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WO2020021168A1 - Procédé de soudage par induction mettant en œuvre un film polymère composite conducteur et/ou magnétique - Google Patents

Procédé de soudage par induction mettant en œuvre un film polymère composite conducteur et/ou magnétique Download PDF

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Publication number
WO2020021168A1
WO2020021168A1 PCT/FR2019/000119 FR2019000119W WO2020021168A1 WO 2020021168 A1 WO2020021168 A1 WO 2020021168A1 FR 2019000119 W FR2019000119 W FR 2019000119W WO 2020021168 A1 WO2020021168 A1 WO 2020021168A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
magnetic
thermoplastic polymer
nanoparticles
electrically conductive
suspension
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/FR2019/000119
Other languages
English (en)
Inventor
Antoine Lonjon
Eric Dantras
Colette Lacabanne
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Toulouse
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite Toulouse III Paul Sabatier
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Universite Toulouse III Paul Sabatier filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of WO2020021168A1 publication Critical patent/WO2020021168A1/fr
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B29K2105/122—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of short lengths, e.g. chopped filaments, staple fibres or bristles microfibres or nanofibers

Definitions

  • the invention relates to a process for assembling at least two thermoplastic polymer parts using a composite film comprising at least one thermoplastic polymer material and electrically conductive and / or magnetic filiform nanoparticles, said process being carried out by welding by induction, using said composite film for welding at least two thermoplastic polymer parts, and said composite film.
  • the invention applies typically but not exclusively to techniques for assembling polymer parts, in particular to techniques for assembling thermoplastic polymer parts.
  • the technologies for assembling polymer parts are various, such as bonding, in particular using adhesives or glues, mechanical assembly techniques such as clipping, drilling, riveting or nesting, or welding such as heat transfer, friction welding, or radiation welding such as induction welding.
  • Welding is particularly suitable in the case of thermoplastic polymers since these have rheological characteristics during melting (for semi-crystalline polymers) or softening (for amorphous polymers) sufficient to allow interpenetration of the surface layers necessary for their bond. Welding consists of heating a surface layer of two parts to be assembled to "soften” them and favor their interpenetration by assembling them during cooling.
  • thermoplastic polymer parts reinforced with carbon fibers reinforced with carbon fibers.
  • the carbon fiber heats the part until it melts the thermoplastic polymer, which can be a resin of the phenylene polysulphide (PPS), polyetheretherketone (PEEK) or polyetherimide (PE I) type.
  • PPS phenylene polysulphide
  • PEEK polyetheretherketone
  • PE I polyetherimide
  • Japanese application JPH0911411A describes the assembly of two pieces of thermoplastic resin of acrylonitrile butadiene styrene (ABS) type comprising a step of preparation by coextrusion of a first layer of ABS thermoplastic resin coated with a second layer comprising a resin ABS and 40% by volume of iron fibers, followed by a step of depositing a third layer of thermoplastic ABS resin on the second layer, and a step of induction welding in order to assemble the first and third layers in ABS thermoplastic resin.
  • ABS acrylonitrile butadiene styrene
  • induction welding requires the use of a large amount of magnetic particles, leading to a loss of the mechanical properties of the parts to be assembled.
  • the object of the present invention is to overcome all or part of the disadvantages of the aforementioned prior art.
  • the aim of the present invention is to provide a method of assembling thermoplastic polymer parts allowing the mechanical properties of said parts to be preserved, while limiting the weight of the final part, and obtaining a complete, homogeneous and robust weld. .
  • the first object of the invention is therefore a method of assembling at least two thermoplastic polymer parts R ⁇ and P 2, the first part P ⁇ having a surface S T and the second part P 2 having a surface S 2, said process being characterized in that it comprises at least the following steps:
  • said film F being obtained according to at least the following steps:
  • thermoplastic polymer material when the latter is in semi-crystalline form, or greater than or equal to its glass transition temperature when the latter is in the form amorphous.
  • the method of the invention makes it possible to assemble at least two thermoplastic polymer parts while retaining the mechanical properties of said parts, limiting the weight of the final part and obtaining a complete, homogeneous and robust weld.
  • the film F is weakly loaded with magnetic and / or electrically conductive nanoparticles, inducing conservation of the mechanical properties of said parts and of said film.
  • electrically conductive and / or magnetic filiform nanoparticles makes it possible to obtain a robust, complete and homogeneous weld.
  • volume quantities of less than approximately 10% of electrically conductive and / or magnetic filiform nanoparticles makes it possible to obtain a composite film capable of heating by induction, whereas it is necessary to at least 15 to 20% by volume of electrically conductive and / or magnetic particles in the form of spherical particles, flakes, or powder, in order to be able to obtain equivalent induction heating.
  • volume proportions a degradation of the mechanical properties of the film is observed, inducing a fragile weld between the two parts.
  • the expression “electrically conductive and / or magnetic nanoparticles” means that the nanoparticles are electrically conductive, magnetic, or electrically conductive and magnetic.
  • the expression “electrically conductive nanoparticles” means that the nanoparticles have an electrical conductivity of at least approximately 10 S / m, preferably of at least approximately 10 4 S / m, and more preferably of at least about 10 7 S / m, at 25 ° C.
  • the magnetic nanoparticles preferably have a magnetic hysteresis cycle. In particular, they can be ferromagnetic or ferrimagnetic nanoparticles.
  • the electrically conductive and / or magnetic filiform nanoparticles used in the process of the invention are capable of heating in the presence of an electromagnetic field (i.e. by induction).
  • the electrically conductive and / or magnetic filiform nanoparticles can heat according to two heating modes, in particular thanks to the energy dissipated by the Joule effect of eddy currents of conductors, and thanks to the energy dissipated by hysteresis by varying the magnetic polarity.
  • the energy dissipated by the joule effect is all the more important as the particles create a percolating conductive network, with an additional dissipation to the contact resistances between the filiform nanoparticles.
  • nanoparticles means particles having at least one of their dimensions of nanometric size (10 9 meters), preferably having at least one of their dimensions of at most 800 nm approximately (nanometers), and more preferably at most about 500 nm.
  • the electrically conductive and / or magnetic filiform nanoparticles exhibit:
  • orthogonal dimensions extending in two transverse directions orthogonal to each other and orthogonal to said main direction of elongation, said orthogonal dimensions (D- ,, D 2 ) being less than said length (L and preferably less than 500 nm, and
  • form factor means the ratio between the length (L-,) of an electrically conductive and / or magnetic filiform nanoparticle and one of the two orthogonal dimensions (D n , D 2 ) of said filiform nanoparticle electrically conductive and / or magnetic.
  • the term "dimension” means the average dimension in number of all the nanoparticles of a given population, this dimension being conventionally determined by well known methods of the skilled person.
  • the size of the nanoparticle (s) according to the invention can for example be determined by microscopy, in particular by scanning electron microscope (SEM) or electric microscopy (TEM).
  • the expression “suspension” means a dispersion of an insoluble (or practically insoluble) solid (powder) and finely divided in a liquid medium. It is therefore a heterogeneous system consisting of a continuous external liquid phase (solvent) and a solid internal phase.
  • the solvent of step i) can be chosen from hydrocarbon solvents such as alkanes, alkenes, toluene or xylene, oxygenated solvents such as alcohols, ketones, esters, dimethylformamide (DMF) or dimethyl sulfoxide (DMSO), chlorinated solvents, water, and mixtures thereof.
  • hydrocarbon solvents such as alkanes, alkenes, toluene or xylene
  • oxygenated solvents such as alcohols, ketones, esters, dimethylformamide (DMF) or dimethyl sulfoxide (DMSO)
  • chlorinated solvents water, and mixtures thereof.
  • the solvent of step i) is preferably a solvent which can easily be evaporated, in order to facilitate the drying of step iii).
  • the solvent of step i) which is particularly preferred is an alcohol such as ethanol.
  • the solvent of step i) is generally inert with respect to the electrically conductive and / or magnetic nanoparticles, and to the thermoplastic polymer material.
  • the suspension formed in step i) can comprise from 0.0 ⁇ % to 2% by volume approximately, and preferably from 0.06% to 0.5% by volume approximately of said nanoparticles, relative to the total volume of the suspension .
  • the electrically conductive and / or magnetic nanoparticles can comprise at least one metal chosen from nickel, silver, iron, and cobalt, or at least one metal alloy based on at least one metal chosen from nickel, l , iron, cobalt, copper and manganese.
  • the electrically conductive and / or magnetic nanoparticles are chosen from nickel nanoparticles (0), silver nanoparticles (0), nanoparticles based on iron oxide (s) such as nanoparticles of FesO, CuFe 2 0 4 , SrFe- ⁇ Oig, Co 2 Ba 2 Fei 2 0 22 Mg 2 Ba 2 Fe-i 2 0 22 Z Mg-iBa2Fei2C ) 22, Zn 1 Co 1 Ba 2 Fe 12 0 22 , nanoparticles of an alloy containing iron and / or nickel such as steel, stainless steel, permalloy, and nanoparticles of a Heusler alloy.
  • iron oxide s
  • an alloy containing iron and / or nickel such as steel, stainless steel, permalloy, and nanoparticles of a Heusler alloy.
  • the two orthogonal dimensions (D 1 D 2 ) of an electrically conductive and / or magnetic filiform nanoparticle are the diameter (D) of its cross section. This is known as a “nano-stick” or a “nano-thread”.
  • An electrically conductive and / or magnetic filiform nanoparticle can be a “ribbon” in which the two orthogonal dimensions of the nanoparticle according to the invention are its width (L 2 ) (first orthogonal dimension) and its thickness (E) (second orthogonal dimension ).
  • electrically conductive and / or magnetic filiform nanoparticles according to the invention are characterized by at least one of the following characteristics:
  • the two orthogonal dimensions (D 1: D 2 ) of the electrically conductive and / or magnetic filiform nanoparticles range from approximately 50 nm to 250 nm, and preferably from approximately 100 nm to 200 nm; - the length (L-,) ranges from about 1 pm to 150 pm, and preferably from about 25 pm to 70 pm;
  • the form factors (F- ,, F 2 ) are greater than or equal to approximately 100, preferably range from 100 to 400 approximately, more preferably from 100 to 300 approximately, and more preferably still of the order of 200.
  • the suspension from step i) does not comprise any pigment and / or dye.
  • the pigments e.g. inorganic fillers
  • the / or dyes generally used can alter the mechanical properties of the composite film F.
  • Step i) can be carried out using mechanical agitation and / or ultrasound, in particular at a frequency ranging from approximately 20 kHz to 170 kHz, and at a power ranging from 5 W to approximately 500 W in 5 second increments.
  • the magnetic filiform nanoparticles having an electrical conductivity ranging from 10 S / m to 10 7 S / m approximately (in particular at 25 ° C) are preferred. This provides optimized induction heating in step 3).
  • the thermoplastic polymer material (from step ii) and / or from the composite film F) can be chosen from polyaryletherketones (PAEK) such as polyetheretherketones (PEEK), polyetherketone ketones (PEKK), polyetheretherketone ketones (PEEKK), polyetherketones (PEK), or polyetherketoneetherketoneketones (PEKEKK); phenylene polysulfides (PPS); polyetherimides (PE I); polyethersulfones (PES); polysulfones (PS); polyamides (PA) such as nylon; polyimides (PI); polyamide-imides (PAI); polycarbonates (PC); polyvinylidene fluorides (PVdF); copolymers of polyvinylidene fluoride and trifluoroethylene [P (VdF-TrFE)] or hexafluoropropene [P (VdF-HFP)]; and their mixtures.
  • PAEK polyaryl
  • the resulting suspension prepared in step ii) may have a viscosity ranging from 1 Pa.s to approximately 33 Pa.s, and preferably ranging from 1 Pa.s to approximately - 10 Pa.s, at 25 ° C.
  • the viscosity values given in the present application were determined at 25 ° C, at a shear frequency of 0.5 rad.s 1 and measured at using a rotary rheometer sold under the trade name ARES by the company Rheometric Scientific equipped with a Duvet cell.
  • the rheological measurement time corresponding to a deformation ranging from 0 to 30% is approximately 300 seconds.
  • the viscosity of the suspension resulting from stage ii) is typically sufficient to be able to form a composite film with a homogeneous thickness, and not too great to be able to lead to a film capable of heating by induction.
  • step ii) the viscosity of the resulting suspension can be adjusted by adding an appropriate amount of solvent identical to that used in step ii).
  • the resulting suspension obtained at the end of step ii) preferably comprises from 7% to 20% by volume approximately, and more preferably from 7% to 12% by volume approximately of said thermoplastic polymer material, relative to the total volume of the resulting suspension.
  • Step ii) leads to a resulting suspension.
  • the thermoplastic polymeric material used in step ii) is not soluble in the solvent of the resulting suspension.
  • the particle size of the thermoplastic polymer material is less than or equal to about 50 ⁇ m.
  • the thermoplastic polymer material is in the form of particles, in particular of unit particles or of aggregates of unit particles, of smaller size or equal to about 50 pm. This particle size is particularly suitable if it is desired to obtain a homogeneous dispersion of said thermoplastic polymer material in the film F, in particular when the film F has a thickness of the order of 50 ⁇ m.
  • dimension means the number average size of all the particles of a given population, this dimension being conventionally determined by methods well known to those skilled in the art.
  • the size of the particle or particles of thermoplastic polymer material according to the invention can for example be determined by microscopy, in particular by scanning electron microscope (SEM).
  • the thermoplastic polymer material preferably has a particle size less than or equal to approximately 30 ⁇ m, and more preferably still less than or equal to approximately 20 ⁇ m.
  • the ratio of the mass of solvent to the mass of total solid matter can range from 0.5 to 8, and preferably from 0.5 to 4 approximately.
  • Step ii) can be carried out using mechanical agitation and / or ultrasound, in particular at a frequency ranging from approximately 20 kHz to 170 kHz, and at a power ranging from approximately 5 W to 500 W in 5 second increments.
  • This step ii) can avoid the use of mixing methods described in the prior art comprising melt mixing.
  • these methods eg extrusion, injection by molding, hot molding, etc.
  • the suspension from step ii) consists solely of the thermoplastic polymer material, the solvent and the electrically conductive and / or magnetic particles.
  • Step iii) makes it possible to form a solid composite material comprising the thermoplastic polymer material and the electrically conductive and / or magnetic filiform nanoparticles.
  • drying iii) makes it possible to evaporate the solvent from the suspension resulting from step ii).
  • step iii) The drying time and temperature used during step iii) are adapted to the nature of the suspension resulting from step ii) (i.e. type of thermoplastic polymer material, solvent, etc.).
  • Step iii) can be carried out at a temperature ranging from 25 ° C to 180 ° C approximately, in particular in an oven.
  • Step iii) can last from 15 min to about 15 h, and preferably from 15 min to about 1 h.
  • Step iii) makes it possible in particular to lead to an agglomerated powder in which the electrically conductive and / or magnetic particles are entangled in the powder of thermoplastic polymer material.
  • This agglomerated powder comprises a homogeneous mixture of powders of electrically conductive and / or magnetic particles, and of thermoplastic polymer material. It then no longer comprises solvent.
  • Step iii) can be carried out either by depositing the suspension resulting from step ii) on a support, and allowing the solvent to evaporate, in order to form a composite layer on the support; either by evaporating the solvent directly from the suspension resulting from step ii), in particular by means of a suitable device such as a rotary evaporator, in order to form a composite powder.
  • the solid composite material obtained at the end of step iii) may be either in the form of a composite layer on the support, or in the form of a composite powder.
  • the support can be a non-stick support.
  • non-stick support means a support having the function of limiting the adhesion of the composite film formed in step iv) on said support, in order to facilitate the separation and subsequent removal of said composite film F of the non-stick support.
  • the release liner may be a polyimide film such as for example that sold under the Upilex Reference ®, or a metal sheet which has been rendered non-stick by a suitable treatment, including using a release agent such as, for example that marketed under the reference Cirex Si041 WB ® by Sicomin.
  • the deposition of the suspension resulting from step ii) on the support can be carried out according to the following substeps:
  • step iii-a introducing the suspension resulting from step ii) into a reservoir comprising an injection nozzle in its lower part, and maintaining the suspension under mechanical stirring,
  • iii-b apply the resulting suspension to the support, using said injection nozzle and a doctor blade (e.g. flexible steel blade) located at the outlet of the nozzle.
  • a doctor blade e.g. flexible steel blade
  • a layer of suspension deposited on the support can be formed.
  • the doctor blade can be adjusted in height relative to the support, in order to form a more or less thick suspension layer deposited on said support.
  • the suspension layer may be in the form of a finite dimension layer or a continuous layer.
  • sub-steps iii-a) and iii-b) can be carried out simultaneously.
  • sub-step iii-b) can be implemented using a roller making it possible to continuously scroll the support at the injection nozzle and under the doctor blade, at a given speed.
  • the suspension of sub-step iii-a) has a viscosity preferably ranging from 1 Pa.s to 10 Pa.s approximately.
  • the temperature greater than or equal to the melting or glass transition temperature is preferably approximately 10 to 20 ° C above said melting or glass transition temperature.
  • Step iv) can in particular be carried out at a temperature ranging from 200 ° C. to 400 ° C. approximately.
  • Stage iv) can last from 5 min to 1 hour approximately, and preferably
  • thermoplastic polymer material when the latter is in semi-crystalline form or greater than or equal to its glass transition temperature when the latter is in the form amorphous, fusion is not achieved and only a sedimented layer of electrically conductive and / or magnetic particles and of powdered thermoplastic polymer material is obtained, leading to a layer of a material which crumbles and which therefore cannot not be used to join two thermoplastic polymer parts.
  • step iii) is carried out by depositing the suspension resulting from step ii) on a support, and allowing the solvent to evaporate, in order to form a composite layer on the support; step iv) is preferably carried out by introducing the composite layer onto the support in an oven, in particular a conventional oven or an infrared oven. Layer composite after heat treatment is then in the form of a film (the shaping is carried out before the heat treatment).
  • step iii) is carried out by evaporating the solvent directly from the suspension resulting from step ii), in order to form a composite powder; step iv) is preferably carried out by hot pressing of said composite powder. A film is then obtained (the shaping is carried out simultaneously during the heat treatment).
  • the hot pressing is preferably carried out at a pressure ranging from 0.21 to 50 MPa approximately, and more preferably from 0.3 to 1 MPa approximately.
  • the method can also comprise an additional step v) of removing the composite film F from the support.
  • This step v) can be carried out using a recovery roller.
  • Steps iii) and iv) implementing a support are preferred. This makes it possible to obtain a film having optimized mechanical properties.
  • steps i) to iv), and optionally v) of preparation of the composite film F make it possible to obtain in a few steps a composite film based on a thermoplastic polymer material and electrically conductive and / or magnetic nanoparticles.
  • these steps are different from those of the prior art which use at least one step of mixing a thermoplastic material in the molten state with electrically conductive and / or magnetic particles or any shaping step. such as extrusion or injection molding, which would degrade its induction heating properties, for example by losing the electrical conduction of the film by orientation of the particles.
  • the composite film F obtained at the end of step iv) or v) comprises at least 0.1% by volume approximately of electrically conductive and / or magnetic nanoparticles, preferably from 1 to 8 % by volume of approximately electrically conductive and / or magnetic nanoparticles, and more preferably from 2 to 6% by volume approximately electrically conductive and / or magnetic nanoparticles, relative to the total volume of said composite film F.
  • the use of these small amounts of nanoparticles makes it possible to produce a weakly charged composite film, guaranteeing both a robust weld and a conservation of its properties mechanical and those of assembled parts.
  • the composite film F can be in the form of a film, a ribbon, or a sheet, continuous or of finite dimensions.
  • the thickness of the composite film F can range from 10 ⁇ m to approximately 150 ⁇ m, and preferably from 50 ⁇ m to approximately 100 ⁇ m.
  • the film may not be able to heat by induction and / or form a sufficiently robust bond between the two parts to be joined, and above 150 ⁇ m the production cost of the composite film becomes high. and / or the final part has heterogeneous properties, in particular in the case of parts reinforced with fibers.
  • the composite film F obtained in step iv) or v) may comprise from 0.5% to 8%, and preferably from 0.2% to approximately 4% by volume of said particles, relative to the total volume of the composite film F.
  • the composite film F obtained according to the process of the invention preferably does not comprise a pigment and / or dye.
  • the pigments and / or dyes generally used can alter its mechanical properties.
  • the composite film F obtained according to the process of the invention is preferably in direct physical contact with the first and second thermoplastic polymer parts P T and P 2 .
  • Step 1 When the film is obtained at the end of step iv) or v), it is applied to the surface S T of the first part Pi, in order to form a first part R ⁇ coated with said film F.
  • the first part R ⁇ can be an electrically insulating, semi-conductive or electrically conductive thermoplastic polymer part.
  • electrically insulating part means a part having a surface resistivity strictly greater than approximately 100 Ohms / square, and preferably greater than approximately 10,000 Ohms / square, at 25 ° C.
  • electrically conductive part means a part having a transverse or volume conductivity greater than or equal to approximately 0.1 S / m, preferably greater than or equal to approximately 10 S / m, and more preferably greater than or equal to about 100 S / m, at 25 ° C.
  • the first part R ⁇ can comprise at least one thermoplastic polymer material, in particular chosen from polyaryletherketones (PAEK) such as polyetheretherketones (PEEK), polyetherketone ketones (PEKK), polyetheretherketone ketones (PEEKK), polyetherketones (PEK), or polyetherketoneetherketoneketones (PEKEKK); phenylene polysulfides (PPS); polyetherimides (PEI); polyethersulfones (PES); polysulfones (PS); polyamides (PA) such as nylon; polyimides (PI); polyamide-imides (PAI); polycarbonates (PC); polyvinylidene fluorides (PVdF); copolymers of polyvinylidene fluoride and trifluoroethylene [P (VdF-TrFE)] or hexafluoropropene [P (VdF-HFP)]; and their mixtures.
  • PAEK polyaryletherketones
  • the first part P- may further comprise a reinforcing element such as carbon fibers, or glass fibers.
  • Step 1) can be performed by manual application, or by automated placement.
  • Step 2) consists of depositing the second part P 2 on the first part Pi coated with said film F. At the end of step 2), the surface S 2 of the second part P 2 is in contact with said film F.
  • the composite film F is interposed between the first and second parts.
  • the second part P 2 can be an electrically insulating, semi-conductive or electrically conductive thermoplastic polymer part.
  • the second part P 2 may comprise at least one thermoplastic polymer material, in particular chosen from polyaryletherketones (PAEK) such as polyetheretherketones (PEEK), polyetherketone ketones (PEKK), polyetheretherketone ketones (PEEKK), polyetherketones (PEK), or polyetherketoneetherketoneketones (PEKEKK); phenylene polysulfides (PPS); polyetherimides (PEI); polyethersulfones (PES); polysulfones (PS); polyamides (PA) such as nylon; polyimides (PI); polyamide-imides (PAI); polycarbonates (PC); polyvinylidene fluorides (PVdF); copolymers of polyvinylidene fluoride and trifluoroethylene [P (VdF-TrFE)] or hexafluoropropene [P (VdF-HFP)]; and their mixtures.
  • PAEK polyaryletherketones
  • the second part P 2 may further comprise a reinforcing element such as carbon fibers, or glass fibers.
  • Step 2) can be done manually, or by automated placement.
  • Step 3) consists in locally heating the composite film F, and thus the interface between the first part and the second part in order to obtain a connection between them.
  • Step 3 is carried out in the presence of an electromagnetic field.
  • Step 3) of induction welding can be carried out at a frequency ranging from 1 kHz to approximately 100 MHz, preferably from 50 kHz to approximately 1 MHz, and more preferably from 50 kHz to approximately 100 kHz.
  • Step 3) can be carried out at a power ranging from approximately 0.5 to 20 kW, and preferably from approximately 1 to 5 kW.
  • Step 3) typically implements one or more induction coils.
  • the assembly P I / F / P 2 can be placed in an induction coil or in the vicinity of an induction coil.
  • step 3 the parts are welded to each other, and there is little or no differentiated interface between the first and second assembled parts.
  • Welding generally does not require any preparation of the surfaces S T and S 2 before steps 1) and 2).
  • the method may further comprise steps 1) and 2), a step l ') of consolidation of the film F with the part P ⁇ ,, in particular by heating the assembly (part Pi + film F), to a temperature greater than or equal to the melting temperature of said thermoplastic polymer material when the latter is in semi-crystalline form, or greater than or equal to its glass transition temperature when the latter is in amorphous form.
  • Step l ') can be carried out in an autoclave.
  • This step l ') can promote the adhesion of the film F to the part P ⁇ ,, before step 2).
  • a second object of the invention is the use of a composite film F obtained according to a process as defined in the first subject of the invention for the welding of at least two thermoplastic polymer parts, in particular by induction.
  • thermoplastic parts can be parts P T and P 2 as defined in the first subject of the invention.
  • the composite film F is as defined in the first subject of the invention.
  • the third object of the invention is a composite film F implemented in a process as defined in the first object of the invention, characterized in that the filiform nanoparticles are magnetic, or magnetic and electrically conductive.
  • the composite film F, the thermoplastic polymer material and the magnetic or magnetic and electrically conductive filiform nanoparticles of said film are as defined in the first subject of the invention.
  • PEKK polyetherketetonketone resin
  • PEKK 7002 Arkema, powder with a particle size of approximately 20 to 30 ⁇ m
  • metal sheet made non-stick using a Cirex SÎ041 WB ® release agent from Sicomin,
  • a 55 ml suspension comprising 6.14 g of nickel nanowires in ethanol was prepared.
  • the nickel nanowires were previously prepared according to a process as described by Soumare Y. et al., 201 1 Solid State Communications, 151, 284-288.
  • the nickel nanowires obtained have a length ranging from 10 to 100 ⁇ m approximately, and a diameter ranging from 100 to 300 nm approximately.
  • the suspension of nickel nanowires was mixed with 17 g of PEKK thermoplastic polymer material using mechanical stirring (propeller at 100 revolutions per minute) and ultrasound at a frequency of 50 kHz and a power of 25 W per 5 second pulse.
  • a homogeneous suspension comprising ethanol, the PEKK material, and the nickel nanowires was thus obtained.
  • the suspension had a viscosity of approximately 5 Pa.s.
  • the ultrasound device used is sold under the trade name Vibracell 651 15 by Fisherbioblock.
  • the suspension was introduced into a reservoir comprising an injection nozzle in its lower part, and was applied to the non-stick support using said injection nozzle, and a doctor blade located at the outlet of said nozzle. .
  • a roller was used to continuously scroll the non-stick support at the injection nozzle and under the doctor blade.
  • the roller speed was about 2 cm / second.
  • the suspension layer was then dried at a temperature of approximately 150 ° C. and heat treated in a conventional oven at a temperature of approximately 350 ° C. for approximately 5 minutes to form a composite film deposited on said non-stick support.
  • Said composite film was then peeled off from the non-stick support to form a composite film Fi comprising PEEK and 5% by volume of nickel nanowires. It has an initial electrical resistivity of around 500 ohm / square.
  • the film obtained Fi has a thickness of approximately 50 ⁇ m.
  • Figure 1 is a schematic representation of the device used to perform steps i) to iv) of the method according to the first object of the invention.
  • Said device comprises a roller 1 which makes it possible to continuously scroll a non-stick support 2
  • a homogeneous suspension comprising at least one thermoplastic polymer material and electrically conductive and / or magnetic nanoparticles is introduced into a tank 3 comprising an injection nozzle 4 in its lower part, and is kept under mechanical stirring.
  • This suspension is applied to the non-stick support 2 using said nozzle 4, and a doctor blade 5 located at the outlet of the nozzle 4 to form a layer of suspension 6 deposited on the non-stick support.
  • This layer is dried in a dryer 7.
  • the recovery of the vapors can be carried out using a ventilation and condensation system 8 for the recovery of the solvent.
  • the dried suspension layer is heat treated in an oven 9 at a temperature greater than or equal to the melting temperature of the thermoplastic polymer material to form a composite film 10.
  • the device may also include a recovery roller 11.
  • Induction heating tests were carried out using a low-voltage induction heating bench, at a frequency ranging from approximately 1 kHz to 100 MHz, and a power ranging from approximately 0.5 to 20 kW.
  • a composite film as prepared in Example 1 was applied to a first piece R ⁇ of PEEK of dimensions: 50 mm x 10 mm x 2 mm.
  • a second piece P 2 of PEEK of dimensions identical to the first piece was deposited on the composite film.
  • the assembly P I / F T / ⁇ was placed in the center of a coil-shaped inductor.
  • FIG. 2 shows the assembly of the parts R ⁇ and P 2 by means of the composite film F.
  • S r and S 2 respectively designate the surfaces of R ⁇ and P 2 which will make it possible to carry out steps 1) and 2) of the method according to the invention.

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Abstract

L'invention est relative à un procédé d'assemblage d'au moins deux pièces polymères thermoplastiques mettant en œuvre un film composite comprenant au moins un matériau polymère thermoplastique et des nanoparticules filiformes électriquement conductrices et/ou magnétiques, ledit procédé étant effectué par soudage par induction, à l'utilisation dudit film composite pour le soudage d'au moins deux pièces polymères thermoplastiques, et audit film composite.

Description

PROCÉDÉ DE SOUDAGE PAR I NDUCTION METTANT EN ŒUVRE UN F I LM POLYMÈRE COMPOS ITE CONDUCTEUR ET/OU MAGNÉTIQUE
L'invention est relative à un procédé d'assemblage d'au moins deux pièces polymères thermoplastiques mettant en œuvre un film composite comprenant au moins un matériau polymère thermoplastique et des nanoparticules filiformes électriquement conductrices et/ou magnétiques, ledit procédé étant effectué par soudage par induction, à l'utilisation dudit film composite pour le soudage d'au moins deux pièces polymères thermoplastiques, et audit film composite.
L'invention s'applique typiquement mais non exclusivement aux techniques d'assemblage de pièces polymères, notamment aux techniques d'assemblage de pièces polymères thermoplastiques.
Les technologies d'assemblage de pièces polymères sont diverses, telles que le collage, notamment à l'aide d'adhésifs ou de colles, les techniques d'assemblage mécanique telles le clipsage, le perçage, le rivetage ou l'emboîtement, ou le soudage tel que le soudage par transfert thermique, par friction, ou par rayonnement tel que le soudage par induction.
Le soudage est particulièrement approprié dans le cas de polymères thermoplastiques puisque ceux-ci possèdent des caractéristiques rhéologiques lors de la fusion (pour les polymères semi-cristallins) ou de ramollissement (pour les polymères amorphes) suffisantes pour permettre une interpénétration des couches superficielles nécessaire à leur liaison. Le soudage consiste à chauffer une couche de surface de deux pièces à assembler pour les « ramollir » et favoriser leur interpénétration en les assemblant lors du refroidissement.
Il est connu d'effectuer du soudage par induction en plaçant un filament conducteur ou ferromagnétique sous forme de grillage au niveau de l'interface entre deux pièces polymères thermoplastiques électriquement isolantes, et en chauffant l'ensemble par induction. L'ensemble est ainsi mis dans un champ électromagnétique, sous l'effet de courants de Foucault. Le filament s'échauffe, transmet la chaleur au polymère thermoplastique à son contact, et provoque la fusion de l'interface. Toutefois, cette technique présente un certain nombre d'inconvénients. Tout d'abord, la présence de la grille au sein de la pièce finale peut créer un point de fracture(s) lors de sollicitations mécaniques. De plus, le soudage n'est pas optimisé puisque la fusion est réalisée localement, au voisinage proche du grillage, induisant une fragilité de la soudure et/ou une faible adhérence des pièces à assembler sur toute la surface de recouvrement de celles-ci. Enfin, cette technique ne permet pas d'obtenir une pièce finale ayant des propriétés structurales homogènes, de par l'épaisseur non négligeable du grillage par rapport à la soudure formée.
Une autre technique repose sur l'utilisation d'une presse et d'une bobine pour générer un courant de Foucault dans des pièces polymères thermoplastiques renforcées de fibres de carbone. La fibre de carbone réchauffe la pièce jusqu'à faire fondre le polymère thermoplastique, qui peut être une résine de type polysulfure de phénylène (PPS), polyétheréthercétone (PEEK) ou polyétherimide (PE I ) Deux pièces polymères thermoplastiques renforcées peuvent ainsi être unies sans préparation de surface, par déplacement de la bobine le long du cordon de soudure. Toutefois, cette technique ne peut pas être utilisée pour assembler des pièces thermoplastiques non renforcées ou électriquement isolantes.
Par ailleurs, la demande japonaise JPH0911411A décrit l'assemblage de deux pièces en résine thermoplastique de type acrylonitrile butadiène styrène (ABS) comprenant une étape de préparation par coextrusion d'une première couche de résine thermoplastique ABS revêtue d'une deuxième couche comprenant une résine ABS et 40% en volume de fibres de fer, suivie d'une étape de dépôt d'une troisième couche de résine thermoplastique ABS sur la deuxième couche, et d'une étape de soudage par induction afin d'assembler les première et troisième couches en résine thermoplastique ABS. Toutefois, le soudage par induction requiert l'utilisation d'une grande quantité de particules magnétiques, induisant une perte des propriétés mécaniques des pièces à assembler.
Ainsi, le but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur précité. En particulier, le but de la présente invention est de fournir un procédé d'assemblage de pièces polymères thermoplastiques permettant de conserver les propriétés mécaniques desdites pièces, tout en limitant le poids de la pièce finale, et en obtenant une soudure complète, homogène et robuste.
Ce but est atteint par l'invention qui va être décrite ci-après.
L'invention a donc pour premier objet un procédé d'assemblage d'au moins deux pièces polymères thermoplastiques RΊ et P2, la première pièce P^ ayant une surface ST et la deuxième pièce P2 ayant une surface S2, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins les étapes suivantes :
1 ) appliquer un film composite F sur la surface ST de la première pièce PT , afin de former une première pièce PT revêtue dudit film F, ledit film comprenant au moins un matériau polymère thermoplastique et des nanoparticules filiformes électriquement conductrices et/ou magnétiques, lesdites nanoparticules filiformes électriquement conductrices et/ou magnétiques représentant une quantité inférieure à 10% en volume environ, par rapport au volume total dudit film composite F,
2) déposer la deuxième pièce P2 sur la première pièce PT revêtue dudit film F, pour former un ensemble PT/F/P2,
3) souder par induction l'ensemble PT/F/P2,
ledit film F étant obtenu selon au moins les étapes suivantes :
i) une étape de préparation d'une suspension comprenant au moins un solvant et des nanoparticules filiformes électriquement conductrices et/ou magnétiques,
ii) une étape de mélange d'une poudre d'un matériau polymère thermoplastique de granulométrie inférieure ou égale à 50 pm environ avec la suspension préparée à l'étape i) pour obtenir une suspension résultante,
iii) une étape de séchage de la suspension résultante, et iv) une étape de traitement thermique à une température supérieure ou égale à la température de fusion dudit matériau polymère thermoplastique lorsque celui-ci est sous forme semi-cristalline, ou supérieure ou égale à sa température de transition vitreuse lorsque celui-ci est sous forme amorphe.
Ainsi, le procédé de l'invention permet d'assembler au moins deux pièces polymères thermoplastiques tout en conservant les propriétés mécaniques desdites pièces, en limitant le poids de la pièce finale et en obtenant une soudure complète, homogène et robuste. En particulier, le film F est faiblement chargé en nanoparticules magnétiques et/ou électriquement conductrices, induisant une conservation des propriétés mécaniques desdites pièces et dudit film. Par ailleurs, l'utilisation de nanoparticules filiformes électriquement conductrices et/ou magnétiques permet d'obtenir une soudure robuste, complète et homogène.
En outre, les inventeurs de la présente demande ont découvert que l'utilisation de quantités volumiques inférieures à 10% environ de nanoparticules filiformes électriquement conductrices et/ou magnétiques permet d'obtenir un film composite capable de chauffer par induction, alors qu'il faut au moins 15 à 20% en volume de particules électriquement conductrices et/ou magnétiques sous forme de particules sphériques, de flocons, ou de poudre, pour pouvoir obtenir un chauffage par induction équivalent. Cependant, avec de telles proportions volumiques élevées, une dégradation des propriétés mécaniques du film est observée, induisant une soudure fragile entre les deux pièces.
Dans la présente invention, l'expression « nanoparticules électriquement conductrices et/ou magnétiques » signifie que les nanoparticules sont électriquement conductrices, magnétiques, ou électriquement conductrices et magnétiques.
Dans la présente invention, l'expression « nanoparticules électriquement conductrices » signifie que les nanoparticules ont une conductivité électrique d'au moins 10 S/m environ, de préférence d'au moins 104 S/m environ, et de préférence encore d'au moins 107 S/m environ, à 25°C. Les nanoparticules magnétiques possèdent de préférence un cycle hystérésis magnétique. En particulier, elles peuvent être des nanoparticules ferromagnétiques ou ferrimagnétiques.
Les nanoparticules filiformes électriquement conductrices et/ou magnétiques utilisées dans le procédé de l'invention sont capables de chauffer en présence d'un champ électromagnétique (i.e. par induction) .
En particulier, les nanoparticules filiformes électriquement conductrices et/ou magnétiques peuvent chauffer selon deux modes de chauffage, notamment grâce à l'énergie dissipée par effet joule des courants de Foucault de conducteurs, et grâce à l'énergie dissipée par hystérésis en faisant varier la polarité magnétique. L'énergie dissipée par effet joule est d'autant plus importante que les particules créent un réseau percolant conducteur, avec une dissipation supplémentaire aux résistances de contact entre les nanoparticules filiformes.
Dans la présente invention, l'expression « nanoparticules » signifie des particules ayant au moins une de leurs dimensions de taille nanométrique (10 9 mètre), de préférence ayant au moins une de leurs dimensions d'au plus 800 nm environ (nanomètres), et de préférence encore d'au plus 500 nm environ.
Plus particulièrement, les nanoparticules filiformes électriquement conductrices et/ou magnétiques présentent :
- une longueur (LO, s'étendant selon une direction principale d'allongement,
- deux dimensions (D et (D2), dites dimensions orthogonales, s'étendant selon deux directions transversales orthogonales entre elles et orthogonales à ladite direction principale d'allongement, lesdites dimensions orthogonales (D-,, D2) étant inférieures à ladite longueur (L et de préférence inférieures à 500 nm, et
- deux rapports (FO et (F2), dits facteurs de forme, entre ladite longueur (LO et chacune des deux dimensions orthogonales (DO et (D2), lesdits facteurs de forme (F-,, F2) étant supérieurs à 50. L'expression « facteur de forme » signifie le rapport entre la longueur (L-,) d'une nanoparticule filiforme électriquement conductrice et/ou magnétique, et l'une des deux dimensions orthogonales (Dn, D2) de ladite nanoparticule filiforme électriquement conductrice et/ou magnétique.
En considérant plusieurs nanoparticules filiformes électriquement conductrices et/ou magnétiques selon l'invention, le terme « dimension » signifie la dimension moyenne en nombre de l'ensemble des nanoparticules d'une population donnée, cette dimension étant classiquement déterminée par des méthodes bien connues de l'homme du métier.
La dimension de la ou des nanoparticules selon l'invention peut être par exemple déterminée par microscopie, notamment par microscope électronique à balayage (MEB) ou microscopie électrique (MET) .
Etape i)
Dans la présente invention, l'expression « suspension » signifie une dispersion d’un solide (poudre) insoluble (ou pratiquement insoluble) et finement divisé dans un milieu liquide. C'est donc un système hétérogène constitué d'une phase continue externe liquide (solvant) et d'une phase interne solide.
Le solvant^ de l'étape i) peut être choisi parmi les solvants hydrocarbonés tels que les alcanes, les alcènes, le toluène ou le xylène, les solvants oxygénés tels que les alcools, les cétones, les esters, le diméthylformamide (DMF) ou le diméthylsulfoxyde (DMSO), les solvants chlorés, l'eau, et leurs mélanges.
Le solvant de l'étape i) est de préférence un solvant que l'on peut aisément évaporer, afin de faciliter le séchage de l'étape iii) .
Le solvant de l'étape i) particulièrement préféré est un alcool tel que l'éthanol.
Le solvant de l'étape i) est généralement inerte vis-à-vis des nanoparticules électriquement conductrices et/ou magnétiques, et du matériau polymère thermoplastique. La suspension formée à l'étape i) peut comprendre de 0,0Ί % à 2% en volume environ, et de préférence de 0,06% à 0,5% en volume environ desdites nanoparticules, par rapport au volume total de la suspension.
Les nanoparticules électriquement conductrices et/ou magnétiques peuvent comprendre au moins un métal choisi parmi le nickel, l'argent, le fer, et le cobalt, ou au moins un alliage métallique à base d'au moins un métal choisi parmi le nickel, l'argent, le fer, le cobalt, le cuivre et le manganèse.
Selon une forme de réalisation particulièrement préférée, les nanoparticules électriquement conductrices et/ou magnétiques sont choisis parmi des nanoparticules de nickel (0), des nanoparticules d'argent (0), des nanoparticules à base d'oxyde(s) de fer telles que des nanoparticules de FesO , CuFe204, SrFe-^Oig, Co2Ba2Fei2022 Mg2Ba2Fe-i2022 Z Mg-iBa2Fei2C)22, Zn1Co1Ba2Fe12022, des nanoparticules d'un alliage contenant du fer et/ou du nickel tel que l'acier, l'acier inoxydable, le permalloy, et des nanoparticules d'un alliage de Heusler.
Selon une forme de réalisation préférée, les deux dimensions orthogonales (D1 D2) d'une nanoparticule filiforme électriquement conductrice et/ou magnétique sont le diamètre (D) de sa section droite transversale. On parle alors de « nano-bâtonnet » ou de « nano-fil ».
Une nanoparticule filiforme électriquement conductrice et/ou magnétique peut être un « ruban » dans lequel les deux dimensions orthogonales de la nanoparticule selon l'invention sont sa largeur (L2) (première dimension orthogonale) et son épaisseur (E) (deuxième dimension orthogonale) .
Plus particulièrement, des nanoparticules filiformes électriquement conductrices et/ou magnétiques selon l'invention sont caractérisées par l'une au moins des caractéristiques suivantes :
- les deux dimensions orthogonales (D1 : D2) des nanoparticules filiformes électriquement conductrices et/ou magnétiques vont de 50 nm à 250 nm environ, et de préférence de 100 nm à 200 nm environ ; - la longueur (L-,) va de 1 pm à 150 pm environ, et de préférence de 25 pm à 70 pm environ ;
- les facteurs de forme (F-,, F2) sont supérieurs ou égaux à 100 environ, de préférence vont de 100 à 400 environ, de préférence encore de 100 à 300 environ, et de préférence encore de l'ordre de 200.
Selon une forme de réalisation préférée, la suspension de l'étape i) ne comprend pas de pigment et/ou de colorant. En effet, les pigments (e.g. charges inorganiques) et/ou colorants généralement utilisés peuvent altérer les propriétés mécaniques du film composite F.
L'étape i) peut être effectuée à l'aide d'une agitation mécanique et/ou d'ultrasons, notamment à une fréquence allant de 20 kHz à 170 kHz environ, et à une puissance pouvant aller de 5 W à 500 W environ par puise de 5 secondes.
Selon une forme de réalisation particulièrement préférée de l'invention, les nanoparticules filiformes magnétiques ayant une conductivité électrique allant de 10 S/m à 107 S/m environ (notamment à 25°C) sont préférées. Cela permet d'obtenir un chauffage par induction optimisé lors de l'étape 3) .
Etape ii)
Le matériau polymère thermoplastique (de l'étape ii) et/ou du film composite F) peut être choisi parmi les polyaryléthercétones (PAEK) tels que les polyétheréthercétones (PEEK), les polyéthercétonecétones (PEKK), les polyétheréthercétonecétones (PEEKK), les polyéthercétones (PEK), ou les polyéthercétoneéthercétonecétones (PEKEKK) ; les polysulfures de phénylène (PPS) ; les polyétherimides (PE I ) ; les polyéthersulfones (PES) ; les polysulfones (PS) ; les polyamides (PA) tels que le nylon ; les polyimides (PI) ; les polyamide-imides (PAI) ; les polycarbonates (PC) ; les polyfluorures de vinylidène (PVdF) ; les copolymères de polyfluorure de vinylidène et de trifluoroéthylène [P(VdF-TrFE)] ou d'hexafluoropropène [P(VdF-HFP)] ; et leurs mélanges. Le matériau polymère thermoplastique de l'étape ii) est de préférence choisi parmi les polyétheréthercétones (PEEK), les polyéthercétonecétones (PEKK), les polysulfures de phénylène (PPS), et les polyamides (PA) .
La suspension résultante préparée à l'étape ii) peut présenter une viscosité allant de 1 Pa.s à 33 Pa.s environ, et de préférence allant de 1 Pa.s à - 10 Pa.s environ, à 25°C.
Sauf indications contraires, les valeurs de viscosité données dans la présente demande, et en particulier la valeur de viscosité de la suspension résultante, ont été déterminées à 25°C, à une fréquence de cisaillement de 0,5 rad.s 1 et mesurées à l'aide d'un rhéomètre rotatif vendu sous la dénomination commerciale ARES par la société Rheometric Scientific équipé d’une cellule de Couette. La durée de mesure rhéologique correspondant à une déformation allant de 0 à 30% est d'environ 300 secondes.
La viscosité de la suspension résultante de l'étape ii) est typiquement suffisante pour pouvoir former un film composite avec une épaisseur homogène, et pas trop importante pour pouvoir conduire à un film capable de chauffer par induction.
Au cours de l'étape ii), la viscosité de la suspension résultante peut être ajustée en ajoutant une quantité appropriée d'un solvant identique à celui utilisé lors de l'étape ii) .
La suspension résultante obtenue à l'issue de l'étape ii) comprend de préférence de 7% à 20% en volume environ, et de préférence encore de 7% à 12% en volume environ dudit matériau polymère thermoplastique, par rapport au volume total de la suspension résultante.
L'étape ii) conduit à une suspension résultante. Ainsi, le matériau polymère thermoplastique utilisée dans l'étape ii) n'est pas soluble dans le solvant de la suspension résultante.
La granulométrie du matériau polymère thermoplastique est inférieure ou égale à 50 pm environ. En d'autres termes, le matériau polymère thermoplastique est sous la forme de particules, notamment de particules unitaires ou d'agrégats de particules unitaires, de dimension inférieure ou égale à 50 pm environ. Cette granulométrie est particulièrement adaptée si l'on souhaite obtenir une dispersion homogène dudit matériau polymère thermoplastique dans le film F, notamment lorsque le film F présente une épaisseur de l'ordre de 50 pm.
En considérant plusieurs particules de matériau polymère thermoplastique, le terme « dimension » signifie la dimension moyenne en nombre de l'ensemble des particules d'une population donnée, cette dimension étant classiquement déterminée par des méthodes bien connues de l'homme du métier.
La dimension de la ou des particules de matériau polymère thermoplastique selon l'invention peut être par exemple déterminée par microscopie, notamment par microscope électronique à balayage (MEB)
Le matériau polymère thermoplastique présente de préférence une granulométrie inférieure ou égale à 30 pm environ, et de préférence encore inférieure ou égale à 20 pm environ.
Dans la suspension résultante de l'étape ii), le rapport de la masse de solvant sur la masse de matières solides totales (i.e. masse de matériau polymère thermoplastique + masse des nanoparticules électriquement conductrices et/ou magnétiques) peut aller de 0,5 à 8, et de préférence de 0,5 à 4 environ.
L'étape ii) peut être effectuée à l'aide d'une agitation mécanique et/ou d'ultrasons, notamment à une fréquence allant de 20 kHz à 170 kHz environ, et à une puissance pouvant aller de 5 W à 500 W environ par puise de 5 secondes.
Cette étape ii) peut permettre d'éviter l'utilisation de méthodes de mélange décrites dans l'art antérieur comprenant le mélange par voie fondue. En effet, comme expliqué ci-dessus, ces méthodes (e.g. extrusion, injection par moulage, moulage à chaud, etc...) mettent en œuvre le matériau polymère thermoplastique à l'état fondu et induisent des coûts de production élevés, ainsi qu’une dégradation des propriétés des particules électriquement conductrices et/ou magnétiques. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, la suspension de l'étape ii) est uniquement constituée du matériau polymère thermoplastique, du solvant et des particules électriquement conductrices et/ou magnétiques.
Etape iii)
L'étape iii) permet de former un matériau composite solide comprenant le matériau polymère thermoplastique et les nanoparticules filiformes électriquement conductrices et/ou magnétiques.
En d'autres termes, le séchage iii) permet d'évaporer le solvant de la suspension résultante de l'étape ii) .
La durée et la température de séchage utilisées lors de l'étape iii) sont adaptées à la nature de la suspension résultante de l'étape ii) (i.e. type de matériau polymère thermoplastique, de solvant, etc...) .
L'étape iii) peut être effectuée à une température allant de 25°C à 180°C environ, notamment dans une étuve.
L'étape iii) peut durer de 15 min à 15 h environ, et de préférence de 15 min à 1 h environ.
L'étape iii) permet notamment de conduire à une poudre agglomérée dans laquelle les particules électriquement conductrices et/ou magnétiques sont enchevêtrées dans la poudre de matériau polymère thermoplastique. Cette poudre agglomérée comprend un mélange homogène de poudres de particules électriquement conductrices et/ou magnétiques, et de matériau polymère thermoplastique. Elle ne comprend alors plus de solvant.
L'étape iii) peut être effectuée soit en déposant la suspension résultante de l'étape ii) sur un support, et en laissant évaporer le solvant, afin de former une couche composite sur le support ; soit en évaporant directement le solvant de la suspension résultante de l'étape ii), notamment au moyen d'un appareil approprié tel qu'un évaporateur rotatif, afin de former une poudre composite. En d'autres termes, le matériau composite solide obtenu à l'issue de l'étape iii) peut être soit sous la forme d'une couche composite sur le support, soit sous la forme d'une poudre composite.
Le support peut être un support antiadhésif.
Dans la présente invention, l'expression « support antiadhésif » signifie un support ayant pour fonction de limiter l'adhérence du film composite formé à l'étape iv) sur ledit support, afin de faciliter la séparation et le retrait ultérieur dudit film composite F du support antiadhésif.
Le support antiadhésif peut être une feuille en polyimide telle que par exemple celle commercialisée sous la référence Upilex®, ou une feuille de métal qui a été rendue antiadhésive par un traitement adapté, notamment à l'aide d'un agent de démoulage tel que par exemple celui commercialisé sous la référence Cirex Si041 WB® par Sicomin.
Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, le dépôt de la suspension résultante de l'étape ii) sur le support peut être effectué selon les sous-étapes suivantes :
iii-a) introduire la suspension résultante de l'étape ii) dans un réservoir comprenant une buse d'injection dans sa partie inférieure, et le maintien de la suspension sous agitation mécanique,
iii-b) appliquer la suspension résultante sur le support, à l'aide de ladite buse d'injection et d'une racle (e.g. lame souple d'acier) située à la sortie de la buse.
À l'issue de la sous-étape iii-b), une couche de suspension déposée sur le support peut être formée.
La racle peut être ajustée en hauteur par rapport au support, afin de former une couche de suspension plus ou moins épaisse déposée sur ledit support.
La couche de suspension peut se présenter sous la forme d'une couche de dimension finie ou d'une couche continue. Pour former une couche de suspension continue, les sous-étapes iii-a) et iii-b) peuvent être réalisées simultanément.
En outre, la sous-étape iii-b) peut être mise en oeuvre à l'aide d'un rouleau permettant de faire défiler en continu le support au niveau de la buse d'injection et sous la racle, à une vitesse donnée.
Selon cette forme de réalisation préférée de l'invention, la suspension de la sous-étape iii-a) présente une viscosité allant de préférence de 1 Pa.s à 10 Pa. s environ.
Etape iv)
La température supérieure ou égale à la température de fusion ou de transition vitreuse est de préférence 10 à 20°C environ au-dessus de ladite température de fusion ou de transition vitreuse.
L'étape iv) peut en particulier être réalisée à une température allant de 200°C à 400°C environ.
L'étape iv) peut durer de 5 min à 1 heure environ, et de préférence de
5 à 15 min environ.
Sans cette étape iv) de traitement thermique à une température supérieure ou égale à la température de fusion du matériau polymère thermoplastique lorsque celui-ci est sous forme semi-cristalline ou supérieure ou égale à sa température de transition vitreuse lorsque celui-ci est sous forme amorphe, la fusion n'est pas atteinte et seule une couche sédimentée de particules électriquement conductrices et/ou magnétiques, et de matériau polymère thermoplastique en poudre est obtenue, conduisant à une couche d'un matériau qui s'effrite et qui ne peut donc pas être utilisée pour assembler deux pièces polymères thermoplastiques.
Lorsque l'étape de séchage iii) est effectuée en déposant la suspension résultante de l'étape ii) sur un support, et en laissant évaporer le solvant, afin de former une couche composite sur le support ; l'étape iv) est de préférence réalisée en introduisant la couche composite sur le support dans un four, notamment un four conventionnel ou un four à infrarouge. La couche composite après traitement thermique est alors sous la forme d'un film (la mise en forme est effectuée avant le traitement thermique) .
Lorsque l'étape de séchage iii) est effectuée en évaporant directement le solvant de la suspension résultante de l'étape ii), afin de former une poudre composite ; l'étape iv) est de préférence réalisée par pressage à chaud de ladite poudre composite. Un film est alors obtenu (la mise en forme est effectuée simultanément pendant le traitement thermique) .
Le pressage à chaud est de préférence effectué à une pression allant de 0,21 à 50 MPa environ, et de préférence encore de 0,3 à 1 MPa environ.
Lorsqu'un support est utilisé dans les étapes iii) et iv), le procédé peut comprendre en outre une étape supplémentaire v) de retrait du film composite F du support.
Cette étape v) peut être réalisée à l'aide d'un rouleau de récupération.
Les étapes iii) et iv) mettant en œuvre un support sont préférées. Cela permet d'obtenir un film ayant des propriétés mécaniques optimisées.
Ainsi, les étapes i) à iv), et éventuellement v) de préparation du film composite F permettent d'obtenir en peu d'étapes un film composite à base d'un matériau polymère thermoplastique et de nanoparticules électriquement conductrices et/ou magnétiques. En particulier, ces étapes sont différentes de celles de l'art antérieur qui mettent en œuvre au moins une étape de mélange d'un matériau thermoplastique à l'état fondu avec des particules électriquement conductrices et/ou magnétiques ou toute étape de mise en forme telles que l'extrusion ou le moulage par injection, qui aurait pour conséquence de dégrader ses propriétés de chauffage par induction, par exemple en perdant la conduction électrique du film par orientation des particules.
Dans un mode de réalisation particulier, le film composite F obtenu à l'issue de l'étape iv) ou v) comprend au moins 0,1 % en volume environ de nanoparticules électriquement conductrices et/ou magnétiques, de préférence de 1 à 8% en volume environ de nanoparticules électriquement conductrices et/ou magnétiques, et de préférence encore de 2 à 6% en volume environ de nanoparticules électriquement conductrices et/ou magnétiques, par rapport au volume total dudit film composite F. L'utilisation de ces petites quantités de nanoparticules permet de conduire à un film composite faiblement chargé, garantissant à la fois une soudure robuste et une conservation de ses propriétés mécaniques et de celles des pièces assemblées.
Le film composite F peut être sous la forme d'un film, d'un ruban, ou d'une feuille, continu ou de dimensions finies.
L'épaisseur du film composite F peut aller de 10 pm à 150 pm environ, et de préférence de 50 pm à 100 pm environ.
Au-dessous de 10 pm, le film peut ne pas être capable de chauffer par induction et/ou de former une liaison suffisamment robuste entre les deux pièces à assembler, et au-dessus de 150 pm le coût de production du film composite devient élevé et/ou la pièce finale présente des propriétés hétérogènes, en particulier dans le cas de pièces renforcées par des fibres.
Lorsque la suspension de l'étape i) comprend en outre des particules électriquement conductrices et/ou magnétiques différentes, notamment en termes de forme, des nanoparticules filiformes électriquement conductrices et/ou magnétiques, le film composite F obtenu à l'étape iv) ou v) peut comprendre de 0,5% à 8%, et de préférence de 0,2% à 4% environ en volume desdites particules, par rapport au volume total du film composite F.
Le film composite F obtenu selon le procédé de l'invention ne comprend pas de préférence de pigment et/ou de colorant. En effet, les pigments et/ou colorants généralement utilisés peuvent altérer ses propriétés mécaniques.
Le film composite F obtenu selon le procédé de l'invention est de préférence en contact physique direct avec les première et deuxième pièces polymères thermoplastiques PT et P2.
Étape 1 ) Lorsque le film est obtenu à l'issue de l'étape iv) ou v), celui-ci est appliqué sur la surface ST de la première pièce Pi , afin de former une première pièce RΊ revêtue dudit film F.
La première pièce RΊ peut être une pièce polymère thermoplastique électriquement isolante, semi-conductrice ou électriquement conductrice.
Dans l'invention, l'expression « pièce électriquement isolante » signifie une pièce présentant une résistivité de surface strictement supérieure à 100 Ohms/carré environ, et de préférence supérieure à 10000 Ohms/carré environ, à 25°C.
Dans l'invention, l'expression « pièce électriquement conductrice » signifie une pièce présentant une conductivité transverse ou volumique supérieure ou égale à 0, 1 S/m environ, de préférence supérieure ou égale à 10 S/m environ, et de préférence encore supérieure ou égale à 100 S/m environ, à 25°C.
La première pièce RΊ peut comprendre au moins un matériau polymère thermoplastique, notamment choisi parmi les polyaryléthercétones (PAEK) tels que les polyétheréthercétones (PEEK), les polyéthercétonecétones (PEKK), les polyétheréthercétonecétones (PEEKK), les polyéthercétones (PEK), ou les polyéthercétoneéthercétonecétones (PEKEKK) ; les polysulfures de phénylène (PPS) ; les polyétherimides (PEI) ; les polyéthersulfones (PES) ; les polysulfones (PS) ; les polyamides (PA) tels que le nylon ; les polyimides (PI) ; les polyamide-imides (PAI) ; les polycarbonates (PC) ; les polyfluorures de vinylidène (PVdF) ; les copolymères de polyfluorure de vinylidène et de trifluoroéthylène [P(VdF-TrFE)] ou d'hexafluoropropène [P(VdF-HFP)] ; et leurs mélanges.
La première pièce P-, peut comprendre en outre un élément de renfort tel que des fibres de carbone, ou des fibres de verre.
L'étape 1 ) peut être effectuée par application manuelle, ou par placement automatisé.
Etape 2) L'étape 2) consiste à déposer la deuxième pièce P2 sur la première pièce P-i revêtue dudit film F. À l'issue de l'étape 2), la surface S2 de la deuxième pièce P2 est en contact avec ledit film F.
En d'autres termes, le film composite F est interposé entre les première et deuxième pièces.
La deuxième pièce P2 peut être une pièce polymère thermoplastique électriquement isolante, semi-conductrice ou électriquement conductrice.
La deuxième pièce P2 peut comprendre au moins un matériau polymère thermoplastique, notamment choisi parmi les polyaryléthercétones (PAEK) tels que les polyétheréthercétones (PEEK), les polyéthercétonecétones (PEKK), les polyétheréthercétonecétones (PEEKK), les polyéthercétones (PEK), ou les polyéthercétoneéthercétonecétones (PEKEKK) ; les polysulfures de phénylène (PPS) ; les polyétherimides (PEI) ; les polyéthersulfones (PES) ; les polysulfones (PS) ; les polyamides (PA) tels que le nylon ; les polyimides (PI) ; les polyamide-imides (PAI) ; les polycarbonates (PC) ; les polyfluorures de vinylidène (PVdF) ; les copolymères de polyfluorure de vinylidène et de trifluoroéthylène [P(VdF-TrFE)] ou d'hexafluoropropène [P(VdF-HFP)] ; et leurs mélanges.
La deuxième pièce P2 peut comprendre en outre un élément de renfort tel que des fibres de carbone, ou des fibres de verre.
L'étape 2) peut être effectuée manuellement, ou par placement automatisé.
Etape 3)
L'étape 3) consiste à chauffer localement le film composite F, et ainsi l'interface entre la première pièce et la deuxième pièce afin d'obtenir une liaison entre elles.
L'étape 3) est effectuée en présence d'un champ électromagnétique.
L'étape 3) de soudage par induction peut être effectuée à une fréquence allant de 1 kHz à 100 MHz environ, de préférence de 50 kHz à 1 MHz environ, et de préférence encore de 50 kHz à 100 kHz environ. L'étape 3) peut être effectuée à une puissance allant de 0,5 à 20 kW environ, et de préférence de 1 à 5 kW environ.
L'étape 3) met typiquement en œuvre une ou plusieurs bobines d'induction.
Lors de l'étape 3), l'ensemble PI/F/P2 peut être placé dans une bobine d'induction ou dans le voisinage d'une bobine d'induction.
À l'issue de l'étape 3), les pièces sont soudées l'une à l'autre, et il n'y a plus ou peu d'interface différentiée entre les première et deuxième pièces assemblées.
Le soudage ne nécessite généralement aucune préparation des surfaces ST et S2 préalablement aux étapes 1 ) et 2) .
Le procédé peut comprendre en outre entré les étapes 1 ) et 2), une étape l ') de consolidation du film F avec la pièce P·,, notamment par chauffage de l'ensemble (pièce Pi + film F), à une température supérieure ou égale à la température de fusion dudit matériau polymère thermoplastique lorsque celui- ci est sous forme semi-cristalline, ou supérieure ou égale à sa température de transition vitreuse lorsque celui-ci est sous forme amorphe.
L'étape l ') peut être effectuée dans un autoclave.
Cette étape l ') peut favoriser l'adhésion du film F à la pièce P·,, avant l'étape 2) .
L'invention a pour deuxième objet l'utilisation d'un film composite F obtenu selon un procédé tel que défini dans le premier objet de l'invention pour le soudage d'au moins deux pièces polymères thermoplastiques, notamment par induction.
Les pièces thermoplastiques peuvent être des pièces PT et P2 telles que définies dans le premier objet de l'invention.
Le film composite F est tel que défini dans le premier objet de l'invention. L'invention a pour troisième objet un film composite F mis en œuvre dans un procédé tel que défini dans le premier objet de l'invention, caractérisé en ce que les nanoparticules filiformes sont magnétiques, ou magnétiques et électriquement conductrices.
Le film composite F, le matériau polymère thermoplastique et les nanoparticules filiformes magnétiques ou magnétiques et électriquement conductrices dudit film sont tels que définis dans le premier objet de l'invention.
EXEMPLES
Les matières premières utilisées dans les exemples, sont listées ci-après :
- résine polyéthercétonecétone (PEKK), PEKK 7002, Arkéma, poudre de granulométrie de 20 à 30 pm environ,
- Ethanol, Sigma-Aldrich,
- support antiadhésif : feuille de métal rendue antiadhésive à l'aide d'un agent de démoulage Cirex SÎ041 WB® de Sicomin,
- particules sphériques de nickel de 3 pm de diamètre, Sigma-Aldrich.
Sauf indications contraires, toutes ces matières premières ont été utilisées telles que reçues des fabricants.
EXEMPLE 1
Préparation d'un film composite selon les étapes i) à v) du procédé conforme à l'invention
Une suspension de 55 ml comprenant 6,14 g de nano-fils de nickel dans de l'éthanol a été préparée. Les nano-fils de nickel ont été préalablement préparés selon un procédé tel que décrit par Soumare Y. et al., 201 1 Solid State Communications, 151 , 284-288. Les nano-fils de nickel obtenus présentent une longueur allant de 10 à 100 pm environ, et un diamètre allant de 100 à 300 nm environ. La suspension de nano-fils de nickel a été mélangée avec 17 g de matériau polymère thermoplastique PEKK à l'aide d'une agitation mécanique (hélice à 100 tours par minute) et d'ultrasons à une fréquence de 50 kHz et une puissance de 25 W par puise de 5 secondes. Une suspension homogène comprenant de l'éthanol, le matériau PEKK, et les nano-fils de nickel a ainsi été obtenue. La suspension présentait une viscosité de 5 Pa.s environ.
L'appareil à ultrasons utilisé est vendu sous la dénomination commerciale Vibracell 651 15 par Fisherbioblock.
La suspension a été introduite dans un réservoir comprenant une buse d'injection dans sa partie inférieure, et a été appliquée sur le support antiadhésif à l'aide de ladite buse d'injection, et d'une racle située à la sortie de ladite buse.
Pour former une couche de suspension continue, un rouleau permettant de faire défiler en continu le support antiadhésif au niveau de la buse d'injection et sous la racle, a été utilisé. La vitesse du rouleau était de 2 cm/seconde environ.
La couche de suspension a ensuite été séchée à une température de 150°C environ et traitée thermiquement dans un four conventionnel à une température de 350°C environ pendant 5 minutes environ pour former un film composite déposé sur ledit support antiadhésif. Ledit film composite a ensuite été décollé du support antiadhésif pour former un film composite Fi comprenant du PEEK et 5% en volume de nano-fils de nickel. I l présente une résistivité électrique initiale de 500 ohm/carré environ. Le film obtenu Fi présente une épaisseur de 50 pm environ.
La figure 1 est une représentation schématique du dispositif utilisé pour réaliser les étapes i) à iv) du procédé conforme au premier objet de l'invention.
Ledit dispositif comprend un rouleau 1 qui permet de faire défiler en continu un support antiadhésif 2 Une suspension homogène comprenant au moins un matériau polymère thermoplastique et des nanoparticules électriquement conductrices et/ou magnétiques est introduite dans un réservoir 3 comprenant une buse d'injection 4 dans sa partie inférieure, et est maintenue sous agitation mécanique. Cette suspension est appliquée sur le support antiadhésif 2 à l'aide de ladite buse 4, et d'une racle 5 située à la sortie de la buse 4 pour former une couche de suspension 6 déposée sur le support antiadhésif. Cette couche est séchée dans un séchoir 7. La récupération des vapeurs peut être réalisée à l'aide d'un système 8 de ventilation et de condensation pour la récupération du solvant. Puis la couche de suspension séchée est traitée thermiquement dans un four 9 à une température supérieure ou égale à la température de fusion du matériau polymère thermoplastique pour former un film composite 10. Le dispositif peut comprendre également un rouleau de récupération 1 1 .
EXEMPLE 2
Etude du chauffage par induction du film composite
Des essais de chauffage par induction ont été effectués à l'aide d'un banc de chauffage par induction basse tension, à une fréquence allant de 1 kHz à 100 MHz environ, et une puissance allant de 0,5 à 20 kW environ. Pour ce faire, un film composite tel que préparé dans l'exemple 1 a été appliqué sur une première pièce RΊ de PEEK de dimensions : 50 mm x 10 mm x 2 mm. Puis, une deuxième pièce P2 de PEEK de dimensions identiques à la première pièce a été déposée sur le film composite. L'ensemble PI/FT /^ a été placé au centre d'un inducteur de forme bobine.
La figure 2 montre l'assemblage des pièces RΊ et P2 au moyen du film composite F. Sr et S2 désignent respectivement les surfaces de RΊ et P2 qui vont permettre de réaliser les étapes 1 ) et 2) du procédé conforme à l'invention.
À titre comparatif, le chauffage par induction mettant en œuvre un film composite FA comprenant des particules sphériques de nickel à la place des nano-fils de nickel en proportions identiques (5% en volume) a été testé.
Les résultats montrent une augmentation nette de la puissance consommée sur le banc de chauffage lorsque le film composite Fi est utilisé (procédé conforme à l'invention) . A contrario, la mise en œuvre d'un film composite FA ne permet pas d'augmenter significativement la puissance consommée (procédé non conforme à l'invention) .

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé d'assemblage d'au moins deux pièces polymères thermoplastiques PT et P2, la première pièce Pn ayant une surface ST et la deuxième pièce P2 ayant une surface S2, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins les étapes suivantes :
1 ) appliquer un film composite F sur la surface ST de la première pièce PT , afin de former une première pièce Rh revêtue dudit film F, ledit film comprenant au moins un matériau polymère thermoplastique et des nanoparticules filiformes électriquement conductrices et/ou magnétiques, lesdites nanoparticules filiformes électriquement conductrices et/ou magnétiques représentant une quantité inférieure à 10% en volume, par rapport au volume total dudit film composite F,
2) déposer la deuxième pièce P2 sur la première pièce Rh revêtue dudit film F, pour former un ensemble PT/F/P2,
3) souder par induction l'ensemble PT/F/P2,
ledit film F étant obtenu selon au moins les étapes suivantes :
i) une étape de préparation d'une suspension comprenant au moins un solvant et des nanoparticules filiformes électriquement conductrices et/ou magnétiques,
ii) une étape de mélange d'une poudre d'un matériau polymère thermoplastique de granulométrie inférieure ou égale à 50 pm avec la suspension préparée à l'étape i) pour obtenir une suspension résultante, iii) une étape de séchage de la suspension résultante, et
iv) une étape de traitement thermique à une température supérieure ou égale à la température de fusion dudit matériau polymère thermoplastique lorsque celui-ci est sous forme semi-cristalline, ou supérieure ou égale à sa température de transition vitreuse lorsque celui-ci est sous forme amorphe.
2. Procédé selon la revendication 1 ,: caractérisé en ce que les nanoparticules électriquement conductrices et/ou magnétiques comprennent au moins un métal choisi parmi le nickel, l'argent, le fer, et le cobalt, ou au moins un alliage métallique à base d'au moins un métal choisi parmi le nickel, l'argent, le fer, le cobalt, le cuivre et le manganèse.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les nanoparticules filiformes électriquement conductrices et/ou magnétiques présentent :
- une longueur (L-i) , s'étendant selon une direction principale d'allongement,
- deux dimensions (D·,) et (D2), dites dimensions orthogonales, s'étendant selon deux directions transversales orthogonales entre elles et orthogonales à ladite direction principale d'allongement, lesdites dimensions orthogonales (D1 D2) étant inférieures à ladite longueur (L-i), et
- deux rapports (F-,) et (F2), dits facteurs de forme, entre ladite longueur (L et chacune des deux dimensions orthogonales (DO et (D2), lesdits facteurs de forme (F-,, F2) étant supérieurs à 50,
lesdites nanoparticules étant en outre caractérisées par l'une au moins des caractéristiques suivantes :
- les deux dimensions orthogonales (D1 D2) des nanoparticules filiformes électriquement conductrices et/ou magnétiques vont de 50 nm à 250 nm ;
- la longueur (LO va de 1 pm à 150 pm ;
- les facteurs de forme (F-i , F2) sont supérieurs ou égaux à 100.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les nanoparticules filiformes sont des nanoparticules filiformes magnétiques ayant une conductivité électrique allant de 10 S/m à 107 S/m.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau polymère thermoplastique est choisi parmi les polyaryléthercétones (PAEK) tels que les polyétheréthercétones (PEEK), les polyéthercétonecétones (PEKK), les polyétheréthercétonecétones (PEEKK), les polyéthercétones (PEK), ou les polyéthercétoneéthercétonecétones (PEKEKK) ; les polysulfures de phénylène (PPS) ; les polyétherimides (PEI) ; les polyéthersulfones (PES) ; les polysulfones (PS) ; les polyamides (PA) tels que le nylon ; les polyimides (PI) ; les polyamide-imides (PAI) ; les polycarbonates (PC) ; les polyfluorures de vinylidène (PVdF) ; les copolymères de polyfluorure de vinylidène et de trifluoroéthylène [P(VdF-TrFE)] ou d'hexafluoropropène [P(VdF-HFP)] ; et leurs mélanges.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la suspension formée à l'étape i) comprend de 0,06% à 0,5% en volume desdites nanoparticules, par rapport au volume total de la suspension.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la suspension résultante préparée à l'étape ii) présente une viscosité allant de 1 Pa.s à 33 Pa.s, à 25°C.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la suspension résultante obtenue à l'issue de l'étape ii) comprend de 7% à 20% en volume dudit matériau polymère thermoplastique, par rapport au volume total de la suspension résultante.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape iv) est réalisée à une température allant de 200°C à 400°C.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape iii) est effectuée en déposant la suspension résultante de l'étape ii) sur un support, et en laissant évaporer le solvant, afin de former une couche composite sur le support ; et l'étape iv) est réalisée en introduisant la couche composite sur le support dans un four.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'étape iii) est effectuée en évaporant directement le solvant de la suspension résultante de l'étape ii), afin de former une poudre composite ; et l'étape iv) est réalisée par pressage à chaud de ladite poudre composite.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur du film composite F va de 10 pm à 150 pm.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape 3) de soudage par induction est effectuée à une fréquence allant de 1 kHz à 100 MHz.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape 3) est effectuée à une puissance allant de 0,5 à 20 kW.
15. Utilisation d'un film composite F obtenu selon un procédé tel que défini à l'une quelconque des revendications précédentes, pour le soudage d'au moins deux pièces polymères thermoplastiques.
16. Film composite F mise en œuvre dans un procédé tel que défini à l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que qu'il comprend au moins un matériau polymère thermoplastique et des nanoparticules filiformes magnétiques, ou magnétiques et électriquement conductrices, lesdites nanoparticules filiformes magnétiques, ou magnétiques et électriquement conductrices, représentant une quantité inférieure à 10% en volume, par rapport au volume total dudit film composite F.
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