FR2463336A1 - Materiau de joint souple conducteur applicable notamment sur aeronefs - Google Patents

Abstract

L'INVENTION A POUR OBJET UN MATERIAU DE JOINT SOUPLE CONDUCTEUR CONSTITUE ESSENTIELLEMENT D'UN ELASTOMERE CHARGE DE METAL A L'ETAT DIVISE REPARTI DANS SA MASSE. CE METAL EST SOUS FORME DE LAMELLES OU PAILLETTES D'ALUMINIUM OU D'ALLIAGE D'ALUMINIUM, L'ELASTOMERE POUVANT ETRE LE PRODUIT CONNU SOUS LA DESIGNATION DE "THIOKOL". APPLICATION POUR LE RACCORDEMENT DE PIECES DE STRUCTURE D'AERONEFS.

Description

Le développement considérable des moyens électroniques utilisés en

aéronautique rend de plus en plus aigu le problème

de la protection électromagnétique des aéronefs.

les joints conducteurs figurent parmi les éléments qui permettent d'assurer un fonctionnement satisfaisant des équipe- ments installés à bord. On peut employer de tels joints pour

améliorer la métallisation de certains équipements ou pour renfor-

cer la protection électromagnétique des structures.

Dans le cas de la métallisation, il est parfois néces-

saire d'assurer un contact électrique homogène entre un équipement et la structure qui le reçoit: c2est le cas de certaines antennes dont le fonctionnement dépend d'un plan de référence conducteur

correctement établi* Ce contact pourra être obtenu grâce à ltinter-

position d'un joint conducteur entre les surfaces à relier élec-

triquemente Dans le cas de la protection électromagnétique, il

s'agit de réaliser, au niveau du fuselage qui renferme les équipe-

ments, une structure fermée se comportant en cage de Faraday.

On sait que toute discontinuité ou interruption de liaison électrique dans un tel cadre porte atteinte à l'efficacité

de blindage eu égard aux rayonnements extérieurs qui sont suscep-

tibles de perburber le fonctionnement des équipements installés.

Ces défauts de continuité se manifestent par exemple au niveau de toutes les ouvertures pratiquées dans le fuselage telles que portes d'accès, trappes de visite et autres,laissant appara tre des fentes par o l'énergie parasite pourra s'introduire. Outre une diminution de lsefficacité de blindage, ces fentes peuvent aussi, par effet de résonance à certaines fréquences, engendrer une amplification du champ perturbateur local et agir en véritable

générateur d'énergie parasite.

Afin d'éviter ces inconvénients, il importe donc de reconstituer les liaisons électriques interrompues. Ceci se réalise au moyen de joints conducteurs que l'on interpose dans les fentes existant entre deux surfaces conductrices voisines* Parmi les joints du commerce, certains ont de bonnes propriétés électromagnétiques, mais ils s'avèrent généralement mal adaptés à des applications aéronautiques à cause de leur aptitude à créer des couples galvaniques avec le métal constituant la structure des aéronefs, de leur forte densité, de leur mauvaise tenue aux agents extérieurs rencontrés en utilisation tels que fluides hydrauliques de type "Skydrol", carburants pour réacteurs, huiles de lubrification. En fait, aucun produit connu ne réunit la totalité des qualités requises pour donner entière satisfaction, quelle que

soit la zone de ltaéronef oh il est susceptible d'être employé.

le joint souple conducteur du commerce est généralement découpé à la forme voulue dans une feuille d'élastomère conducteur, puis interposé entre les surfaces métalliques entre lesquelles on désire créer l'étanchéité et la liaison électrique, le serrage s'effectuant au moyen de vis ou de verrous spéciaux. La dureté d'un tel joint est généralement comprise entre 50 et 80 Shore, ce qui implique, pour assurer l'écrasement convenable du joint d'exercer sur celui-ci une pression pouvant atteindre plusieurs dizaines de bars. Cette pression permet d'ailleurs d'améliorer

les caractéristiques électriques du jointe En effet, les élasto-

mères utilisés pour la confection d'un joint souple conducteur sont rendus conducteurs par incorporation dans leur masse soit de poudres métalliques telles que poudre d'argent ou de cuivre argenté en raison des excellentes propriétés électriques de ces deux métaux, soit d'une ou plusieurs trames métalliques en fil d'acier, de NMonelN ou analogue, mais ce dernier type de joint ne

peut être considéré à proprement parler comme un joint véritable-

ment élastique. Pour ce qui est du premier type de joint, il faut noter que chaque particule constituant la poudre métallique est sépar4e de la particule voisine par une épaisseur d'élastomère

plus ou moins importante selon le pourcentage de poudre métalli-

que ajoutée à l'élastomère de base; cette épaisseur diminue au

serrage, améliorant ainsi le contact entre particules métalliques.

On aurait donc tendance à augmenter le plus possible la charge de poudre métallique de l'élastomère, mais un excès de poudre fait perdre au joint sa souplesse et sa cohésion tout en accroissant considérablement son poids spécifique, ce qui va à l'encontre du but recherché en aéronautique car la densité des métaux choisis pour ces applications se situe entre 7 et 10,6

(parfois même 19,3 lorsqu'il s'agit d'or).

Ces considérations ont conduit la Demanderesse à mettre au point un nouveau joint souple conducteur présentant des performances optimales répondant aux exigences d'emploi sur aéronefs. le matériau faisant l'objet de la présente invention est réalisé à partir d'un élastomère du commerce tel que celui connu sous la désignation de "Thiokol" à base de polymère liquide polysulfure vulcanisant à la température ambiante sous l'action

d'un accélérateur.

Ce produit - qui n'est évidemment pas conducteur par lui-même - est souvent utilisé tel quel pour réaliser l'étanchéité

à l'eau ou à l'air entre certains éléments métalliques ou diélec-

triques et la structure métallique sur laquelle ils reposent Le produit est enî0néral passé à la spatule sur la partie fixe de l'aéronef, puis la partie mobile est mise en place et fixée au moyen de vis ou de verrous spéciaux. L'élastomère pateux, comprimé entre les deux surfaces rigides, se prend progressivement en une masse élastique qui absorbe les différences de planéité

entre les surfaces en présence et assure l'étanchéité voulue.

La pression exercée sur un tel joint moulé in situ doit évidemment être modérée. Il ne faut donc compter, si l'on veut rendre cet élastomère conducteur, que sur la qualité du contact entre les particules métalliques qu'on y incorporera ainsi que sur la nature du métal employé. En ce qui concerne ce dernier, on pourrait être conduit tout naturellement à avoir recours à la poudre d'argent ou de cuivre argenté, mais il se trouve que ces métaux créent, au contact des alliages d'al!uminium constituant la majeure partie du fuselage des avions modernes, un couple galvanique provoquant dans certaines conditions une corrosion

rédhibitoire.

Pour éliminer ce risque de corrosion galvanique, la

Demanderesse a opté, pour l'incorporation de particules métalli-

ques, en faveur de l'aluminium et ses alliages. Toutefois, les essais systématiques qu'elle a effectués à partir de poudres d'aluminium de différentes granulométries n'ont pas abouti à des résultats satisfaisants, de sorte qu'il lui a fallu écarter en définitive les poudres d'aluminiumo Par contre, les résultats ont été étonnement satisfaisant

dès lors qutà l'aluminium en poudre ont été substitu4es, conformé-

ment à la présente invention, des lamelles ou paillettes d'alumi-

nium ayant en moyenne, selon un mode d'exécution préféré de l'in-

vention, une longueur d'environ 2 à 4 mm, une largeur d'environ à 150I et une épaisseur d'environ 30 à 60/Po

Pour la préparation du matériau de joint souple conduc-

teur de l'invention, on incorpore une proportion de lamelles ou paillettes d'alminium représentant par exemple environ 25% du

poids de l'élastomère de base, en l'occurrence le "Thiokol".

Ce dernier est couramment livré en botte de 250 g accom-

pagnée d'un récipient prédosé d'accélérateur correspondant. Dans une telle botte de 250 g de "Thiokol", on vide un sachet de 62,5 g de lamelles d'aluminium, puis on y verse l'accélérateur et l'on

touille avec une spatule immédiatement avant l'application.

Une préparation plus "industrielle" de cet élastomère chargé d'aluminium en lamelles pourra faire appel à une installation

courante de boudineuse à filière alimentée par vis d'Archimède rece-

vant les deux constituants essentiels: le "Thiokol" ou autre élastomère adéquat et la charge d'aluminium, dans les proportions voulues, soit. 4 parties en poids d'élastomère pour 1 partie en poids d'aluminium, pour reprendre l'exemple numérique préféré* On constate que, dans le matériau résultant, les lamelles

d'aluminium s'enchevêtrent les unes aux autres et que cet enchevê-

trement multiplie les points de contact inter-lamelles. De plus, de très nombreuses lamelles affleurent la surface du joint et lient

par un contact direct métal-métal important les deux surfaces métal-

liques entre lesquelles le joint est moulé, constituant ainsi une meilleure liaison électrique entre ces surfaces,malgré la légèreté

de la pression exercée sur le joint.

En résumé, ces lamelles répondent aux divers cribres ci-

dessous:

- elles sont en un métal qui ne crée pas de couple galvani-

que avec le métal au contact duquel elles vont se trouver.

Dans l'exemple retenu, elles sont en aluminium pure Cepen-

dant, tout alliage dtaluminium peut convenir, y compris ceux particulièrement oxydables qui pourront subir, après avoir été réduits en lamelles, un traitement de conversion chimique classique qui les protégera efficacement contre l'oxydation sans nuire à leur conductivité électriqueo Il va de soi qu'elles pourraient ttre en tout autre mal, selon les applications envisagées et la nature des surfa- ces environnantes; - elles permettent d'obtenir, dans le cas considéré d'emploi d2aluminium, des densités de joints souples remarquablement basses: comprises entre 1,2 et 1,3 au lieu de 3,1 à 4,8 pour les joints souples conducteurs à la poudre de cuivre argenté ou d'argent; - elles ont, toutes proportions gardées, une grande surface qui permet d'établir entre elles des zones de contact nombreuses et importantes; c&est là un avantage qui autorise des proportions relativement faibles de lamelles dans le matériau: 20 à 30% du poids d'élastomère, et qui conduit à des densités de Joints systématiquement plus faibles que celles des Joints à la poudre métallique de même nature; - elles n'épaississent pas 1' élastomère comme le fait une poudre, ce qui permet de fabriquer des joints souples conducteurs moulés in situ, s'étalant convenablement à la spatule et conservant après vulcanisation une bonne élasticité et une dureté comprise entre 50 et 75 Shore; - elles permettent de fabriquer également des feuilles d'élastomère conducteur vulcanisé dans lesquelles seront d découpés des joints à écraser,7toutes configurations voulues;'

- elles peuvent être associées à tous les élastomères habi-

tuels tels que polysulfures, polyuréthane% silicone, fluorosiliconeo

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RBVENDIGATIONS

1 o Matériau de joint souple conducteur constitué essentielle-

ment d'un élastomère chargé de métal à l'état divisé réparti dans sa masse, caractérisé en ce que ledit métal est sous forme de lamelles ou paillettes' Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que

ces lamelles ou paillettes sont en aluminium ou alliage dtalumi-

nium. 3. Matériau selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les lamelles ou paillettes ont en moyenne une longueur d'environ 2 à 4 mm, une largeur d'environ 100 à 150f et une

épaisseur d'environ 30 à 60t.

4. Matériau selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comprend une proportion de lamelles ou paillettes représentant environ 1' partie en poids pour environ 4 parties

en poids d'élastomère.

e Matériau selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé en ce que l'élastomère de base est le

produit connu sous la désignation de "Thiokol".

6. Application du matériau selon l'une quelconque des reven-

dications précédentes comme joint souple conducteur pour le

raccordement de pièces de structure d'aéronefs.