


Image d’en-tête avec l’aimable autorisation de DuPont
Les composants liés à l’aide d’adhésifs sont tout autour de nous. Les écrans de téléphones cellulaires, les panneaux d’isolation, les dissipateurs thermiques pour ordinateurs, les composants de refroidissement des batteries de voitures électriques et les boîtiers de moteurs électriques en sont quelques exemples.
Pour appliquer ces adhésifs, les fabricants ont recours au collage par adhésif. En raison de ses nombreux avantages, il est très souvent utilisé pour remplacer les soudures et les attaches mécaniques (vis, boulons et rivets).
Dans cet article, vous en saurez davantage à propos des aspects essentiels de ce processus et vous découvrirez en quoi il est important de préparer les surfaces afin d’obtenir des liaisons solides.
Table des matières
- Qu’est-ce que le collage par adhésif ?
- Pourquoi le collage par adhésif est-il utilisé ?
- Comment le collage par adhésif fonctionne-t-il ?
- Quels sont les avantages du collage par adhésif ?
- En quoi la préparation des surfaces améliore-t-elle le collage ?
- Quelles sont les méthodes de préparation des surfaces ?
- Comment évaluer la résistance d’adhésion d’un collage par adhésif ?
- Préparation de surface au laser pour améliorer les performances du collage par adhésif
Qu’est-ce que le collage par adhésif ?
Le collage par adhésif consiste à joindre des surfaces à l’aide de matériaux adhésifs comme des adhésifs liquides, des pâtes, des rubans adhésifs ou des feuilles. Pendant le collage, les adhésifs s’entrelacent de manière mécanique et se collent chimiquement aux substrats (c.-à-d. à la surface sur laquelle ils sont collés).
Des applicateurs sont utilisés pour appliquer des adhésifs liquides et des pâtes. Ils permettent de contrôler avec précision la quantité et le placement de l’adhésif sur les surfaces à coller. D’autres types d’adhésifs peuvent être appliqués sans applicateurs, par exemple en exerçant une pression.
Pourquoi le collage par adhésif est-il utilisé ?
Le collage par adhésif est très répandu dans l’industrie manufacturière. Il est notamment utilisé au sein du secteur automobile, aérospatial, médical, électronique et d’emballage alimentaire. Les fabricants l’utilisent pour joindre toutes sortes de surfaces et de matériaux dissemblables, y compris des métaux, des céramiques, du verre, des plastiques, des caoutchoucs et des composites.
Au sein du secteur automobile, le collage par adhésif joue un rôle de plus en plus important en raison de l’électrification des transports. Le collage par adhésif permet de répondre plus facilement aux exigences des véhicules électriques que d’autres solutions comme la soudure ou la fixation mécanique.
Ce processus aide les fabricants de voitures électriques à concevoir des véhicules plus légers tout en les protégeant des conditions environnementales, à gérer la température grâce à la conduction thermique et l’isolation, à leur fournir une isolation électrique et à renforcer leur intégrité structurelle.
Voici quelques exemples de la manière dont le collage par adhésif est utilisé dans le cadre de la fabrication de voitures électriques :
- Des adhésifs structurels sont utilisés dans les batteries structurelles, leur permettant ainsi de jouer un rôle essentiel dans la structure portante tout en fournissant de l’énergie.
- Des adhésifs thermoconducteurs sont utilisés dans les plaques et tubes de refroidissement pour aider à faire circuler la chaleur depuis les batteries vers les dissipateurs thermiques.
- Des liquides d’étanchéité sont utilisés pour isoler les boîtiers de moteurs électriques afin de les protéger davantage contre des facteurs tels que l’eau, la poussière, le sel de voirie ou des fluides.
Comment le collage par adhésif fonctionne-t-il ?
Selon le type d’adhésif, le processus de collage peut être amené à varier.
Les adhésifs durcissants subissent une réaction chimique pour former une liaison. La réaction peut être déclenchée par différents facteurs.
- Les adhésifs durcissants à chaud, par exemple, subissent une réaction chimique lorsqu’ils sont exposés à des températures élevées.
- De la même manière, les adhésifs durcissants aux UV doivent être exposés à une lumière ultraviolette pour durcir.
- La plupart des adhésifs époxydes sont des adhésifs à durcissement en deux parties parce qu’une résine et un agent de durcissement doivent être mélangés pour déclencher une réaction chimique et lancer le processus de durcissement.
D’autres types d’adhésifs n’ont pas besoin de durcir pour former une liaison. Ils reposent sur d’autres mécanismes.
Les adhésifs à base de solvant, par exemple, reposent sur l’évaporation d’un solvant pour passer de l’état liquide à solide. Le matériau adhésif adhère aux surfaces lorsqu’il atteint son état solide.
Les adhésifs sensibles à la pression, que l’on peut appliquer en exerçant simplement une pression, sont un autre exemple. Ils peuvent notamment inclure les bandes adhésives sensibles à la pression, telles que les rubans de masquage ou les rubans adhésifs en toile.
Quels sont les avantages du collage par adhésif ?
Si l’on trouve des adhésifs partout autour de nous, ce n’est pas pour rien. Ils présentent de nombreux avantages en comparaison avec d’autres méthodes de collage.
Avantage | Explication |
Peuvent coller des matériaux dissemblables |
Des adhésifs peuvent être utilisés pour coller différents types de matériaux. Cette polyvalence peut donner naissance à des conceptions et des assemblages innovants. |
Alourdissent moins les assemblages |
Les adhésifs alourdissent généralement très peu les assemblages en comparaison avec des attaches mécaniques ou des soudures, ce qui peut faire une grande différence pour des applications où le poids a son importance, par exemple dans le secteur aérospatial ou automobile. |
Renforcent la protection contre les facteurs environnementaux |
Les liaisons adhésives peuvent isoler les matériaux collés des facteurs externes environnementaux, tels que l’eau et la poussière, afin de les protéger. Cela permet de renforcer leur durabilité et leur longévité, notamment au sein d’environnements extérieurs et difficiles. |
Dotent les assemblages de propriétés mécaniques robustes |
Les adhésifs peuvent distribuer la contrainte de manière plus régulière sur les joints collés, afin de créer des liaisons plus solides et durables. Ils peuvent donc renforcer les propriétés mécaniques des assemblages. |
Peuvent servir de conducteurs ou d’isolants thermiques |
Selon le matériau adhésif utilisé, les adhésifs peuvent fonctionner comme des thermoconducteurs ou des isolants. Cette propriété permet de gérer la température avec précision dans une variété d’applications, aussi bien pour les composants électroniques qu’automobiles. |
Peuvent servir de conducteurs ou d’isolants électriques |
Les adhésifs peuvent également servir de conducteurs ou d’isolants électriques. Ils peuvent donc être utilisés sur des dispositifs électroniques où des connexions électriques doivent être établies ou protégées. |
En quoi la préparation des surfaces améliore-t-elle le collage ?
Nous avons déjà entièrement décrit le processus de préparation des surfaces pour le collage par adhésif dans une autre publication, donc nous nous contenterons de le récapituler brièvement ici.
Avant de procéder à un collage par adhésif, les surfaces doivent être impérativement préparées pour obtenir une liaison solide.
Les substrats doivent être exempts de contaminants et assez rugueux, et ils doivent présenter une composition chimique qui favorise le collage. Voici comment chacun de ces aspects favorise une liaison solide.
- Retrait des contaminants : des contaminants tels que des oxydes ou des graisses peuvent interférer avec le processus de collage. En les retirant, vous éliminez les risques de réactions chimiques non désirées entre l’adhésif et les contaminants. Vous libérez également l’énergie de la surface, ce qui favorise la création de liaisons entre le substrat et l’adhésif.
- Surface rugueuse : les surfaces rugueuses présentent une plus grande surface à laquelle les adhésifs peuvent adhérer. Elles améliorent l’entrelacement mécanique et favorisent la formation des liaisons chimiques.
- Modification de la composition chimique : la composition chimique de la surface peut affaiblir ou bien renforcer les liaisons chimiques. En ajoutant de nouvelles molécules ou en réarrangeant la configuration des atomes sur la surface afin de former de nouvelles molécules, on peut créer une surface plus favorable aux liaisons chimiques.
Quelles sont les méthodes de préparation des surfaces ?
Différents traitements peuvent être effectués pour préparer les surfaces au collage par adhésif. Voici les traitements les plus répandus au sein de l’industrie manufacturière :
- Traitements chimiques : les produits chimiques peuvent tout faire. Ils peuvent dissoudre les contaminants, graver la surface pour la rendre rugueuse et introduire de nouveaux éléments sur elle pour créer une composition chimique favorable. Nous pouvons citer l’exemple des bains de produits chimiques dans lesquels les pièces sont plongées ou bien des apprêts directement appliqués sur la surface. Cependant, il est important de noter que les produits chimiques présentent de nombreux inconvénients en matière de sécurité, de gestion environnementale et de coûts.
- Nettoyage laser : comme les produits chimiques, les lasers peuvent tout faire. Ils peuvent retirer les oxydes et les contaminants de la surface, modifier sa texture et introduire des oxydes bénéfiques afin de favoriser des liaisons solides. Bien que les lasers requièrent un investissement considérable, leurs coûts d’entretien et d’exploitation sont assez faibles. En raison de leur grande précision, il s’agit de la meilleure solution pour traiter des zones localisées sans endommager les composants à proximité.
- Abrasion mécanique : les méthodes telles que le ponçage, le meulage et le décapage au jet abrasif sont efficaces afin de rendre une surface rugueuse. Néanmoins, en ce qui concerne le nettoyage, ces méthodes peuvent uniquement retirer des oxydes et des contaminants inorganiques. Elles doivent être accompagnées de prétraitements chimiques afin de s’assurer que l’ensemble des contaminants sont éliminés. Les matériaux abrasifs peuvent également produire beaucoup de poussières, qui peuvent être difficiles à gérer. Les poussières peuvent recontaminer le substrat et le rendre moins abrasif.
Comment évaluer la résistance d’adhésion d’un collage par adhésif ?
Dans l’industrie manufacturière, les collages par adhésif doivent satisfaire certaines spécifications selon la manière dont les produits seront utilisés au cours de leur durée de vie utile. En fonction des besoins, on peut tester des types de contraintes mécaniques spécifiques.
Par exemple, des essais de cisaillement et d’arrachement sont souvent effectués sur les batteries des véhicules électriques pour vérifier qu’elles peuvent résister à de lourdes charges (en tant que composants de la structure portante), à des vibrations constantes et à des forces dynamiques pendant les accélérations et les arrêts.
Les testeurs de force peuvent indiquer la force en mégapascals qu’un joint adhésif peut supporter avant de se rompre. Vous pouvez consulter les résultats de ces tests ici.
Si une rupture d’adhésion se produit au cours de ces tests (c.-à-d. si le joint entre le substrat et l’adhésif se brise), cela signifie que la résistance d’adhésion peut encore être renforcée. L’objectif consiste à obtenir une liaison si solide que, lorsqu’il y a une rupture, celle-ci se produit à l’intérieur de l’adhésif. On parle alors de rupture de cohésion.
Différence entre rupture d’adhésion et rupture de cohésion. Avec l’aimable autorisation de Tom Brown
Préparation de surface au laser pour améliorer les performances du collage par adhésif
La préparation de la surface joue un rôle essentiel dans l’obtention de la résistance d’adhésion nécessaire afin de prévenir toute rupture d’adhésion. Si vous souhaitez optimiser votre processus de collage, nous pouvons vous aider à effectuer une préparation laser des surfaces.