WO2023222900A1 - Dispositif de collage de substrats, procedes de fabrication et d'utilisation de ce dispositif - Google Patents

Dispositif de collage de substrats, procedes de fabrication et d'utilisation de ce dispositif Download PDF

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WO2023222900A1
WO2023222900A1 PCT/EP2023/063513 EP2023063513W WO2023222900A1 WO 2023222900 A1 WO2023222900 A1 WO 2023222900A1 EP 2023063513 W EP2023063513 W EP 2023063513W WO 2023222900 A1 WO2023222900 A1 WO 2023222900A1
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WO
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substrates
electrically conductive
conductive element
bonding device
expandable particles
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Application number
PCT/EP2023/063513
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Inventor
Christine Espinosa
Lorraine SILVA
Rémy CHIERAGATTI
Original Assignee
Institut Supérieur De L'aéronautique Et De L'espace
Université Toulouse Iii- Paul Sabatier
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Publication date
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Definitions

  • the present invention generally relates to the bonding of two substrates.
  • the invention finds a particularly advantageous application in the bonding of substrates that conduct little or no heat, typically substrates made of non-metallic composite material such as those used in the aeronautical field.
  • JP2003171648 proposes integrating particles which expand under the effect of heat into an adhesive composition (such as epoxy resin or acrylic resin).
  • the temperature required to separate the substrates is between 70 and 250°C and the heating time is approximately 60 minutes.
  • a bath, an oven or a dryer can be used for this purpose.
  • the present invention proposes a method of assembly by gluing which is reversible in all situations, by providing in the very thickness of the glue a device making it possible to heat the expandable particles when desired.
  • a device for bonding two substrates comprising:
  • the position of the electrically conductive element makes it possible to avoid having to excessively heat the various components, and in particular the substrates, to activate the particles. Thus, this heating does not harm the mechanical properties of these substrates.
  • the use of an electrically conductive element and expandable particles does not necessarily complicate the assembly operations. substrates.
  • the electrically conductive element can even make it possible to present the bonding device in a form facilitating the bonding of these substrates, for example in a form close to that of a roll of Scotch®.
  • the bonding device can more generally be presented in an easily transportable form and be packaged in numerous formats.
  • the bonding device will not cause any risk of electrical interaction with the substrates (if the latter were electrically conductive) since the glue is by nature electrically insulating.
  • the invention also does not require any specific installation to be implemented (heating chamber or enclosure), so that it can be implemented anywhere and under numerous conditions.
  • the expandable particles are distributed on either side of said electrically conductive element
  • said electrically conductive element is surface
  • said electrically conductive element has a grid shape
  • said electrically conductive element has the shape of a wire and the expandable particles are distributed all around said electrically conductive element.
  • the invention also relates to an assembly comprising two substrates to be assembled and a bonding device as mentioned above which bonds the two substrates together.
  • the two substrates are made of non-metallic composite materials.
  • the invention also relates to a method of manufacturing a bonding device as mentioned above, comprising steps of:
  • the expandable particles are distributed on said electrically conductive element before the adhesive composition.
  • the expandable particles are distributed over said element electrically conductive by electrostatic attraction.
  • the invention also relates to a method of using a bonding device as mentioned above, comprising steps of:
  • this method then comprises steps of:
  • Figure 1 is a schematic view of an assembly comprising two substrates assembled by a bonding device according to the invention
  • Figure 2 is a sectional view, along the plane A-A of Figure 1;
  • Figure 3 is a view similar to that of Figure 2, in which the bonding device conforms to a first alternative embodiment of the invention
  • Figure 4 is a schematic view of two states of an expandable particle of the bonding device of Figure 1;
  • Figure 5 is a view similar to that of Figure 2, in which the means for disassembling the substrates are shown;
  • Figure 6 is a schematic perspective view of a first embodiment of the bonding device of Figure 1;
  • Figure 7 is a schematic perspective view of a second embodiment of the bonding device of Figure 1;
  • Figure 8 is a schematic perspective view of a third embodiment of the bonding device of Figure 1;
  • Figure 9 is a schematic perspective view representing a manufacturing step of a fourth embodiment of the bonding device of Figure 1;
  • FIG. 10 is a schematic perspective view of this fourth mode of creation of the bonding device
  • Figure 11 is a schematic perspective view of a variant embodiment of the bonding device of Figure 10.
  • FIG. 1 there is shown an assembly 10 comprising two parts (hereinafter called substrates 110, 120) glued together by means of a bonding device 200 according to the invention.
  • substrates therefore generally designates all supports (structure, panels, etc.) to be glued together
  • These two substrates 110, 120 may have any shape and be made from a wide variety of materials, good heat conductors or not.
  • these may be plates made of plastic or composite materials (for example based on glass or carbon fibers embedded in a resin matrix).
  • the bonding device 200 has a reinforced structure. It thus comprises three main components, namely an adhesive composition (hereinafter called “glue 210), an electrically conductive element (hereinafter called conductor 230) capable of producing heat when an electric current passes through it , and expandable particles 220 adapted to expand under the effect of the heat produced by the conductor 230.
  • glue 210 an adhesive composition
  • conductor 230 an electrically conductive element capable of producing heat when an electric current passes through it
  • expandable particles 220 adapted to expand under the effect of the heat produced by the conductor 230.
  • the glue 210 makes it possible to glue the two substrates 110, 120 together in a conventional manner.
  • the expandable particles 220 make it possible, when heated, to create microcracks in the glue 210 in order to break it and allow the two substrates 110, 120 to be separated.
  • the conductor makes it possible to generate, by Joule effect, the heat necessary to the expansion of expandable particles 220.
  • the glue 210 used could be of any type, as long as it makes it possible to bond the two substrates 110, 120 taking into account the materials of these substrates and their surface conditions.
  • Epoxy glue means a mixture of epoxy resin and hardener (typically a polyepoxy).
  • the expandable particles 220 are preferably TEP type particles (English acronym for “thermally expandable particles”).
  • these are typically spheres whose skin 221 is made of a very elastic material and whose core 222 is made of a material which expands under the effect of heat.
  • such a particle has a volume at least twice less than the volume that this same particle 220' presents in the expanded state.
  • the volume can increase by 50 to 100 times.
  • the skin 221 can be made from a polymer material.
  • the temperature from which the particles begin to swell is chosen according to the desired application (we speak of activation temperature).
  • this activation temperature could, depending on the type of particle used, be equal to a value between 80 and 250°C.
  • the particles could be formed differently. They could thus, for example, be formed by nanotubes, but the implementation of the invention would be more expensive and complicated.
  • the particles could be mixed in the glue 210.
  • the expandable particles 220 could be mixed homogeneously in the glue 210 or distributed homogeneously on the surface of the conductor 230. But it would also be possible to distribute them non-homogeneously, by creating by example of clusters of particles adapted to promote the creation of weak points for the initiation of rupture of the glue.
  • the rate of particles used in the glue can vary depending on numerous parameters. It will be chosen so as not to significantly reduce the adhesive properties of the glue 210 but to allow the glue 210 to break.
  • the conductor 230 could come in very varied forms.
  • It is preferably thin, to enable a joint to be made between the two substrates 110, 120 of desired thickness.
  • the thickness of the entire bonding device 200, once placed between the two substrates 110, 120 is a maximum of 50 micrometers, and preferably of the order of 30 micrometers.
  • the conductor 230 to create heat by the Joule effect under the effect of an electric current passing through it, is preferably made of metallic material.
  • An aluminum or copper alloy could typically be used.
  • the conductor 230 is intended to be, preferably, entirely embedded in the glue 210, with the exception of two zones.
  • this conductor 230 in fact has only two zones which protrude from the glued joint, on either side of the substrates 110, 120, so as to remain accessible. Typically, considering that the conductor 230 extends in length along its largest dimension between two ends 231, only its ends 231 project from either side of the substrates.
  • the conductor 230 has a surface shape.
  • this conductor will advantageously be perforated so as to allow the glue 210 to be distributed on either side of its two faces.
  • the conductor 230A is in the form of a very fine mesh, and more precisely here of a woven metal mesh (we speak of fabric).
  • the mesh size of this mesh is of the order of 50 micrometers.
  • each mesh delimits a square opening of approximately 38 micrometers on each side.
  • This mesh comprises a plurality of rectilinear wires extending in parallel in a first direction and in the same plane, and curved wires extending in a second direction orthogonal to the first, these curved wires being woven on the first son.
  • the glue 210 forms a layer of constant thickness and dimensions substantially equal to that of the grid (only two ends of the grid projecting out of the glue to enable the electrical connection to be made).
  • Such a fence also has a lightning protection function, which may prove interesting particularly in the aeronautical field.
  • a sheet of thin metal perforated with diamond-shaped openings is for example marketed by the company Dexmet under the reference MicroGrid®.
  • the bonding device could not be flat but could be curved, particularly if the faces to be bonded of the two substrates 110, 120 are themselves curved.
  • the bonding device 200 preferably comprises expandable particles 220 on either side of the grid, and glue 210 on top of these particles. It thus forms a sort of double-sided adhesive.
  • this bonding device 200 can then provide for this bonding device 200 to be delivered in this form, so as to then be able to be bonded between two substrates 110, 120.
  • the bonding device 200 will preferably be protected by two sheets of non-stick protection 241, 242 which must be removed manually when installing the bonding device 200 between the substrates.
  • the bonding device 200 be delivered as a kit, for example with the conductor 230 on one side, and a mixture of glue 210 and expandable particles 220 in a tube on the other side.
  • the bonding device 200 be delivered with one side already bonded to a substrate. In this eventuality, the device will make it possible to glue this first substrate to a second, for example so as to temporarily reinforce this second substrate or to repair it.
  • this device is in the form of a strip, with a length much greater than its width.
  • the conductor 230B comprises two straight wires which extend along the edges of the glue strip 210, and two other wires twisted around the first two wires.
  • This mode is similar to that illustrated in Figure 6. It differs in that the glue layer 210 is perforated.
  • openings 232 are provided between the meshes. More precisely, an opening 232 is provided in each mesh, the largest dimension of which is comprised of 1/5 and 4/5 of the largest dimension of the mesh.
  • the first is that they allow the materials of the substrates 110, 120 to migrate through the bonding device 200, provided that these materials are capable of doing so.
  • the second is that it allows the glue layer 210 to crush more easily when bonding the two substrates 110, 120, which allows this glue layer to adhere well to the facing surfaces of the two substrates. , even if these surfaces are not perfectly flat or parallel.
  • FIG. 9 a fourth embodiment of the bonding device 200 is shown, in which the conductor 230D does not extend along a surface but along a line. In this mode, the gluing device 200 will then have the shape of a cord.
  • the latter will preferably be curved in a succession of Ss. This cord will then be unfoldable so as to be able to be adjusted between the two substrates 110 , 120 to stick. Alternatively, it could be stored as a spool or other space-saving winding form.
  • non-stick protective sheets 241, 242 will be used to protect it during transport.
  • the particles 220 can be mixed with the unpolymerized glue and the glue thus loaded will then be deposited in order to embed the conductor 230 (case of Figure 3).
  • the particles 220 will first be placed around the conductor 230 before this assembly is embedded in the glue (case of Figure 2).
  • the particles 220 could be fixed to the conductor 230 by electro-statism.
  • One of the advantages of this solution is that the necessary quantity of particles will be reduced and the properties of the glue will be less denatured.
  • This bonding device 200 can be used in the civil aeronautical industry, in areas where interior fittings and coverings wear out easily. This bonding device could thus, for example, be used to change the interior cladding of aircraft when these aircraft are rented to changing operators.

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Abstract

Un dispositif de collage (200) de deux substrats (110, 120) comprend 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). Le dispositif de collage (200) avec l'adhesive (210) permettent de coller les deux substrats (110, 120) ensemble de manière classique. Le conducteur (230) permet de générer la chaleur nécessaire à l'expansion des particules expansibles (220). Les particules expansibles permettent, lorsqu'elles sont chauffées, de créer des microfissures dans la colle (210) afin de la briser et de permettre de décoller et de séparer les deux substrats.

Description

DESCRIPTION
TITRE DE L’INVENTION : DISPOSITIF DE COLLAGE DE SUBSTRATS, PROCÉDÉS DE FABRICATION ET D’UTILISATION DE CE DISPOSITIF
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
[0001] La présente invention concerne de manière générale le collage de deux substrats.
[0002] 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.
[0003] 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
[0004] 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.
[0005] Un tel assemblage s’avère robuste et léger, ce qui constitue deux avantages particulièrement recherchés lors de la conception d’engins volants.
[0006] 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.
[0007] 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 coûteuse et polluante. En outre, il s’avère souvent difficile de revaloriser efficacement des pièces collées ensemble.
[0008] 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.
[0009] 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.
[0010] 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.
[0011] Un bain, un four ou un séchoir peuvent être utilisé à cet effet.
[0012] 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.
[0013] En outre, si la pièce présente de grandes dimensions, l’utilisation d’un four, bain ou séchoir peut s’avérer très onéreuse, voire impossible.
[0014] 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.
[0015] Ainsi, le procédé décrit dans ce document n’est pas utilisable en toute situation.
PRESENTATION DE L'INVENTION
[0016] 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.
[0017] 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.
[0018] 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.
[0019] 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.
[0020] 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.
[0021] 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.
[0022] 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.
[0023] 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.
[0024] 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.
[0025] 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. [0026] Préférentiellement, les deux substrats sont réalisés en matériaux composites non métalliques.
[0027] 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.
[0028] Préférentiellement, les particules expansibles sont réparties sur ledit élément électriquement conducteur avant la composition adhésive.
[0029] Avantageusement, les particules expansibles sont réparties sur ledit élément électriquement conducteur par attraction électrostatique.
[0030] 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.
[0031 ] 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.
[0032] 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.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
[0033] La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l’invention et comment elle peut être réalisée.
[0034] Sur les dessins annexés :
[0035] - la figure 1 est une vue schématique d’un ensemble comportant deux substrats assemblés par un dispositif de collage conforme à l’invention ;
[0036] - la figure 2 est une vue en coupe, selon le plan A-A de la figure 1 ;
[0037] - la figure 3 est une vue homologue de celle de la figure 2, dans laquelle le dispositif de collage est conforme à une première variante de réalisation de l’invention ;
[0038] - la figure 4 est une vue schématique de deux états d’une particule expansible du dispositif de collage de la figure 1 ;
[0039] - la figure 5 est une vue homologue de celle de la figure 2, sur laquelle sont représentés les moyens permettant de désassembler les substrats ;
[0040] - la figure 6 est une vue schématique en perspective d’un premier mode de réalisation du dispositif de collage de la figure 1 ;
[0041] - la figure 7 est une vue schématique en perspective d’un deuxième mode de réalisation du dispositif de collage de la figure 1 ;
[0042] - la figure 8 est une vue schématique en perspective d’un troisième mode de réalisation du dispositif de collage de la figure 1 ;
[0043] - la figure 9 est une vue schématique en perspective représentant une étape de fabrication d’un quatrième mode de réalisation du dispositif de collage de la figure 1 ;
[0044] - la figure 10 est une vue schématique en perspective de ce quatrième mode de réalisation du dispositif de collage ;
[0045] - la figure 11 est une vue schématique en perspective d’une variante de réalisation du dispositif de collage de la figure 10.
[0046] En préliminaire on notera que les éléments identiques ou similaires des différents modes et variantes de réalisation de l’invention représentés sur les différentes figures seront, dans la mesure du possible, référencés par les mêmes signes de référence et ne seront pas décrits à chaque fois.
[0047] Sur la figure 1 , on a représenté un ensemble 10 comportant deux parties (ci- après appelées substrats 110, 120) collées ensemble au moyen d’un dispositif de collage 200 conforme à l’invention.
[0048] La notion de substrats désigne donc de manière générale tous supports (structure, panneaux...) à coller ensemble
[0049] Ces deux substrats 110, 120 pourront présenter des formes quelconques et être réalisés dans des matériaux très variés, bons conducteurs de chaleur ou non.
[0050] Typiquement, il peut s’agir de plaques en matériaux plastiques ou composites (par exemple à base de fibres de verre ou de carbone noyées dans une matrice en résine).
[0051] On considérera ici qu’il s’agit de deux plaques en matériaux composites, à fixer ensemble par leur faces planes en regard.
[0052] Ces deux substrats 110, 120 ne faisant pas à en propre l’objet de la présente invention, ils ne seront pas ici davantage décrits.
[0053] Comme le montre la figure 2, le dispositif de collage 200 présente une structure armée. Il comporte ainsi trois composants principaux, à savoir une composition adhésive (ci-après appelée « colle 210), un élément électriquement conducteur (ci-après appelé conducteur 230) en mesure de produire de la chaleur lorsqu’il est traversé par un courant électrique, et des particules expansibles 220 adaptées à s’expanser sous l’effet de la chaleur produite par le conducteur 230.
[0054] La colle 210 permet de coller les deux substrats 110, 120 ensemble de manière classique. Les particules expansibles 220 permettent, lorsqu’elles sont chauffées, de créer des microfissures dans la colle 210 afin de la briser et de permettre de séparer les deux substrats 110, 120. Le conducteur permet de générer, par effet Joule, la chaleur nécessaire à l’expansion des particules expansibles 220.
[0055] On peut alors décrire ces trois composants plus en détail.
[0056] La colle 210 employée pourrait être de tout type, pour autant qu’elle permette de coller les deux substrats 110, 120 compte tenu des matériaux de ces substrats et de leurs états de surface.
[0057] Il pourrait typiquement s’agir d’une colle époxy ou d’une colle acrylique. [0058] On entend par colle époxy un mélange de résine époxy et de durcisseur (typiquement un polyépoxyde).
[0059] On pourra donc utiliser une colle bi-composant adaptée à polymériser et durcir lorsqu’ils sont mélangés, ou une colle adaptée à polymériser dans des conditions particulières (au contact de l’atmosphère, sous l’effet de lampes UV...).
[0060] Les particules expansibles 220 sont de préférence des particules de type TEP (acronyme anglais de « thermally expandable particles »).
[0061] Comme le montre la figure 4, il s’agit typiquement de sphères dont la peau 221 est réalisée dans un matériau très élastique et dont le cœur 222 est réalisé dans une matière qui s’expanse sous l’effet de la chaleur.
[0062] A température ambiante, une telle particule présente un volume au moins deux fois inférieur au volume que cette même particule 220’ présente à l’état expansé. En pratique, le volume peut s’accroître de 50 à 100 fois.
[0063] A titre d’exemple, la peau 221 peut être réalisée dans un matériau polymère. Dans cette configuration, la température à partir de laquelle les particules commencent à gonfler est choisie en fonction de l’application souhaitée (on parle de température d’activation).
[0064] En pratique, cette température d’activation pourrait, selon le type de particule employé, être égale à une valeur comprise entre 80 et 250°C.
[0065] En variante, les particules pourraient être formées autrement. Elles pourraient ainsi par exemple être formées par des nanotubes, mais la mise en œuvre de l’invention serait plus onéreuse et compliquée.
[0066] Comme le montre la figure 3, on pourrait prévoir que les particules soient mélangées dans la colle 210.
[0067] Mais dans un mode préférentiel représenté sur la figure 2, une majeure partie au moins de ces particules expansibles 220 seront réparties au contact du conducteur 230, ou à une distance réduite de cette surface, pour chauffer plus rapidement.
[0068] Dans ces deux variantes, les particules expansibles 220 pourront être mélangées de façon homogène dans la colle 210 ou réparties de manière homogène à la surface du conducteur 230. Mais il serait également possible de les répartir de façon non homogène, en créant par exemple des amas de particules adaptées à favoriser la création de points faibles d’amorçage de rupture de la colle.
[0069] Le taux de particules employé dans la colle peut varier selon de nombreux paramètres. Il sera choisi de manière à ne pas réduire sensiblement les propriétés adhésives de la colle 210 mais pour permettre une rupture de la colle 210.
[0070] Le conducteur 230 pourrait se présenter sous des formes très variées.
[0071] Il est de préférence fin, pour permettre de réaliser un joint entre les deux substrats 110, 120 d’épaisseur désirée.
[0072] L’idée est que l’épaisseur de l’ensemble du dispositif de collage 200, une fois mis en place entre les deux substrats 110, 120, soit au maximum de 50 micromètres, et de préférence de l’ordre de 30 micromètres.
[0073] Le conducteur 230, pour créer de la chaleur par effet Joule sous l’effet d’un courant électrique le traversant est de préférence réalisé en matière métallique. Un alliage d’aluminium ou de cuivre pourrait typiquement être employé.
[0074] Le conducteur 230 est prévu pour être, de préférence, entièrement noyé dans la colle 210, à l’exception de deux zones.
[0075] Comme le montre bien la figure 5, ce conducteur 230 présente en effet seulement deux zones qui font saillie du joint collé, de part et d’autre des substrats 110, 120, de façon à rester accessibles. Typiquement, en considérant que le conducteur 230 s’étend en longueur selon sa plus grande dimension entre deux extrémités 231 , seules ses extrémités 231 font saillie de part et d’autre des substrats.
[0076] Ses extrémités 231 permettront donc d’y connecter une alimentation électrique afin d’établir une différence de potentiel AV suffisante pour générer un courant électrique traversant le conducteur de l’une à l’autre de ses extrémités et faire gonfler les particules expansibles 220. L’intensité du courant utilisé dépendra de la conductivité thermique et de la résistance électrique du conducteur. L’objectif est que les particules expansibles 220 atteignent, dans un délai souhaité, leur température d’activation.
[0077] On notera, en référence à la figure 5, que l’une au moins de ces deux extrémités 231 pourra, si elle est prévu pour être agencée de façon visible, avoir une fonction décorative.
[0078] Sur les figures 6 à 11 , on a représenté plusieurs modes de réalisation du dispositif de collage 200, qui sont donnés à titre d’exemples illustratifs et non limitatifs.
[0079] Dans les trois premiers modes de réalisation représentés sur les figures 6 à 8, le conducteur 230 présente une forme surfacique.
[0080] Il s’étend donc dans au moins deux dimensions de l’espace et présente deux faces.
[0081] Même si ce n’est pas obligatoire, ce conducteur sera avantageusement ajouré de manière à permettre à la colle 210 de se répartir de part et d’autre de ses deux faces.
[0082] Dans le premier mode de réalisation illustré sur la figure 6, le conducteur 230A se présente sous la forme d’un grillage très fin, et plus précisément ici d’une toile métallique tissée (on parle de tissu).
[0083] Bien entendu, en variante, il pourrait s’agir non pas d’une toile tissée mais par exemple d’une toile soudée ou encore d’un entrelac de fils. D’autres modes de réalisation sont également envisageables, le terme « grillage » étant utilisé ci-après pour désigner n’importe lequel de ces différents modes de réalisation.
[0084] Dans l’exemple illustré, la taille des mailles de ce grillage est de l’ordre de 50 micromètres.
[0085] Le diamètre du fil permettant de créer ces mailles est de l’ordre de 25 micromètres. Ainsi, chaque maille délimite une ouverture carrée d’environ 38 micromètres de côté.
[0086] Ce grillage comporte une pluralité de fils rectilignes s’étendant en parallèle selon une première direction et dans un même plan, et des fils courbés s’étendant selon une seconde direction orthogonale à la première, ces fils courbés étant tissés sur les premiers fils.
[0087] Dans ce mode, la colle 210 forme une couche d’épaisseur constante et de dimensions sensiblement égales à celle de la grille (seules deux extrémités de la grille faisant saillie hors de la colle pour permettre de réaliser la connexion électrique).
[0088] Le grillage est alors positionné à mi-épaisseur de la couche de colle 210.
[0089] En variantes, d’autres types de grillage pourraient être employés.
[0090] Il pourrait typiquement s’agir d’un grillage tel que celui commercialisé par la société GANTOIS sous la référence 437.43FR0.025 (référence « TOILE METALLIQUE TISSÉE 304L »).
[0091] Un tel grillage présente en outre une fonction de protection contre la foudre, qui peut s’avérer intéressante notamment dans le domaine aéronautique.
[0092] En variante, il pourrait également s’agir d’une feuille de métal fine et perforée d’ouvertures en forme de losanges. Une telle feuille est par exemple commercialisée par la société Dexmet sous la référence MicroGrid®.
[0093] Encore en variante, le dispositif de collage pourrait ne pas être plat mais pourrait être incurvé, notamment si les faces à coller des deux substrats 110, 120 sont elles- mêmes incurvées.
[0094] Le dispositif de collage 200 comporte de préférence des particules expansibles 220 de part et d’autre de la grille, et de la colle 210 par-dessus ces particules. Il forme ainsi une sorte d’adhésif double-face.
[0095] On peut alors prévoir que ce dispositif de collage 200 soit livré sous cette forme, de manière à pouvoir ensuite être collé entre deux substrats 110, 120. Dans cette éventualité, le dispositif de collage 200 sera de préférence protégé par deux feuilles de protection 241, 242 antiadhésives qu’il conviendra de retirer manuellement au moment de la mise en place du dispositif de collage 200 entre les substrats.
[0096] En variante, on pourrait prévoir que le dispositif de collage 200 soit livré en kit, par exemple avec le conducteur 230 d’un côté, et un mélange de colle 210 et de particules expansibles 220 en tube d’un autre côté. [0097] Encore en variante, on pourrait prévoir que le dispositif de collage 200 soit livré avec une face déjà collée à un substrat. Dans cette éventualité, le dispositif permettra de coller ce premier substrat sur un second, de façon par exemple à renforcer temporairement ce second substrat ou à le réparer.
[0098] Sur la figure 7, on a représenté un second mode de réalisation du dispositif de collage 200.
[0099] Dans ce second mode, ce dispositif se présente sous la forme d’une bande, avec une longueur très supérieure à sa largeur. On peut alors par exemple prévoir de le livrer avec deux feuilles de protection 241, 242 antiadhésives, enroulé à la manière d’une feuille de Scotch®.
[0100] Ici, le conducteur 230B comporte deux fils rectilignes qui s’étendent le long des bords de la bande de colle 210, et deux autres fils torsadés autour des deux premiers fils.
[0101] Sur la figure 8, on a représenté un troisième mode de réalisation du dispositif de collage 200.
[0102] Ce mode est similaire à celui illustré sur la figure 6. Il s’en distingue en ce que la couche de colle 210 est ajourée.
[0103] Ainsi, si les mailles du conducteur 230C sont toutes imprégnées de particules et de colle, il est prévu des ouvertures 232 entre les mailles. Il est plus précisément prévu une ouverture 232 dans chaque maille, dont la plus grande dimension est comprise en 1/5 et 4/5 de la plus grande dimension de la maille.
[0104] Ces ouvertures 232 offrent principalement deux avantages.
[0105] Le premier est qu’elles permettent aux matériaux des substrats 110, 120 de migrer au travers du dispositif de collage 200, pour autant que ces matériaux en soit capable.
[0106] Le second est qu’elle permet à la couche de colle 210 de s’écraser plus facilement lors du collage des deux substrats 110, 120, ce qui permet à cette couche de colle de bien adhérer aux surfaces en regard des deux substrats, quand bien même ces surfaces ne seraient pas parfaitement planes ou parallèles.
[0107] On notera qu’il sera possible d’ajourer la couche de colle 210 du dispositif de collage 200 représenté sur la figure 7 dans le même dessein.
[0108] Sur les figures 9 et 10, on a représenté un quatrième mode de réalisation du dispositif de collage 200, dans lequel le conducteur 230D ne s’étend non pas selon une surface mais selon une ligne. Dans ce mode, le dispositif de collage 200 présentera alors une forme de cordon.
[0109] Ainsi, comme le montre la figure 9, le conducteur 230D se présente ici simplement sous la forme d’un fil métallique.
[0110] On peut alors prévoir de livrer le dispositif de collage 200 en kit, avec une bobine de fil d’un côté, et un tube 300 contenant un mélange de colle 210 et de particules expansées 220 de l’autre.
[0111] Ainsi, comme le montre la figure 10, il sera possible de noyer le fil dans ce mélange de façon à obtenir le dispositif de collage 200 souhaité.
[0112] En variante, comme le montre la figure 11 , il serait également possible de livrer le dispositif de collage 200 en forme de cordon entre deux feuilles de protection 241 , 242 antiadhésives.
[0113] Dans cette éventualité, pour réduire la taille de ces feuilles tout en maximisant la longueur du cordon, ce dernier sera de préférence courbé en une succession de S. Ce cordon sera alors dépliable de façon à pouvoir être ajusté entre les deux substrats 110, 120 à coller. En variante, il pourrait être stocké sous forme d’une bobine ou sous toute autre forme d’enroulement peu encombrante.
[0114] Quel que soit le mode de réalisation du dispositif de collage 200, ce dernier pourra être fabriqué de différentes manières.
[0115] Il pourra ainsi, s’il est livré en kit, être fabriqué in situ, par l’opérateur qui cherche à assembler les deux substrats 110, 120. Pour cela, l’opérateur installera le conducteur sur l’un des substrats, puis il appliquera le mélange de colle 210 et de particules expansibles 220 sur le conducteur 230 de façon à l’y noyer. Il pourra ensuite rapporter l’autre substrat sur le dispositif de collage 200 ainsi formé.
[0116] En variante, il pourra être fabriqué en usine, auquel cas des feuilles de protection 241 , 242 antiadhésives seront employées pour le protéger durant son transport.
[0117] Dans ce cas, les particules 220 pourront être mélangées à la colle non polymérisée et la colle ainsi chargée sera ensuite déposée afin de noyer le conducteur 230 (cas de la figure 3).
[0118] En variante, les particules 220 seront tout d’abord placées autour du conducteur 230 avant que cet ensemble soit noyé dans la colle (cas de la figure 2). On pourra par exemple fixer les particules 220 au conducteur 230 par électro-statisme. L’un des intérêts de cette solution est que la quantité nécessaire de particules sera réduite et que les propriétés de la colle seront moins dénaturées.
[0119] Une fois que les deux substrats 110, 120 ont été assemblés et collés rigidement, c’est-à-dire que la colle 210 a polymérisé, il est possible, grâce à l’invention, de séparer les deux substrats 110, 120 sans les casser.
[0120] Pour cela, une différence de potentiel électrique AV est appliquée aux extrémités du conducteur 230 de manière à ce que ce dernier soit traversé par un courant électrique. La chaleur ainsi générée permet de faire gonfler les particules expansibles 220, ce qui a pour effet de créer des fissures dans la colle 210.
[0121] Ainsi, il sera possible de décoller les deux substrats 110, 120 sans les endommager, en exerçant un effort de traction ou de cisaillement réduit sur ces derniers. [0122] On notera que la tension électrique à appliquer dépendra du type de conducteur choisi, ainsi que du type de particules expansibles choisies (la température à partir de laquelle le gonflement des particules commence dépendant du modèle de particules choisi).
[0123] A ce stade, on pourra donner quelques exemples d’applications non limitatifs du dispositif de collage 200.
[0124] Ce dispositif de collage 200 pourra être utilisé dans l’industrie aéronautique civile, dans les zones où les aménagements intérieurs et revêtements s’usent facilement. Ce dispositif de collage pourra ainsi par exemple être utilisé pour changer l’habillage intérieur des avions lorsque ces avions sont loués à des exploitants qui changent.
[0125] Il pourra aussi être utilisé dans l’industrie aéronautique militaire, par exemple si le fuselage d’un avion a subi des impacts de balles sur un théâtre d’opération. Ce dispositif de collage pourra alors par exemple être utilisé sur le terrain, pour renforcer la zone dégradée en y appliquant un substrat revêtu du dispositif de collage 200, en attendant que l’avion puisse retourner sur un site de réparation adapté.
[0126] Il pourra également être utilisé dans l’automobile, par exemple pour réutiliser des grandes pièces qui auraient été mal collées lors de l’assemblage du véhicule automobile, ou pour envisager le remplacement de grandes pièces (pendant la vie du véhicule) et la revalorisation de pièces démontées.
[0127] On pourra l’utiliser dans l’industrie spatiale, pour tester au sol des équipements coûteux avant le vol, sans les dégrader ou encore pour assurer la destruction totale de certains composants de satellites en fin de vie à la rentrée atmosphérique (en utilisant l’invention pour séparer des composants à risque, tels que les réservoirs).
[0128] La présente invention n’est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais l’homme du métier saura y apporter toute variante conforme à l’invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. 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).
2. 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).
3. 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).
4. Dispositif de collage (200) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel ledit élément électriquement conducteur (230) est surfacique.
5. Dispositif de collage (200) selon la revendication 4, dans lequel dans lequel ledit élément électriquement conducteur (230) est ajouré.
6. Dispositif de collage (200) selon la revendication 5, dans lequel ledit élément électriquement conducteur (230) présente une forme de grille.
7. 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).
8. 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).
9. Ensemble selon la revendication 8, dans lequel les deux substrats (110, 120) sont réalisés en matériaux composites non métalliques.
10. 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). rocédé 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). rocédé de fabrication selon la revendication 11 , dans lequel les particules expansibles (220) sont réparties sur ledit élément électriquement conducteur (230) par attraction électrostatique. ilisation 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). ilisation 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).
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