Présentation
En anglaisRÉSUMÉ
Suite à l’évolution des propriétés mécaniques des adhésifs, et donc à la multitude des applications industrielles, le collage fait partie incontestablement des techniques les plus modernes d’assemblage. Cet article présente les propriétés des principaux adhésifs structuraux et non structuraux disponibles à ce jour, ainsi que les problèmes soulevés par l’utilisation du collage en fabrication industrielle. La mise en œuvre et l’exploitation d’une méthode de caractérisation d’un collage structural par éprouvette sont ensuite exposées.
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Due to evolution of mechanical properties of adhesives and the growth of many new industrial applications, adhesive bonding is now particularly suitable in modern technics of assembly. This article deals with major structural and non structural adhesives and their properties up to dates, as well as difficulties and solutions to choose adhesives for industrial applications. Finally, mechanical tests on steel samples bonded with structural adhesives are presented.
Auteur(s)
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Chantal BRETTON : Head of development - ArcelorMittal, Alleur, Belgique
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Gilbert VILLOUTREIX : Ancien professeur des universités - Conservatoire national des arts et métiers (CNAM), Paris, France
INTRODUCTION
Travaux de recherche efficaces, progrès technologiques, réalisations techniques de pointe, démarches commerciales ont su faire pénétrer les adhésifs jusque dans la vie courante.
Si le collage était déjà bien connu dans l’Antiquité égyptienne notamment pour associer des feuilles de papyrus accolées les unes aux autres pour former un rouleau d'écriture (département des Antiquités égyptiennes du musée du Louvre), ancêtre de la forme du livre jusqu'au IIe siècle après J.C., avant l'arrivée du codex, puis du livre actuel, il connaît au XXe et XXIe siècle la plus forte expansion des technologies modernes d’assemblage : il n’est point de domaine technique qui puisse ignorer l’importance de l’assemblage par collage.
Les papiers, les cartons, les tissus, les cuirs, les plastiques, les bois, les métaux, les minéraux connaissent maintenant d’innombrables applications nouvelles grâce au collage.
L’industrie aérospatiale en grand précurseur du progrès technologique, forte de son autorité, a ouvert la voie à toute l’industrie de la construction.
Les premières applications de collage d’acier datent du début des années 1970 et connaissent un essor important malgré une tradition très affirmée pour la soudure et les assemblages mécaniques.
En raison de l’évolution des caractéristiques des adhésifs à propriétés mécaniques améliorées et adaptées aux matériaux mis en œuvre qui a engendré une multitude d’applications industrielles, le collage occupe, à juste titre, une place de choix parmi les techniques les plus modernes d’assemblage.
L'article présenté dans la rubrique semi-produits de ce traité concerne le collage structural par adhésif appliqué à des assemblages dont le module d’élasticité des substrats est élevé par rapport à celui du polymère adhésif. Les produits adhésifs (ou colles) d'origine animale ou végétale ne sont a priori pas pris en compte.
Pour analyser et prédire le comportement d’un assemblage collé de ce type, on ne dispose pas jusqu’alors d’une théorie unique capable d’interpréter les phénomènes lors du collage ni d’une approche de synthèse intégrant le choix des conceptions, produits et procédés.
Une attention particulière est portée sur l’étude intrinsèque de l’adhésif et celle du joint collé à simple recouvrement sollicité en traction-cisaillement. Ces éléments permettent en particulier d’étudier les phénomènes d’adhésion et de tenue en milieu chaud et humide en vue d’une conception d’assemblage collé optimale assurant une garantie de durabilité, appréciée notamment par les industriels.
L’objectif de cet article est de définir les principaux adhésifs structuraux utilisés à ce jour et de déterminer une procédure reproductible de mise en œuvre et de caractérisation des éprouvettes de contrôle, afin de dégager les paramètres fondamentaux liés au substrat, au revêtement et à l’adhésif qui conditionnent les valeurs de résistance aux sollicitations.
Le lecteur désirant approfondir ses connaissances sur le collage structural pourra consulter la rubrique Collage du traité Génie mécanique des Techniques de l'Ingénieur.
MOTS-CLÉS
KEYWORDS
glues | bonding | mechanical tests | industrial steel
VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 2005 par Chantal BRETTON, Gilbert VILLOUTREIX
DOI (Digital Object Identifier)
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5. Conclusion
La variété sans cesse élargie d'adhésifs créés et proposés au marché économique et industriel renforce l'idée de la poursuite de la croissance en particulier pour les produits innovants et durables. Les nouvelles formulations devront répondre aux besoins sociétaux rapidement évolutifs, en tenant compte de la prise de conscience environnementale bien présente et de l'arrivée de nouvelles formes de technologie protectrices pour l’être humain.
Après évaluation des risques, par exemple, chimiques, en particulier pour les adhésifs à base solvants ou contenant des substances nocives pour la santé, les produits finaux classés dangereux devront être éliminés. Ils sont déjà remplacés pour certains et progressivement substitués pour d'autres par des composés au profil moins marqué comme le souhaite l'INRS.
Les performances peuvent cependant s'en trouver affectées. Ainsi la suppression de certains solvants organiques entrant dans la formulation d'adhésifs, et éliminant de fait le produit final, constitue un obstacle aux propriétés remarquables obtenues pour le collage, en l'attente de résultats substitutifs positifs de la recherche scientifique.
Les collages structuraux à hautes performances en souffrent le plus. Ils sont indispensables à la conduite des grandes évolutions technologiques aussi bien dans le domaine des transports, de l'électronique, du spatial que celui du médical…
Les performances de ces collages structuraux, tout en devenant plus « écoresponsables » et en respectant les règles d'hygiène et sécurité mises en place rapidement par les autorités européennes et internationales, devront enfin encore être améliorées.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BERNARD (D.) - Les colles et adhésifs : différentes familles et marchés. - Chimie Paris, p. 12 (1995).
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(2) - KHARAT (S.) - Recent developments in structural adhesives, Paintindia. - Vol. LXX, n° 12 (2020).
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(3) - DUBOIS (P.), FONTAINE (E.), VILLOUTREIX (G.) - Technologie. - Presses Universitaires de France (1991).
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(4) - AY (S.) - What are structural adhesives. - Adhesives & Sealants Industrie vol. 26, n° 10 (2019).
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(5) - PENN (L.S.), CHIAO (T.T.) - Epoxy resins. - P. 57-85 (1992).
-
(6) - BEHM (D.), GANNON (J.) - Epoxies. - Engineered Materials Handbook (vol. 3) Adhesives and Sealants, ASM International (1990).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Collage des matériaux. Mécanismes. Classification des colles.
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Structure moléculaire des polymères....
NORMES
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Plastiques. Détermination des propriétés en traction. Partie 1 – Principes généraux. Indice de classement : T 51034. - NF EN ISO 527 - Mars 1996
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Plastiques – Détermination des propriétés en traction – Partie 2 : conditions d’essai des plastiques pour moulage et extrusion. Indice de classement : T51-034-2. - NF EN ISO 527-2 - Juillet 1996
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Plastiques – Détermination des propriétés en traction – Partie 3 : conditions d’essai pour films et feuilles. Indice de classement : T51-034-3. - NF EN ISO 527-3 - Octobre 1995
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Plastiques – Détermination des propriétés en traction – Partie 4 : conditions d’essai pour les composites plastiques renforcés de fibres isotropes et orthotropes. Indice de classement : T51-034-4. - NF EN ISO 527-4 - Juillet 1997
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Plastiques – Détermination des propriétés en traction – Partie 5 : conditions d’essai pour les composites plastiques renforcés de fibres unidirectionnelles. Indice de classement : T51-034-5. - NF EN ISO 527-5 - Juin 1997
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