Théories de l'adhésion (« My name is Bond »)

194 Chapitre 13. Pourquoi ça colle ?

Exemple 13.1.1 — Les complexes autoadhésifs (ou PSA). Certains adhésifs doivent

pouvoir coller instantanément et donc posséder du tack. C’est notamment le cas des

complexes autoadhésifs, plus simplement nommés PSA (Pressure Sensitive Adhesives),

famille qui englobe les vignettes autocollantes, le ruban adhésif, etc. (voir figure 13.2).

Figure 13.2 – Complexe autoadhésif

Définition 13.1.3 — Temps de prise. Temps pendant lequel les forces d’adhésion et de

cohésion se développent, ce qui entraîne une rigidification de l’assemblage collé. La

manipulation de l’assemblage collé est alors possible.

Définition 13.1.4 — Temps ouvert. Temps qui s’écoule entre le moment où la colle a

été étalée et celui où elle a perdu son pouvoir collant parce qu’elle a commencé à

sécher, ou à s’épaissir, ou à se refroidir dans le cas d’un adhésif thermofusible.

13.2 Théories de l’adhésion (« My name is Bond »)

Plusieurs théories ont été développées pour rendre compte du phénomène d’adhésion,

sans qu’aucune ne puisse prétendre à la généralité : selon les circonstances, l’une ou l’autre sera plus appropriée pour décrire les forces agissant à l’interface support / adhésif.

13.2.1 Ancrage mécanique

La théorie de l’ancrage mécanique, proposée en 1926 par Mac Bain, est la plus

ancienne des théories de l’adhésion. Elle considère que l’adhésion provient de l’ancrage physique d’un polymère (liant de l’adhésif) dans les aspérités d’un support, au moment de sa prise (durcissement). Cette théorie permet d’expliquer l’adhésion sur des supports rugueux comme le bois et le papier. Cependant, l’adhésion sur les supports parfaitement lisses suppose d’autres explications.

Figure 13.3 – L’ancrage mécanique se produit lorsque la colle durcit dans les aspérités du support 13.2 Théories de l’adhésion (« My name is Bond ») 195

R On retrouve ici l’importance du ponçage, notamment sur les surfaces lisses, pour

créer une accroche ; cela est également mis à profit lors de la préparation des surfaces avant mise en peinture.

13.2.2 Diffusion moléculaire

Proposé en 1963 par Voyutskii, le modèle de la diffusion moléculaire explique l’adhé-sion par la diffusion du liant de l’adhésif dans le support, ou l’interdiffusion de deux

supports plastiques (voir figure 13.4). Ce modèle explique l’adhésion pour les supports utilisant les adhésifs à double encollage (colles contact polychloroprène, latex naturels) et le collage des plastiques avec un solvant.

Figure 13.4 – Théorie de la diffusion moléculaire

13.2.3 Adsorption

Le phénomène d’adsorption est un phénomène de surface par lequel des molécules se fixent sur un substrat solide en formant des liaisons avec lui. Deux cas peuvent être distingués :

• Chimisorption : des liaisons covalentes sont formées avec le substrat. Certains

solides en effet possèdent en surface des groupes fonctionnels, tels que des groupes hydroxyles -OH (bois, verre, métaux). On peut alors utiliser des agents de couplage c’est-à-dire des polymères susceptibles de réagir avec ces fonctions, et possédant d’autres groupes fonctionnels susceptibles de réagir avec des adhésifs (par exemple

des fonctions amines, qui réagissent avec les époxy). La figure 13.5 représente la réaction entre un organosilane et des groupes hydroxyles en surface du verre.

Figure 13.5 – Utilisation d’agents de couplage à base d’organosilanes pour le collage du verre

• Physisorption : des liaisons physiques de type liaisons de Van der Waals ou liaisons 196 Chapitre 13. Pourquoi ça colle ?