Guide de Collage

GUIDE DE COLLAGE : NOTIONS DE BASE

L'emploi d'adhésifs était connu dès 4500 av. JC et donc antérieur à l'apparition de l'écriture (3500 av. JC). Ces adhésifs étaient composés de matières premières animales et végétales, comme la colle d'os (graisse animale) et de caséine, ainsi que de goudron, de poix, de cires, etc... C'est seulement à la fin du 19ème siècle (en 1876 environ) que l'on produit les premières solutions de caoutchouc et de résines avec du benzène qui servent à un collage relativement fiable du bois, du papier, du carton, des tissus et du cuir. Puis en 1949 sont introduites les colles sur base de Néoprène.

C'est dans l'assemblage que l'évolution est la plus spectaculaire car, si le collage se substitue parfois aux moyens traditionnellement employés, il présente l'avantage d'élargir de façon importante le cadre des applications. De ce fait, il est souvent préféré pour une ou plusieurs des raisons suivantes :

  • Répartition uniforme des efforts sur l'ensemble du film de colle,
  • Prix au m² souvent moins élevé,
  • Moyen d'assemblage invisible (décoration)
  • Étanchéité et protection contre la corrosion réalisées en même temps que l'assemblage,
  • Suppression de la reprise de pièces (ébavurage, ponçage, masticage)
  • Assemblage de matériaux très différents.

 

QUELQUES NOTIONS DE BASE

Une colle, c'est tout d'abord un polymère de base qui donne la cohésion de l'ensemble. C'est ensuite l'addition d'éléments destinés à augmenter le pouvoir collant, à augmenter la souplesse dans certains cas, etc...

  • Mouillage / mouillabilité

C'est l'aptitude d'un liquide à occuper la plus grande surface possible lorsqu'on le dispose sur une surface solide : autrement dit, il faut que l'adhésif puisse s'étaler correctement et s'écouler dans toutes les irrégularités et les creux du substrat.
D'autres paramètres de surface jouent un rôle dans le collage : la rugosité et la porosité vont favoriser le collage par un processus d'ancrage mécanique.
 

  • Adhésif structural

Cette notion est apparue lorsqu'on a commencé à réaliser des assemblages collés pouvant supporter des contraintes aussi importantes que les assemblages mécano - soudés.
Cet assemblage collé présente alors une résistance équivalente à celle des matériaux constituant la structure. La colle est partie intégrante de l'ensemble de la structure à la différence des produits de revêtements ou des mastics d'étanchéité, d'où l'appellation d'adhésifs structuraux.
Ils sont conçus pour résister à des contraintes supérieures à 7 MPA (ce n'est pas une frontière infranchissable!...) à température ambiante. Ils peuvent être sollicités sans défaillance à un pourcentage élevé de leur résistance maximale pendant une longue période, ceci dans des conditions hostiles (basses températures, chaleur, agents chimiques, …).

  • Les contraintes
Cisaillement

Le cisaillement : c'est le type de contrainte qui est le mieux supporté par les colles.

Pelage

Le pelage : plutôt défavorable à la majorité des colles, risque important de rupture du joint de colle.

traction

La traction : si le collage est trop fortement sollicité, il s'agit d'une rupture « cohésive » : il a été utilisé au maximum de ses capacités.

PREPARATION DES SURFACES

La nature de la surface est très importante car elle détermine l'aptitude au mouillage donc la qualité du collage. Il est donc absolument nécessaire de préparer les surfaces. C'est une phase essentielle.

Elle a pour premier objectif d'éliminer les contaminants et les couches superficielles de faible cohésion. L'adhésif doit ensuite être appliqué rapidement afin d'éviter la recontamination de la surface.

Il existe plusieurs types de préparation :
 

  • Traitement mécanique

Sablage : projection d'une poudre abrasive. On recouvre ensuite la surface d'un film protecteur ou des premières enductions de collage.
Abrasion par ponçage : il faut éliminer ensuite les inclusions par nettoyage chimique. Ce traitement est à éviter pour les métaux.
Ultrasons : méthode onéreuse consistant à faire caviter l'eau par surpression-dépression.
 

  • Traitement chimique

Il nettoie la surface sans modifier ses caractéristiques de mouillabilité.
Solvants : on utilise généralement des dérivés d'hydrocarbures ou de chlore. On choisit le solvant suivant les éléments contaminants.
Saponification : destruction des graisses animales et végétales par la réaction (graisse plus base donnent glycérine plus savon).
Emulsification : on utilise cette méthode pour les graisses non-saponifiables.
 

  • Décapage chimique

Ce traitement permet d'éliminer la couche d'oxydes recouvrant certains métaux.
Fer et alliages : traitement acide. Il y a risque de fragilisation pour les aciers ayant subi un traitement thermique pour augmenter la dureté.
Acier inox : il faut reformer la couche de passivation détruite par traitement mécanique. Le traitement est à base de HNO3, H2SO4, ...Cuivre et alliages : traitement au chlorure ferrique + HNO3 ou HCL, au persulfate d'ammonium, au mélange sulfochromique. Ce traitement est délicat car le collage doit suivre immédiatement le décapage.
Aluminium et alliages : il existe diverses méthodes dont une conservation de la couche d'oxydes et dégraissage de la surface, un décapage chimique suivi d'un décapage électrochimique, ...
 

  • Préparation des matières plastiques

Les polymères sont des matériaux difficiles à coller en l'état, d'où la nécessité d'activer la surface de ces corps.
Décapage par solvant : pour éliminer les graisses et plastifiants et ramollir la surface.
Cardage : pour augmenter la surface du joint.
Traitement chimique : modification chimique superficielle pour créer des liaisons réactives avec l'adhésif.
Traitement thermique ou électrique : flammage oxydant la surface ou traitement par effet Corona afin de créer des liaisons réactives.
 

SOURCE : LE COLLAGE MODERNE de Patrice Couvrat

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