Familles d’adhésifs et caractérisation d’un collage structural

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 II^e siècle après J.C., avant l'arrivée du codex, puis du livre actuel, il connaît au XX^e et XXI^e 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.