Distribution pour le collage et l’étanchéité

Par Mike Bozzelli, directeur de l’ingénierie, division Applied Fluid Technologies, Graco Inc.

La fonction d’un produit 'peut dépendre de la distribution d’un collage ou d’un joint parfaits sur une pièce, si vous prévoyez d'appliquer du produit sur ce collage ou ce joint, la pose d’un cordon parfait est absolument essentielle. Si le cordon est imparfait, la pièce est considérée comme défectueuse, ce qui a en fin de compte des implications financières considérables. L'obtention d'un cordon parfait consiste à contrôler le fluide du début à la fin. Pour contrôler le fluide, déterminer tout d'abord le type de cordon que vous souhaitez utiliser, puis sélectionner le bon équipement de distribution pour l’application.

La première étape consiste à déterminer si vous devez coller ou rendre étanche.

Le collage consiste à joindre ou à fixer deux éléments pour empêcher que les parties distinctes de la pièce se séparent, tandis que l’étanchéité est utilisée pour empêcher que des substances, comme des fluides, s’échappent ou entrent dans une pièce. Un grand nombre de produits reposent sur le collage et l’étanchéité ; à chacun d'eux seront appliquées des spécifications techniques de cordon différentes. Ces spécifications incluent le profil, la hauteur et la largeur du cordon

La distribution pour le collage et l’étanchéité peut être effectué à l’aide d’un matériau à 1 composant (1k) ou d’un matériau à 2 composants (2k). Les matériaux 1k sont généralement distribués dans ou sur une pièce sans être mélangés avec un autre matériau. Les matériaux peuvent être des produits thermofusibles, des silicones, des uréthanes, des époxy ou des matériaux UV. Ils peuvent être durcis par utilisation de solvants, chauffage ou réaction à l’humidité de l’air.

Des exemples types d’applications 1k incluent l’étanchéité de panneaux solaires, l’assemblage de fenêtres, le secteur automobile (produits d’étanchéité pour pare-brise en uréthane, collage de feux arrière, collage de miroirs aux boîtiers, boîtiers en plastique du système antiblocage des roues (ABS)), ainsi que le collage de haut-parleurs et le collage et l’étanchéité de capuchons d’extrémité de filtre.

Les joints découpés et les joints moulés par injection sont une pratique de conception standard depuis des années. Cependant, les joints découpés entraînent une grande perte de matériau. Dans de nombreux cas, les fabricants finissent par jeter presque toute une feuille de matériau pour obtenir un joint mince. Les joints moulés par injection résolvent le problème de gaspillage, mais nécessitent un investissement important en outillage pour les moules. Les deux méthodes présentent également l’inconvénient majeur d’être très coûteuses à modifier si une mise à jour de la conception est nécessaire.

À son niveau de base, un cordon d’étanchéité est une alternative liquide appliquée sur les joints découpés ou moulés par injection. Idéalement, vous ne devriez 'pas être en mesure de les distinguer si vous les comparez. Le cordon doit être uniforme, d’une hauteur, d’une largeur et d’un duromètre (dureté constants. 

Un cordon parfait ne peut pas présenter d’incohérences, notamment des points durs, des points mous, des points fins ou des points épais à n’importe quel endroit du cordon. C’est l’un des aspects positifs avec les pièces découpées et moulées par injection, car elles sont toutes d’une seule pièce. Une distribution de cordon doit commencer à un point fixe, parcourir tout le chemin prévu aux mêmes hauteur, largeur et forme, puis se terminer à un autre point fixe, il s’agit généralement du point de départ. Si vous' utilisez un produit à deux composants, il doit également rester mélangé exactement au même rapport afin de ne pas affecter le duromètre final.  

Les taches épaisses présentes dans un cordon proviennent de divers endroits, mais elles sont le plus souvent le résultat d’une augmentation de la pression du matériau. À l’opposé, les taches fines résultent le plus souvent d’une diminution de la pression. Lorsque vous avez une tache épaisse au début d’un cordon, elle est souvent appelée « tête de serpent » pour sa ressemblance étrange avec un serpent. À l’autre extrémité du cordon, il n’est pas rare d’avoir une « queue » où la section transversale du matériau se réduit considérablement, laissant derrière elle un petit fil de matériau.

Un cordon imparfait peut aboutir à une pièce défectueuse, qui devra être jetée ou reprise. Les les implications financières des cordons imparfaits peuvent être considérables, en fonction de variables telles que le coût des pièces, les heures de main-d’œuvre et la perte de reproduction en raison des reprises et du coût des matériaux supplémentaires. Si la pièce défectueuse se trouve sur le terrain, cela pourrait entraîner une action en garantie et éventuellement devenir un problème de responsabilité. 

Contrairement à un cordon d’étanchéité, la hauteur, la largeur et le duromètre ne sont pas les caractéristiques critiques primordiales du cordon de collage. C’est parce que les pièces sont assemblées alors que le matériau est encore humide (ou du moins encore un peu pliable) et va se déplacer. Avec un cordon de collage, le placement, le bon volume de matériau et, dans le cas de produits à deux composants, les rapports de mélange appropriés, sont les facteurs les plus importants. Bien que des choses comme les têtes et les queues de serpent soient très importantes, il est en fait plus important d’obtenir la bonne quantité de matériau au bon endroit afin qu’il s’étale correctement pendant le processus d’assemblage.

Si trop peu de matériau de collage et d'étanchéité est appliqué, il y aura des lacunes. Si trop de matériau est appliqué, il s'enfilera dans les zones où le matériau n’est pas souhaité. La mise en place contribuera de manière significative à ces deux situations. Dans le cas de produits à deux composants, si le bon rapport et le bon mélange de matériaux ne sont trouvés, les matériaux ne sont pas correctement collés même si l'application peut sembler acceptable.

La clé pour des cordons parfaits, peu importe à quoi ils sont destinés', est le contrôle du fluide. Les pompes à déplacement positif et servocommande, comme les vannes et machines PD44, 1053, 1093 et PR70s de Graco', sont parfaits pour répondre systématiquement à la plupart des exigences de cordons.

De par leur conception, les vannes à déplacement positif éliminent deux variables très importantes qui sont la température et la viscosité. La plupart des matériaux changent de viscosité lorsque la température varie. En règle générale, la plupart des matériaux deviennent plus minces à mesure que la température augmente et ont tendance à être plus épais à des températures plus basses. Si vous appliquez simplement une pression sur ce matériau et que vous comptez sur l’ouverture et la fermeture d’une vanne pendant une durée fixe, cela deviendra probablement un problème important à surmonter. 

En ouvrant la vanne le matin, lorsque le matériau est froid et épais, vous obtiendrez moins de matériau que prévu. Vous pouvez compenser cela en ajustant la pression d’alimentation. Cependant, lorsque la température dans l'usine est plus élevée plus tard dans la journée, la pression doit être ajustée à nouveau, car le matériau s’est maintenant aminci et le système dépose plus de matériau. Ce scénario crée une intervention indésirable de l’opérateur du point de vue du contrôle de processus et se traduit probablement par des pièces mises au rebut ou reprises.

Tout en corrigeant la quantité de matériau elle-même, l'intervention de l'opérateur ne prend pas en compte tous les points mentionnés précédemment comme les têtes de serpent, les queues ou les fluctuations de pression qui gâcheront le cordon. Les vannes et les machines à déplacement positif et servocommande offrent des options pour traiter toutes ces variables et les éliminent complètement dans la plupart des cas. Le système à servocommande fournit une force constante et donc une pression constante sur le matériau du début à la fin du cordon, ce qui élimine toutes zones épaisses et minces potentielles à l’intérieur du cordon.

La conception de la vanne à déplacement positif signifie qu’elle contient le même volume de matériau à chaque fois, de sorte qu’elle dépose la même quantité de matériau à chaque fois. Cela veut dire que tandis que les matériaux s’amincissent ou s’épaississent tout au long de la journée, la distribution de collage et la quantité de matériau distribué est toujours la même. La combinaison de ces deux éléments de conception donne à l’utilisateur un contrôle complet sur le fluide du début du cordon à la fin.

Dans les articles suivants, nous fournirons des conseils et des suggestions pour associer ces technologies de fluide à des équipements de mouvement tels que des bras robotiques et des plateformes XYZ pour la pose parfaite des cordons même avec les matériaux les plus difficiles.