WO2007057614A1 - Procédé de collage d'une bande de nappe souple sur un support. - Google Patents

Procédé de collage d'une bande de nappe souple sur un support. Download PDF

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WO2007057614A1
WO2007057614A1 PCT/FR2006/051187 FR2006051187W WO2007057614A1 WO 2007057614 A1 WO2007057614 A1 WO 2007057614A1 FR 2006051187 W FR2006051187 W FR 2006051187W WO 2007057614 A1 WO2007057614 A1 WO 2007057614A1
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flexible
strip
adhesive
glue
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PCT/FR2006/051187
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Pascale Mercier
Pascal Lanvin
Edouard Lenhardt
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Chantiers De L'atlantique
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Definitions

  • the present invention relates to a method for bonding a flexible sheet of web to at least one flexible or rigid support, this sheet and this support comprising at least one thin metal sheet, for example made of aluminum, sandwiched between two fiber fabrics of glass, a binder capable of ensuring cohesion between the glass fiber fabrics and the aluminum.
  • This bonding method is more particularly intended to be implemented when said strips and supports are subjected to significant stresses, including thermal stresses and / or tensile stresses.
  • a particular example of cases where such strips and supports are subjected to this kind of traction is when they are used for the realization of the insulating and sealed wall of a tank, integrated into a supporting structure, for example the hull of a ship.
  • tanks are for example those used on liquefied gas transport vessels. They must be perfectly sealed and sufficiently insulating to contain liquefied gas at low temperature and to limit evaporation.
  • These walls consist of two successive sealing membranes, one primary in contact with the product contained in the tank and the other secondary disposed between the primary membrane and the carrier structure, these two membranes being alternated with two thermally insulating barriers .
  • Tank walls consisting of a primary foam insulation associated with a stainless steel primary membrane and a secondary foam insulation associated with a flexible or rigid secondary membrane.
  • This secondary membrane comprises at least one continuous thin metal foil, for example aluminum, sandwiched between two glass fiber fabrics, a binder capable of ensuring cohesion between the glass fabrics and the aluminum.
  • the secondary insulation is arranged on the hull side of the ship.
  • walls comprising a primary foam insulation, associated with a membrane made of a material known under the trade name "INVAR”, and a secondary foam insulation, associated with a flexible or rigid secondary membrane comprising at least one thin sheet metal, for example aluminum, sandwiched between two glass fiber fabrics, a binder that can ensure the cohesion between the glass fabrics and aluminum.
  • L 111 INVAR denotes a steel with 36% of nickel thermally stable between minus 200 0 C and more 400 0 C.
  • the insulating and waterproof walls of these tanks are made from a set of prefabricated panels comprising successively, between two plates the secondary thermal insulation, the secondary waterproofing membrane and the primary thermal insulation The primary waterproofing membrane is then mounted on all the prefabricated panels covering the carrying structure of the ship.
  • each prefabricated panel has the general shape of a rectangular parallelepiped, the primary insulation element and the secondary insulation element having respectively, in plan, the shape of a first rectangle and a second rectangle whose sides are substantially parallel, the lengths and / or the width of the first rectangle being smaller than those of the second rectangle, to provide a peripheral rim.
  • the continuity of the secondary insulating barrier is achieved by inserting a thermally insulating material between the two adjacent panels.
  • peripheral edges of adjacent prefabricated panels and the sidewalls of the primary insulation elements define corridors, which may extend over the entire length, width or height of the vessel.
  • the corridors are filled to ensure the continuity of the seal formed by the panels, before the installation of the primary membrane.
  • the continuity of the primary insulating barrier is achieved by inserting pavers into the corridors.
  • a flexible web strip comprising at least one continuous thin metal sheet.
  • the bonding of the flexible ply strip and the sealing thus produced between two adjacent panels must be particularly precise, in order to respond to the different mechanical stresses and withstand the time, directly suffered by the assembly of the panels together.
  • junction areas between adjacent panels are areas subjected to various tensile stresses and they must therefore have good mechanical strength over time, so as not to break the continuity of the secondary sealing barrier.
  • the strip of flexible sheet covered with the protective film is maintained at a pressure of about 0.1 to 0.2 bar, depending on the type of resin and for a time which is a function of the ambient temperature at which the bonding is performed.
  • Table 1 shows these parameters for a two-component epoxy type adhesive (namely resin and hardener).
  • Table 1 shows the duration of pressurization of bonded strips as a function of the working temperatures, these pressurization times being a function of the polymerization times referenced for a two-component resin and hardener epoxy glue, according to a hardener / resin ratio. of the order of 0.55 by weight. It appears that according to the working temperatures, the polymerization times can be very variable.
  • adheresive rupture denotes a break in the bonding that occurs at the interface between the adhesive layer and the strip or the support
  • cohesive failure denotes a break bonding that occurs in the thickness of the glue layer
  • French patent FR 2,822,815 discloses a device and a method for producing secondary sealing at the level of peripheral edges of prefabricated panels. This patent discloses either heat first a strip provided with a hot melt glue to soften the glue, then to press the previously heated strip to glue, or to first press the band provided with a polymerizable glue, then to heat the glued tape to accelerate the polymerization of the glue.
  • this device comprises, among other things, means for unfolding a strip of flexible sheet in the corridor existing between two prefabricated panels, heating pads capable of being applied against the flexible strip in order to initialize the crosslinking of the adhesive and cooling pads capable of increasing the viscosity of the glue.
  • This device has the disadvantage of being complex and not to overcome the aforementioned drawbacks.
  • such a device does not maintain the pressure band during heating.
  • the invention aims to remedy the aforementioned drawbacks of the prior art.
  • the purpose of the invention is more precisely to propose such a bonding method which allows a mechanical resistance to cold - in the vicinity of -
  • the subject of the invention is a method as mentioned above which comprises the successive steps of:
  • it comprises subsequently a step of pressurizing said flexible web strip against the support, by means of a press, and of simultaneous heating of this band for at least a part of the duration of the setting. under pressure.
  • the applied pressure is between about 50 and 200 mbar
  • the temperature of the seam of heating is between about 50 to 7O 0 C
  • the heating time is between about 1 and 7 hours.
  • the pressure applied is of the order of 100 mbar
  • the heating temperature of the bonded tape is of the order of 60 ° C. and the duration of the heating is between 3 and 4 hours.
  • protective adhesive tapes are placed on the support, around the future bonding zone of the flexible ply strip, to protect it from excessive overflow of glue.
  • a plasma treatment of the bonding zone is carried out before the glue removal step and after the introduction of protective adhesive tapes when they are used.
  • the plasma treatment makes it possible to perform a better surface preparation, especially in an industrial environment where the risks of pollution of the areas to be bonded are high, while avoiding the use of expensive and dangerous solvents. It also makes it possible to activate the surface in order to increase its wettability and thus to allow better adhesion of the adhesive to the surface.
  • the glue removal step is performed within a maximum of 3 hours after the start of plasma treatment, or better within a maximum of 90 minutes after the start of plasma treatment; the process is carried out under a controlled ambient temperature of between 20 and 25 ° C .;
  • the process is carried out under a controlled atmosphere with a relative humidity of at most 60%;
  • the process is carried out by maintaining the temperature of the adhesive at the time of its application between 25 and 30 ° C .;
  • the step of pressurizing and heating the flexible ply strip is carried out at most 45 minutes after the removal of said glue;
  • the step of pressurizing and heating the flexible ply strip is carried out at most 15 minutes after removal of said glue;
  • the heating of the glued flexible ply web is stopped at least 30 minutes before the end of the pressurization.
  • the pressurization is carried out by applying a continuous additional pressure on the zone of said strip situated at above the line of junction between the two supports, so as to create in this zone, a deformation of the band, which enters the junction zone and thus absorbs the folds appearing along the length of said strip of flexible sheet; Indeed, when heating a long strip, for example greater than 2 m, it appears, with this method, folds in the length of the flexible strip, which is detrimental to the objectives of the bond to achieve.
  • a wave is created which enters this junction zone and which thus absorbs the wrinkles that are created, the glue not yet fully cured, the band can be easily tightened.
  • the combination of all these parameters preferably makes it possible to optimize and better control the bonding of the flexible sheet strips comprising at least one thin continuous metal sheet glued sandwiched between two glass fabrics, on a flexible or rigid support comprising minus a thin continuous metal sheet glued sandwiched between two glass fabrics.
  • the method described above is applied to the production of the wall of a lagoon for confining a fluid, such as a liquefied gas, integrated into the carrying structure of a ship, this wall being formed by assembling a plurality of prefabricated panels, each of which comprises a sealing membrane inserted between two thermally insulating barriers.
  • said strip of flexible ply ensures the continuity of the sealing of said waterproofing membrane, at the junction between two prefabricated panels.
  • FIG. 1 shows the different steps of a method according to the invention
  • FIG. 2 shows comparative curves of shear failure tests of collages, respectively obtained according to the prior art and according to the invention
  • Figures 3 and 4 show a test specimen used the experiments shown in Figure 2, respectively in side view and top view.
  • Figure 1 shows the different steps in time of a method according to the invention. According to this embodiment all the parameters are optimized to result in a bond having optimum mechanical strength and whose breaks are systematically cohesive.
  • step A of dedusting by suction for example, so as to ensure a completely clean bonding area, without potentially polluting elements for future bonding.
  • step B plasma treatment to ensure doubly cleanliness of the surface and prepare the bonding area by activating its surface.
  • This step B is performed after the introduction of protective adhesive tapes to avoid any intervention on this area before the removal of glue.
  • the adhesive removal step C is initialized, this period H1-H2 is determined by the time when the plasma treatment of the surface remains effective.
  • adhesive is deposited via a depositing beads of adhesive device, as described in the French patent application No. FR 2004 0051648 0 and then makes a smoothing said deposited adhesive beads.
  • a temperature control at the outlet of the dispensing device can be carried out, in order to verify an adhesive temperature of between 25 and 30 ° C. and, in the case of a two-component adhesive, regular control of the ratio.
  • hardener / resin are made by any means known to those skilled in the art such as for example by colorimetry.
  • step D of setting up the flexible ply tape, marouflage and setting up a protective film is started quickly, this step D ending directly by the step F pressurizing the bonded tape.
  • a maximum H2-H4 delay of 45 min is granted in the case of a two-component epoxy adhesive and 15 min in the case of a glue polyurethane.
  • step F and step E are performed by a common heating pressurizing tool, the heating being independent of the pressurization. In this way, it is possible to carry out heating between H4-H5 for a duration of the order of 3:30 and to continue the pressurization between H5-H6 for a minimum duration of 30 minutes. This allows the glue to cool before step G removal of the pressurizing tool, so as to achieve a sufficient viscosity for removal of the device without impact on the bonding of the strip.
  • This step E is carried out with a heating temperature of the bonded strips of the order of 60 ° C. and step F with a pressure of the order of 0.1 bars.
  • a continuous and sufficient pressure is applied on the flexible web strip, to create a deformation in said strip at the junction zone, this deformation having the function of absorbing the folds that appear along the flexible strip, during heating thereof.
  • FIG. 2 represents the results of shear tests carried out using the aluminum test pieces shown in FIGS. 3 and 4.
  • a flexible web strip sample comprising a thin aluminum foil, of the order of 70 microns in thickness, sandwiched between two glass fiber fabrics, with an elastomeric binder, for example based on polychloroprene, which ensures the cohesion between the glass fabrics and the aluminum is glued on the square part of 50 mm by 50 mm of the first test piece using a polyurethane glue.
  • a rigid support sample comprising a thin aluminum foil of the order of 70 microns thick, sandwiched between two glass fabrics, with a binder, for example based on polyamide or polyester, which ensures the cohesion between the glass fabrics and the aluminum is glued on the square part of 50 mm by 50 mm of the second test piece, using a polyurethane glue.
  • the tests were carried out at -170 ° C. They were carried out in a comparative manner using the prior art bonding methods (without heating) and according to the invention.
  • the curves represent the probability of rupture as a function of the applied shear stress.
  • the dashed line represents the results of a test piece made according to the method of the prior art and the continuous curve represents the results of a test piece made according to the method of the invention.
  • the bonding obtained has a better shear strength at -170 ° C. and cohesive fractures.
  • the method according to the invention thus makes it possible to obtain better results compared with the methods of first applying pressure and then heating. If this type of process accelerates the polymerization of the glue, it does not improve the strength of the glue or the properties of the bonding.
  • the invention makes it possible to precisely control the temperature during the application of the pressure, which avoids all risks related to temperature variations that may occur in situ during the bonding phases (particularly in winter).
  • the homogeneity of the bonding is greatly improved.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de collage d'une bande de nappe souple sur au moins un support souple ou rigide, ladite nappe et ledit support comprenant au moins une fine feuille métallique continue, collée en sandwich entre deux tissus de fibres de verre. Conformément à l'invention, ce procédé comprend une étape de mise sous pression de ladite bande de nappe souple contre le support, au moyen d'une presse, et de chauffage simultané de cette bande pendant au moins une partie de la durée de la mise sous pression.

Description

Procédé de collage d'une bande de nappe souple sur un support
La présente invention concerne un procédé de collage d'une bande de nappe souple sur au moins un support souple ou rigide, cette nappe et ce support comprenant au moins une fine feuille métallique, par exemple en aluminium, collée en sandwich entre deux tissus de fibres de verre, un liant pouvant assurer la cohésion entre les tissus de fibres de verre et l'aluminium.
Ce procédé de collage est plus particulièrement destiné à être mis en œuvre lorsque lesdites bandes et supports sont soumis à des contraintes importantes, notamment des contraintes thermiques et/ou des efforts de traction. Un exemple particulier de cas où de tels bandes et supports sont soumis à ce genre de traction est lorsqu'ils sont utilisés pour la réalisation de la paroi isolante et étanche d'une cuve, intégrée dans une structure porteuse, par exemple la coque d'un navire.
Ces cuves sont par exemple celles utilisées sur les navires de transport de gaz liquéfié. Elles doivent être parfaitement étanches et suffisamment isolantes pour contenir du gaz liquéfié à basse température et en limiter l'évaporation.
Ces parois sont constituées de deux membranes d'étanchéité successives, l'une primaire en contact avec le produit contenu dans la cuve et l'autre secondaire disposée entre la membrane primaire et la structure porteuse, ces deux membranes étant alternées avec deux barrières thermiquement isolantes.
On connaît ainsi des parois de cuve constituées d'une isolation primaire en mousse associée à une membrane primaire en inox et d'une isolation secondaire en mousse associée à une membrane secondaire souple ou rigide. Cette membrane secondaire comporte au moins une fine feuille métallique continue, par exemple en aluminium, collée en sandwich entre deux tissus de fibres de verre, un liant pouvant assurer la cohésion entre les tissus de verre et l'aluminium. L'isolation secondaire est disposée du côté coque du navire.
Il existe également des parois comprenant un isolant primaire en mousse, associé à une membrane réalisée dans un matériau connu sous la dénomination commerciale "INVAR", et un isolant secondaire en mousse, associé à une membrane secondaire souple ou rigide comportant au moins une fine feuille métallique, par exemple en aluminium, collée en sandwich entre deux tissus de fibres de verre, un liant pouvant assurer la cohésion entre les tissus de verre et l'aluminium. L111INVAR" désigne un acier à 36% de nickel stable thermiquement entre moins 2000C et plus 4000C. Les parois isolantes et étanches de ces cuves sont réalisées à partir d'un ensemble de panneaux préfabriqués comportant successivement, entre deux plaques rigides, l'isolant thermique secondaire, la membrane d'étanchéité secondaire et l'isolant thermique primaire. La membrane d'étanchéité primaire est ensuite montée sur l'ensemble des panneaux préfabriqués recouvrant la structure porteuse du navire.
De façon courante, chaque panneau préfabriqué a la forme générale d'un parallélépipède rectangle, l'élément d'isolation primaire et l'élément d'isolation secondaire ayant respectivement, vus en plan, la forme d'un premier rectangle et d'un deuxième rectangle dont les côtés sont sensiblement parallèles, les longueurs et/ou la largeur du premier rectangle étant inférieure à celles du second rectangle, afin de ménager un rebord périphérique.
La continuité de la barrière isolante secondaire est réalisée en insérant un matériau thermiquement isolant entre les deux panneaux adjacents.
Les rebords périphériques de panneaux préfabriqués adjacents et les parois latérales des éléments d'isolation primaire définissent des couloirs, pouvant s'étendre sur toute la longueur, largeur ou hauteur de la cuve.
Les couloirs sont comblés pour assurer la continuité de l'étanchéité formée par les panneaux, avant la pose de la membrane primaire. La continuité de la barrière isolante primaire est réalisée en insérant des pavés dans les couloirs. Toutefois, pour assurer la continuité de l'étanchéité de la membrane secondaire, au niveau de la jonction entre deux panneaux, lesdits rebords périphériques sont recouverts, avant la mise en place desdits pavés, d'une bande de nappe souple, comportant au moins une fine feuille métallique continue. Le montage de ces panneaux nécessite des modes opératoires très stricts et une grande précision de montage, afin de garantir l'isolation thermique et l'étanchéité de la cuve.
Le collage de la bande de nappe souple et l'étanchéité ainsi réalisée entre deux panneaux adjacents doivent être particulièrement précis, afin de répondre aux différentes contraintes mécaniques et de tenue dans le temps, subies directement par l'assemblage des panneaux entre eux.
En effet, les cuves de tels navires sont soumises à de nombreuses contraintes :
- la mise en froid de la cuve avant son remplissage à des températures très basses, par exemple de l'ordre de -16O0C pour du méthane, voire voisines de -17O0C, qui crée des déformations au niveau de la paroi de la cuve par contraction thermique des matériaux,
- le navire en navigation est soumis à de nombreuses contraintes telles que la houle, ce qui provoque des déformations de sa coque et donc des parois de la cuve par répercussion, et
- les mouvements de la cargaison, qui créent des contraintes de surpression ou contre-pression sur les parois de la cuve.
Ainsi, les zones de jonction entre panneaux adjacents sont des zones soumises à diverses contraintes de traction et elles doivent donc présenter une bonne tenue mécanique dans le temps, afin de ne pas rompre la continuité de la barrière d'étanchéité secondaire.
On connaît déjà d'après l'état de la technique, un procédé de réalisation de l'étanchéité secondaire au niveau des rebords périphériques de panneaux préfabriqués, qui consiste à : - effectuer un dépoussiérage de la zone de collage,
- déposer de la colle de type époxy ou polyuréthanne sur les rebords des panneaux, soit à la spatule après avoir prélevé un volume de ladite colle pesé au préalable en fonction de la surface à encoller, soit avec un dispositif de dépose de colle, tel que celui décrit dans la demande de brevet français dont le numéro de dépôt est FR 2004 0051648,
- lisser le film de colle, - dérouler une bande souple continue, disponible sous forme de rouleaux, sur les rebords enduits de colle,
- maroufler la bande souple déposée de manière à éliminer toutes bulles résiduelles,
- dérouler un film de protection, par exemple de type polyane, au- dessus de la bande souple déjà en place, afin de pallier le problème de débordement de colle de la bande souple, et enfin,
- mettre sous pression les bandes collées pendant la durée de polymérisation de la colle, cette durée étant fonction de la température ambiante. La bande de nappe souple recouverte du film de protection est maintenue sous une pression d'environ 0,1 à 0,2 bar, selon le type de résine et pendant une durée qui est fonction de la température ambiante à laquelle est effectué le collage.
Le tableau 1 ci-après reprend ces paramètres pour une colle de type époxy, bi-composants (à savoir résine et durcisseur).
TABLEAL 1 1
Température 150C 2O0C 250C 3O0C 350C 40°C ambiante de travail
Durée de mise 12 6 4 3 3 2,25 en pression (heures)
Le tableau 1 montre les durées de mise en pression de bandes collées en fonction des températures de travail, ces durées de mise en pression étant fonction des temps de polymérisation référencés pour une colle époxy bi-composants résine et durcisseur, selon un ratio durcisseur / résine de l'ordre de 0,55 en masse. II apparaît que selon les températures de travail, les temps de polymérisation peuvent être très variables.
Lors de la mise en œuvre industrielle d'un procédé de collage, celui-ci doit pouvoir être reproductible, or les variations énormes qui existent dans les durées de collage, en fonction de la température ambiante, rendent ceci impossible si le procédé est utilisé dans des conditions où les températures varient beaucoup. Ceci est notamment le cas, lorsqu'un tel procédé de collage est effectué dehors ou à l'intérieur d'un local non chauffé, c'est-à-dire soumis aux variations météorologiques. Dans le cas particulier de la construction d'un navire de transport de gaz liquéfié, il apparaît donc que ces temps de mise en pression et donc de polymérisation de la colle varient de manière non négligeable selon l'avancement dans le temps de la construction des différentes cuves, c'est-à- dire au cours des saisons. Une variante du procédé précité est décrite dans la demande de brevet n° de dépôt FR 2004 005179, elle consiste à pré-encoller les bandes souples avant leur mise en place sur la zone de collage.
Un tel procédé est actuellement couramment utilisé dans le milieu industriel de la construction navale pour la construction de navire de transport de gaz liquéfié de type méthaniers.
Cette technique a pour inconvénient de ne pas offrir un collage dont les ruptures sont majoritairement cohésives. En effet des tests de contrôle à
-17O0C montrent une quantité non acceptable de rupture adhésive, bien que les critères de contraintes à rupture en cisaillement et en traction perpendiculaire soient satisfaits.
Dans la suite de la description, l'expression "rupture adhésive" désigne une rupture du collage qui se produit à l'interface entre la couche de colle et la bande ou le support, tandis que l'expression "rupture cohésive" désigne une rupture de collage qui se produit dans l'épaisseur de la couche de colle.
On connaît enfin d'après le brevet français FR 2 822 815, un dispositif et un procédé pour la réalisation de l'étanchéité secondaire au niveau des rebords périphériques de panneaux préfabriqués. Ce brevet divulgue soit de chauffer d'abord une bande pourvue d'une colle thermofusible pour ramollir cette colle, puis de presser la bande préalablement chauffée pour la coller, soit de presser d'abord la bande pourvue d'une colle polymérisable, puis de chauffer la bande collée pour accélérer la polymérisation de la colle.
Dans la seconde variante, ce dispositif comprend entre autre des moyens de déroulement d'une bande de nappe souple dans le couloir existant entre deux panneaux préfabriqués, des patins chauffants aptes à être appliqués contre la bande souple pour initialiser la réticulation de la colle et des patins de refroidissement aptes à augmenter la viscosité de la colle.
Ce dispositif a pour inconvénient d'être complexe et de ne pas remédier aux inconvénients précités. En outre, un tel dispositif ne maintient pas la bande sous pression pendant le chauffage.
L'invention vise à remédier aux inconvénients précités de l'art antérieur.
Elle a notamment pour but de proposer un procédé de collage d'une bande de nappe souple sur au moins un support souple ou rigide, ladite nappe et ledit support comprenant au moins une fine feuille métallique continue, collée en sandwich entre deux tissus de fibres de verre, ce procédé répondant à des objectifs de tenue au froid, de rupture cohésive et de reproductibilité et de durabilité du collage.
L'invention a plus précisément pour but de proposer un tel procédé de collage qui permette une tenue mécanique au froid - au voisinage de -
16O0C à - 17O0C- d'au moins 3,5 MPa en cisaillement, une résistance à la traction perpendiculaire à froid (-17O0C) supérieure à 3 MPa et un faciès de rupture cohésive.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé tel que précité qui comprend les étapes successives de :
- dépoussiérage de la zone de collage, - dépose uniforme d'un film de colle polymérisable, sur au moins l'une des deux surfaces à coller de la nappe souple et du support,
- lissage dudit film de colle, - mise en place de la bande de nappe souple sur le support,
- marouflage de la nappe souple déposée, de manière à éliminer toutes bulles résiduelles,
- mise en place sur ladite nappe souple, d'un film de protection contre les débordements de colle sur le pourtour de ladite nappe souple, ce film de protection étant de dimensions supérieures à celles de la nappe souple.
Conformément à l'invention, il comprend ultérieurement une étape de mise sous pression de ladite bande de nappe souple contre le support, au moyen d'une presse, et de chauffage simultané de cette bande pendant au moins une partie de la durée de la mise sous pression.
Grâce à ces caractéristiques de l'invention et notamment à l'association de la mise en pression et du chauffage, on obtient une excellente qualité du collage, une cohésion plus haute et la rupture cohésive attendue et systématique. De façon avantageuse, la pression appliquée est comprise entre environ 50 et 200 mbar, la température de chauffage de la bande collée est comprise entre environ 50 et 7O0C et la durée du chauffage est comprise entre environ 1 et 7 heures.
De préférence encore, la pression appliquée est de l'ordre de 100 mbar, la température de chauffage de la bande collée est de l'ordre de 6O0C et la durée du chauffage est comprise entre 3 et 4 heures.
Ces paramètres de chauffage combinés à la mise en pression de la bande collée permettent d'optimiser au maximum l'adhésion par l'obtention d'une tenue mécanique à froid à -17O0C supérieure à 10 MPa en cisaillement et une résistance à la traction perpendiculaire à froid largement supérieure à 3 MPa et garantissent une reproductibilité et une durabilité du collage avec l'obtention d'une rupture cohésive systématique.
De façon avantageuse, après l'étape de dépoussiérage et avant l'étape de dépose de colle, on procède à la mise en place de rubans adhésifs de protection sur le support, autour de la future zone de collage de la bande de nappe souple, afin de protéger ce dernier de tout débordement excessif de colle. De préférence, on réalise un traitement plasma de la zone de collage avant l'étape de dépose de colle et après la mise en place des rubans adhésifs de protection lorsque ceux-ci sont utilisés.
Le traitement plasma permet d'effectuer une meilleure préparation de surface, surtout en milieu industriel où les risques de pollution des zones à coller sont élevés, tout en évitant l'utilisation de solvants coûteux et dangereux. Il permet également d'opérer une activation de la surface afin d'augmenter sa mouillabilité et ainsi de permettre une meilleure adhérence de l'adhésif sur la surface. Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention, prises seules ou en combinaison :
- l'étape de dépose de colle est réalisée dans un délai maximum de 3 heures après le début du traitement plasma, ou mieux dans un délai maximum de 90 minutes après le début du traitement plasma ; - le procédé est réalisé sous une température ambiante contrôlée, comprise entre 20 et 250C ;
- le procédé est réalisé sous une atmosphère contrôlée avec un taux d'humidité relative au maximum de 60% ;
- le procédé est réalisé en maintenant la température de la colle au moment de son application entre 25 et 3O0C ;
- lorsque le collage est effectué à l'aide d'une colle époxy bi- composants, l'étape de mise sous pression et de chauffage de la bande de nappe souple est réalisée au maximum 45 minutes après la dépose de ladite colle ; - lorsque le collage est effectué à l'aide d'une colle polyuréthanne, l'étape de mise sous pression et de chauffage de la bande de nappe souple est réalisée au maximum 15 minutes après la dépose de ladite colle ;
- le chauffage de la bande de nappe souple collée est stoppé au moins 30 minutes avant la fin de la mise sous pression. - lorsque la bande de nappe souple est appliquée à cheval sur deux supports adjacents, on effectue la mise sous pression en appliquant une pression supplémentaire continue sur la zone de ladite bande située au dessus de la ligne de jonction entre les deux supports, de façon à créer dans cette zone, une déformation de la bande, qui pénètre dans la zone de jonction et absorbe ainsi les plis apparaissant sur la longueur de ladite bande de nappe souple ; En effet lors du chauffage d'une bande de grande longueur, par exemple supérieure à 2 m, il apparaît, avec ce procédé, des plis dans la longueur de la bande souple, ce qui est nuisible pour les objectifs du collage à atteindre. En positionnant donc ces bandes souples de grande longueur à cheval sur deux supports adjacents et en appliquant une pression continue au niveau de la jonction, on crée une onde qui entre dans cette zone de jonction et qui ainsi absorbe les plis qui se créent, la colle n'étant pas encore entièrement polymérisée, la bande peut se retendre facilement.
L'association de tous ces paramètres permet de manière préférentielle d'optimiser et de mieux contrôler le collage des bandes de nappe souple comportant au moins une fine feuille métallique continue collée en sandwich entre deux tissus de verre, sur un support souple ou rigide comportant au moins une fine feuille métallique continue collée en sandwich entre deux tissus de verre.
Selon une réalisation avantageuse de l'invention, le procédé précédemment décrit est appliqué à la réalisation de la paroi d'une cuve calorifugée de confinement d'un fluide, tel qu'un gaz liquéfié, intégrée dans la structure porteuse d'un navire, cette paroi étant formée par assemblage d'une pluralité de panneaux préfabriqués dont chacun comprend une membrane d'étanchéité insérée entre deux barrières thermiquement isolantes. Conformément à l'invention, ladite bande de nappe souple assure la continuité de l'étanchéité de ladite membrane d'étanchéité, au niveau de la jonction entre deux panneaux préfabriqués.
La lecture de la description ci-après aidera à la compréhension de l'invention. Cette description, donnée uniquement à titre d'exemple, est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 montre les différentes étapes d'un procédé selon l'invention, - la figure 2 montre des courbes comparatives de tests de rupture en cisaillement de collages, obtenus respectivement selon l'art antérieur et selon l'invention,
- les figures 3 et 4 représentent une éprouvette de test utilisée des expériences représentées sur la figure 2, respectivement en vue de côté et en vue de dessus.
La figure 1 représente les différentes étapes dans le temps d'un procédé selon l'invention. Selon cette réalisation tous les paramètres sont optimisés pour aboutir à un collage présentant une tenue mécanique optimum et dont les ruptures sont systématiquement cohésives.
On commence par amener la zone de travail, si ce n'est pas déjà le cas, à une température comprise entre 20 et 250C et à une hygrométrie inférieure à 60% et de préférence de l'ordre de 50%. Ces paramètres de température et d'hygrométrie seront contrôlés tout au long de la mise en œuvre du procédé de collage des bandes de nappe souple.
On va maintenant décrire, en faisant référence à la figure 1 , un mode particulier de réalisation du procédé conforme à l'invention.
Celui-ci débute par l'étape A de dépoussiérage, par aspiration par exemple, de manière à assurer une zone de collage totalement propre, sans éléments potentiellement polluants pour le collage à venir.
Le dépoussiérage étant terminé, des rubans adhésifs de protection sont disposés sur les bords de la zone de collage.
Ensuite débute à la référence de temps H1 , l'étape B de traitement plasma afin d'assurer doublement la propreté de la surface et de préparer la zone de collage en activant sa surface. Cette étape B est réalisée après la mise en place des rubans adhésifs de protection afin d'éviter toute intervention sur cette zone avant la dépose de colle.
Dans un délai H1-H2 maximum de 3 heures et de préférence de 90 minutes maximum, l'étape C de dépose de colle est initialisée, cette période H1-H2 est déterminée par la durée où le traitement plasma de la surface reste efficace. De préférence, on dépose la colle par l'intermédiaire d'un dispositif de dépose de cordons de colle, tel que décrit dans la demande de brevet français n0 FR 2004 0051648 et ensuite on effectue un lissage desdits cordons de colle déposés. Durant cette étape, un contrôle de température en sortie du dispositif de dépose pourra être effectué, afin de vérifier une température de colle comprise entre 25 et 3O0C et, dans le cas d'une colle bi- composants, des contrôles réguliers de ratio durcisseur / résine sont réalisés par tous moyens connus de l'homme du métier tels que par exemple par colorimétrie. Suite à cette étape C, l'étape D de mise en place de la bande de nappe souple, de marouflage et de mise en place d'un film de protection est lancée rapidement, cette étape D se terminant directement par l'étape de F de mise en pression de la bande collée. Entre H2 de début d'étape C et H4 de début d'étape F, un délai H2-H4 maximum de 45 min est accordé dans le cas d'une colle époxy bi-composante et de 15 min dans le cas d'une colle polyuréthanne.
A H4, débute simultanément l'étape F et l'étape E. Ces deux étapes E et F sont réalisées par un outil commun de mise en pression chauffant, le chauffage étant indépendant de la mise en pression. De cette manière, on peut réaliser un chauffage entre H4-H5 pour une durée de l'ordre de 3h30 et continuer la mise en pression entre H5-H6 pour une durée minimum de 30 minutes. Cela permet ainsi à la colle de refroidir avant l'étape G de retrait de l'outil de mise en pression, de manière à atteindre une viscosité suffisante pour un retrait du dispositif sans conséquence sur le collage de la bande. Cette étape E est réalisée avec une température de chauffage des bandes collées de l'ordre de 6O0C et l'étape F avec une pression de l'ordre de 0,1 bars.
Le procédé qui vient d'être décrit n'est pas limitatif. Il est possible de supprimer éventuellement l'étape de traitement plasma. Par ailleurs, les mêmes paramètres, les étapes et les délais entre les étapes restent valables dans le cas de bandes de nappe souple pré-encollées, mises en place directement sur la zone de collage. Dans le cas de bandes de nappe souple collées à cheval sur deux supports souples ou rigides adjacents, une étape supplémentaire et non représentée sur la figure 2 est mise en œuvre entre l'étape D et les étapes simultanées E et F. Ainsi, à l'aide d'un dispositif positionné au niveau de la jonction entre les deux supports et pouvant s'insérer dans ladite jonction et positionné au-dessus de la bande souple et sous le dispositif de mise en pression, on applique une pression continue et suffisante sur la bande de nappe souple, afin de créer une déformation dans ladite bande au niveau de la zone de jonction, cette déformation ayant pour fonction d'absorber les plis qui apparaissent le long de la bande souple, lors du chauffage de celle-ci.
Cette disposition est surtout nécessaire pour des bandes de grande longueur telle que par exemple supérieure à 2m.
La figure 2 représente les résultats de tests de cisaillement effectués à l'aide des éprouvettes en aluminium représentées sur les figures 3 et 4. Les dimensions des éprouvettes utilisées sont h1 = 40 mm, h2 =
20 mm, L1 = 85 mm, L2 = 50 et I = 50 mm.
Un échantillon de bande de nappe souple comportant une fine feuille d'aluminium, de l'ordre de 70 microns d'épaisseur, prise en sandwich entre deux tissus de fibres de verre, avec un liant élastomère, par exemple à base de polychloroprène, qui assure la cohésion entre les tissus de verre et l'aluminium est collé sur la partie carrée de 50 mm sur 50 mm de la première éprouvette à l'aide d'une colle polyuréthanne.
De façon similaire, un échantillon de support rigide comprenant une fine feuille d'aluminium de l'ordre de 70 microns d'épaisseur, prise en sandwich entre deux tissus de verre, avec un liant, par exemple à base de polyamide ou de polyester, qui assure la cohésion entre les tissus de verre et l'aluminium est collé sur la partie carrée de 50 mm sur 50 mm de la seconde éprouvette, à l'aide d'une colle polyuréthanne.
Enfin, une couche de colle époxy à deux composants résine et durcisseur avec un ratio durcisseur / résine de 0,55 en masse est appliquée entre la nappe souple et le support rigide.
Les tests ont été effectués à -17O0C. Ils ont été effectués de façon comparative en utilisant les procédés de collage selon l'art antérieur (sans chauffage) et selon l'invention.
Les courbes représentent la probabilité de rupture en fonction de la contrainte en cisaillement appliquée. La courbe en pointillée représente les résultats d'une éprouvette réalisée selon le procédé de l'art antérieur et la courbe continue représente les résultats d'une éprouvette réalisée selon le procédé de l'invention.
Pour la courbe en pointillée, 100% des ruptures étaient adhésives alors que pour la courbe en continue, 100% des ruptures étaient cohésives. De plus il apparaît clairement que la tenue en cisaillement est plus élevée avec le procédé selon l'invention : on passe de 7,5 MPa à 15 MPa (-17O0C).
Ainsi avec le procédé selon l'invention, le collage obtenu présente une meilleure tenue en cisaillement à -17O0C et des ruptures cohésives.
Le procédé selon l'invention permet ainsi d'obtenir de meilleurs résultats par rapport aux procédés consistant à d'abord appliquer la pression, puis le chauffage. Si ce type de procédé permet d'accélérer la polymérisation de la colle, il n'améliore pas la tenue de la colle ni les propriétés du collage.
En particulier, l'invention permet de contrôler avec précision la température pendant l'application de la pression, ce qui évite tous risques liés à des variations de températures, susceptibles de se produire in situ pendant les phases de collage (particulièrement en hiver). L'homogénéité du collage en est fortement améliorée.

Claims

Revendications
1.- Procédé de collage d'une bande de nappe souple sur au moins un support souple ou rigide, ladite nappe et ledit support comprenant au moins une fine feuille métallique continue, collée en sandwich entre deux tissus de fibres de verre, ce procédé comprenant les étapes successives de :
- dépoussiérage de la zone de collage,
- dépose uniforme d'un film de colle polymérisable, sur au moins l'une des deux surfaces à coller de la nappe souple et du support,
- lissage dudit film de colle, - mise en place de la bande de nappe souple sur le support,
- marouflage de la nappe souple déposée, de manière à éliminer toutes bulles résiduelles,
- mise en place sur ladite nappe souple, d'un film de protection contre les débordements de colle sur le pourtour de ladite nappe souple, ce film de protection étant de dimensions supérieures à celles de la nappe souple, caractérisé en ce qu'il comprend ultérieurement une étape de mise sous pression de ladite bande de nappe souple contre le support, au moyen d'une presse, et de chauffage simultané de cette bande pendant au moins une partie de la durée de la mise sous pression.
2.- Procédé de collage selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la pression appliquée est comprise entre environ 50 et 200 mbar, en ce que la température de chauffage de la bande collée est comprise entre environ 50 et 7O0C et en ce que la durée du chauffage est comprise entre environ 1 et 7 heures.
3.- Procédé de collage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pression appliquée est de l'ordre de 100 mbar, en ce que la température de chauffage de la bande collée est de l'ordre de 6O0C et en ce que la durée du chauffage est comprise entre 3 et 4 heures.
4.- Procédé de collage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'après l'étape de dépoussiérage et avant l'étape de dépose de colle, on procède à la mise en place de rubans adhésifs de protection sur le support, autour de la future zone de collage de la bande de nappe souple, afin de protéger ce dernier de tout débordement excessif de colle.
5.- Procédé de collage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on réalise un traitement plasma de la zone de collage avant l'étape de dépose de colle et après la mise en place des rubans adhésifs de protection lorsque ceux-ci sont utilisés.
6.- Procédé de collage selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'étape de dépose de colle est réalisée dans un délai maximum de 3 heures après le début du traitement plasma.
7.- Procédé de collage selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'étape de dépose de colle est réalisée dans un délai maximum de 90 minutes après le début du traitement plasma.
8.- Procédé de collage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est réalisé sous une température ambiante contrôlée, comprise entre 20 et 250C.
9.- Procédé de collage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est réalisé sous une atmosphère contrôlée avec un taux d'humidité relative au maximum de 60%.
10.- Procédé de collage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est réalisé en maintenant la température de la colle au moment de son application entre 25 et 3O0C.
11.- Procédé de collage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lorsque le collage est effectué à l'aide d'une colle époxy bi-composants, l'étape de mise sous pression et de chauffage de la bande de nappe souple est réalisée au maximum 45 minutes après la dépose de ladite colle.
12.- Procédé de collage selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que lorsque le collage est effectué à l'aide d'une colle polyuréthanne, l'étape de mise sous pression et de chauffage de la bande de nappe souple est réalisée au maximum 15 minutes après la dépose de ladite colle.
13.- Procédé de collage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le chauffage de la bande de nappe souple collée est stoppé au moins 30 minutes avant la fin de la mise sous pression.
14.- Procédé de collage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lorsque la bande de nappe souple est appliquée à cheval sur deux supports adjacents, on effectue la mise sous pression en appliquant une pression supplémentaire continue sur la zone de ladite bande située au dessus de la ligne de jonction entre les deux supports, de façon à créer dans cette zone, une déformation de la bande, qui pénètre dans la zone de jonction et absorbe ainsi les plis apparaissant sur la longueur de ladite bande de nappe souple.
15.- Procédé de collage d'une bande de nappe souple selon l'une des revendications précédentes, appliqué à la réalisation de la paroi d'une cuve calorifugée de confinement d'un fluide, tel qu'un gaz liquéfié, intégrée dans la structure porteuse d'un navire, cette paroi étant formée par assemblage d'une pluralité de panneaux préfabriqués dont chacun comprend une membrane d'étanchéité insérée entre deux barrières thermiquement isolantes, caractérisé en ce que ladite bande de nappe souple assure la continuité de l'étanchéité de ladite membrane d'étanchéité, au niveau de la jonction entre deux panneaux préfabriqués.
PCT/FR2006/051187 2005-11-18 2006-11-17 Procédé de collage d'une bande de nappe souple sur un support. WO2007057614A1 (fr)

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