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Colle époxy
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L'époxy est l'une des compositions chimiques synthétiques les plus anciennes pour les colles, qui remonte aux années 1940. La longue histoire et le grand nombre de réactifs différents disponibles font de l'époxy l'une des compositions chimiques de colle les plus variées. Des formulations sont disponibles pour des températures basses et élevées, flexibles et rigides, tenaces et friables, etc. Les colles époxy sont couramment utilisées pour les applications structurelles là où la charge est très importante et/ou avec une petite zone d'assemblage. Courante dans le secteur de l'aérospatiale, de la défense et du transport industriel, l'époxy est également utilisée en cas d'exigences en matière d'exposition à des températures élevées ou à des produits chimiques.
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Principaux avantages
- Très forte performance finale
- Excellente résistance aux températures et aux conditions environnementales
- Longue durée de conservation à température ambiante
Principaux inconvénients
- Réaction lente
- Nécessite des substrats très propres
- Coût plus élevé dans des formulations sophistiquées
Les réactions de l'époxy sont une polymérisation par étapes, ce qui signifie que pour chaque groupe réactif « A », il doit y avoir un groupe réactif « B » avec lequel il peut réagir. Pour les systèmes à deux composants, A et B sont distincts et mélangés à travers une buse. Pour les systèmes à un composant, l'un des composants est activé à l'aide de la chaleur, de la lumière, de la pression ou d'une autre source d'énergie qui permet à la réaction de s'effectuer.
Colle uréthane
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Les uréthanes sont surtout connus sous d'autres formats, tels que la mousse, le caoutchouc synthétique ou les revêtements. Les uréthanes constituent également d'excellentes résines pour les colles, qui possèdent plusieurs des mêmes propriétés : flexibilité, absorption d'énergie et durabilité, pour n'en citer que quelques-unes.
Les colles uréthane sont les plus courantes dans des secteurs tels que la construction, qui nécessitent une adhésion sur des matériaux traditionnels (par exemple, bois, brique, béton). Cependant, leurs propriétés uniques de flexibilité et d'absorption d'énergie ont permis aux colles uréthane sophistiquées de trouver leur place dans de nombreuses applications industrielles, telles que le transport.
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Principaux avantages
- Flexibilité, après cuisson
- Très bonne résistance au pelage
- adhésion sur la plupart des matériaux traditionnels, colmatage très élevé
Principaux inconvénients
- Réaction lente
- Faible adhésion sur le verre et le métal sans primaire
- Durée de vie limitée, effet limité aux moisissures et humidité
De même que la composition chimique de l'époxy, les réactions de l'uréthane sont des polymérisations par étapes, nécessitant des groupes réactifs « A » et « B ». Pour les systèmes à deux composants, A et B sont distincts et mélangés à travers une buse. Pour les systèmes monocomposant, l'autre groupe réactif provient de l'humidité ambiante (H2O), durcissant la colle de l'extérieur.
Colle acrylique
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Les cyanoacrylates (exemple de la famille de produits acryliques) ont été découvertes pendant la Deuxième Guerre mondiale, au cours de recherches d'une matière plastique à utiliser dans les armes. Cette technologie a été initialement négligée car elle collait à tout au cours du process! Depuis, la chimie acrylique a connu des avancées extrêmes pour inclure des colles industrielles à deux composants, à durcissement léger et bien d'autres formes.
Les colles liquides acryliques sont surtout connues pour leur vitesse de durcissement rapide. Certaines colles acryliques peuvent atteindre 7 MPa en cisaillement en une minute. Cette montée en performance rapide avec une forte performance à terme permet aux colles acryliques d'être adaptés aux process nécessitant un collage rapide, comme dans le marché de l'électronique par exemple.
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Principaux avantages
- Taux de polymérisation très rapide
- Capacité à coller une très large gamme de matériaux
- Moins sensibles à la préparation des surfaces
Principaux inconvénients
- Plus faible résistance à de nombreux environnements difficiles, comparé aux colles époxy ou uréthane
- Sensible aux conditions de stockage
- Les produits à haute résistance sont souvent friables, nécessitant l'ajout de produits de renforcement
Les réactions acryliques à deux composants sont appelées « polymérisation radicalaire ». L'un des composants contient l'accélérateur qui permet de déclencher la réaction ; une fois lancé, le process de polymérisation se produit très rapidement. Les adhésifs monocomposant s'appuient sur l'humidité ambiante (H2O) ou la lumière UV pour initier la réaction. Les acryliques peuvent également être émulsionnés dans l'eau et utilisés en tant que colle pulvérisable ou de revêtement, souvent utilisée pour des collages et lamination de grandes surfaces.
Adhésif silicone
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Les silicones liquides sont dotés d'une très basse énergie de surface, ce qui signifie qu'ils rendront facilement humides de nombreuses surfaces, y compris celles avec une très basse énergie de surface comme le PTFE. Il n'est pas étonnant que le mastic silicone adhère très bien à presque toutes les surfaces d'une maison, de la cuisine à la salle de bains.
Les colles liquides en silicone sont plus connues sous le nom de « mastics d'étanchéité » fréquemment utilisés dans de nombreuses industries. Cependant, leur capacité à coller une large gamme de matériaux et à supporter des températures élevées et l'exposition aux produits chimiques les rend adaptés à de nombreuses applications de collage. Leur coût est relativement faible et ils sont généralement utilisés dans le bâtiment et la construction. Les silicones bi-composants ont une très haute résistance à la température, avec de nombreuses applications solaires ou dans l'électroménager
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Principaux avantages
- Les silicones sont des matériaux à basse énergie de surface, relativement résistants à la moisissure et aux champignons
- Résistance aux températures élevées
- Flexibilité à utiliser en tant que mastic
Principaux inconvénients
- Faible résistance
- Des huiles ajoutés peuvent s'infiltrer au fil du temps
- Tendance à "migrer" autour des endroits de fabrication, ce qui cause souvent des problèmes de contamination pour le collage à côté
Les formules chimiques du silicone possèdent des mécanismes de réactions très similaires aux uréthanes, mais leur nature inorganique (le silicone est l'élément central, pas le carbone) signifie que les colles formées ont une plus grande résistance à des températures élevées. Pour faciliter le traitement, des huiles sont souvent ajoutées pour améliorer le débit et mouillage, en particulier pour les systèmes de monocomposant. La fuite de ces huiles peut entraîner des problèmes esthétiques tout au long de la durée de vie de la colle.
Colle à base de caoutchouc
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Le caoutchouc naturel est utilisé pour les colles avant la première révolution industrielle. Aujourd'hui, le caoutchouc naturel utilisé dans les colles est majoritairement « fumé » pour éliminer les champignons ou les bactéries qui peuvent affecter le collage au fil du temps. (La chimie de ce « fumage » est en fait similaire au process des viandes fumées afin de les préserver.)
Alors que beaucoup des caoutchoucs utilisés pour les colles sont d'origine naturelle (par exemple à partir de la plante de caoutchouc Hevea), le « caoutchouc » peut également désigner des matériaux synthétiques tels que le polychloroprène (néoprène) ou les copolymères à différents blocs (par exemple, le SBR). Leur capacité à être « poisseux » en fait des solutions attrayantes, à faible coût pour les laminations sur de grandes surfaces ou les collages nécessitant une force d'application immédiate et une performance finale plus faible.
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Principaux avantages
- Force d'application immédiate
- Possibilité de coller de nombreuses surfaces, y compris des matériaux de basse énergie de surface
- Le mélange solvanté ou base aqueuse permet une application facile sur les grandes surfaces
Principaux inconvénients
- Faible résistance
- Faible résistance aux conditions environnementales (par exemple, rayons UV, température)
- L'adhésion aux matériaux basse énergie de surface (BES) exige l'utilisation de solvants dans la formulation
Le caoutchouc naturel (poly cis-isoprène) est travaillé mécaniquement afin d'offrir des polymères de poids moléculaire plus faible qui peuvent être facilement dissous ou dispersés dans un solvant. Les polymères synthétiques (telles que les copolymères de blocs styrène-isoprène) peuvent également être utilisés. Les agents tackifiants tels que le pinène (à partir de sève de pin, entre autres sources) sont ajoutés pour conférer une adhésivité supplémentaire à la colle, ce qui permet de l'utiliser comme un PSA.
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La série éducative "Science de l'adhésion" est conçue pour être une introduction simple à la science de l'adhésion et à l'utilisation des rubans adhésifs et des colles dans le développement de nouvelles conceptions. Consultez la page Science de l'adhésion pour voir tous les articles ou faites votre choix parmi les sujets sélectionnés ci-dessous.
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