémentaires des fonctions de la base polymère et au moins une couche (B) contenant au moins un catalyseur de la réaction de réticulation entre polymère et durcisseur de la couche(A), lesdites couches(A et B) étant assembléesà une température inférieureà la température de réaction de réticulation entre durcisseur et polymère de la couche(A). 2. Film selon la revendication1, caractérisé en ce que les couches(A et B) sont assemblées à une température inférieureà la température de fusion du durcisseur. 3. Film selon la revendication 2, caractérisé en ce que les couches(A et B) sont assemblées à une température au moins inférieure de 10*C à 30*C à la température de fusion du durcisseur. 4. Film selon l'une des revendications1 à 3, caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins deux couches latérales de type(A) et d'au moins une couche centrale de type (B). 5. Film selon l'une des revendications1 à 4, caractérisé en ce que le durcisseur est présent dans la couche(A) à l'état solide sous forme d'une dispersion homogène dans la base polymère(s) de telle sorte- que ce durcisseur est bloqué physiquement. 6. Film selon l'une des revendications1 à 5, caractérisé en ce que la couche(A) est une couche sous forme de film extrudé tandis que la couche (B) est saupoudréeà la surface de la couche(A). 7. Film selon l'une des revendications1 à 5, caractérisé en ce que les couches(A et B) respectivement sous forme de film sont assemblées par laminage soit directementà chaud, soit par l'intermédiaire d'un adhésif. 8. Film selon l'une des revendications1 à 5, caractérisé en ce que les couches(A et B) sont assemblées par coextrusion. 9. Film selon l'une des revendications1 à 8, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche(A) est comprise dans la plage[10 - 30 Mm] et en ce que l'épaisseur de la couche (B) est comprise dans la plage[5 - 15 MM]. 10. Film selon l'une des revendications1 à 9r caractérisé en ce que la base polymère est constituée d'un composant ou d'un mélange de composants choisis dans le groupe de composants constitué de copolymèresà base d'éthylène contenant au moins une fonction nucléophile du type amine primaire ou secondaire, ou du type hydroxyle et/ou de copolymèresà base d'éthylène contenant au moins une fonction électrophile du type acide carboxylique, anhydride d'acide, époxyde, isocyanate. il. Film selon l'une des revendications1 à 10, caractérisé en ce que le durcisseur est' constitué d'un composant ou d'un mélange de composants choisi(s) dans le groupe des composants constitué par les composants multifonctionnels comprenant au moins une fonction acide et/ou anhydride d'acide et/ou amine et/ou époxyde et/ou hydroxyle et/ou isocyanate. 12. Film selon l'une des revendications1 à il, caractérisé en ce que le catalyseur est constitué d'un composant ou d'un mélange de composants choisi(s) dans le groupe constitué par les composés organo-métalliques à base d'étain, de zinc ou de titane, les composésà base de dicyandiamide, lescomposés phosphorés, les amides tertiaires ou les hétérocycles azotés. 13. Procédé d'assemblage par collage de deux éléments, caractérisé en ce qu'on réalise un empilement comprenant les deux éléments et, interposé entre ceux-ci, au moins un film adhésif conformeà l'une des revendications1 à 12 et en ce qu'on chauffe de telle sorte qu'au moins le film est portéà une température supérieureà la température de fusion du durcisseur.