Adhésif

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Adhésif nitrocellulosique distribué à partir d'un tube

Adhésif , également connu sous le nom de colle , ciment , mucilage ou pâte , [1] est toute substance non métallique appliquée sur une ou les deux surfaces de deux éléments distincts qui les lie ensemble et résiste à leur séparation. [2]

L'utilisation d'adhésifs offre certains avantages par rapport à d'autres techniques de reliure telles que la couture , les attaches mécaniques ou la soudure . Ceux-ci incluent la capacité de lier différents matériaux ensemble, la répartition plus efficace des contraintes sur un joint, la rentabilité d'un processus facilement mécanisable et une plus grande flexibilité de conception. Les inconvénients de l'utilisation d'adhésifs comprennent une stabilité réduite à des températures élevées, une faiblesse relative dans la liaison de gros objets avec une petite surface de liaison et une plus grande difficulté à séparer les objets pendant les tests. [3] Les adhésifs sont généralement organisés selon la méthode d'adhésion suivie de réactif ou non réactif, un terme qui indique si l'adhésif réagit chimiquement pour durcir. Alternativement, ils peuvent être organisés soit selon leur phase physique de départ, soit selon que leur matière première est d'origine naturelle ou synthétique.

Les adhésifs peuvent être trouvés naturellement ou produits synthétiquement. La première utilisation humaine de substances ressemblant à des adhésifs remonte à environ 200 000 ans, [4] lorsque les Néandertaliens ont produit du goudron à partir de la distillation sèche de l'écorce de bouleau pour l'utiliser pour lier des outils en pierre à des manches en bois. [5] Les premières références aux adhésifs dans la littérature sont apparues vers 2000 av. Les Grecs et les Romains ont grandement contribué au développement des adhésifs. En Europe, la colle n'était pas largement utilisée jusqu'à la période 1500-1700 après JC. Depuis lors jusqu'aux années 1900, l'utilisation et la découverte d'adhésifs ont été relativement progressives. Ce n'est que depuis le siècle dernier que le développement des adhésifs synthétiques s'est accéléré rapidement et que l'innovation dans le domaine se poursuit jusqu'à nos jours.

Historique

Une reconstruction de la hache d' Ötzi , qui utilisait de la poix comme adhésif
Cire d'abeille
Usine moderne de chaux éteinte en Ukraine
Colle animale liquide
Préparation de la colle de caséine

La preuve de la première utilisation connue d'adhésifs a été découverte dans le centre de l'Italie lorsque deux éclats de pierre partiellement recouverts de goudron d'écorce de bouleau et une troisième pierre non recouverte de l'ère du Pléistocène moyen (il y a environ 200 000 ans) ont été découverts. On pense qu'il s'agit de la plus ancienne utilisation humaine découverte de pierres à manche de goudron . [4]

L'adhésif bouleau-écorce-goudron est un adhésif simple à un composant. Une étude de 2019 a montré que la production de goudron de bouleau peut être un processus très simple, impliquant simplement la combustion d'écorce de bouleau près de surfaces verticales lisses en plein air. [6] Bien que suffisamment collants, les adhésifs à base de plantes sont cassants et vulnérables aux conditions environnementales. La première utilisation d'adhésifs composés a été découverte à Sibudu, en Afrique du Sud. Ici, des segments de pierre vieux de 70 000 ans qui étaient autrefois insérés dans des manches de hache ont été découverts recouverts d'un adhésif composé de gomme végétale et d'ocre rouge (oxyde de fer naturel) car l'ajout d'ocre à la gomme végétale produit un produit plus résistant et protège la gomme de la désintégration. dans des conditions humides. [7]La capacité de produire des adhésifs plus solides a permis aux humains de l'âge de pierre moyen d'attacher des segments de pierre à des bâtons dans de plus grandes variations, ce qui a conduit au développement de nouveaux outils. [8]

Des exemples plus récents d'utilisation d'adhésifs par des humains préhistoriques ont été trouvés sur les lieux de sépulture d'anciennes tribus. Les archéologues étudiant les sites ont découvert qu'il y a environ 6 000 ans, les membres de la tribu avaient enterré leurs morts avec de la nourriture trouvée dans des pots en argile brisés réparés avec des résines d'arbres. [9] Une autre enquête menée par des archéologues a découvert l'utilisation de ciments bitumineux pour fixer des globes oculaires en ivoire à des statues dans des temples babyloniens datant d'environ 4000 av. [dix]

En 2000, un article a révélé la découverte d'un homme de 5 200 ans surnommé le « Tyrolien Iceman » ou « Ötzi », qui a été préservé dans un glacier près de la frontière austro-italienne. Plusieurs de ses affaires ont été retrouvées avec lui, dont deux flèches avec des pointes de flèche en silex et une hachette en cuivre, chacune avec des preuves de colle organique utilisée pour relier les pièces en pierre ou en métal aux tiges en bois. La colle a été analysée comme du brai , qui nécessite le chauffage du goudron lors de sa fabrication. La récupération de ce goudron nécessite une transformation de l'écorce de bouleau par la chaleur, dans un processus connu sous le nom de pyrolyse. [11]

Les premières références aux adhésifs dans la littérature sont apparues vers 2000 av. D'autres documents historiques sur l'utilisation d'adhésifs sont trouvés à partir de la période s'étendant de 1500 à 1000 avant JC. Les artefacts de cette période comprennent des peintures représentant des opérations de collage du bois et un cercueil en bois et en colle dans la tombe du roi Toutankhamon . [9] D'autres artefacts égyptiens anciens utilisent de la colle animale pour le collage ou le laminage. On pense que ce laminage du bois pour les arcs et les meubles a prolongé leur durée de vie et a été réalisé à l'aide de colles à base de caséine (protéine de lait). Les anciens Égyptiens ont également développé des pâtes à base d'amidon pour le collage du papyrus aux vêtements et un matériau semblable au plâtre de Paris fait de gypse calciné.[12]

De l'an 1 à l'an 500, les Grecs et les Romains ont grandement contribué au développement des adhésifs. Le placage de bois et la marqueterie sont développés, la production de colles animales et de poisson raffinée et d'autres matériaux utilisés. Des pâtes à base d'œufs ont été utilisées pour lier les feuilles d'or incorporant divers ingrédients naturels tels que le sang, les os, la peau, le lait, le fromage, les légumes et les céréales. [9] Les Grecs ont commencé à utiliser la chaux éteinte comme mortier tandis que les Romains ont favorisé le développement du mortier en mélangeant de la chaux avec des cendres volcaniques et du sable. Ce matériau, connu sous le nom de ciment pouzzolanique , a été utilisé dans la construction du Colisée et du Panthéon romains. [12]Les Romains ont également été les premiers à avoir utilisé du goudron et de la cire d'abeille comme mastic et scellant entre les planches de bois de leurs bateaux et navires. [9]

En Asie centrale, la montée des Mongols vers l'an 1000 peut être partiellement attribuée à la bonne portée et à la puissance des arcs des hordes de Gengis Khan. Ces arcs étaient constitués d'une âme en bambou, avec de la corne sur le ventre (face à l'archer) et du tendon sur le dos, liés avec de la colle animale . [13]

En Europe, la colle est tombée en désuétude jusqu'à la période 1500-1700 après JC. [14] À cette époque, des ébénistes et des fabricants de meubles de renommée mondiale tels que Thomas Chippendale et Duncan Phyfe ont commencé à utiliser des adhésifs pour maintenir leurs produits ensemble. [9] En 1690, la première usine de colle commerciale a été établie aux Pays-Bas. Cette usine produisait des colles à partir de peaux d'animaux. [15] En 1750, le premier brevet de colle britannique a été délivré pour la colle de poisson. Les décennies suivantes du siècle suivant voient la fabrication de colles de caséine dans des usines allemandes et suisses. [9] En 1876, le premier brevet américain (numéro 183 024) a été délivré aux frères Ross pour la production de colle de caséine. [9] [16]

Les premiers timbres-poste américains utilisaient des adhésifs à base d'amidon lorsqu'ils ont été délivrés en 1847. Le premier brevet américain (numéro 61 991) sur l'adhésif de dextrine (un dérivé de l'amidon) a été délivré en 1867. [9]

Le caoutchouc naturel a été utilisé pour la première fois comme matériau pour les adhésifs à partir de 1830, [17] qui a marqué le point de départ de l'adhésif moderne. [18] En 1862, un brevet britannique (numéro 3288) a été délivré pour le placage de métal avec du laiton par électrodéposition afin d'obtenir une liaison plus forte au caoutchouc. [15] Le développement de l'automobile et le besoin de supports antichocs en caoutchouc nécessitaient des liaisons de caoutchouc et de métal plus solides et plus durables. Cela a stimulé le développement du caoutchouc cyclisé traité dans des acides forts. En 1927, ce procédé était utilisé pour produire des ciments de caoutchouc thermoplastiques à base de solvant pour le collage métal-caoutchouc. [19]

Les adhésifs collants à base de caoutchouc naturel ont été utilisés pour la première fois sur un support par Henry Day (brevet américain 3 965) en 1845. [19] Plus tard, ces types d'adhésifs ont été utilisés dans les rubans chirurgicaux et électriques à dos en tissu. En 1925, l'industrie des bandes sensibles à la pression est née. [3] Aujourd'hui, les notes autocollantes, le Scotch Tape et d'autres rubans sont des exemples d'adhésifs sensibles à la pression (PSA). [20]

Une étape clé dans le développement des plastiques synthétiques a été l'introduction d'un plastique thermodurcissable connu sous le nom de bakélite phénolique en 1910. [21] En deux ans, la résine phénolique a été appliquée sur le contreplaqué comme vernis de revêtement. Au début des années 1930, les phénoliques ont pris de l'importance en tant que résines adhésives. [22]

Les années 1920, 1930 et 1940 ont vu de grands progrès dans le développement et la production de nouveaux plastiques et résines en raison des Première et Seconde Guerres mondiales. Ces avancées ont grandement amélioré le développement des adhésifs en permettant l'utilisation de matériaux nouvellement développés qui présentaient une variété de propriétés. Avec des besoins changeants et une technologie en constante évolution, le développement de nouveaux adhésifs synthétiques se poursuit jusqu'à présent. [21] Cependant, en raison de leur faible coût, les adhésifs naturels sont encore plus couramment utilisés. [23]

Importance économique

Au fil du temps et au cours de leur développement, les adhésifs ont acquis une position stable dans un nombre croissant de processus de production. De nombreux produits vitaux impliquent une sorte d'adhésif dans le processus de production. Les chercheurs du marché prévoyaient un chiffre d'affaires de près de 50 milliards de dollars américains pour le marché mondial des adhésifs en 2019. En particulier, le développement économique de pays émergents tels que la Chine, l'Inde, la Russie et le Brésil entraînera une augmentation de la demande d'adhésifs à l'avenir. [24]

Genre

Les adhésifs sont généralement organisés selon la méthode d'adhésion. Ceux-ci sont ensuite organisés en adhésifs réactifs et non réactifs, ce qui indique si l'adhésif réagit chimiquement pour durcir. Alternativement, ils peuvent être organisés selon que le stock brut est d'origine naturelle ou synthétique, ou selon sa phase physique de départ . [25]

Par réactivité

Non réactif

Séchage

Il existe deux types d'adhésifs qui durcissent par séchage : les adhésifs à base de solvant et les adhésifs à dispersion de polymères , également appelés adhésifs en émulsion . Les adhésifs à base de solvant sont un mélange d'ingrédients (généralement des polymères ) dissous dans un solvant . La colle blanche , les colles de contact et les colles caoutchouc font partie de la famille des colles siccatives . Au fur et à mesure que le solvant s'évapore, l'adhésif durcit. Selon la composition chimique de l'adhésif, ils adhèrent plus ou moins à différents matériaux.

Les adhésifs à dispersion de polymères sont des dispersions blanc laiteux souvent à base d'acétate de polyvinyle (PVAc). Ils sont largement utilisés dans les industries du travail du bois et de l'emballage. Ils sont également utilisés avec des tissus et des composants à base de tissu, ainsi que dans des produits techniques tels que des cônes de haut-parleur.

Sensible à la pression

Les adhésifs sensibles à la pression (PSA) forment une liaison par l'application d'une légère pression pour épouser l'adhésif avec l'adhésif. Ils sont conçus pour avoir un équilibre entre le débit et la résistance au débit. La liaison se forme parce que l'adhésif est suffisamment mou pour s'écouler (c'est-à-dire « mouiller ») jusqu'au support. La liaison est résistante car l'adhésif est suffisamment dur pour résister à l'écoulement lorsqu'une contrainte est appliquée à la liaison. Une fois que l'adhésif et l'adhérent sont à proximité immédiate, des interactions moléculaires, telles que les forces de van der Waals , deviennent impliquées dans la liaison, contribuant de manière significative à sa résistance ultime.

Les PSA sont conçus pour des applications permanentes ou amovibles. Des exemples d'applications permanentes incluent les étiquettes de sécurité pour les équipements électriques, le ruban adhésif pour les conduits de CVC , l'assemblage de garnitures intérieures automobiles et les films d'amortissement du son/des vibrations. Certains PSA permanents hautes performances présentent des valeurs d'adhérence élevées et peuvent supporter des kilogrammes de poids par centimètre carré de surface de contact, même à des températures élevées. Les PSA permanents peuvent initialement être amovibles (par exemple pour récupérer des marchandises mal étiquetées) et créer une adhésion à un lien permanent après plusieurs heures ou jours.

Les adhésifs amovibles sont conçus pour former une liaison temporaire et peuvent idéalement être retirés après des mois ou des années sans laisser de résidus sur l'adhésif. Les adhésifs amovibles sont utilisés dans des applications telles que les films de protection de surface, les rubans de masquage , les papiers pour signets et notes, les étiquettes à code-barres, les étiquettes de marquage de prix, les supports graphiques promotionnels et pour le contact avec la peau (pansements pour le soin des plaies, électrodes ECG, ruban athlétique, analgésique et médicament transdermique patchs, etc). Certains adhésifs amovibles sont conçus pour coller et décoller à plusieurs reprises. [26] Ils ont une faible adhérence et ne peuvent généralement pas supporter beaucoup de poids. L'adhésif sensible à la pression est utilisé dans les Post-it .

Les adhésifs sensibles à la pression sont fabriqués avec un support liquide ou sous forme solide à 100 %. Les articles sont fabriqués à partir de PSA liquides en enduisant l'adhésif et en séchant le solvant ou le porteur d'eau. Ils peuvent être davantage chauffés pour initier une réaction de réticulation et augmenter le poids moléculaire . Les PSA 100% solides peuvent être des polymères à faible viscosité qui sont enduits puis mis à réagir avec un rayonnement pour augmenter le poids moléculaire et former l'adhésif, ou ils peuvent être des matériaux à haute viscosité qui sont chauffés pour réduire suffisamment la viscosité pour permettre le revêtement, puis refroidis jusqu'à leur final forme. Les principales matières premières des PSA sont les polymères à base d' acrylate .

Contacter

Les adhésifs de contact sont utilisés dans des liaisons solides avec une résistance élevée au cisaillement comme les stratifiés , comme le collage de Formica sur un comptoir en bois, et dans les chaussures , comme pour fixer les semelles extérieures aux tiges. Le caoutchouc naturel et le polychloroprène (néoprène) sont des adhésifs de contact couramment utilisés. Ces deux élastomères subissent une cristallisation sous contrainte .

Les adhésifs de contact doivent être appliqués sur les deux surfaces et laisser sécher un certain temps avant que les deux surfaces ne soient rapprochées. Certains adhésifs de contact nécessitent jusqu'à 24 heures pour sécher avant que les surfaces ne soient maintenues ensemble. [27] Une fois que les surfaces sont rapprochées, la liaison se forme très rapidement. [28] Il n'est généralement pas nécessaire d'appliquer une pression pendant une longue période, il y a donc moins besoin de pinces .

Chaud
Un pistolet à colle, un exemple de colle chaude

Les adhésifs à chaud , également connus sous le nom d' adhésifs thermofusibles , sont des thermoplastiques appliqués sous forme fondue (dans la plage de 65 à 180 °C) qui se solidifient lors du refroidissement pour former des liaisons solides entre une large gamme de matériaux. Les thermofusibles à base d'éthylène-acétate de vinyle sont particulièrement appréciés pour l'artisanat en raison de leur facilité d'utilisation et de la large gamme de matériaux courants qu'ils peuvent assembler. Un pistolet à colle (illustré à droite) est une méthode d'application d'adhésifs chauds. Le pistolet à colle fait fondre l'adhésif solide, puis laisse passer le liquide à travers son canon sur le matériau, où il se solidifie.

La colle thermoplastique a peut-être été inventée vers 1940 par Procter & Gamble comme solution au problème que les adhésifs à base d'eau, couramment utilisés dans les emballages à cette époque, échouaient dans les climats humides, provoquant l'ouverture des emballages.

Anaérobie

Les adhésifs anaérobies polymérisent au contact du métal, en l'absence d'oxygène. [29] Ils fonctionnent bien dans un espace fermé, comme lorsqu'ils sont utilisés comme fluide de blocage de filetage .

En plusieurs parties

Les adhésifs multicomposants durcissent en mélangeant deux composants ou plus qui réagissent chimiquement. Cette réaction provoque la réticulation des polymères [30] en acrylates , uréthanes et époxy (voir Polymère thermodurcissable ) .

Il existe plusieurs combinaisons commerciales d'adhésifs multicomposants utilisés dans l'industrie. Certaines de ces combinaisons sont :

  • Résine polyester – résine polyuréthane
  • Polyols – résine polyuréthane
  • Polymères acryliques – résines polyuréthanes

Les composants individuels d'un adhésif multicomposant ne sont pas adhésifs par nature. Les composants individuels réagissent les uns avec les autres après avoir été mélangés et ne montrent une adhérence totale qu'au durcissement. Les résines multi-composants peuvent être à base de solvant ou sans solvant. Les solvants présents dans les adhésifs sont un support pour le polyester ou la résine polyuréthane. Le solvant est séché pendant le processus de durcissement.

Adhésifs pré-mélangés et congelés

Les adhésifs prémélangés et congelés (PMF) sont des adhésifs qui sont mélangés, désaérés, emballés et congelés. [31] Comme il est nécessaire que les PMF restent congelés avant utilisation, une fois qu'ils sont congelés à -80 ° C, ils sont expédiés avec de la neige carbonique et doivent être stockés à ou en dessous de -40 ° C. [32] Les adhésifs PMF éliminent les erreurs de mélange par l'utilisateur final et réduisent l'exposition aux agents de durcissement qui peuvent contenir des irritants ou des toxines. [33] Les PMF ont été commercialisés dans les années 1960 et sont couramment utilisés dans l'aérospatiale et la défense. [34]

Une partie

Les adhésifs monocomposants durcissent par une réaction chimique avec une source d'énergie externe, telle que le rayonnement , la chaleur et l'humidité .

Les adhésifs photopolymérisables aux ultraviolets (UV) , également connus sous le nom de matériaux photopolymérisables (LCM), sont devenus populaires dans le secteur manufacturier en raison de leur temps de durcissement rapide et de leur forte force de liaison. Les adhésifs photopolymérisables peuvent durcir en une seconde seulement et de nombreuses formulations peuvent lier des substrats (matériaux) différents et résister à des températures extrêmes. Ces qualités rendent les adhésifs à séchage UV essentiels à la fabrication d'articles dans de nombreux marchés industriels tels que l'électronique, les télécommunications, le médical, l'aérospatial, le verre et l'optique. Contrairement aux adhésifs traditionnels, les adhésifs photopolymérisables aux UV non seulement lient les matériaux entre eux, mais ils peuvent également être utilisés pour sceller et enduire les produits. Ils sont généralement à base d'acrylique.

Les adhésifs thermodurcissables consistent en un mélange préfabriqué de deux composants ou plus. Lorsque la chaleur est appliquée, les composants réagissent et se réticulent. Ce type d'adhésif comprend les époxydes thermodurcissables , les uréthanes et les polyimides .

Les adhésifs durcissant à l'humidité durcissent lorsqu'ils réagissent avec l'humidité présente sur la surface du substrat ou dans l'air. Ce type d'adhésif comprend les cyanoacrylates et les uréthanes .

Par origine

Naturel

Les adhésifs naturels sont fabriqués à partir de sources organiques telles que l' amidon végétal ( dextrine ), les résines naturelles ou animales (par exemple la caséine protéique du lait [35] et les colles animales à base de peau ). Ceux-ci sont souvent appelés bioadhésifs .

Un exemple est une pâte simple faite en cuisant de la farine dans de l'eau. Les adhésifs à base d'amidon sont utilisés dans la production de carton ondulé et de sacs en papier, l'enroulement de tubes en papier et les adhésifs pour papier peint . La colle de caséine est principalement utilisée pour coller les étiquettes des bouteilles en verre. Les colles animales ont traditionnellement été utilisées dans la reliure, l'assemblage du bois et de nombreux autres domaines, mais elles sont maintenant largement remplacées par des colles synthétiques, sauf dans des applications spécialisées telles que la production et la réparation d'instruments à cordes. L'albumine fabriquée à partir du composant protéique du sang a été utilisée dans l' industrie du contreplaqué . La masonite , un panneau dur en bois, était à l'origine liée à l'aide de lignine de bois naturelle , unpolymère organique , bien que la plupart des panneaux de particules modernes tels que le MDF utilisent des résines thermodurcissables synthétiques.

Synthétique

Les adhésifs synthétiques sont fabriqués à partir de composés organiques . Beaucoup sont à base d' élastomères , de thermoplastiques , d' émulsions et de thermodurcissables . Des exemples d'adhésifs thermodurcissables sont : époxy , polyuréthane , cyanoacrylate et polymères acryliques . Le premier adhésif synthétique produit dans le commerce était Karlsons Klister dans les années 1920. [36]

Candidature

Les applicateurs de différents adhésifs sont conçus en fonction de l'adhésif utilisé et de la taille de la zone sur laquelle l'adhésif sera appliqué. L'adhésif est appliqué sur l'un ou les deux matériaux à coller. Les pièces sont alignées et une pression est ajoutée pour faciliter l'adhérence et débarrasser le lien des bulles d'air.

Les moyens courants d'appliquer un adhésif comprennent les pinceaux, les rouleaux, l'utilisation de films ou de pastilles, les pistolets pulvérisateurs et les pistolets applicateurs ( par exemple , pistolet à calfeutrer ). Tous ces éléments peuvent être utilisés manuellement ou automatisés dans le cadre d'une machine.

Mécanismes d'adhésion

Pour qu'un adhésif soit efficace, il doit avoir trois propriétés principales. Tout d'abord, il doit pouvoir mouiller le matériau de base . Le mouillage est la capacité d'un liquide à maintenir le contact avec une surface solide. Il doit également augmenter sa résistance après l'application, et enfin il doit être capable de transmettre la charge entre les deux surfaces/substrats à coller. [37]

L'adhésion, la fixation entre l'adhésif et le substrat peut se produire soit par des moyens mécaniques, dans lesquels l'adhésif se fraye un chemin dans de petits pores du substrat, soit par l'un de plusieurs mécanismes chimiques. La force d'adhérence dépend de nombreux facteurs, y compris les moyens par lesquels elle se produit.

Dans certains cas, une liaison chimique réelle se produit entre l'adhésif et le substrat. Dans d'autres, les forces électrostatiques, comme dans l'électricité statique, maintiennent les substances ensemble. Un troisième mécanisme implique les forces de van der Waals qui se développent entre les molécules. Un quatrième moyen implique la diffusion assistée par l'humidité de la colle dans le substrat, suivie d'un durcissement.

Méthodes pour améliorer l'adhérence

La qualité du collage dépend fortement de la capacité de l'adhésif à recouvrir (humidifier) ​​efficacement la zone du substrat. Cela se produit lorsque l' énergie de surface du substrat est supérieure à l'énergie de surface de l'adhésif. Cependant, les adhésifs à haute résistance ont une énergie de surface élevée. Ainsi, leur application est problématique pour les matériaux à faible énergie tels que les polymères . Pour résoudre ce problème, un traitement de surface peut être utilisé pour augmenter l'énergie de surface comme étape de préparation avant le collage. Il est important de noter que la préparation de surface fournit une surface reproductible permettant des résultats de collage cohérents. Les techniques d'activation de surface couramment utilisées comprennent l'activation au plasma , le traitement à la flamme et l'amorçage chimique par voie humide. [38]

Échec

La défaillance du joint adhésif peut se produire à différents endroits

Plusieurs facteurs peuvent contribuer à la défaillance de deux surfaces collées. La lumière du soleil et la chaleur peuvent affaiblir l'adhésif. Les solvants peuvent détériorer ou dissoudre l'adhésif. Les contraintes physiques peuvent également provoquer la séparation des surfaces. Lorsqu'il est soumis à une charge, un décollement peut se produire à différents endroits du joint adhésif. Les principaux types de fractures sont les suivants :

Fracture

La rupture cohésive est obtenue si une fissure se propage dans le polymère massif qui constitue l'adhésif. Dans ce cas, les surfaces des deux adhésifs après le décollement seront recouvertes d'adhésif fracturé. La fissure peut se propager au centre de la couche ou à proximité d'une interface. Pour ce dernier cas, la rupture cohésive peut être dite « cohésive près de l'interface ».

Fracture

La fracture adhésive (parfois appelée fracture interfaciale ) se produit lorsqu'un décollement se produit entre l'adhésif et l'adhésif. Dans la plupart des cas, l'apparition d'une rupture d'adhésif pour un adhésif donné s'accompagne d'une plus faible ténacité à la rupture.

Autres types de fracture

Les autres types de fractures comprennent :

  • Le type mixte , qui se produit si la fissure se propage à certains endroits de manière cohésive et à d'autres de manière interfaciale. Les surfaces de rupture mixtes peuvent être caractérisées par un certain pourcentage de zones adhésives et cohésives.
  • Le type de chemin de fissure alterné qui se produit si les fissures sautent d'une interface à l'autre. Ce type de rupture apparaît en présence de précontraintes de traction dans la couche adhésive.
  • Une rupture peut également se produire dans le support si l'adhésif est plus résistant que le support. Dans ce cas, l'adhésif reste intact et est toujours collé à un substrat et aux restes de l'autre. Par exemple, lorsque l'on enlève une étiquette de prix, l'adhésif reste généralement sur l'étiquette et la surface. C'est un échec cohésif. Si, cependant, une couche de papier reste collée à la surface, l'adhésif n'a pas échoué. Un autre exemple est lorsque quelqu'un essaie de séparer les biscuits Oreo et que toute la garniture reste d'un côté; il s'agit d'une rupture adhésive plutôt que d'une rupture cohésive.

Conception de joints adhésifs

Modes de défaillance

En règle générale, les propriétés matérielles de l'objet doivent être supérieures aux forces anticipées lors de son utilisation. (c.-à-d. géométrie, charges, etc.). Le travail d'ingénierie consistera à disposer d'un bon modèle pour évaluer la fonction. Pour la plupart des joints collés, cela peut être réalisé en utilisant la mécanique de la rupture . Des concepts tels que le facteur de concentration de contrainte et le taux de libération d'énergie de déformation peuvent être utilisés pour prédire la défaillance. Dans de tels modèles, le comportement de la couche adhésive elle-même est négligé et seuls les adhérents sont considérés.

L'échec dépendra aussi beaucoup du mode d'ouverture du joint.

  • Le mode I est un mode d'ouverture ou de traction où les chargements sont normaux à la fissure.
  • Le mode II est un mode de cisaillement glissant ou dans le plan où les surfaces de la fissure glissent l'une sur l'autre dans la direction perpendiculaire au bord d'attaque de la fissure. C'est typiquement le mode pour lequel l'adhésif présente la plus grande résistance à la rupture.
  • Le mode III est un mode de déchirement ou de cisaillement antiplan.

Comme les charges sont généralement fixes, une conception acceptable résultera de la combinaison d'une procédure de sélection de matériaux et de modifications de la géométrie, si possible. Dans les structures collées, la géométrie globale et les charges sont fixées par des considérations structurelles et la procédure de conception se concentre sur les propriétés matérielles de l'adhésif et sur les changements locaux de la géométrie.

L'augmentation de la résistance du joint est généralement obtenue en concevant sa géométrie de sorte que :

  • La zone collée est grande
  • Il est principalement chargé en mode II
  • La propagation stable des fissures suivra l'apparition d'une défaillance locale.

Durée de conservation

Certaines colles et adhésifs ont une durée de conservation limitée . La durée de conservation dépend de plusieurs facteurs, dont le principal est la température. Les adhésifs peuvent perdre leur efficacité à des températures élevées et devenir de plus en plus rigides. [39] D'autres facteurs affectant la durée de conservation comprennent l'exposition à l'oxygène ou à la vapeur d'eau.

Voir aussi

Références

  1. ^ Brochet, Roscoe. « adhésif » . Encyclopædia Britannica Online . Encyclopædia Britannica Inc . Récupéré le 9 avril 2013 .
  2. ^ Kinloch, AJ (1987). Adhésion et adhésifs : Science et technologie (réimprimé. Éd.). Londres : Chapman et Hall. p. 1. ISBN 0-412-27440-X.
  3. ^ un b Kinloch 1987 , p. 2.
  4. ^ un b Mazza, P; Martini, F; Sala, B; Mages, M; Colombini, M; Giachi, G; Landucci, F; Lemorini, C; Modugno, F; Ribechini, E (janvier 2006). "Une nouvelle découverte paléolithique: des outils en pierre à manche de goudron dans un lit européen porteur d'os du Pléistocène moyen". Journal des sciences archéologiques . 33 (9): 1310. doi : 10.1016/j.jas.2006.01.006 .
  5. ^ Kozowyk, PRB; Soressi, M.; Pomstra, D.; Langejans, GHJ (31 août 2017). "Méthodes expérimentales pour la distillation sèche paléolithique de l'écorce de bouleau : implications pour l'origine et le développement de la technologie adhésive néandertalienne" . Rapports scientifiques . 7 (1) : 8033. Bibcode : 2017NatSR...7.8033K . doi : 10.1038/s41598-017-08106-7 . ISSN 2045-2322 . PMC 5579016 . PMID 28860591 .   
  6. ^ Schmidt, P., Blessing, M., Rageot, M., Iovita, R., Pfleging, J., Nickel, KG; Righetti, L. & Tennie, C. (2019). "L'extraction du goudron de bouleau ne prouve pas la complexité comportementale des Néandertaliens" . PNAS . 116 (36): 17707–17711. doi : 10.1073/pnas.1911137116 . PMC 6731756 . PMID 31427508 .  {{cite journal}}: Maint CS1 : noms multiples : liste des auteurs ( lien )
  7. ^ Wadley, L; Hodgskiss, T; Grant, M (juin 2009). "Implications pour la cognition complexe de l'emmanchement d'outils avec des adhésifs composés au Middle Stone Age, Afrique du Sud" . Actes de l'Académie nationale des sciences des États-Unis d'Amérique . 106 (24): 9590–4. Bibcode : 2009PNAS..106.9590W . doi : 10.1073/pnas.0900957106 . ISSN 0027-8424 . PMC 2700998 . PMID 19433786 .   
  8. ^ Wadley, Lyn (1er juin 2010). "La fabrication d'adhésifs composés en tant que proxy comportemental pour la cognition complexe à l'âge de pierre moyen". Anthropologie actuelle . 51 (s1) : S111–S119. doi : 10.1086/649836 . S2CID 56253913 . 
  9. ^ un bcdefgh Ebnesajjad 2010 , p . _ _ _ 137.
  10. ^ Mittal & Pizzi 2003 , p. 1.
  11. ^ Sauter F, Jordis U, Graf A, Werther W, Varmuzahttp K. (2000). Études en archéologie organique I : identification de la colle préhistorique utilisée par le « Tyrolien Iceman » pour fixer ses armes . ARKIVOC, 1 :[5] 735–747
  12. ^ un bMittal & Pizzi 2003 , p. 2.
  13. ^ Ashton, JE (1969). Abécédaire sur les matériaux composites : analyse . Westport, Connecticut. ISBN 0-87762-754-1.
  14. ^ AJ Stamm, EW Kuenzi, Franz FP Kollmann (2012). Principes de la science et de la technologie du bois . Springer Berlin Heidelberg. p. 1. ISBN 9783642879319.{{cite book}}: Maint CS1 : noms multiples : liste des auteurs ( lien )
  15. ^ un bMittal & Pizzi 2003 , p. 3.
  16. ^ Ross, John; Charles Ross (10 octobre 1876). "Amélioration des procédés de préparation de la colle" . Office des brevets et des marques des États-Unis . Récupéré le 14 avril 2013 .
  17. ^ "Collage - Un Art Ancien" . Adhesives.org . Conseil des adhésifs et mastics . Récupéré le 14 avril 2013 .
  18. ^ Wypych, George (2018). Manuel des promoteurs d'adhésion . Elsevier. p. 2. ISBN 978-1-927885-30-7.
  19. ^ un bMittal & Pizzi 2003 , p. 4.
  20. ^ David J. Yarusso (2002). "Chapitre 13 : Effet de la rhéologie sur les performances du PSA" . Dans AV Pocius; David A. Dillard (éd.). Science et ingénierie de l'adhérence : surfaces, chimie et applications . Elsevier. ISBN 978-0-08-052598-3.
  21. ^ un b Ebnesajjad 2010 , p. 138.
  22. ^ Mittal & Pizzi 2003 .
  23. ^ Mittal & Pizzi 2003 , p. dix.
  24. ^ Étude de marché sur les adhésifs par Ceresana Research .
  25. ^ "MIL-HDBK-691B - Département de la Défense - Manuel de normalisation militaire - Collage adhésif" . Toit en ligne . p. 47 . Récupéré le 8 mai 2020 .
  26. ^ Code à barres, Barry (23 juillet 2014). "Étiquettes adhésives en caoutchouc acrylique" . Midcomdata . Récupéré le 6 août 2014 .
  27. ^ "Adhésifs de contact" . www.thistothat.com .
  28. ^ "Définition de l'adhésif de contact sur About.com" .
  29. ^ "À propos des adhésifs anaérobies" . ThreeBond Holdings Co . Récupéré le 15 septembre 2018 .
  30. ^ Engelsmann, Stephan; Spalding, Valérie; Peters, Stefan (1er janvier 2010). Plastiques : en Architecture et Construction . Walter de Gruyter. ISBN 9783034611947.
  31. ^ Ralph D. Hermansen (16 mars 2017). Composés polymères thermodurcissables . Apple Academic Press. p. 31. ISBN 9781771883153. Récupéré le 27 octobre 2017 .
  32. ^ "Options de reconditionnement pour les adhésifs, les mastics et les revêtements à deux composants" . Industrie des adhésifs et mastics. 5 janvier 2015 . Récupéré le 27 octobre 2017 .
  33. ^ James J. Licari; Dale W. Swanson (2011). Technologie des Adhésifs pour Applications Electroniques : Matériaux, Traitement, Fiabilité . Elsevier. p. 121. ISBN 9781437778908. Récupéré le 27 octobre 2017 .
  34. ^ "Histoire des adhésifs pré-mélangés et congelés (PMF)" . Appli-tec . Récupéré le 27 octobre 2017 .
  35. ^ CCMR - Demandez à un scientifique ! Archivé le 28/09/2011 à la Wayback Machine
  36. ^ "Ny Teknik: Sverige fastnade tack vare åsnan" .
  37. ^ Gordon, JE (1991). La nouvelle science des matériaux solides (ou pourquoi vous ne tombez pas à travers le sol) (2e éd. rev.). Livres de pingouins. p. 155. ISBN 0140135979.
  38. ^ AV Pocius, "Technologie d'adhésion et d'adhésifs", Carl Hanser Verlag, Munich (2002)
  39. ^ Loguercio, AD; Salvalaggio, D; Piva, AE ; Klein-Junior, Californie ; de LR Accorinte, M; Meier, MM; Grande, RHM ; Reis, A (1er mai 2011). "Température adhésive : effets sur les propriétés adhésives et la force de liaison résine-dentine" . Dentisterie opérative . 36 (3): 293–303. doi : 10.2341/10-218L . ISSN 0361-7734 . 

Bibliographie

Liens externes

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