FR3040708A1 - Base de mastic chargee - Google Patents

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Jacques Bouriquer
Candice Gineste
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Airbus Operations SAS
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Airbus Operations SAS
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Abstract

La présente concerne une base de mastic chargée comprenant un agent structurant et une charge, ladite charge étant constituée de particules d'au moins un matériau alvéolaire et représente entre 15 et 45% en volume de ladite base de mastic chargée. Les particules d'au moins un matériau alvéolaire représentant de 15% à 45% en volume de la base de mastic chargée forment un réseau structurel qui vient rigidifier la structure de la base mastic sans augmenter la viscosité de la base de mastic chargée (qui est celle de l'agent structurant utilisé). La base de mastic chargée forme, une fois durcie, un mastic chargé. Ce mastic chargé, comprenant 15% à 45% en volume de particules peut être utilisé comme cale insérée entre deux pièces afin d'assurer la tenue mécanique de l'ensemble formé par les deux pièces et la cale. Le mastic chargé obtenu par durcissement de la base de mastic selon l'invention a une capacité accrue à remplir l'espace entre deux pièces puisque il ne s'écoule plus sous son propre poids avant durcissement. En outre, avec des proportions de particules telles que citées ci-dessus, le mastic chargé a des propriétés élastiques sensiblement identiques à celles des mastics non chargés.

Description

BASE DE MASTIC CHARGEE
La présente invention concerne une base de mastic chargée et son utilisation afin de combler un espace entre deux pièces d'une structure.
Lors de la fabrication d'un d'aéronef, de nombreuses pièces de différents types sont utilisées afin de former la structure primaire de l'aéronef. Afin de combler un espace entre deux pièces, une cale est insérée entre lesdites deux pièces et est noyée dans un mastic liquide avec pour fonction d'assurer l'étanchéité au niveau des deux pièces. La cale est, par exemple, réalisée en fibre de verre et a un gabarit standard de forme adaptée à l'espace entre les deux pièces tel que calculé sur plan.
Du fait des jeux d'assemblages (inférieurs au millimètre) inhérents à l'assemblage d'éléments de grandes dimensions, il est possible que la cale ne s'ajuste pas parfaitement entre les deux pièces. Dans ce cas, la cale est limée mécaniquement et/ou un calage pâteux est utilisé afin de remplir les vides entre la cale et les pièces de sorte que la cale soit en contact avec les deux pièces. Les opérations d'ajustement de la cale sont des opérations longues qui ralentissent la cadence de production des fuselages.
Une solution à ce problème serait de remplir l'espace entre les deux pièces avec une base de mastic de scellement, comme une base de mastic polysulfure, qui une fois durcie (on parle de mastic) ferait office de cale.
Toutefois, la viscosité actuelle des base de mastics polysulfures ne permet pas de garantir un remplissage parfait de l'espace entre les deux pièces du fait de l'écoulement de la base de mastic hors dudit l'espace sous son propre poids avant durcissement
Afin de limiter l'écoulement de la base de mastic, il est possible d'augmenter la viscosité de cette dernière pour accroître sa rigidité. L'augmentation de la viscosité a cependant deux effets indésirables : - elle a pour effet d'atténuer des propriétés du mastic que l’on souhaite conserver à température ambiante, comme une légère élasticité (déformation réversible) du mastic de manière à faciliter sa manipulation. - lors de l'application d'une base de mastic à forte viscosité, des bulles d'air peuvent être générées dans le mastic. De telles bulles d'air sont dommageables à la bonne étanchéité de l'assemblage formé par les deux pièces et la cale. L'un des objets de la présente invention est de remédier en tout ou partie aux inconvénients mentionnés ci-dessus. A cet effet, la présente concerne une base de mastic chargée comprenant un agent structurant et une charge, ladite charge étant constituée de particules d'au moins un matériau alvéolaire et représente entre 15 et 45% en volume de ladite base de mastic chargée.
Les particules d'au moins un matériau alvéolaire représentant de 15% à 45% en volume de la base de mastic chargée forment un réseau structurel qui vient rigidifier la structure de la base mastic sans augmenter la viscosité de la base de mastic chargée (qui est celle de l'agent structurant utilisé).
La base de mastic chargé forme, une fois durcie, un mastic chargé. Ce mastic chargé, comprenant 15% à 45% en volume de particules peut être utilisé comme cale insérée entre deux pièces afin d'assurer la tenue mécanique de l'ensemble formé par les deux pièces et la cale. Le mastic chargé obtenu par durcissement de la base de mastic selon l'invention a une capacité accrue à remplir l'espace entre deux pièces puisque il ne s'écoule plus sous son propre poids avant durcissement. En outre, avec des proportions de particules telles que citées ci-dessus, le mastic chargé a des propriétés élastiques sensiblement identiques à celles des mastics non chargés.
Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessous, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d’exemples de réalisation.
Dans toute la description, on appellera base de mastic un polymère à l'état non durci (non polymérisé), qui une fois polymérisé (durci) au contact de l'air ou d'un durcisseur forme un mastic solide. L'invention concerne une base de mastic chargée comprenant un agent structurant mélangé à une charge formée de particules d'au moins un matériau alvéolaire.
La base de mastic chargée peut être injectée dans l'espace entre deux pièces structurelles d'un aéronef afin de le combler. La base de mastic ainsi injectée formera une cale sur mesure une fois durcie. L'agent structurant est une résine polymère non durcie, par exemple, une résine en matériau polysulfure, une résine en matériau polythioéther, une résine en matériau silicone ou encore une résine en matériau fluorosilicone. L'agent structurant est apte à durcir (par polymérisation) au contact de l'air (pour la résine silicone ou la résine de fluorosilicone) ou au contact d'un durcisseur (pour la résine polysulfure ou la résine polythioéther) afin de former un mastic chargé. L'agent structurant représente, en volume, la majorité de la base de mastic chargée (soit au minimum 55%), c'est-à-dire entre 85% et 55% de cette dernière, tandis que les particules sont, respectivement, dans une proportion comprise entre 15% et 45% du volume de la base de mastic chargée. Le volume de particule ne doit pas excéder sensiblement 45% du volume de la base de mastic chargée pour ne pas diminuer le degré d'élasticité du mastic chargé obtenu après durcissement de la base de mastic chargé. De préférence, l'agent structurant représente, en volume, 70% de la base de mastic chargée tandis que les particules sont dans une proportion de 30% du volume de la base de mastic chargée.
Selon l'invention, on désigne par le terme de particules un matériau obtenu par broyage d'au moins un matériau alvéolaire, c'est-à-dire un matériau dont la matière solide, sous forme de . structure cellulaire, renferme une pluralité de cellules identiques et régulièrement réparties, chaque cellule comprenant une cavité.
Par « broyage » d'un matériau alvéolaire, on entend à la fois le déchiquetage dudit matériau alvéolaire afin d'obtenir des morceaux de matériau déchiquetés mais également la découpe desdits morceaux pour obtenir des particules. Ce broyage est réalisé, par exemple, au moyen de ciseaux rotatifs ou encore, de préférence, au moyen d'un mixeur.
Un matériau alvéolaire est, par exemple, une mousse polyuréthane ayant une porosité comprise entre 4 et 50 ppi (pores par pouce linéaire) et une densité de l'ordre de 0.02 g.cm3.
Le broyage d'un matériau alvéolaire permet d'obtenir des particules de dimensions homogènes où chaque particule a une structure caractéristique en forme d'au moins une partie de cellule. A titre d'exemple, pour une mousse polyuréthane ayant une porosité de 15 ppi, les particules obtenues après broyage ont une dimension de l'ordre de 3mm +/- 1mm.
Selon un mode de réalisation, les particules sont mélangées de manière homogène après le broyage à l'agent structurant de manière à obtenir la base de mastic chargée comprenant de 15 à 45% de particules en volume total de ladite base. Avantageusement, le mélange entre les deux composants (agent structurant et particules) se produit dans un mélangeur automatique.
La base de mastic chargée selon l'invention est remarquable en ce que les particules issues d'une mousse alvéolaire forment un réseau structurel et viennent ainsi renforcer la structure de ladite base de mastic afin de la rigidifier sans pour autant augmenter la viscosité de la base de mastic chargée qui est celle de l'agent structurant utilisé.
Avec des proportions de particules telles que citées ci-dessus, le mastic chargé a des propriétés élastiques (pour des températures inférieures, de l'ordre de -40° à 20°) sensiblement identiques à celles des mastics non chargés.
Le mastic chargé obtenu par durcissement de la base de mastic selon l'invention a une capacité accrue à remplir l'espace entre deux pièces puisque il ne s'écoule plus sous son propre poids avant durcissement. En effet, la densité de la base de mastic chargée selon l'invention est, du fait de la présence de particules, inférieure à celle d'une base de mastic non chargée. Ainsi, à titre de comparaison, une base de mastic chargée selon l'invention comprenant 65% en volume d'une résine polysulfure à titre d'agent structurant et 35% en volume de particules de mousse polyuréthane (de densité de 0.02 g.cm3, ayant une porosité de 15 ppi, les particules obtenues après broyage ont une dimension de l'ordre de 3mm +/- 1mm) à titre de charge, a une densité de 1.2 g.cm3 tandis qu'une base de mastic polysulfure de l'art antérieur à une densité de l'ordre de 1.5g.cm3.
Bien que la description ci-dessus fasse mention de la mousse en polyuréthane en tant que matériau alvéolaire de la charge, une mousse de carbone ou encore une mousse de fibre de verre pourrait être utilisée en addition ou au lieu de la mousse en polyuréthane.
En outre, des particules obtenues par broyage d'un matériau alvéolaire métallique, comme par exemple une mousse d'aluminium ou de cuivre, pourraient également être utilisée en tant que charge, seule ou en combinaison avec des particules obtenues par broyage d'un autre matériau alévolaire.
Des particules obtenues par broyage d'une mousse alvéolaire de cuivre de porosité comprise entre 4 et 50 ppi pourraient ainsi être utilisées en addition de particules obtenues par broyage d'une mousse alvéolaire polyuréthane afin d'obtenir une charge comprenant 40% en volume de particules de cuivre et 60% de particules de polyuréthane, de sorte à obtenir une charge conductrice et légère.
Cette dernière application est avantageuse dans le cas où la base de mastic chargée selon l'invention est injectée afin de combler un espace entre deux pièces métalliques ou en matériaux composites afin de rendre la cale, obtenue par durcissement de la base de mastic injectée dans l'espace, conductrice d'électricité.
La base de mastic chargée selon l'invention peut être insérée dans une cartouche cylindrique étanche d'un pistolet à mastic du type de ceux disponibles dans le commerce. La pression, par un opérateur, sur la gâchette du pistolet a pour effet de percuter la cartouche et de déplacer un piston logé dans la cartouche cylindrique afin de chasser la base de mastic chargée de la cartouche.
Lorsque la base de mastic chargée doit être mélangée à un durcisseur afin de provoquer une réaction de polymérisation (ce qui est le cas lorsque l'agent structurant est une résine en matériau polysulfure ou en matériau polythioéther) afin de former un mastic chargé durci, on utilisera une cartouche comprenant deux compartiments séparés par une enveloppe interne, un premier compartiment comprenant la base de mastic chargée selon l'invention et le second compartiment contenant le durcisseur. La pression, par un opérateur, sur la gâchette du pistolet a pour effet de percuter la cartouche et de déplacer un piston logé dans la cartouche cylindrique afin de chasser la base de mastic chargée et le durcisseur de leurs compartiments respectifs de sorte que la base de mastic chargée expulsée de la cartouche soit mélangée de manière homogène au durcisseur.
En outre, lorsque la base de mastic chargée doit être mélangée à un durcisseur afin de provoquer une réaction de polymérisation, il est également possible de mélanger directement la base de mastic chargée et le durcisseur et de congeler l'ensemble à une température stoppant la réaction de polymérisation entre le durcisseur et la base de mastic chargée selon l'invention. L'ensemble sera ensuite décongelé progressivement par les opérateurs puis rapidement injecté entre les deux pièces afin de former une cale sur mesure.

Claims (5)

  1. REVENDICATIONS 1) Base de mastic chargée comprenant un agent structurant et une charge, caractérisé en ce que ladite charge est constituée de particules d'au moins un matériau alvéolaire et représente entre 15 et 45% en volume de ladite base de mastic chargée.
  2. 2) Base selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau alvéolaire a une porosité comprise entre 4 et 50 ppi.
  3. 3) Base selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que l'agent structurant est une résine.
  4. 4) Base selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'agent structurant est une résine prise parmi une résine polysulfure, une résine polythioéther, une résine silicone ou une résine en matériau fluorosilicone.
  5. 5) Base selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le matériau alvéolaire est une mousse choisie parmi les mousses de polyuréthane, les mousses métalliques, les mousses de carbones, les mousses de fibre de verre.
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