Vulcanisation adhésive assistée par plasma – Plasma-Bond

Le projet développe une procédure d'assemblage respectueuse de l’environnement et de la santé, avec la préparation par voie sèche d’une couche adhésive unique grâce à la technologie plasma. La qualité du dépôt et de la liaison adhésive est contrôlée grâce aux outils de simulation, de diagnostics in situ du plasma et de l’assemblage, grâce en particulier au contrôle et à l’évaluation non destructifs par propagation d’ondes acoustiques. Le consortium étudie aussi bien les aspects de modification que de dépôt plasma sur différents types de substrats choisis pour leur large diffusion en applications industrielles, ou encore pour le verrou technologique que représentent les polymères fluorés. Les élastomères à vulcaniser sont représentatifs de la production des partenaires industriels à savoir, des élastomères «standards«, siliconé ou fluorocarboné. Les surfaces traitées et les interfaces obtenues sont caractérisées avant l’assemblage et après la séparation par les techniques d’analyses de surface usuelles chimiques, morphologiques mais aussi par une autre approche in situ plus innovante grâce à la mise en place d’un contrôle non destructif en cours de vulcanisation.

Les couches primaires, secondaires d’adhésion efficacement substituées par une couche unique et homogène issue de la technologie des plasmas donnent lieu à un assemblage plus fiable et plus robuste. Ses mécanismes de croissance, d’adhésion avec l’élastomère sont caractérisés. Cette technologie verte est transférable aux partenaires industriels. Le suivi de la vulcanisation par propagation d’ondes sonores dans l’élastomère ou aux interfaces permet d’envisager d’implémenter les moules des industriels et de s’assurer de l’homogénéité de l’assemblage évitant les tests mécaniques destructifs.

L’emploi des technologies plasma répond à la demande des utilisateurs d’assemblages d'élastomères crus et de métaux toujours plus résistants d’un point de vue chimique mais aussi thermique. La suppression de l’enduction manuelle de couches primaires et secondaires d’adhérisation toxiques par une couche unique plus homogène obtenue par voie sèche permet de respecter la directive Reach. Ces critères alliés au suivi de la vulcanisation et au contrôle de la robustesse de l’assemblage par la propagation d’ondes sonores permettent de faire évoluer de façon pérenne les marchés déjà acquis et ouvrent d’autres types de marchés. D’autres matériaux peuvent bénéficier de cette nouvelle procédure

Les résultats du projet ont été traduits par 9 publications, 2 thèses, 17 conférences internationales ou nationales et un brevet est en cours de rédaction afin d’envisager une exploitation industrielle pour l’un des partenaires.

Dans de nombreux secteurs industriels, les produits fabriqués sont issus d’assemblages de matériaux incluant les élastomères. Pour assurer leur tenue, les substrats sont enduits d’agents d’adhérisation sur lesquels est déposé l’élastomère vulcanisé in situ. La nécessité de performances élevées a entraîné une complexification des procédés de dépose souvent manuelle répétitive d’une ou plusieurs couches adhésives en raison de géométries complexes des pièces à assembler. Ce niveau de technicité a augmenté le nombre de rebuts en raison d’une mauvaise tenue mécanique induite par une liaison adhésive inhomogène. Ces techniques sont donc limitées par le respect du cahier des charges des utilisateurs, mais aussi par la directive Reach de plus en plus contraignante. En effet, les couches primaires et secondaires adhésives sont des phases liquides à base aqueuse ou organique contenant des produits hautement toxiques. Le projet Plasma-Bond développe une procédure d'assemblage respectueuse de l’environnement et de la santé, avec la préparation par voie sèche d’une couche adhésive unique grâce à la technologie plasma. La qualité du dépôt et de la liaison adhésive est contrôlée grâce aux outils de simulation, de diagnostics in situ du plasma et de l’assemblage, grâce en particulier au contrôle et à l’évaluation non destructifs par propagation d’ondes acoustiques. Le consortium se propose d’étudier aussi bien les aspects de modification que de dépôt plasma sur différents types de substrats choisis pour leur large diffusion en applications industrielles, ou encore pour le verrou technologique qu'il représente comme le PTFE. Les élastomères à vulcaniser sont représentatifs de la production des partenaires industriels à savoir, des élastomères "standards", siliconé ou fluorocarboné. Les surfaces traitées et les interfaces obtenues seront caractérisées avant l’assemblage et après la séparation par les techniques d’analyses usuelles (XPS, TOF-SIMS, énergie de surface, FTIR, MEB, AFM…) mais aussi par une autre approche in situ plus innovante grâce à la mise en place d’un contrôle non destructif en cours de vulcanisation.