Facteurs affectant la force de liaison adhésive

Facteurs affectant la force de liaison adhésive

1. rugosité de la surface

Lorsque les adhésifs étendent complètement la surface du matériau, la rugosité de la surface contribue à améliorer les performances d'étalement des adhésifs et augmente la densité des endroits connectés entre l'adhésif et le matériau, ce qui améliorera la force de liaison. Au contraire, si l’adhésif ne parvient pas à étaler correctement le matériau, la rugosité de la surface réduira la force de liaison.

2. Traitement de surface

La préparation de la surface avant le collage est la clé d’un collage réussi. Il vise à réaliser des joints solides et durables. En raison de la présence de couches limites faibles formées par des couches d'oxyde comme la rouille, des couches de chromage, des couches de phosphatation, des agents de démoulage, etc. sur les matériaux de liaison, le traitement de surface de l'adhérent affectera la force de liaison. Par exemple, les surfaces en polyéthylène peuvent être traitées par oxydation à l'acide chromique à chaud pour améliorer la force de liaison.

3. Pénétrer

Après le collage, le joint est souvent affecté par l'environnement, de petites molécules comme l'eau ou les solvants peuvent pénétrer dans la couche de colle. Par exemple, dans des conditions humides ou sous l'eau, des molécules d'eau pénètrent dans la colle ; dans les solvants organiques, les molécules de solvant font de même. Ces molécules font d'abord changer de forme la couche de colle, puis atteignent l'interface entre la colle et la surface. Cela affaiblira le lien, provoquant éventuellement un échec. La pénétration ne commence pas seulement par les bords de la couche de colle. Si le matériau à coller est poreux, de petites molécules peuvent également pénétrer par les interstices, les pores ou les fissures, puis atteindre l'interface et diminuer la force de liaison. Cette pénétration réduit non seulement la résistance physique du joint, mais peut également provoquer des modifications chimiques à l’interface, comme la rouille, qui rend le collage totalement inutile.

4. Mouvement

Les matériaux liés contiennent des plastifiants, comme le PVC. Étant donné que ces petites molécules ne se mélangent pas bien avec les molécules de polymère, elles s'éloignent facilement de la surface du matériau ou de l'interface de liaison. Si les petites molécules migrées restent ensemble à l'interface, elles empêcheront l'adhésif de coller au matériau, provoquant ainsi l'échec de la liaison.

5. Pression

Lors du collage, appuyez sur les surfaces. Cela aide la colle à remplir facilement les petits trous du matériau, même les trous profonds et les petits tubes, et à réduire les mauvais autocollants. Pour les colles à faible adhérence, le fait de les presser les fera trop s'échapper et ne laissera pas assez de colle. Attendez donc que la colle devienne plus résistante avant d'appuyer. Cela chasse également l'air de la surface du matériau et réduit les bulles d'air dans la zone de collage. Pour les colles épaisses ou solides, un pressage est nécessaire lors du collage. Dans ces cas-là, vous devez souvent les chauffer correctement pour les rendre plus liquides ou les rendre liquides. Par exemple, la fabrication d'une couche de pressage isolante se fait sous chaleur et pression. Pour obtenir une adhérence solide, utilisez une pression différente pour différentes colles. Et normalement, utilisez une haute pression pour les colles solides ou épaisses, et une basse pression pour les colles fines.

6. Épaisseur de la couche de colle

Les couches de colle plus épaisses génèrent facilement des bulles d'air, des défauts et des cassures précoces. Vous devez donc rendre la couche de colle aussi fine que possible pour obtenir une liaison plus forte. De plus, lorsque des couches de colle épaisses sont chauffées, leur expansion crée davantage de contraintes thermiques dans la zone du joint, ce qui rend le joint plus facile à briser. Les contraintes sur les joints réels sont complexes, notamment les contraintes de cisaillement, les contraintes de pelage et les contraintes répétées. Premièrement, la contrainte de cisaillement : lorsqu'une force de traction décentrée est appliquée, la contrainte s'accumule aux extrémités de la liaison. Outre la force de cisaillement, il existe également une force de traction le long du joint et une force de déchirure à travers le joint. Lorsqu’un joint est soumis à une contrainte de cisaillement, plus le matériau à coller est épais, plus le joint est résistant. Deuxièmement, la contrainte de pelage : cela se produit lorsque le matériau à coller est mou. Les forces de traction et de cisaillement agissent sur le joint, et toute la force se concentre sur la surface colle/matériau, de sorte que le joint se casse très facilement. Étant donné que la contrainte de pelage est très dommageable, vous devez éviter les conceptions de joints qui en créent lors de la conception. Troisièmement, les contraintes répétées : la colle dans le joint s’use lentement à cause des contraintes répétées et se brise à des niveaux bien inférieurs à la contrainte statique normale. Les colles résistantes et extensibles, comme certaines colles caoutchouteuses, supportent bien les contraintes répétées.

7. Stress interne
   Premièrement, la contrainte de retrait : lorsque la colle durcit, son volume diminue en raison de l'évaporation, du refroidissement et des réactions chimiques, ce qui provoque une contrainte de retrait. Lorsque la force de retrait est supérieure à la force d’adhésion, la force de liaison apparente diminue considérablement. En outre, une répartition inégale des contraintes autour des bords de liaison ou des espaces dans la colle provoque une concentration des contraintes, ce qui augmente le risque de formation de fissures. Les colles cristallines rétrécissent davantage lorsqu'elles durcissent en raison de la cristallisation, ce qui crée également des contraintes internes dans le joint. Si vous ajoutez une certaine quantité de matériaux caoutchouteux qui peuvent cristalliser ou modifier la taille des cristaux, vous pouvez réduire les contraintes internes. L’ajout de durcisseurs aux colles à base de résine thermodurcissable en est le meilleur exemple. Par exemple, pour les colles phénoliques/acétales, lorsque la teneur en acétal est inférieure à 40 %, le joint présente uniquement une rupture d'interface ; lorsqu'il est supérieur à 40 %, il y a une rupture de cohésion et la force de liaison augmente beaucoup. Deuxièmement, le stress thermique : lorsque la résine fondue refroidit et durcit à des températures élevées, son volume diminue. Le lien le maintient en place, ce qui crée une contrainte interne à l'interface. Si les chaînes moléculaires peuvent glisser les unes sur les autres, la contrainte interne disparaîtra. Les principaux facteurs qui affectent la contrainte thermique sont le coefficient de dilatation thermique, la température ambiante, la différence de température et la différence de rigidité. Pour réduire les contraintes thermiques causées par les différents coefficients de dilatation thermique, vous devez rendre le coefficient de dilatation thermique de la colle proche de celui du matériau à coller. L'ajout de charges est un bon moyen : vous pouvez ajouter de la poudre du même matériau, ou des fibres et de la poudre d'autres matériaux.