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Principes de base du collage
Selon la norme DIN EN 923, une colle est défini comme un "matériau non métallique capable de lier des pièces à assembler par adhérence superficielle (adhésion) et résistance interne (cohésion)". Les colles sont des matériaux de process qui peuvent être utilisés pour assembler (procédé d'assemblage par collage) différents matériaux.
Fonctions des adhésifs
- Transfert de charge
- Amortissement des vibrations
- Etanchéité aux liquides et aux gaz
- Compensation des différentes dynamiques des pièces à assembler
- Protection contre la corrosion
- Isolation thermique et électrique ou conductivité
Les colles peuvent être classés en fonction de la manière dont elles durcissent.
Les principaux types de colles sont les suivants :
Adhésifs à durcissement physique
- Les colles thermofusibles durcissent en refroidissant
- Les colles de contact adhèrent après l'évaporation du solvant ou de l'eau dans laquelle la colle est dissoute
- Les colles en spray appartiennent également à la catégorie des adhésifs de contact
Adhésifs à durcissement chimique
- Les colles instantanées cyanoacrylates réagissent à l'humidité de l'air
- Les colles anaérobies réagissent avec certains métaux ou ions métalliques
- Les colles UV durcissent sous les rayons UV
- Les colles à deux composants (2K) durcissent grâce à la réaction chimique qui se produit après le mélange des deux composants
- Les colles monocomposants (1K) sont souvent utilisés à partir de cartouches et durcissent par différentes réactions chimiques
L'adhérence comprend les forces d'adhésion aux surfaces de contact de deux substances différentes ou identiques, dues aux forces moléculaires. Les substances peuvent se trouver à l'état solide ou liquide. Dans le domaine des colles, on entend par adhésion l'adhérence des couches de colle sur les surfaces des pièces à assembler. Les processus d'adhésion ne sont pas encore totalement élucidés. Ils sont particulièrement difficiles, car les dépendances entre les systèmes adhésifs et les différentes surfaces des pièces à assembler sont très complexes.
Dans le cas des colles, la cohésion désigne les forces qui assurent la cohésion de la colle. Ces forces de cohésion sont responsables, d'une part, de la ténacité et de la fluidité (rhéologie) de la colle non durcie lors de son utilisation et, d'autre part, de la résistance de la colle durcie lors de sa sollicitation. Les forces de cohésion dans une colle sont décrites par des valeurs caractéristiques telles que le module d'élasticité, l'allongement à la rupture, la résistance à la température ou la dureté Shore.
La tension de surface est une propriété de la surface entre un liquide et un gaz tel que l'air. La surface d'un liquide se comporte comme un film élastique tendu. Cet effet est par exemple à l'origine de la formation de gouttes d'eau. Le mouillage est un comportement des liquides en contact avec la surface des solides.
La mouillabilité est la propriété associée. Le liquide mouille plus ou moins la surface en fonction du liquide en question, du matériau dont est constituée la surface et de sa nature, par exemple en ce qui concerne la rugosité.
Les matériaux présentant une énergie de surface élevée, appelés "surfaces à haute énergie", sont plus faciles à mouiller par les colles et atteignent pour la plupart des résistances de collage élevées.
La viscosité définit la propriété de résistance à l'écoulement uniforme d'un fluide. L'inverse de la viscosité est la fluidité, une mesure de la capacité d'un fluide à s'écouler. Plus la viscosité est élevée, plus le fluide est épais (moins il est fluide) ; plus la viscosité est faible, plus le fluide est fluide (plus il est fluide).
Normalement, le terme de viscosité est associé à la viscosité en cisaillement, mais il est également possible de mesurer la viscosité en extension, voir la page sur la viscosité en extension. Les particules de liquides visqueux sont plus fortement liées entre elles et donc plus immobiles ; c'est pourquoi on parle également de frottement interne. Il ne résulte pas seulement des forces d'attraction entre les particules du fluide (cohésion). Pour les solides, on utilise plutôt les termes de ductilité, de fragilité et de plasticité. Parfois, la ténacité est utilisée comme synonyme de viscosité.
Pour un bon mouillage, la colle doit être le moins visqueuse possible et avoir une tension superficielle inférieure à celle du substrat à coller.
Dans ce contexte, l'angle de mouillage α qui se forme entre l'adhésif liquide et la surface de la pièce à assembler est caractéristique. Plus il est faible, meilleur est le mouillage. On parle d'un bon mouillage lorsque les valeurs α sont inférieures à 30°.
La capillarité ou l'effet capillaire est le comportement des liquides au contact de capillaires, par exemple de tubes étroits, de fentes ou de cavités, dans les matières solides.
Exemple : si l'on plonge un petit tube de verre verticalement dans l'eau, l'eau monte un peu dans le tube de verre étroit, contre la force de gravitation. Ces effets sont provoqués par la tension superficielle des liquides eux-mêmes et par la tension interfaciale des liquides avec la surface solide (dans l'exemple : du verre).
Les colles à faible viscosité ont normalement un très bon comportement à l'écoulement et peuvent s'écouler même dans les fentes et les creux les plus étroits.
L'alpha et l'oméga d'un collage constructif sûr est une conception adaptée à la colle. En principe, plus la surface de collage est grande, plus le collage est sûr.
Pour un bon collage durable, la préparation de la surface est décisive. La qualité d'un collage dépend de l'aptitude de la surface à adhérer. La plupart des dommages sont dus à des erreurs de construction ou à un nettoyage insuffisant des surfaces à coller.
Pour une adhérence optimale, les surfaces doivent être propres, sèches et exemptes de graisse.
Instructions de pose des rubans adhésifs 3M
Définition du ruban adhésif : est un support en plastique, papier, textile, métal et de nombreux autres matériaux, recouvert d'un adhésif. On distingue les systèmes de ruban adhésifs simple face et double face. Les rubans adhésifs servent à masquer, protéger, étanchéifier, marquer, regrouper, fermer, assembler, fixer et bien d'autres choses encore.
Avantages du ruban adhésif par rapport à la colle :
- Les rubans adhésifs se présentent sous la forme d'une colle chimiquement finis (colle à prise physique) sous une forme très visqueuse, adhérant par pression sur les surfaces, en anglais "PRESSURE SENSITIVE TAPE" (rubans adhésifs sensibles à la pression).
- Les rubans adhésifs sont collants en permanence à température ambiante.
- Dans des conditions normales, un ruban adhésif ne modifie pas ses caractéristiques physiques, c'est-à-dire qu'il ne durcit pas, ne sèche pas et ne réagit pas avec la surface à laquelle il est collé.
Définition de la colle : est un matériau de process utilisé pour le collage. Selon la norme DIN EN 923, une colle est définie comme "un matériau non métallique capable de lier des pièces à assembler par adhérence superficielle (adhésion) et résistance interne (cohésion)".
Avantages de la colle par rapport au ruban adhésif :
- La résistance des adhésifs structuraux en particulier est plusieurs fois supérieure à celle des rubans adhésifs.
- Même les très petites surfaces peuvent être collées avec une grande résistance.
La toxicologie est l'étude des substances toxiques, des intoxications et du traitement des intoxications.
La plupart des colles réactifves sont toxiques. Lors de leur utilisation, il faut dans tous les cas respecter la fiche de données de sécurité disponible en Suisse pour chaque produit et utiliser d'éventuelles mesures de protection telles que lunettes, gants et masques respiratoires.
Étiquetage des substances dangereuses
Le SGH (Système général harmonisé) est un système d'étiquetage qui permet d'étiqueter les produits chimiques dangereux de manière comparable dans le monde entier. En Europe, le SGH est utilisé selon le règlement CLP (CE) 1272.
Fiche d'information et explications sur le SGH de l'office cantonal des produits chimiques (chemsuisse).
3M Outil de calcul de la dilatation des matériaux
Tableau des plastiques avec indications sur l'énergie de surface
Tableau préparation de la surface pour les rubans adhésifs