LA SOUDURE HERMETIQUE : LES PRINCIPES

Pour rappel, le soudage est un assemblage permanent de deux pièces ou de deux éléments de même nature afin d’assurer durablement la continuité de la matière. Le soudage peut être réalisé via des technologies différentes pour assembler des pièces métalliques, des éléments plastiques ou des pièces en bois. Il faut ici rappeler que les techniques d’assemblage par adhésion (colle) et par brasage (apport de matériau externe chaud pour assurer la liaison), ne relèvent pas du domaine du soudage proprement dit.

Les technologies permettant de réaliser des soudures hermétiques dépendent de la nature des matériaux à assembler.

Ainsi, pour les pièces métalliques, les techniques d’assemblage les plus utilisées sont :

• le soudage par arc électrique (MIG, MAG, TIG…),
• le soudage à la flamme par chalumeau,
• le soudage autogène (fusion des éléments à assembler) et oxycoupage,
• le soudage plasma avec électrode en tungstène.

Pour les pièces plastiques, les techniques d’assemblage les plus utilisées sont :

• le soudage haute fréquence (assemblage de différentes couches ou pièces par activation des molécules des surfaces à souder, sans besoin de contact physique entre la presse et la matière grâce à un champ électromagnétique à haute fréquence),
• le soudage par ultrasons (assemblage des pièces par agitation des molécules au niveau de leurs zones de contact avec la presse, grâce aux ultrasons qui génèrent des vibrations mécaniques).

Pour les pièces en bois, la seule technique d’assemblage existante est le soudage par friction (frottement des pièces l’une contre l’autre en appliquant une certaine pression), entraînant une réaction moléculaire de la lignine qui créé la soudure. 

En fonction de l’usage auxquels ils sont destinés, les assemblages de métaux ou de plastiques peuvent avoir une obligation d’étanchéité. Les soudures hermétiques ne peuvent être obtenues que pour l’assemblage de certains thermoplastiques (PVC, PET, PS…) et de certains métaux (cuivre, laiton, acier…).

Les matières plastiques se présentent sous différentes formes (rigides, semi-rigides, souples…) et possèdent des caractéristiques très différentes selon qu’ils relèvent de la catégorie des thermoplastiques, de la catégorie des thermodurcissables ou de la catégorie des élastomères. Ces différentes catégories de plastiques possèdent des caractéristiques thermiques et chimiques très différentes qui permettent ou non de réaliser un assemblage par soudage.

Dans les faits seuls les thermoplastiques sont dotés des caractéristiques techniques permettant de réaliser des soudures à la fois résistantes et durables. Cette famille de matériaux comprend près de 80 % des productions plastiques mondiales, elle regroupe l’ensemble des plastiques susceptibles d’être soudés, refondus ou transformés sans altérer leurs propriétés mécaniques. Ces manipulations sont possibles en soumettant les thermoplastiques à de fortes températures, à des vibrations mécaniques ou à un apport d’énergie à haute fréquence.

Les plastiques pouvant être assemblés par soudage et le plus fréquemment utilisés dans de nombreux secteurs d’activités sont les suivants :

• Le PS ou Polystyrène (produits d’isolation thermique, objets flottants…),
• Le PP ou Polypropylène (accessoires automobiles, pièces mécaniques…),
• Le PET ou Polytéréphtalate d’Éthylène (emballages jetables, fibres textiles, bouteilles…),
• Le PVC ou Polychlorure de Vinyle (revêtements de sol, portes et fenêtres, canalisations…).

Dès lors qu’il est question de soudage d’éléments thermoplastiques dans le but d’obtenir une soudure hermétique, le choix de la technique de soudage revêt une importance particulière. Il déterminera la possibilité d’associer des plastiques de natures différentes, la précision du processus d’assemblage, la solidité de jonctions réalisées et les cadences de production.

Nos machines de soudure haute fréquence

Il existe quatre techniques principales pour assurer l’assemblage de plastiques rigides ou de plastiques souples, du moment qu’ils appartiennent à la famille des thermoplastiques :

• le soudage à froid ou collage (assemblage des éléments à l’aide d’une résine époxy ou d’un mastic, ou encore de colles qui sont constituées de particules ou de fibres en suspension assurant ainsi la solidité de la soudure) ;
• le brasage (assemblage par chauffage des éléments avec apport de matière sous forme d’une baguette de matériau ayant une température inférieure à celle des pièces à souder en utilisant un décapeur thermique ou un pistolet à air chaud, avec pour base une température minimale de 300 degrés) ;
• le soudage haute fréquence par électrode (assemblage des éléments en utilisant un champ électromagnétique d’une fréquence de 27,12 MHz, créé par un générateur et diffusé par une ou diverses électrodes à travers les surfaces à souder sans contact physique) ;
• le soudage ultrasons par transducteur (assemblage des éléments en utilisant un courant électrique généré par un transducteur et d’une fréquence de l’ordre de 20 à 70 kHz, entraînant des oscillations puis des vibrations par contact direct avec les surfaces à souder).

Afin d’assembler des pièces ou des ensembles thermoplastiques avec des soudures hermétiques, il est nécessaire de modifier l’état de la matière. Seules les techniques de soudage par haute fréquence et de soudage par ultrasons permettent via l’agitation moléculaire de fusionner les « lèvres » ou « bordures » des pièces ou des éléments à assembler. Cela permet de réaliser des soudures hermétiques qui sont à la fois très résistantes et indécelables à l’œil nu. 

Matrelec conçoit et développe pour les entreprises françaises et européennes des presses à souder haute fréquence  permettant d’assurer le soudage d’éléments thermoplastiques sous forme de produits ou sous forme d’emballages.

Sur le plan technique, il n’y a pas de différence notable entre la réalisation d’une soudure hermétique et la réalisation d’une soudure étanche dans le domaine des thermoplastiques.

Le concept d’étanchéité de la soudure s’applique à des assemblages d’éléments constitutifs d’un contenant (sac ou sachet) devant contenir des liquides sans risque de pertes ou de fuite.

Le concept d’hermétisme de la soudure correspond à des assemblages d’éléments constitutifs d’un contenant (sachet ou sac) destiné à contenir sous vide des produits solides ou liquides, c’est-à-dire sans entrée potentielle d’air extérieur qui pourrait les endommager par non-respect des conditions de conservation. 

Quels que soient les besoins de votre entreprise en matière de soudures hermétiques ou étanches de thermoplastiques, Matrelec dispose de gammes de rails de soudure et de presses à souder haute fréquence pour des assemblages à cadences élevées.