Procédé d'assemblage par collage de deux pièces de véhicule automobile au moyen d'un revêtement résistif

La présente invention concerne le domaine de l'assemblage de pièces automobiles, et notamment l'assemblage par collage.

On connaît de l'état de la technique un procédé d'assemblage de deux pièces l'une avec l'autre dans une installation de collage. Il peut s'agir par exemple d'un caisson de hayon et une peau de hayon. L'installation comprend un support de positionnement d'une des pièces par rapport à l'autre comprenant deux parties métalliques de maintien de chaque pièce. L'installation comprend également des moyens de chauffage de chaque partie. Par conduction thermique, chaque partie métallique chauffe la pièce qu'elle maintient.

Avant de positionner les deux pièces l'une par rapport à l'autre, on applique un film d'une colle thermodurcissable sur l'une et/ou l'autre des pièces à assembler. Puis, on rapporte et on positionne les deux pièces l'une par rapport à l'autre. Ensuite, on chauffe les pièces grâce aux moyens de chauffage afin d'activer la colle thermodurcissable. Enfin, on extrait la pièce assemblée de l'installation.

L'activation de la colle est donc réalisée par un apport de chaleur par conduction en chauffant les pièces à coller. Ceci est dû au fait que la colle est inaccessible car elle est mise en place entre les deux pièces. Il n'est donc pas possible de chauffer directement la colle. Or, la chauffe des pièces occasionne :

- des déformations dues aux dilatations différentielles des pièces à coller ;

des problèmes de marquage des surfaces d'aspect ; et

des temps de cycle supérieurs à la minute.

Par ailleurs, la matière plastique n'étant pas un bon conducteur thermique, le procédé est extrêmement difficile si les deux pièces à coller sont en matière plastique. L'invention a pour but de fournir un procédé de collage permettant de remédier à ces inconvénients. L'invention y parvient en permettant notamment l'utilisation d'un revêtement résistif pour activer la colle.

A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de collage de deux pièces, au moyen d'une colle activable par chaleur. Selon ce procédé, on chauffe au moins une partie de la colle après assemblage des deux pièces, en générant un courant dans un revêtement résistif appliqué sur au moins une partie d'une surface de collage.

Le procédé permet ainsi une activation homogène, nécessitant peu d'énergie, et rapide de la colle, quelle que soit la matière des pièces à coller, et quelle que soit leur géométrie.

Le procédé est particulièrement bien adapté pour l'industrie automobile, où il permet d'assembler toutes pièces de carrosserie.

Il est notamment possible d'utiliser le procédé pour réaliser un assemblage comportant un becquet, une peau/presseur, un bandeau extérieur, un habillage / une garniture, un support de capteur de parking ou de lave phare...

Le procédé peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :

- une première surface de collage d'une des deux pièces est collée au moyen la colle avec une seconde surface de collage de l'autre pièce, et dans lequel :

- on applique le revêtement sur au moins une partie d'au moins une des deux surfaces de collage, ledit revêtement constituant une résistance électrique apte à dégager par effet Joule une chaleur permettant une réticulation de la colle.

- on dépose au moins une épaisseur de colle sur au moins une des surfaces de collage, et on met en place l'autre surface de collage contre l'épaisseur de colle de façon à ce qu'au moins une partie de l'épaisseur de colle soit en contact avec au moins une partie du revêtement ;

- on chauffe au moins une partie de la colle en générant un courant dans le revêtement de façon à activer et/ou accélérer une réticulation de la colle.

- on génère un courant dans le revêtement au moyen d'électrodes reliant un générateur et le revêtement ;

- on génère un courant dans le revêtement en réalisant une zone de contact du revêtement avec les électrodes, définissant une zone de l'une des pièces en contact avec le revêtement, ladite zone de contact n'étant pas recouverte par un isolant électrique ;

- on réalise la zone de contact sur une surface de la pièce 10 non visible une fois montée sur un véhicule ;

- on applique le revêtement sur toute la surface de chaque surface de collage avec ou sans discontinuité ;

- on génère un courant dans le revêtement au niveau de toute la surface d'au moins une surface de collage ;

- le revêtement a une résistance inférieure à 20kQ à 300K, et de préférence inférieure à 5kQ, et encore de préférence inférieure à 3kQ ;

- le revêtement est un primaire enrichi en charges conductrices électriques ;

- la charge conductrice est choisie seule ou en combinaison dans le groupe de charges suivant : graphite, métaux, tels que cuivre, argent, fer, indium, alliage de graphite et de métal, noir de carbone ;

- le revêtement comprend plus de 10% en poids de charge conductrice, préférentiellement entre 20% et 60% en poids. L'invention concerne également un ensemble d'une première et d'une seconde pièces de carrosserie automobile, notamment en matière plastique, dans lequel lesdites pièces sont fixées l'une à l'autre au moyen d'au moins une épaisseur de colle. Au moins une des pièces comporte un revêtement en contact avec au moins une partie de l'épaisseur de colle, le revêtement constituant une résistance électrique apte à dégager par effet Joule une chaleur permettant une réticulation de la colle.

Le procédé peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :

- le revêtement a une résistance inférieure à 20kQ à 300K, et de préférence inférieure à 5kQ, et encore de préférence inférieure à 3kQ ;

- le revêtement est un primaire enrichi en charges conductrices électriques ;

- la charge conductrice est choisie seule ou en combinaison dans le groupe de charges suivant : graphite, métaux, tels que cuivre, argent, fer, indium, noir de carbone, alliage de graphite et de métal ;

- le revêtement comprend plus de 10% en poids de charge conductrice, préférentiellement entre 20% et 60% en poids ;

- le revêtement a une épaisseur comprise entre 10 et 30 microns ;

- l'ensemble comporte au moins une zone de contact du revêtement pour des électrodes, définissant une zone de l'une des pièces de carrosserie automobile en contact avec le revêtement recouvrant ladite surface, ladite zone de contact n'étant pas recouverte par un isolant électrique ;

- la zone de contact est une surface non visible de l'ensemble une fois montée sur un véhicule. L'invention sera mieux comprise à la lecture des figures annexées, qui sont fournies à titre d'exemples et ne présentent aucun caractère limitatif, dans lesquelles :

- les figures 1A, 1 B et 1 C illustrent schématiquement les différentes étapes du procédé selon l'invention ;

- les figures 2A à 2C illustrent des modes de réalisation différents du procédé selon l'invention ;

- la figure 3 illustre un autre mode de réalisation du procédé selon l'invention, dans lequel le revêtement 40 comporte des discontinuités.

On se réfère maintenant aux figures 1A, 1 B et 1 C, qui décrivent le procédé selon l'invention, pour coller deux pièces 10 et 20, notamment en matière plastique, au moyen d'une colle activable par chaleur. Selon ce procédé, on chauffe au moins une partie de la colle 30 après assemblage des pièces 10 et 20, en générant un courant dans un revêtement résistif 40 appliqué sur au moins une partie d'une surface de collage 12 ou 22.

On va décrire ci-après un exemple de réalisation du procédé.

La première pièce 10 comporte une première surface de collage 12, et la seconde pièce comporte une seconde surface de collage 22. Les deux surfaces de collages 12 et 22 sont collées l'une à l'autre au moyen d'une colle 30 activable par la chaleur. Le procédé comporte alors les étapes suivantes :

- on applique (E10 - figure 1A) un revêtement 40 sur au moins une partie 14 ou 24 d'au moins une des deux surfaces de collage 12 ou 22 ; le revêtement 40 constitue une résistance électrique apte à dégager par effet Joule une chaleur permettant une réticulation de la colle 30 ;

- on dépose (E20 - figure 1 B) au moins une épaisseur de colle 30 sur au moins une des surfaces de collage 12 ou 22, et on met en place l'autre surface de collage 22 ou 12 contre l'épaisseur de colle 30, de façon à ce qu'au moins une partie de l'épaisseur de colle 30 soit en contact avec au moins une partie du revêtement 40 ;

- on chauffe (E30 - figure 1 C) au moins une partie de la colle 30 en générant un courant dans le revêtement 40 de façon à activer et/ou accélérer une réticulation de la colle 30.

La résistance électrique traduit la propriété d'un composant à s'opposer au passage d'un courant électrique. La résistance est responsable d'une dissipation d'énergie sous forme de chaleur (effet Joule). Ainsi, le terme résistance désigne l'aptitude d'un matériau conducteur à chauffer lors du passage d'un courant électrique. Le revêtement 40 constitue ainsi un moyen de chauffage sur toute sa surface.

Selon l'invention, le courant électrique est généré par un générateur de courant 700, et il est transmis au revêtement 40 par l'intermédiaire d'électrodes 800.

Dans la description, toutes les valeurs de résistance sont des valeurs mesurées grâce à un resistivimètre ITW Ransburg, utilisant des électrodes distantes de 25mm et positionnées au centre d'une plaque rectangulaire de 200mm par 600mm. Ces mesures sont réalisées pour des revêtements ayant une épaisseur comprise entre 10 et 30 microns, à une température de 300K.

A titre d'exemple, un primaire classiquement utilisé dans une chaîne de peinture de pièce de carrosserie automobile possède une résistance supérieure à 30kQ et inférieure à 1 ΜΩ.

De par sa résistance élevée, un tel revêtement ne peut pas être traversé pas un courant ne dépassant pas 15V (courant généralement utilisé industriellement pour des raisons de sécurité).

C'est pourquoi, selon l'invention, on utilise un revêtement 40 présentant une résistance inférieure à 20kQ, de préférence inférieure à 5kQ, encore de préférence inférieure à 3kQ, afin que le revêtement 40 puisse être traversé par un courant même si celui-ci ne dépasse pas 15V.

Toutefois, pour que le revêtement 40 permette un dégagement de chaleur par effet Joule, la résistance du revêtement 40 est suffisamment élevée pour qu'une dissipation d'énergie ait lieu et qu'un dégagement de chaleur par effet Joule suffisant soit atteint pour l'application recherchée.

La formulation du revêtement 40 est adaptée aux pièces de carrosserie. Elle présente notamment une bonne adhérence à la matière de la pièce, par exemple sur un polypropylène traité.

Selon un mode de réalisation, le revêtement 40 est un primaire pour peindre une pièce de carrosserie automobile, enrichi en charges conductrices électriques (charges permettant ou augmentant une conduction électrique dans le revêtement). Un primaire est le premier revêtement appliqué sur la surface de la pièce dans une chaîne de peinture. Un primaire a pour fonction de favoriser l'accroche sur la pièce, en améliorant la conductivité et l'adhérence de la base (couche de couleur).

La quantité des charges est définie en fonction de la résistivité de la charge conductrice utilisée, donc en fonction de la nature de la charge, et en fonction de la quantité de chaleur souhaitée. On peut par exemple utiliser des charges pulvérulentes de graphite.

Selon un exemple de réalisation, le revêtement 40 comporte :

- une résine polymère, par exemple du polyuréthane ;

- un solvant, par exemple de l'eau, du xylène ou de l'acétate de butyle glycol

- un liant, par exemple de l'isocyanate ou du polyol ;

- des charges conductrices ; de telles charges peuvent être choisies seules ou en combinaison dans le groupe de charges suivant : graphite sous ses différentes formes (tube, nanotubes, poudres), métaux tels que le cuivre, l'argent, le fer, l'indium..., sous différentes formes (tube, poudre, fils), noir de carbone, alliage de graphite et de métal ;

- éventuellement un agent de rhéologie, par exemple un agent anti-coulure ;

- éventuellement un agent épaississant, par exemple du talc ;

- éventuellement des additifs et des adjuvants traditionnels, par exemple un promoteur d'adhérence. De manière générale, le primaire comprend plus de 10% en poids de charges, préférentiellement entre 20% et 60% en poids.

La granulométrie des charges est de préférence inférieure à 25 micromètres. Une telle granulométrie permet en outre d'obtenir une meilleure dispersibilité et d'augmenter la répartition des charges de graphite dans la résine.

Selon autre un mode de réalisation, on utilise une résine polymère, telle que décrite dans la demande de brevet FR2967271. Le revêtement 40 comporte alors :

- une résine polymère, par exemple : vinylique, acrylique, époxydique, polyuréthane, glycérophtalique ;

- un solvant, par exemple de l'eau ou du type aromatique (xylène, toluène, etc.), aliphatique, alcoolique (alcool isopropylique, alcool méthoxylopropylique, éthanol)... ;

- un liant, par exemple à base de résine acrylique modifié ;

- des charges de graphite ;

- éventuellement un agent de rhéologie, par exemple un agent anti-coulure.

De façon à fournir la chaleur nécessaire à l'activation de l'épaisseur de colle 30, le revêtement 40 a une épaisseur qui peut être comprise entre 10 et 30 microns.

Selon le procédé, on met sous tension le revêtement 40, en le mettant en contact avec des électrodes 800, reliées au générateur 700. Les figures 1 C et 2C illustrent cette étape du procédé. On génère ainsi un courant dans tout le revêtement 40 au niveau de toute la surface à chauffer.

Pour ce faire, et selon un mode de réalisation préférentiel, on réalise une zone de contact 110 du revêtement 40 avec les électrodes 800. Cette zone de contact 110 est une zone de la pièce 10 ou de la pièce 20, en contact avec le revêtement 40 recouvrant au moins partiellement la surface de collage : la zone de contact 110 est en contact avec le revêtement 40 déposé à l'étape E10. Alors que la surface de collage est recouverte par la colle 30, la zone de contact 110 n'est recouverte que par le revêtement 40, comme l'illustre la figure 2C. Ceci permet une utilisation plus aisée de tout type d'électrode.

Généralement cette zone de contact 110 est située sur une surface de la pièce 10 ou de la pièce 20 non visible une fois montée sur un véhicule.

Mais elle peut également correspondre à une surface visible, dans la mesure où le revêtement 40 peut être une peinture résistive.

De préférence, on utilise une électrode dont la forme permet de parcourir toute une première bordure du revêtement 40 déposé, et une seconde électrode permettant de parcourir toute la bordure du revêtement 40 opposée à la première bordure. Ceci permet d'améliorer l'homogénéité de la dissipation d'énergie sous forme de chaleur, sur toute la surface de la pièce recouverte par le revêtement 40.

Le temps de mise sous tension du revêtement 40 dépend de la chaleur que l'on souhaite dégager. Un exemple d'application est décrit ci-après.

La mise sous tension du revêtement 40 permet une diffusion de chaleur entre les deux électrodes 800. Le revêtement 40, en chauffant, active ainsi uniformément la réticulation de la colle 30.

Exemple de réalisation

On applique, sur la surface de collage d'une pièce à coller, une couche de revêtement 40 ayant une épaisseur de 15 microns. Le revêtement 40 est du type décrit précédemment, enrichi en graphite.

On dépose la colle sur une surface de collage (la même que celle du revêtement ou l'autre), on relie les électrodes au revêtement 40, puis on génère un courant de 15 V à 0,4 ampères, pendant une durée de minimum de 30mn, après avoir atteint une température d'environ 100°C.

La chaleur ainsi dégagée par le revêtement 40 permet de faire réticuler de façon homogène la colle 30.

Selon un mode de réalisation préféré, on applique le revêtement 40 sur au moins une partie des deux surfaces de collage 12 ou 22. De cette façon, toute l'épaisseur de colle 30 est chauffée, des deux côtés. Cela permet une réticulation plus rapide et plus homogène : la colle réticule de la même façon sur les surfaces de chacune des deux pièces.

Selon un mode de réalisation préféré, on applique le revêtement 40 sur toute la surface d'au moins une des deux surfaces de collage 12 ou 22. De cette façon, toute l'épaisseur de colle 30 est chauffée de façon à permettre une réticulation homogène de la colle 30.

Selon un autre mode de réalisation, on applique le revêtement 40 uniquement sur une partie d'au moins une des deux surfaces de collage 12 ou 22. De cette façon, l'épaisseur de colle 30 est chauffée localement, mais pas sur toute la longueur du cordon de colle 30. Ce mode de réalisation peut être avantageux pour limiter la consommation d'énergie. Dans ce cas, de préférence, on ajuste la taille de la zone de contact entre l'épaisseur de colle 30 et le revêtement 40, de façon à réaliser un collage partiel et temporaire, c'est-à-dire que les deux pièces (10, 20) peuvent n'être collées qu'au niveau de la zone de contact à la fin de l'étape E30. Mais ce collage reste suffisant pour que les pièces restent solidaires et sans mouvement relatif lors de leur manipulation.

La partie de colle située en dehors de la zone de contact peut réticuler par propagation de la chaleur à travers l'épaisseur de colle 30. Selon un autre exemple, la partie de colle située en dehors de la zone de contact réticule ultérieurement. Avantageusement, la partie de colle située en dehors de la zone finit de réticuler après avoir pu commencer à manipuler l'ensemble des deux pièces assemblées, de façon à ne pas ralentir le cycle de production. Alternativement, pour faire réticuler la partie de colle située en dehors de la zone de contact, on chauffe à nouveau, en reconnectant le générateur 700 post-assemblage des pièces 10 et 20.

Selon un mode de réalisation particulier, on utilise une colle (3) ayant la capacité de réticuler, même lentement, à température ambiante. On peut par exemple utiliser la colle suivante : DELO-DUALBOND ® 2K VE 518202 (DELO Gmbh, Allemagne), qui est un uréthane acrylate bi-composants.

Les figures 2A à 2C illustrent des modes de réalisation différents du procédé selon l'invention :

- La figure 2A illustre un mode de réalisation selon lequel on dispose le revêtement 40 seulement sur une des deux surfaces de collage, mais sur toute la surface de cette surface de collage. Sur cet exemple, il s'agît de la surface de collage 12 de la pièce 10. Bien évidemment, il pourrait s'agir de la surface de collage 22 de la pièce 20.

- La figure 2B illustre un mode de réalisation selon lequel on dispose le revêtement 40 sur les deux surfaces de collage 12 et 22. Le revêtement 40 peut être appliqué sur toute la surface de chacune des deux surfaces de collage, ou, comme représenté sur cette figure 2B, seulement sur une partie 14 et 24 de ces surfaces de collage.

- La figure 2C illustre un mode de réalisation selon lequel on utilise une zone de contact 110 du revêtement 40 avec les électrodes 800.

La figure 3 illustre un autre mode de réalisation du procédé selon l'invention, dans lequel le revêtement 40 comporte des discontinuités, formant ainsi un ensemble de bandes de revêtements 40 appliquées sur une surface de collage de la pièce 10.

Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux, lorsque la longueur à coller est trop importante. En effet, selon l'exemple de la figure 1 C, la surface rectangulaire de revêtement 40 est plus chaude du côté du branchement du générateur 700 que de l'autre. C'est pourquoi la longueur L de revêtement 40 doit être adaptée aux paramètres de chauffe préconisés.

Ainsi, selon un mode de réalisation, le revêtement 40 comporte des discontinuités, afin de définir plusieurs tronçons, ou bandes de revêtement 40. Ces bandes ont des largeurs et des longueurs identiques ou variables (L, L'), et sont distantes d'une distance minimale D, formant la discontinuité dans le revêtement 40.

Cette discontinuité D est nécessaire entre les bandes pour appliquer des électrodes à chaque bande de revêtement 40 en même temps sans avoir de court-circuit. Ce branchement en parallèle permet de gagner du temps pour avoir une chauffe simultanée de tout le revêtement 40.

Selon un autre mode de réalisation, le revêtement 40 est appliqué sans discontinuité mais des zones de contact 110 sont réparties sur la longueur du revêtement. Ces zones de contacte 110 sont utilisées de façon séquentielle et non en simultané. Au final, toute la colle est réticulée de façon uniforme.

L'invention concerne également un ensemble 100 d'une première 10 et d'une seconde 20 pièces de carrosserie automobile, notamment en matière plastique, dans lequel lesdites pièces 10 et 20 sont fixées l'une à l'autre au moyen d'au moins une épaisseur de colle 30. Au moins une des pièces 10 et 20 comporte un revêtement 30 en contact avec au moins une partie de l'épaisseur de colle 30, le revêtement 40 constituant une résistance électrique apte à dégager par effet Joule une chaleur permettant une réticulation de la colle 30, tel que le revêtement 40 décrit précédemment.

Selon un mode de réalisation, l'ensemble 100 comporte au moins une zone de contact 110 du premier revêtement 40 pour des électrodes 800. Comme précédemment décrit, cette zone de contact 110 n'est pas une zone à coller, et elle définit une zone de la pièce 10 et/ou 20 en contact avec le revêtement 40 recouvrant la surface. Cette zone de contact 110 n'est recouverte que par le revêtement 40, c'est-à-dire que dans cette zone de contact 110, le revêtement 40 n'est recouvert par aucun autre revêtement empêchant sa mise sous tension par contact avec les électrodes 800. La zone de contact 110 n'est notamment pas recouverte par un isolant électrique.

De préférence, la zone de contact 110 est une surface non visible de l'ensemble 100 une fois montée sur un véhicule.

Selon un exemple de réalisation, la première pièce 10 est un panneau extérieur de hayon de véhicule automobile, et la seconde pièce 20 est une doublure intérieure de ce hayon. Liste des références

10 : première pièce à coller

12 : surface de collage de la première pièce 10

14 : partie de la surface de collage 12 revêtue du revêtement 40

20 : seconde pièce à coller avec la pièce 10

22 : surface de collage de la seconde pièce 20

24 : partie de la surface de collage 22 revêtue du revêtement 40

30 : épaisseur de colle

40 : revêtement résistif

100 : ensemble d'une première 10 et d'une seconde 20 pièces de carrosserie automobile

110 : zone de contact du revêtement 40 avec les électrodes 800

700 : générateur de courant

800 : électrodes

E10 : étape d'application du revêtement 40 sur au moins une partie d'au moins une des deux surfaces de collage.

E20 : étape de dépose d'au moins une épaisseur de colle 30 sur au moins une des surfaces de collage.

E30 : étape de chauffage d'au moins une partie de la colle 30 en générant un courant dans le revêtement 40