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"Dispositifs de fixation bloqués par adhésif.
La présente invention concerne des dispositifs de fixation de nature métallique, tels que des boulons, des via, des écroua et des organes similaires, et elle a trait plus particulièrement à des dispositifs de fi- xation de nature métallique qui sont pourvus d'un adhé- sif déposé sur les surfaces de serrage (à savoir les surfaces qui entrent en contact avec les surfaces des parties à assembler ou bien d'autres dispositifs de fixation), à la place de rondelles de blocage en vue d'empêcher les dispositifs de se desserrer à partir
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de leurs positions de blocage en cours d'usage ou de service.
Par le passé, on a proposé de déposer'au préa- lable différentes compositions sur les filets de vis 'ou autres organes de fixation de façon à maintenir ces organes en place en les empêchant de se desserrer en cours d'usage et on a proposé dans ce but une diversi- té de substances. Cependant, pour une raison ou pour une autre, de telles substances n'ont pas donné des ré- sultats satisfaisante jusqu'à maintenant. L'un des pro- blêmes qui est resté insoluble jusqu'à maintenant est celui de la pré-application de telles substances sur des organes de fixation pendant leur fabrication.
Aucu- ne des compositions précédemment proposées n'a présenté, sous sa forme de revêtement ou de dépôt, les propriétés nécessaires de stockage, de manipulation et d'absence d'effet de blocage qui sont imposées pour une pré-appli- cation, tout en présentant par ailleurs la résistance de collage nécessaire pour agir comme moyen de blocage em- pêchant le desserrage de l'organe de fixation.
On a trouvé que certains adhésifs faciles à ap- pliquer, lorsqu'ils sont déposés sur les surfaces de serrage d'organes de fixation filetés au lieu de l'être sur les parties filetées, ou bien en étant également déposés sur ces parties, présentent non seulement des propriétés relativement bonnes en ce qui concerne l'ab- sence d'effet de blocage, c'est-à-dire l'absence de viscosité, l'absence de collage su toucher ou bien de collage sur d'autres matières au cours d'un stockage et d'une manipulation normale ainsi qu'une stabilité
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contre l'altération au stockage sous forme, de revêtements minces à des températures ambiantes et pendant des pé- riodes de temps prolongées, par exemple pendant au moins six mois,
mais présentent également un effet de blocage remarquablement puissant, tout en pouvant être suppri- mé , pour maintenir les dispositifs de fixation sur les- quels ces adhésifs sont déposés en les empêchant de se desserrer en cours d'utilisation. En conséquence, les dispositifsde fixation peuvent être pré-enduits de ces adhésifs sur leurs surfaces de butée avant leur mi- se en service.
Ces adhésifs sont des substances polymérisables normalement solides et du typs à durcissement latent qui, bien qu'étant relativement non-collantes et stables sous forme de revêtements minces pendant des périodes de temps prolongées et dans des conditions ambiantes de tempéra- ture et d'humidité, sont néanmoins converties, sous l'ef- fet d'une polymérisation additionnelle engendrée par activation de la fraction à durcissement latent du système et sous l'influence de la chaleur et/ou de la pression, en adhésifs fortement adhérents et résistants qui assurent une liaison robuste et séparable des dis- positifs de fixation sur lesquels ils ont été déposés, le couple nécessaire pour desserrer par torsion l'or- gane de fixation'étant classiquement supérieur au cou- ple exercé pour le serrage.
Des exemples de ces adhésifs polymérisables, re- lâtivement non-bloquants, à l'état solide et à cisson @latente, peuvent être trouvés dans les différentes fa- milles d'adhésif s à base de résines époxydes, d'adhésif s @
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à base de substances vinyliques et phénoliques et d'adhé- sifs similaires à cuisson latente.
Comme adhésifsqu'il est préférable d'utiliser suivant l'invention, on peut citer des adhésifs polymé- risables, non-bloquants, normalement à l'état solide et à base de résine 1,2-époxy qui contiennent des substances à durcissement latent, ces systèmes à durcissement la- tent lorsqu'ils sont activés, donnent lieu initialement une plastification ou à un ramollissement et deviennent fortement adhérents en prenant ensuite, par réticulation un état d'adhérence tenace et à grande résistance interne.
Les substances à durcissement latent du système .peuvent être activés, en fonction de leur nature et de la manié-. re dont ils sont incorporés à l'adhésif, par effet de chaleur et/ou de pression. Comme exemples de compositions de deux tels adhésifs on peut citer notamment : ( I)
EMI4.1
<tb> Substances <SEP> . <SEP> ,Quantité <SEP> en <SEP> poids <SEP>
<tb>
<tb> Caoutchouc <SEP> butadiène-acrylonitrile
<tb> 64:
36 <SEP> 18,2
<tb>
<tb> Additifs <SEP> de <SEP> durcissement <SEP> pour
<tb> caoutchouc <SEP> 1,7
<tb>
<tb> "EKRB <SEP> 2002" <SEP> (produit <SEP> solide <SEP> à <SEP> base
<tb> de <SEP> résine <SEP> 1,2-époxy <SEP> et
<tb> d'éther <SEP> polyglycidylique
<tb> de <SEP> "Bisphénol-A", <SEP> vendu
<tb> par <SEP> la <SEP> Société <SEP> dite
<tb> Bakélite) <SEP> ciété <SEP> d. <SEP> te <SEP> 80
<tb>
<tb> "ERL <SEP> 2774" <SEP> (éther <SEP> polyglycidylique
<tb>
EMI4.2
de' "Bisphénol-A" liquide.
EMI4.3
<tb>
1,2-époxy, <SEP> vendu <SEP> par <SEP> la
<tb> Société <SEP> dite <SEP> Bakélite) <SEP> 20
<tb>
<tb> Dicyandiamide <SEP> 11
<tb>
<tb> TiO2 <SEP> (agent <SEP> colorant) <SEP> 2 <SEP> '
<tb>
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( il )
EMI5.1
<tb> Substances <SEP> Quantité <SEP> en <SEP> poids <SEP>
<tb>
<tb> "ERL <SEP> 2774" <SEP> 40
<tb>
<tb> "EKRB <SEP> .2002" <SEP> 60
<tb>
<tb> Dicyandiamide <SEP> 11
<tb>
EMI5.2
, T102 2
EMI5.3
<tb> Formvar <SEP> 15/95 <SEP> E <SEP> (polyvinyle-formal) <SEP> 1,5
<tb>
EMI5.4
Caoutchouc butadiène-acrylonitrile
EMI5.5
<tb> 64:36 <SEP> 1,8
<tb>
<tb> Additifs <SEP> de <SEP> durcissement <SEP> de <SEP> caoutchouc <SEP> 1,7 <SEP> . <SEP>
<tb>
Les additifs de durcissement de caoutchouc peu- vent être constitués par du soufre, des. accélérateurs contenant du soufre, de l'oxyde de zinc et d'autres ma- tières similaires couramment utilisées dans ce but.
Les composants caoutchoutés des produits obtenus assurent une certaine flexibilité dans la condition de durcissement finale des systèmes adhésifs. Lorsqu'une telle flexibilité n'est pas nécessaire, on peut éliminer le caoutchouc et les additifs de durcissement du caout- chouc dans les systèmes précités.
Les résines époxydes forment lés squelettes des compositions adhésives I et II, en combinaison avec l'in- grédient de durcissement latent constitué par la dicyan- diamide. La dicyandiamide est activée par échauffement et, en conséquence, elle peut être placée au contact di- -rect de la résine époxyde au cours du dépôt et du sto- ckage .
Comme précisé plus haut, les deux compositions précitées sont artivables par échauffement de façon à fa- voriser la liaison transversale de l'adhésif jusqu'à ce
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qu'il prenne son état final tenace, fortement adhérent et à résistance interne élevée. Cependant, un système encore plus avantageux est celui dans lequel'l'adhésif à cuisson latente est activable de manière à durcir jusqu'à son état final par simple application d'une pres- sion, comme.cela se produit lors du vissage d'une.vis ou d'un écrou en position et, dans ce but, l'un des réactifs de l'adhésif, par exemple la résine époxyde ou l'agent, de durcissement'latent servant à améliorer le durcisse- ment aux températures ambiantes,
peut être incorporé sous forme de capsules réparties de façon relativement homo- gène et présentant de préférence des dimensions micros- copiaues, les parois des capsules séparant les réactifs l'un de l'autre et ces capsules se rompant sous l'appli,- cation d'une pression ou d'un échauffement pour assurer le durcissement de l'adhésif. Un avantage auditionnel de ces compositions est qu'elles présentent une durée de stockage pratiquement infinie dans des conditions am- biantes, du fait que la substance de durcissement latent et le composant principal de l'adhésif sont maintenus séparés l'un de l'autre à l'aide des parois de capsules.
Des compositions époxy ont tendance à se compor- ter de la manière décrite plus haut, par exemple celles décrites dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N @ 2.705.223. L'agent de cuisson de résine époxyde eu la résine époxyde proprement,dite peuvent être encapsulés avant le mélange des ingrédients.
De préférence, il est généralement souhaitable d'encapsuler la -résine époxyde plutôt que l'agent durcisseur, et une manière de résoudre ce problème est mise en'évidence dans les exemples suivants
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EXEMPLE 1
Des capsules remplies d'une résine 1,2-époxyde .détenue par réaction d'une mole de bis-phénol-A avec deux moles d'épichlorhydrine (ERL 2795) sont préparées de la manière suivante
Un pré-condensat de 440 g de formaldéhyde à 37% dans de l'eau (5,44 moles) est mélangé à 164 g d'u- rée (2,74 moles) en utilisant 3,2 ml de triéthanolamine à 75% comme catalyseur pour former le pré-condensat. La réaction s'effectue à la température ambiante pendant une heure, puis on dilue avec 800 cm3 d'eau.
Un quart du pré-condensat ainsi formé est converti en capsules remplies de résine époxyde de la manière suivante En premier lieu, une solution d'acide chlorhydrique dilué est préparée et 1,7 cm3 de cette solution est ajouté au pré-condensat à la température ambiante de façon à obtenir un pH de l'ordre de 4. Ensuite, la char- ge, sous forme de 120 g de résine époxyde mentionnée précédemment (ERL 2795) est ajoutée au mélange et le mélange est agité de façon à obtenir les dimensions de particules désirées pour- la charge.
Ensuite, pour maintenir l'acidité désirée, on ajoute encore 1,7 om3 de la solution acide formant cata- lyseur au mélange, en opérant lentement avec une burette et en agitant de façon continue. Au bout de 15 minutes on ajoute 100 cm3 d'eau chaude (30 à 35 C) et on pour- suit l'agitation pendant une autre heure à une tempéra- ture comprise entre 30 et 35 C. Ensuite, on ajoute 50 à 100 cm3 d'eau et la température du mélange est portée à environ 40 C pendant 3 à 4 heures et, au 'bout de cet- te période, les capsules se sont formées et on les sé- pare par filtrage et séchage.
@
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10 g de capsules, contenant environ 6,5 g de résine époxyde, les dimensions des capsules variant entre 100 et 300 microns, et 6,5 g d'un agent de durcis- sement de résine époxyde, constitué par une combinaison de nonylphénol et d'amino-éthylpipérazine dans le rap- port de 75:25, sont mélangés de façon à former une pâte fortement adhérente. La pâte est déposée sur lesfaces inférieures des têtes de vis et on applique sur la pâte une solution aqueuse à 3% de méthyl-cellulose de façon obtenir une surface sèche. Lorsque des vis ainsi re- vêtues sont vissées dans un bloc d'essai et sont serrées, les capsules se rompent et le mélange adhésif durcit, en augmentant le couple de desserrage de 10 à 20%.
Des vis revêtues de cette manière sont stockées pendant des pério- des de temps considérables sans qu'il se produise une altération de l'adhésif ou l'établissement d'une visoo- sité perturbatrice qui provoquerait un collage des vis les unes avec les autres dans le récipient de stockage.
EXEMPLE 2
A un mélange de capsules à l'état humide et con- tenant 20,5 g de résine époxyde du type ERL 27 5 on ajou- te 20,5 g de l'agent de durcissement de l'exemple précé- dent. Les composants sont mélangés intimement de façon à former une pâte lourde qui est ensuite diluée par addi- tion de 13 g de méthyl-cellulose aqueuse à 3,3%. Le mélan- ge présente alors une consistance pâteuse très légère qui permet un étalement facile sur le côté inférieur d'une face de boulon et qui sèche sans présenter une nature visqueuse. Des boulons soumis à des essais comme dans l'exemple précédent permettent d'obtenir une aug-
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mentation de 17% du couple de desserrage.
Bien qu'il soit préférable d'utiliser des sys- tèmes à base de résines époxydes pour l'encapsulation des composants adhésifs, on peut également employer des systèmes adhésifs appropriés qui ne sont pas à base de.ré- sines époxydes, par exemple la composition suivante : ( III )
EMI9.1
<tb> Substances <SEP> Quantité <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb> Résine <SEP> du <SEP> type <SEP> vernis <SEP> phénolique,
<tb> durcissable <SEP> à <SEP> chaud, <SEP> telle <SEP> que <SEP> les
<tb> produits <SEP> connus <SEP> dans <SEP> le <SEP> commerce
<tb> sous <SEP> le <SEP> nom <SEP> de <SEP> BLS <SEP> 2700 <SEP> fabriqués
<tb> par <SEP> Bakélite <SEP> et <SEP> la <SEP> résine <SEP> 0X451
<tb> fabriquée <SEP> par <SEP> Monsanto <SEP> 1,7
<tb>
<tb> Résine <SEP> de <SEP> polyvinyl-butyral <SEP> 1
<tb>
<tb> Stabilisant <SEP> (hydroquinone) <SEP> 0,
001
<tb>
<tb> Solvant <SEP> volatil <SEP> (toluol <SEP> et <SEP> alcool <SEP> Suffisante <SEP> pour
<tb> éthylique) <SEP> diluer <SEP> jusqu'à <SEP> une
<tb> teneur <SEP> de <SEP> 35% <SEP> de
<tb> substances <SEP> solides
<tb> pour <SEP> le <SEP> dépôt.
<tb>
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen des des- sins annexésqui représentent, à titre d'exemple non limitatif,un mode de réalisation de l'invention.
La fig. 1 est une vue en élévation latérale d'un boulon qui.est pourvu d'une couche d'adhésif sur le côté inférieur de sa tête.
La fig. 2 représente un écrou hexagonal pourvu d'une couche d'adhésif sur l'une de ses faces.
La fig. 3 montre la mise en place du boulon de la fig. 1, pourvu de l'adhésif,dans des parties à assembler.
La fig. 4 montre l'utilisation de couches adhé-
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sives à la fois sur des écrous et 'des boulons engagés dans des parties à assembler.
Sur la fig. 1, un boulon est désigné dans son ensemble par la référence 10 et il porte sur la sur- face inférieure de sa tête 12 une couche d'un-adhésif polymérisable 14, stable et non-bloquant. La queue 16 du boulon peut également être enduite de cet adhésif,,- le cas échéant, et l'adhésif peut être déposé à partir d'une solution-solvant sous la forme d'un revêtement, par immersion dans une solution chaude ou par d'autres moyens.
En outre, la couche d'adhésif 14 prévue sur la face in- férieure de la tête 12 peut être poinçonnée dans une pellicule solide et simplement mise en place par effet de pression.
La fig. 2 représente un écrou hexagonal 18 sur une face duquel est déposée une couche d'adhésif 20, de la même manière que la couche d'adhésif 14 déposée sur la face inférieure de la tête 12 du boulon 10.
L'utilisation de ces organes de fixation 10 et 18 portant uh adhésif et la manière d'utiliser cette couche d'adhésif comme rondelle de blocage sont mises en évidence- sur les fig. 3 et 4.
Sur la fig. 3, on a représenté un bloc plein 24 pourvu d'un trou taraudé 25 et contre lequel est appli- quée une tôle métallique ou une autre pièce 22 à l'aide du boulon 10 de la fig. 1, le boulon étant vissé dans le trou taraudé 25 de manière que la tête 12 du boulon applique la,pièce 22 contre le bloc 24.
Lors du serrage du boulon, la couche d'adhésif 14 prévue sur la face inférieure de la tête entre en contact avec la pièce 22
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et, lors de l'activation de l'adhésif, elle bloque étroi- tement le boulon en position en l'empêchant de se desser- rer sous l'effet d'une vibration de la pièce, tout en permettant une rupture de la couche adhésive et un dé- montage des pièces lorsque cela est souhaité, simplement par application initiale d'un couple de desserrage suf- fisamment plus élevé que le couple de serrage pour rom- pre la couche d'adhésif.
Sur la fig. 4, on a représenté deux pièces 26 et 28 d'épaisseurs relativement grandes, telles que des plaquesou desorganessimilaires, qui sont main tenu$ assemblés à l'aide de la tête 12 du boulon de la face de l'écrou 18, revêtues d'adhésif, lorsque l'écrou est vissé sur la queue 16 du boulon. Dans ce cas également, lors de l'activation de la couche d'adhésif 14 et de la couche d'adhésif 20, l'écrou et la tête de boulon sont maintenus étroitement assemblés avec les pièces en exer- çant une force suffisante pour servir de rondelles de blocage.
Normalement, il faut exercer, pour desserrer un boulon ou un écrou, un couple .plus faible que le couple de serrage, du fait de l'élasticité du métal; en consé- quence, pour remplir une fonction de blocage lors de la fixation de boulons, d'écrous et d'organes similaires en vue de les empêcher de se desserrer en cours de ser- . vice ou d'utilisation, l'adhésif doit déveloper, lors- qu'il est activé, une résistance à un couple supérieure au couple exercé lors du serrage de l'organe de fixation.
Les compositions adhésives du type décrit permettent d'obtenir ce résultat, comme le montre l'exemple suivant.
,
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EXEMPLE 3
Sur la face inférieure de chacune des têtes de trois boulons de 8 mm de diamètre à têtes hexagonales, du type représenté sur la fig. 1, on dépose une couche d'adhésif solide correspondant aux composition adhésives polymérisables et thermodurcissables définies plus haut en I, II et III. Ces compositions contiennent toutes 100% de substances solides et elles sont stables, dans leur condition de revêtement, à des températures ambian- tes et pendant des périodes de longue durée pouvant at- teindre six mois; elles sont relativement non-collantes dans des conditions normales de stockage et de manipula- tion.
Ces boulons ainsi revêtus sont visses dans le trou taraudé d'un bloc d'acier tel que celui désigné par 24 sur la fig. 3, et ils sont serrés avec une clé dynamométrique de façon à obtenir un couple de serra- ge de 4,2 mkg. L'ensemble est ensuite chauffé dans un four à une température de 80 C pendant une période de 45 minutes puis il est enlevé et laissé se refroidir à la température ambiante. Ensuite, la clé dynamométri que est à nouveau utilisée pour desserrer les boulons des trous,taraudés. Les résultats sont indiqués dans le tableau ci-dessous.
EMI12.1
<tb>
A <SEP> d <SEP> h <SEP> é <SEP> s <SEP> i <SEP> f <SEP> Couple <SEP> de <SEP> Couple <SEP> de <SEP> dee-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> A <SEP> d <SEP> h <SEP> é <SEP> s <SEP> i <SEP> f <SEP> serrage <SEP> (mkg) <SEP> serrage <SEP> (mkg)
<tb>
EMI12.2
I.....84............ 4,2 8,26 II ................... h 2 6,23 ITI ................... 4,2 4,62
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Les valeurs de couple de-desserrage représentent la moyenne. obtenue pour chaque groupe de trois boulons et le tableau montre que, dans tous les cas, on obtient un couple de desserrage supérieur au couple de serrage.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limi- tée aux modes de réalisation décrits et représentés, et susceptible de nombreuses modifications accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans s'écarter pour cela de l'esprit de l'invention.