Choix plastique pour collage avec titane

[Théo ODS]

Bonjour à tous,


Je suis en train de chercher un plastique noir qui puisse être collé sur du titane pour une application exposée en milieu marin (eau salée) et aux UV.

Contexte :​

L’assemblage doit être étanche (pas de vis ni de joint mécanique), et la colle utilisée doit rester un minimum souple une fois polymérisée — on veut éviter les colles trop rigides type époxy pur.
La pièce plastique est actuellement réalisée en petite série, donc usinage ou moulage possible (éviter si possible l’impression FDM à cause des micro-fuites entre les couches).

Contraintes principales :​

• Exposition prolongée à l’eau salée (immersion partielle voir total / cycles humides).
• Résistance aux UV (pièce extérieure).
• Collage durable et étanche sur du titane.
• Plastique noir uniquement (exigence visuelle).
• Bonne stabilité dimensionnelle (faible absorption d’eau).
• Le plastique doit laisser passer les ondes bluetooth

Ce qu’on a déjà testé ou que l'on veut tester:​

• PA (polyamide) → se colle mal, et les colles qui fonctionnent dessus ne tiennent pas bien en eau salée.
• ASA (impression 3D FDM) → bonne résistance UV, mais problèmes de cohésion entre couches → fuite et perte d’étanchéité.
• POM-C → pas encore testé, mais on l’envisage comme option plus stable et moins hygroscopique.
• PEEK → également dans la liste, pour sa résistance au UV, mais je n’ai pas encore de retour sur sa compatibilité avec le collage sur titane.

Ce qu'on cherche :​

• Un plastique noir résistant eau salée + UV
• Qui se colle bien sur du titane (si possible sans traitement de surface trop complexe)
• Et qui reste stable mécaniquement / dimensionnellement dans le temps.

Si certains d’entre vous ont déjà travaillé sur des assemblages similaires (collage métal ↔ plastique en milieu marin ou extérieur), je serais très preneur de vos retours :
Quels matériaux avez-vous utilisés ?
Quels adhésifs ont bien tenu dans le temps ?
Y a-t-il des traitements de surface efficaces sur POM, PEEK ou autres pour améliorer le collage ?


Merci d’avance pour vos retours d’expérience et vos suggestions !

 

[Squal112]

- Polyamides (PA) : déconseillés en milieu aquatique/marin à cause de son taux d'absoption d'humidité élevé et au fait qu'une fois saturé en humidité il devient très mou.

- POM-C : Très stable dans milieu aquatique mais très compliqués à coller (très faible energie de surface, nécessite une préparation de surface complexe)

- PEEK : Très cher, bonne stabilité aux UV, collage assez difficile (nécessite une préparation de surface, sablage/microbillage/plasma, activateur pour collage strucural comme epoxy)

L'entreprise ou je travaille est spécialisée dans les pièces techniques (réalisation moules et injection thermoplastiques €€€).
Nous réalisons notamment des composants destinés à l'immersion en milieu salin en grande profondeurs (-200m)

Pour une excellente tenue au UV, je ne saurais te conseiller mieux que le PEI (Ultem) qui présente également une stabilité hydroscopique exceptionnelle.
Toutefois il présente une energie de surface moyenne qui nécessitera une légère abrasion pour le collage.

Le PPSU serait un bon candidat également (Radel) de part sa structure amorphe facilitant le collage (epoxy ou PU), son excellente résistance chimique, très bonne stabilité hygroscopique, très bonne tenue aux UV

Tu pourrais également te tourner vers le PC (Polycarbonate) qui se colle très bien (epoxy/cyano/polyuréthane), et si présence d'un traitement/stabilisant UV serait assez adapté.

Autre alternative, l'Acrylique (PMMA) très résistant aux UV et se colle facilement (colle solvantée) mais peut présenter des fissurations sous contraintes dans un milieu salin/solvanté

Et pour terminer, le POK/PK (Polycétone) qui existe en grade stabilisé UV avec une très bonne tenue au milieu marin et un bon potentiel de collage (epoxy, PU, cyano) avec une energie de surface élevée (surtout après une légère abrasion et dégraissage).

En résumé, les meilleurs candidats sont :
- PPSU (Radel)
- PEI (Ultem)
- POK/PK (Polycétones) si stabilisé UV.

Pour le collage, je te conseille de te rapprocher de Henkel (Loctite) ou 3M qui sont leaders dans le domaine et auront à coup sûr un produit adapté à te proposer.

 

[FB29]

vos retours d’expérience

Pas vraiment de retour d'expérience, mais dans la boîte où j'étais il y avait un service plasturgie qui ne s'occupait que de cela.

Malgré des dizaines d'années d'expérience dans le domaine, avec d'innombrables campagnes d'essais menés par des flopées d'ingénieurs, personne n'était surpris que tel équipement ou tel câble collé finisse par prendre l'eau .

D'ailleurs on montait systématiquement des capteurs de présence d'eau avec remontée d'alarmes dans les parties immergée .

Il faudrait que tu indiques aussi la profondeur d'immersion, les efforts exercés sur le joint de colle, et sa surface.

 

[Marc le Gaulois]

Un petit plan, des fois?

 

[Théo ODS]

En résumé, les meilleurs candidats sont :
- PPSU (Radel)
- PEI (Ultem)
- POK/PK (Polycétones) si stabilisé UV.

Pour le collage, je te conseille de te rapprocher de Henkel (Loctite) ou 3M qui sont leaders dans le domaine et auront à coup sûr un produit adapté à te proposer.

Merci pour ta réponse !

Je vais regarder ça en détail aujourd’hui.
L’autre contrainte, c’est qu’on doit utiliser une colle souple, car le capteur est amené à se déformer sous l’effet de la traction et de la chaleur du soleil. Le plastique ayant un coefficient de dilatation thermique plus important que le titane, une colle rigide (comme une époxy ou une cyano) risquerait de fissurer le joint de colle à cause des efforts de cisaillement.

Je suis déjà en contact avec 3M et Henkel, mais avec les plastiques actuels (PA11), ils n’ont pas trouvé de solution satisfaisante.
La colle se décolle systématiquement du titane, donc je cherche à changer de plastique afin d’avoir plus de choix de colles compatibles.

Pour donner un peu plus de contexte à tout le monde : il s’agit de capteurs de charge destinés à des voiliers de course au large. En immersion, ils ne vont normalement pas très profond, mais il peut leur arriver de prendre de l’eau à plus de 35 nœuds (environ 60 km/h).

Les plans de collage ne sont pas énormes. Pour vous donner une idée, je vais mettre une photo d’un capteur fini.


Le plan de colle fait environ 5 mm tout autour de la pièce en plastique. On ne peut pas le faire plus large, car l’électronique est intégrée à l’intérieur.

 

[Popino]

Souvenir ancien le Kel f , on avait fait des pointeaux de robinet. Mais c’est blanc et il y a eu un souci avec du pétrole, je crois.

 

[FB29]

un capteur fini

Jolie pièce

3M et Henkel, mais avec les plastiques actuels (PA11), ils n’ont pas trouvé de solution satisfaisante

Cela rejoint un peu ce que l'on disait plus haut .

Il faudrait peut-être revoir complètement le système de montage, comme un couvercle avec lèvre d'étanchéité emboîté en force, si il y a de la place pour faire une rainure, ou un rebord ? Il y a des tas de récipients ou flacons étanches basés sur ce principe.

Ou bien un joint torique plus une vis à chaque coin. Mais tu vas dire qu'il n'y a pas assez de place ?

Alors, il faut réduire le volume de l'électronique . Font chier aussi, ces électroniciens

 

[Théo ODS]

Alors, il faut réduire le volume de l'électronique . Font chier aussi, ces électroniciens

C’est moi qui gère aussi l’électronique ^^ — petite boîte oblige !
On est déjà bien compacte à l'interieur malheureusement.

Ce n’est pas une mauvaise idée le joint, mais en effet je n’aurai pas la place sur les versions plus petites du capteur. Celui-là, c’est le plus gros : il est prévu pour 10 tonnes, mais on en fait aussi pour 600 kg.

Pour les vis, on propose l’idée à mon patron depuis quelques mois, au moins pour essayer, mais il ne veut pas. Il dit que ça ne marchera pas et que ca passera pas .

 

[FB29]

on propose l’idée à mon patron depuis quelques mois, au moins pour essayer, mais il ne veut pas

Font chier aussi, les patrons !

 

[FB29]

Ce n’est pas une mauvaise idée le joint

Il y a aussi le couvercle clic/clac comme pour les flacons, qui incorpore une lèvre d'étanchéité. Mais il faut faire le développement du couvercle et voir si on peut usiner le corps avec une rugosité suffisamment faible pour qu'il n'y ait pas de fuite ?

On peut imaginer aussi un couvercle emboîté avec un tout petit joint torique, penser au couvercle à pile de certaines montres.

 

[damy]

Il faudrait peut-être revoir complètement le système de montage, comme un couvercle avec lèvre d'étanchéité emboîté en force, si il y a de la place pour faire une rainure, ou un rebord ? Il y a des tas de récipients ou flacons étanches basés sur ce principe.

De de fait , créer un moule a insert .
le principe est de loger l'insert (la partie titane) et de faire un surmoulage sur les zones d'étanchéité avec un "élastomère " par contre n'étant pas transformateur plastique je ne peu conseiller le polymère adéquat.

 

[phil135]

l'ASA n'existe pas qu'en fil pour impression 3D , ça doit aussi se trouver en brut à usiner.

et ne pas mettre de pièce en plastique mais juste un poting avec un epoxy anti-UV ? les epoxy de poting restent un peu élastiques.
je n'ai pas bien compris s'il fallait pouvoir re-ouvrir, ou si ça restait scellé ensuite

l'électronique interne supporte quelle température ? le surmoulage en thermoplastique pourrait lui donner un coup de chaud , mais si un traitement de surface du titane permet ensuite un collage direct, ça sera surement le plus robuste

 

[Théo ODS]

couvercle clic/clac

Au vu des conditions dans lesquelles le capteur va être utilisé, je ne suis pas sûr que ça tienne dans le temps.
Sur un voilier de course au large, il est vraiment soumis à rude épreuve, donc il faut quelque chose de permanent et fiable pour être sûr que ça ne bougera pas.

l'ASA n'existe pas qu'en fil pour impression 3D , ça doit aussi se trouver en brut à usiner.

C’est ce que je me suis dit également, car ce serait une bonne solution vu que c’est bien plus facile à coller.
Mais en cherchant un peu, je n’ai rien trouvé, seulement des granulés pour l’injection.

l'électronique interne supporte quelle température ?

80 °C, donc je ne pense pas que ça le fasse.

si un traitement de surface du titane

J’ai étudié ça, mais c’est très cher pour s'équiper de la machine.
On est une petite boîte avec peu de budget, donc c’est compliqué

 

[Théo ODS]

le polymère adéquat

C’est la partie la plus dure à trouver malheureusement.

 

[phil135]

je croyais que l'ASA était proposé en bruts divers assez dispos, mais en effet à part quelques profilé ( https://www.modellbau-berlinski.de ) je n'en trouve pas.
juste https://universal-polythex.de qui en parle vaguement en ayant l'air de le considérer comme une sous-version d'ABS (je ne suis pas trop d'accord)

ou les chinois, comme souvent: https://www.absmanufacturer.com/asa-sheet/asa-plastic-sheet.html

 

[FB29]

Quelques chutes devraient suffire !

 

[phil135]

j'avais pas fait gaffe. ça fait 100 tonnes/jour , 4 tonnes/heure ... pas sûr qu'ils aient envie de jouer au détaillant; mais ils ont peut-être un revendeur ici. la bonne traduction de leur site le laisse espérer.

 

[Père-Pendiculaire]

Le plan de colle fait environ 5 mm tout autour de la pièce en plastique. On ne peut pas le faire plus large, car l’électronique est intégrée à l’intérieur.

Pour certaines applications militaires l'électronique est noyée dans la résine qui colle aussi le boitier extérieur.
Si tu peux recharger ton truc qui fonctionne en Bluetooth par induction du peux faire de même.

 

[Théo ODS]

noyée dans la résine

tu aurais la ref de la resine en question ?

pas sûr qu'ils aient envie de jouer au détaillant;

En effet. Je vais les contacter pour leur demander, je verrai bien.

 

[phil135]

noyer de l'électronique dans de la résine, ça s'appelle un potting ou encapsulation en bon français. c'est en général une variante d’époxy choisie pour rester un peu élastique et ne pas créer [trop] de contraintes mécaniques
dans le cas présent, une sorte de peson si je comprends bien , il y aura surement besoin de cloisonner pour laisser libre ce qui doit l’être. ou alors commencer par un silicone bien mou sur la bonne pièce, avant de passer au potting global

 

[Père-Pendiculaire]

et .....???
parce que le nom on le trouve en cherchant le produit , ici par exemple:

Résines & Gels D'Encapsulation | RS

Notre gamme de résines et de gels d'encapsulation vous permet de protéger efficacement et durablement vos assemblages électroniques.

fr.rs-online.com

EDF utilise des produits 3M dans ce genre:

Resin bag Scotchcast 40 120 g | Résine d'enrobage flexible et composés d'encapsulation Scotchcast 40 3M | RS

fr.rs-online.com

 

[FB29]

Pour certaines applications militaires l'électronique est noyée dans la résine qui colle aussi le boitier extérieur

C'est la bonne idée !

Si la résine englobe complètement le montage, il n'y a aucune rupture de continuité, et l'eau ne peut théoriquement pas rentrer

Il restera quand même la liaison au capteur à soigner. Mais si il est monté loin du côté ouverture ça minimise le risque d'infiltration.

Se méfier des gaines, on a eu des infiltrations par de l'eau qui remontait par l'intérieur des fils souples dans les câbles

 

[Théo ODS]

C'est la bonne idée

J’essaie de pousser ça depuis quelques mois, mais mon patron repousse l’idée à cause de la résine opaque et du fait qu’on doit voir les LED.
J’ai trouvé des alternatives, donc il ne pourra plus rien dire.

Se méfier des gaines, on a eu des infiltrations par de l'eau qui remontait par l'intérieur des fils souples dans les câbles

Tu fais comment du coup ? On utilise pas mal de petits fils à gaine actuellement.

 

[Dudulle]

Et pourquoi pas du silicone ?

 

[FB29]

Tu fais comment du coup ? On utilise pas mal de petits fils à gaine actuellement.

Ça a été une longue misère. Je crois que l'on a fini par tout enduire de graisse lors de la fabrication du câble. C'était un gros câble spécial multicoaxiaux fait sur mesure.

C'est surtout pour dire que si le capteur est relié à l'électronique par des fils souples, il vaudrait peut être mieux monter des fils rigides sans gaine, si l'eau peut migrer jusqu'au niveau du capteur.

 

[noirvodka]

As tu essayer la colle à pare brise, cela reste élastique et l'étanchéité est assurée.

A+
noirvodka

 

[desmo-phil]

As tu essayer la colle à pare brise, cela reste élastique et l'étanchéité est assurée.

A+
noirvodka

Ça résiste pas aux UV c'est pour ça qu'il y a des rebords teintés sur les pb ..
Déja testé en joint exter anti fuite c'est pas fiable, par contre en colle structurelle c'est pas mal !

 

[Théo ODS]

Et pourquoi pas du silicone ?

Le silicone a tendance à polluer les surfaces de collage, et ce n’est pas vraiment nettoyable ensuite.
Cela nous a été fortement déconseillé par 3M.

si le capteur est relié à l'électronique par des fils souples,

Oui, c’est déjà le cas à l’intérieur du capteur.
Mais c’est bon à savoir. Je vais bien protéger mes points de soudure et mettre pas mal de vernis pour sécuriser tout ça.
Merci pour ce retour d’expérience, c’est super intéressant d’avoir des infos comme ça !

 

[Dudulle]

Tu as raison, le silicone est très difficile à nettoyer une fois qu’il a contaminé une surface. C’est pour ça que les industriels comme 3M le déconseillent avant collage ou peinture. Par contre ici je parle d'une pièce en silicone polymérisé. Si il est appliqué volontairement comme joint ou adhésif sur une surface propre, il devrait parfaitement tenir.
C'est amusant car je voyais la même confusion dans un ancien job (fabrication de solvant peinture), où les gens confondaient huiles de silicone et joints silicone.

 

[Théo ODS]

une pièce en silicone polymérisé

Ca existe en bi-composant ? Parce que, généralement, les colles mono-composant ne sèchent pas correctement à l’intérieur du capteur : une fois fermé, il est étanche pour le sechange pour le coup.