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Auteur(s)
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Philippe COGNARD : Ingénieur de l’École supérieure de physique et de chimie industrielles de Paris - Directeur commercial à la société Bostik Findley - Expert près les tribunaux
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Jusqu’à la seconde Guerre mondiale, l’assemblage des matériaux s’effectuait principalement par des moyens mécaniques : boulons, vis, rivets, brasage (des métaux), couture (des cuirs et textiles). Seuls la fabrication de meubles et l’emballage faisaient un peu appel au collage.
C’est au cours de cette guerre que l’assemblage par collage a pris son essor. D’une part, le développement de nouveaux produits chimiques apportant de nouvelles propriétés d’adhérence, de durcissement nécessaire au contrôle de la prise des colles, de durabilité, entre autres, a permis d’adapter cette technique d’assemblage à d’autres applications. D’autre part, le collage a tiré partie du développement de l’industrie aéronautique en temps de guerre, les constructeurs américains et anglais commençant à utiliser cette technique pour la fabrication d’éléments de structure d’avions en grandes séries.
Le marché du collage s’est alors élargi aux autres secteurs industriels. Ainsi, le marché français des colles et adhésifs est passé de quelque 5 000 t /an en 1920 à 400 000 t /an en 2000.
L’objet de cet article est l’étude des mécanismes d’adhérence, des caractéristiques des produits, des règles générales de conception, les principaux types de colles, adhésifs et produits d’étanchéité destinés à l’assemblage solide et permanent des principaux matériaux structuraux ou semi-structuraux (métaux, matières plastiques, bois, verre, élastomères…).
Cet article constitue la première partie d’un ensemble consacré au collage des matériaux :
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— Collage des matériaux. Mécanismes. Classification des colles [BM 7 615] ;
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— Collage des matériaux. Caractéristiques et mise en œuvre des colles ;
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— Collage des matériaux. Pour en savoir plus .
Le collage des matériaux fait également l’objet de plusieurs articles spécialisés dans la collection des Techniques de l’Ingénieur auxquels le lecteur pourra se reporter.
L’abréviation CND est utilisée pour contrôle non destructif.
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Conception et calcul des joints collés
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3. Mécanismes du collage : principes théoriques
3.1 Définitions
Une colle (ou un adhésif) est un produit chimique qui permet d’assembler deux matériaux.
On appelle colle, les colles traditionnelles telles que les colles vinyliques ou colles blanches, les colles à base de caoutchouc (colles contact ou néoprène…) et certaines colles thermodurcissables : urée-formol.
On tend de plus en plus à appeler adhésifs les colles modernes, performantes, telles que les époxydes, polyuréthanes, thermofusibles (ou hot melts ), les cyanoacrylates et anaérobies, les acryliques.
D’abord liquide ou fluide, la colle est étalée sur l’une (ou sur les deux) surfaces à assembler et s’y accroche par divers mécanismes physiques ou chimiques. C’est le phénomène dit d’adhésion 3.2.
Puis, les matériaux sont assemblés et la colle durcit ou sèche : c’est ce que l’on appelle le durcissement ou le séchage ou la prise ou la polymérisation de la colle, qui met en œuvre divers mécanismes physiques et chimiques 3.3.
Les colles (ou adhésifs) se caractérisent donc par l’adhésion et la cohésion (ou solidité finale).
La norme EN 923 définit tous les termes utilisés dans le collage.
HAUT DE PAGE3.2 Adhésion
L’adhésion est une liaison interfaciale. Les forces de liaison peuvent être soit d’origines physiques, soit d’origines chimiques. Le phénomène d’adhésion fait intervenir plusieurs facteurs.
HAUT DE PAGE
Considérons un liquide mis en contact avec un solide.
La variation d’énergie libre du système solide/liquide correspond au travail nécessaire pour séparer un élément de surface unitaire.
Ce travail correspond à l’énergie...
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