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Qu'est-ce qu'une colle adhésive ?

Adhésif de construction robuste sans colle sans ongles

Colle Adhésive

Les adhésifs sont les substances qui nous permettent de coller deux matériaux ensemble. Ils sont disponibles naturellement ou synthétiquement et se trouvent sous de nombreuses formes différentes.

Les colles sont basées sur des polymères - des chaînes d'atomes qui se lient facilement les unes aux autres (cohésion) et à d'autres substances (adhésion). La plupart des colles contiennent de l'eau dans leur formule, de sorte qu'elles ne durcissent pas immédiatement après l'application.

Une liaison chimique

La liaison chimique est l'un des concepts les plus importants en chimie et explique de nombreux autres phénomènes chimiques, tels que le fonctionnement des molécules et des réactions. Cela explique également pourquoi les atomes sont attirés les uns vers les autres et comment les produits se forment après une réaction.

Un processus de liaison chimique implique le transfert d'électrons entre deux atomes afin de créer une molécule stable. Les atomes qui perdent des électrons ont des charges négatives, tandis que ceux qui gagnent des électrons ont des charges positives.

Le transfert d'électrons entre atomes peut se produire de plusieurs manières, notamment par liaison covalente, liaisons de van der Waals, liaisons de valence et formation d'hydrogène moléculaire (H). Certains types de liaisons chimiques impliquent un transfert d'électrons entre un atome métallique et un atome non métallique, tandis que d'autres impliquent le transfert d'électrons entre différents groupes d'atomes.

Pour établir une liaison chimique, deux atomes doivent avoir une distance d'équilibre où l'énergie potentielle du système est minimale et la répulsion s'arrête. C'est ce qu'on appelle la longueur de liaison de la molécule.

Les liaisons entre deux atomes peuvent être permanentes ou temporaires, selon leur force. Les interactions chimiques fortes entre les atomes produisent des liaisons chimiques permanentes, tandis que les interactions chimiques plus faibles entraînent une adhérence temporaire.

Lorsqu'une surface n'est pas prête pour le collage, il y a plusieurs choses qui peuvent être faites pour modifier la surface. Ceux-ci comprennent le prétraitement de surface, les apprêts adhésifs et les revêtements pour améliorer l'adhérence.

L'utilisation de la bonne colle adhésive est cruciale pour un collage réussi entre deux surfaces. Vous voudrez sélectionner un polymère qui peut former des liaisons avec le substrat et l'adhésif lui-même. Par exemple, les résines époxy peuvent être utilisées pour lier le verre et le bois, tandis que les polymères thermoplastiques peuvent être utilisés pour assembler des plastiques comme l'aluminium aluminisé.

Si vous ne savez pas quel type d'adhésif convient le mieux à votre application, consultez un professionnel. Ils peuvent vous aider à déterminer le meilleur produit pour votre projet et s'assurer que vous obtiendrez une bonne adhérence sans endommager les surfaces que vous raccordez.

Lors du choix d'un adhésif, tenez compte du type de substrats qu'il assemblera et de la plage de température dans laquelle il doit fonctionner. En général, les adhésifs conçus pour une plage de température particulière sont plus durables que ceux qui ne le font pas. Vous pouvez également envisager un produit qui a été développé pour résister à certains produits chimiques ou à certaines températures.

Collage Van Der Waals

Les forces de Van der Waals sont des forces chimiques dépendant de la distance à courte portée qui ne sont pas liées aux liaisons covalentes ou ioniques. Ils se produisent entre des molécules proches les unes des autres, par exemple lorsque des atomes et des molécules sont en contact les uns avec les autres. Ils sont plus faibles que les liaisons covalentes et ioniques, mais jouent toujours un rôle important dans les molécules.

Ils se caractérisent par une forte attraction si les molécules sont proches les unes des autres et par une forte répulsion si elles sont éloignées. Leur force est indépendante de la température, sauf pour les interactions dipôle-dipôle.

L'adsorption de molécules gazeuses à la surface d'un adsorbant et la cohésion des phases condensées peuvent être expliquées par les forces de van der Waals. Ils peuvent également être utilisés pour expliquer la formation de poudres cohésives, qui sont moins facilement fluidisées ou véhiculées pneumatiquement que leurs homologues à grains plus grossiers.

Ces forces intermoléculaires sont le résultat de proximités temporaires entre des régions de densité électronique contrastée dans des molécules voisines. Dans certaines substances, ces proximités sont induites par des dipôles électriques permanents dans la molécule qui faussent temporairement la distribution électronique des molécules polaires ou non polaires voisines.

Le graphite, par exemple, est composé de nombreuses couches de feuilles minces qui ont des électrons délocalisés sur chaque atome de carbone. Au fur et à mesure que ces électrons délocalisés se déplacent, ils génèrent de très grands dipôles temporaires qui induisent des dipôles opposés dans les feuilles au-dessus et en dessous d'eux. Ces dipôles temporaires peuvent éventuellement être induits dans tout le cristal.

Les adhésifs, comme la colle, utilisent la liaison van der Waals pour coller deux surfaces ensemble. La colle est constituée de minuscules molécules avec de très faibles forces électrostatiques entre elles qui attirent la surface sur laquelle elle est étalée et les molécules de l'autre surface.

Lorsque vous étalez la colle, elle crée des millions de forces électrostatiques très faibles entre les molécules de la surface sur laquelle elle est étalée et les molécules de l'autre surface. Celles-ci sont appelées forces de van der Waals, du nom du physicien Johannes Diderik van der Waals qui les a découvertes.

Les forces de Van der Waals sont à la base de tout le "collage" des colles adhésives. Ils aident également les adhésifs à coller avec d'autres matériaux, y compris le bois, le métal et le plastique. Ils sont également un facteur clé dans l'adhérence des membres du gecko, qui ont des soies sur leurs pieds qui leur permettent de coller et de grimper aux murs.

Liaison cohésive

Les colles adhésives sont l'un des types d'adhésifs les plus couramment utilisés pour lier des matériaux ensemble dans une variété d'applications. Il s'agit notamment des véhicules, des dispositifs médicaux, des produits de soins personnels et des bâtiments. Les colles peuvent être liquides ou pâteuses et peuvent adhérer au contact ou nécessiter des étapes de durcissement avant utilisation. Ils peuvent également être conçus pour accueillir des liaisons rigides ou flexibles, ou servir de joints.

Qu'il s'agisse du lien entre l'eau et la cire, ou la colle et la peinture nue, la façon dont ces liquides collent ensemble est un processus complexe qui implique des changements chimiques à un niveau microscopique. Grâce à ces connaissances, les ingénieurs peuvent prendre de meilleures décisions lors de la sélection du meilleur adhésif pour leur application.

L'adhérence adhésive est définie par l'IUPAC comme "le processus de fixation d'une substance à la surface d'une autre substance". Le processus de collage nécessite un bon mouillage du matériau du substrat et la compatibilité des groupes moléculaires dans l'adhésif et le substrat. Ceci est obtenu par une réaction chimique entre l'adhésif et le substrat, qui provoque une modification de la structure moléculaire des deux matériaux.

La force d'adhérence de l'adhésif est souvent déterminée par une mesure appelée travail d'adhérence, qui est utilisée pour déterminer la force nécessaire pour séparer le produit collé. Ceci est particulièrement important dans les applications mécaniques, telles que les forces de cisaillement et de clivage qui se produisent pendant le processus d'assemblage.

De nombreux facteurs différents peuvent influencer la résistance d'un adhésif, notamment le type de contrainte qui sera appliquée au produit collé. Savoir quelles contraintes seront les plus susceptibles d'être présentes sur le produit collé permettra aux ingénieurs de choisir un adhésif avec la plus forte force de cohésion.

La force d'adhérence de l'adhésif dépend de l'angle th entre la tangente à la surface du liquide et la surface du substrat, qui est appelé angle de contact. Si l'angle th est petit, alors il y aura un niveau élevé de force de cohésion entre le liquide et le substrat. D'autre part, si l'angle th est grand, alors il y aura un faible niveau de force de cohésion entre le liquide et la surface.

Collage mécanique

Le collage est une méthode courante d'assemblage de matériaux. Il peut être utilisé pour assembler des métaux, des plastiques, du verre, du caoutchouc, de la céramique et de nombreux autres matériaux les uns aux autres. De plus, les adhésifs peuvent également être utilisés pour sceller le joint entre deux matériaux. Cela leur permet de répartir uniformément les charges de contrainte, réduisant les contraintes sur la liaison et empêchant la corrosion.

Le collage mécanique implique l'utilisation d'une colle adhésive, généralement une colle polyuréthane ou méthacrylate. Ces adhésifs sont solides et peuvent être appliqués sur des substrats minces et épais, y compris ceux qui ont été traités avec des produits chimiques ou corrodés.

Les colles adhésives sont généralement polymérisées sous pression, mais peuvent également être photopolymérisées. Cela en fait un bon choix pour assembler différents substrats, car ils sont faciles à manipuler et ne modifient pas leur forme.

Une bonne façon de préparer les surfaces pour une liaison mécanique est de les poncer et de les abraser pour enlever tout revêtement de surface ou contaminant, comme la peinture, la rouille ou la graisse. Les prétraitements chimiques comme la gravure à l'acide ou le trempage du matériau dans un solvant peuvent également aider.

La rugosité des surfaces augmentera la surface disponible pour que la colle adhésive pénètre dans les pores, ce qui est une grande partie de la façon dont l'adhésif peut s'imbriquer avec l'adhésif. Ceci est particulièrement important si les substrats sont des revêtements d'argile lourde.

Un autre avantage de cette technique de collage est qu'elle peut être appliquée à de grandes ou petites pièces, permettant une répartition uniforme des contraintes. Cela peut être utile lors de l'utilisation du processus pour assembler des composants de construction légers, par exemple, dans la construction de carrosseries de voitures.

Cependant, le manque de force de liaison instantanée peut rendre son utilisation difficile pour certaines applications. Ce problème peut être résolu en combinant l'adhésif avec d'autres méthodes d'assemblage, telles que le soudage par points ou les rivets. Ceci est connu sous le nom d'assemblage hybride et entraîne une réduction des pics de contrainte qui peuvent se produire pendant le processus d'assemblage, permettant à l'adhésif de fournir une force de liaison instantanée.

La capacité à réduire la réactivité cinétique d'un produit a conduit au développement d'une nouvelle classe de matériaux appelés MIMA, capables d'empêcher les réactions indésirables en modifiant l'encombrement stérique à l'interface mécanique. Cela a conduit à un certain nombre d'applications technologiques, notamment la protection des colorants organiques contre la dégradation de l'environnement.