Adhésif

Ruban adhésif

Colle liquide

Un adhésif est un matériau qui permet de faire adhérer entre eux des objets. Selon la nature des objets à assembler (notamment son aspect de surface : rugosité, porosité), on utilise différents types d'adhésifs, dont la structure chimique va ou non réagir avec la surface des pièces assemblées.

Principes fondamentaux

Un bon contact

La plupart des matériaux sont non collants. Pourquoi ?

Mis en contact d'une surface rigide et rugueuse, un matériau solide dur est en contact uniquement avec le sommet des aspérités, et du coup il ne colle pas (voir rugosité et adhésion). L'adhésif, au contraire, contourne la rugosité d'une manière ou d'une autre de manière à entrer en contact avec la majeure partie de la surface, quand bien même elle est rugueuse.

En l'absence d'un tel mécanisme de contournement de la rugosité, la surface réellement en contact est trop peu étendue, et l'adhésion est très faible. C'est la raison pour laquelle la plupart des objets sont non collants.

Une forte dissipation

Un adhésif résiste au décollement non seulement parce qu'il faut une force élevée pour initier le décollement, mais plus encore parce qu'il faut fournir une énergie importante pour propager le décollement.

Classification

par fonctionnement

On classe les adhésifs selon la façon dont ils contournent la difficulté de la rugosité.

• Une colle est liquide et mouille l'ensemble de la surface, même rugueuse.
• Le côté collant d'un ruban adhésif ou d'une étiquette autocollante est un solide mou : au contact de la surface rugueuse, il se déforme spontanément, sous l'effet des forces de surface, et épouse la surface rugueuse.
• La patte du lézard gecko et d'autres animaux (notamment certains insectes) possède une peau finement divisée en poils microscopiques. L'extrémité des poils a une dimension inférieure à celle de la rugosité de la plupart des surfaces. Ainsi, chaque poil adhère indépendamment, les uns au sommet des aspérités, les autres dans les creux. La rugosité n'est donc pas gênante pour ces animaux : les geckos grimpent au plafond sans problème.

par composition

On classe les adhésifs selon le type de solvant qu'ils utilisent, selon leur composition chimique, et selon les matériaux qu'ils sont aptes à relier. Ces choix permettent de viser l'optimum d'adhésion, souvent situé à la limite entre rupture adhésive et rupture cohésive.

Les adhésifs destinés à du bois, du carton, du papier sont relativement épais et peu fluides. Leur principe d'action est basé sur le déploiement de molécules longues qui vont s'accrocher aux aspérités de la texture du matériau support. Le solvant utilisé est généralement de l'eau. Une fois en place et sec, ils ne peuvent être ôtés que par action mécanique (grattage, abrasion).

Les adhésifs destinés à des matières plastiques varient énormément en fonction des matières à assembler : le solvant de l'adhésif est choisi, selon le cas, pour ne pas altérer le plastique, ou au contraire pour le dissoudre localement de manière à souder les pièces.

Certains adhésifs se présentent sous la forme d'un couple de produits à assembler pour obtenir la colle : une base et un réactif. Ceci permet de disposer d'un produit à prise très rapide à tout moment, sans risquer de le voir prendre durant la période de stockage sous la forme de deux produits stables distincts.

par origine

végétaux

• fécules
• amidons
• dextrines
• éthers
• esters
• cellulose
• gommes naturelles: arabique, agar-agar
• lignine
• algine et alginates

Les amidons et les dextrines sont issus du maïs, du froment, des patates et du riz. Ils sont surtout utilisés dans le collage des textiles, des papiers, cartons et revêtements muraux. Les adhésifs de cellulose sont utilisés pour coller le plomb, l'étoffe et le papier. Les gommes humidifiées permettent une adhésion de produits, comme par exemple les timbres et les enveloppes..

animaux

• gélatines
• albumines
• caséine

Parmi les adhésifs organiques issus des protéines animales, on trouve les colles fabriquées par le collagène, constituant des tissus conjonctifs et des os des mammifères, et des poissons, la colle de l'albumine sanguine, utilisée dans l'industrie du contreplaqué, et la colle fabriquée par la caséine, protéine du lait, employée dans le collage du bois et dans la peinture.

minéraux

• silicates

Ces adhésifs sont utilisés dans l'industrie du carton.

synthétiques

• phénoliques
• résorcine
• urée - formol
• mélamine - formol
• vinyliques (acétate de polyvinyle)
• acryliques
• styrène - butadiène
• acrylonitrile
• polyesters chargés
  • polychloroprène
  • polyisoprène
  • polybutadiène
• colle à base de caoutchouc (type néoprène)

Les adhésifs synthétiques ont un domaine d'utilisations plus étendu que les adhésifs naturels. La plupart des adhésifs synthétiques forment des polymères, des chaînes et des réseaux solides qui collent durablement les surfaces . On les utilise pour coller les contreplaqués à l'extérieur, les plaquages de menuiseries, les cloisons ...

Les colles à résine thermodurcissable se transforment en solides durs et résistants à la chaleur en présence d'un catalyseur ou sous l'action de la chaleur. Ces colles sont utilisées en construction, pour coller les différentes parties métalliques d'avions, de fusées etc...

Les résines thermoplastiques deviennent molles lorsqu'elles sont chauffées. Elles sont utilisées pour coller le bois, le verre, le caoutchouc, le métal et les matériaux en papier.

Les adhésifs élastomères, tels que les mastics du caoutchouc synthétique ou naturel, sont utilisés pour fixer des matériaux flexibles sur des matériaux rigides.

Les adhésifs synthétiques peuvent être à mise en œuvre physique (AMOP), à mise en œuvre chimique (AMOC) ou auto-adhérent (PSA).

Liens externes

• (fr) Cours sur l'adhésion - Cyprien Gay
• (fr) CNRS Thema : des bulles qui font pop dans les adhésifs
• (fr) Site de l'Institut du Collage
• (fr) Le collage Industriel
• (fr) Tableau de compatibilités entre 15 familles de colles et 30 types de supports différents

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