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Le collage, longtemps considéré comme une technique d’assemblage mal maîtrisée, a fait ses preuves. Les différentes chimies de résines, de colles et d’adhésifs permettent désormais de couvrir la plupart des applications de collage structural ou instantané aussi bien que les applications d’étanchéité. C’est pour cette raison que bon nombre de sociétés de tous horizons industriels utilisent aujourd’hui nos gammes de collage pour améliorer les propriétés fi nales de leur produits et les rendre ainsi plus compétitifs. A titre d’exemple, il est possible d’obtenir:
Une meilleure résistance à la fatigue des structures. Industrie de la construction, de l’automobile ou des transports...
Un gain de poids, synonyme des performances et d’économies dans le domaine de la compétition ou des transports.
Des propriétés d’isolation ou de conduction thermique. Suppression des ponts thermiques sur les structures collées de camions frigorifi ques...
Des propriétés d’isolation ou de conduction électrique. Etanchéité de boîtiers électriques...
Un aspect plus soigné des produits. Collage de poignées de cafetières en lieu et place d’opération de sertissage. Collage d’ensemble de PLV...
Ces quelques applications ne sont là que pour illustrer l’étendue des possibilités qu’offre l’assemblage par collage, et ce, bien au-delà du design ou de la fonctionnalité des équipements.
Il est toutefois essentiel d’être clairement conseillé durant le développement de tels projets. C’est le rôle de notre DIVISION ADHESIFS.
Nos Ingénieurs Commerciaux et nos Chefs Produits sont là pour vous épauler dès la réalisation de votre cahier des charges. Vous pourrez également vous appuyer sur leur expérience et leurs connaissances en matériaux et procédés afi n d’optimiser vos coûts.
Nous tenons également à votre disposition des moyens d’essais pointus pour évaluer les performances mécaniques et les propriétés de vieillissement de vos assemblages.
SAMARO concentre l’expertise de ses partenaires, DOW CORNING®, ITW PLEXUS®, PERMABOND®, SCOTT BADER®, Dr HONLE® / WELLOMER®, et vous en fait bénéfi cier au travers de ce guide.
Votre interlocuteur SAMARO vous aidera à l’exploiter au mieux.
Vous pouvez également contacter notre Service Clients par téléphone au 0.826.888.008 (0,15 € la minute) ou par fax au 0.426.680.668.
INTRODUCTION
Le collage, longtemps considéré comme une technique d’assemblage mal maîtrisée, a
LA THÉORIE DU COLLAGE
COLLAGE STRUCTURAL
COLLAGE INSTANTANÉ
SYSTÈMES DE DÉPOSE
SOM
MAI
RE
32
..............................................P 4/7
..............................................P 8
..............................................P 10/12
..............................................P 13
..............................................P 14/15
..............................................P 16/19
..............................................P 20/23
..............................................P 24
..............................................P 26/29
..............................................P 30/31
..............................................P 32/35
...............................................P 36
...............................................P 38/39
...............................................P 40/41
...............................................P 42/43
...............................................P 44/47
Méthacrylates
Époxy
Uréthanes acrylates
Silicones
Anaérobies
Cyanoacrylates
Adhésifs UV
Matériels UV
Silicones
MSP
Anaérobies
ÉTANCHÉITÉ
LA THEORIE DU COLLAGE
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L’utilisation d’adhésifs (4500 av. JC) est antérieure à l’apparition de l’écriture (3500 av. JC). Ces adhésifs étaient d’origine végétale ou animale (poix, cire, os, goudron).Les premiers caoutchoucs et résines apparaissent pendant la révolution industrielle vers 1870 en solution benzénique, pour des applications de collage de bois, tissus, cuir et carton.Les premières colles dites «structurales», apparaissent au début du 20e siècle, mais ce n’est qu’après la seconde guerre mondiale, et les progrès de l’industrie chimique durant cette période, qu’apparaissent les premières applications industrielles des colles polychloroprènes.
Fonction du collage :
Assembler 2 éléments entre eux et assurer leur maintien permanent, sous contrainte ou non, et/ou l’étanchéité entre les surfaces en contacts.
Avantages du collage :
- Préservation des structures et de l’esthétisme (pas de perçage) - Amortissement des chocs et vibrations - Réduction du bruit - Allègement des structures (densité des adhésifs) - Meilleure répartition des contraintes - Meilleure tenue à la fatigue - Protection corrosion des interfaces - Liaison étanche - Assemblage mixte
Limites du collage :
- Résistance à la température - Liaison indémontable - Pas de contrôle non destructif - Formation du personnel - Préparation de surface - Nombreux paramètres à contrôler (T°C, HR%, ratio)
Un peu de vocabulaire...
Avant de parler de collage et des théories de l’adhésion, il est nécessaire de connaître un certain nombre de termes propres au collage.
Introduction
Généralités
L’utilisation d’adhésifs (4500 av. JC) est antérieure à l’apparition de l’écriture (3500 av. JC). Ces
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LA THEORIE DU COLLAGEOn distingue 2 types de forces :
Forces de cohésion : Elles sont directement liées aux propriétés mécaniques de l’adhésif et indépendantes des substrats à assembler.
Forces d’adhésion : Elles sont le résultat des différentes interactions moléculaires à l’interface entre l’adhésif et les substrats.
Les différents types d’adhésion :
Mécanique : L’adhésion du produit est directement fonction de la rugosité du substrat. L’adhésif vient pénétrer dans les aspérités de ce dernier. Ce type d’adhésion est présent dans tous les cas.Chimique : Des liaisons de covalence1 se forment à l’interface entre l’adhésif et le substrat. Ce phénomène n’intervient que dans certains cas.Diffusion : Le substrat et l’adhésif s’interpénètrent, il existe une solubilité mutuelle entre les deux matériaux (solution solide).Thermodynamique : Des liaisons faibles, les forces de Van Der Waals2, s’établissent à l’interface entre le substrat et l’adhésif. Elles sont dues à une répartition dissymétrique des charges positives et négatives entraînant la formation de dipôles3.
La théorie de l’adhésion
1 Liaison de covalence (ou liaison covalente) : Une liaison covalente est un type de liaison chimique dans laquelle chacun des atomes liés met en commun un ou plusieurs électrons de ses couches externes. C’est ce phénomène qui produit l’attraction mutuelle entre atomes.
2 Liaison de Van Der Waals : Une liaison de Van Der Waals est une interaction de faible intensité entre atomes, molécules, ou une molécule et un cristal.
3 Dipôle : En électromagnétisme, un dipôle désigne deux charges opposées +q et -q séparée d’une distance p. Un dipôle peut être permanent, comme par exemple une molécule polaire, ou bien induit, comme par exemple un nuage électronique qui se déforme sous l’action d’un champ extérieur.
Introduction
GénéralitésForces de cohésion
Forces d’adhésion
Forces d’adhésion
Molécules d’adhésif
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Dans un protocole de collage industriel, cette phase est primordiale. En effet, même après avoir choisi l’adhésif le plus adapté à une application donnée, si la préparation des surfaces n’est pas correctement réalisée, les propriétés fi nales d’assemblage peuvent être aléatoires. Ci-après, voici différentes étapes que peut comporter la préparation de surface :
Nettoyage/dégraissage :
Cette opération a pour but d’éliminer tous les résidus (graisses, poussières, eau) présents à la surface des substrats et qui pourraient être un obstacle à l’adhésion. Cette opération est indispensable quelle que soit l’application (des produits de nettoyage/dégraissage sont disponibles dans la gamme SAMARO).
Amélioration de l’adhésion :
Abrasion : Une abrasion mécanique permet d’augmenter la rugosité de la surface et ainsi de favoriser une accroche mécanique.Corona : Oxydation et augmentation de la porosité de la surface du substrat par une exposition à une décharge électrique.Plasma : Bombardement, à faible pression, de la surface du substrat avec des gaz ionisés, comme l’argon, l’hélium, l’hydrogène ou l’oxygène afi n d’augmenter son énergie de surface.Flammage : Oxydation de la surface du substrat par une brève exposition à la chaleur d’une fl amme.Primaire : Pour obtenir une meilleure accroche de l’adhésif sur un substrat, il est possible d’utiliser un primaire. Exemple : Utilisation des silanes pour améliorer l’adhésion des silicones sur certains substrats (bois, ciments,...)
La préparation de surface
Énergie de surface :
L’adhésion d’un adhésif à un substrat est directement liée à l’énergie de surface de ces derniers. Pour obtenir un bon mouillage de la surface, l’adhésif doit avoir une énergie de surface inférieure à celle du substrat.
Quelques valeurs théoriques1 :
Matériaux Energie de surface(mN/m ou Dynes/cm)
PTFE 18Polyéthylène (PE) 30Polypropylène (PP) 30Adhésif base acrylique 31Adhésif base époxydique 33Polychlorure de Vinyle (PVC) 39Verre 100Métaux >500
1 Les valeurs de ce tableau sont indicatives.
MouillabilitéSchéma de principe
θ < 90° : bonne mouillabilitéθ > 90° : mauvaise mouillabilité
Vapeur
Liquide
Solide
θ
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Un collage peut être soumis à différents types de sollicitations mécaniques, certaines ne sont pas conseillées. Il est toujours préférable de les prévoir en bureau d’études, dès la conception d’un assemblage collé.
Les sollicitations
Traction / ArrachementCas plutôt défavorable, à éviter,
notamment dans le cas d’adhésifs ayant une adhésion mécanique pure.
CompressionCas favorable, les adhésifs
résistent généralement bien à des contraintes de
compression.
CisaillementCas favorable, c’est le type de
sollicitation le mieux supporté par les adhésifs. Il est d’ailleurs conseillé de prévoir ce paramètre dès la phase de conception d’un assemblage collé.
Clivage / PelageCas très défavorable, à éviter
absolument, générant des contraintes en «cascade».
Risque important de rupture adhésive.
Les faciès de ruptures
Rupture adhésiveCas défavorable, l’accroche de l’adhésif
sur le substrat n’est pas bonne.
Mauvaise préparation de surface, énergie de surface trop faible,
surface grasse, adhésif non adapté…
En fonction du cahier des charges, le cas peut être favorable ou non. En fonction du cahier des charges,
le cas peut être favorable ou non.
Lorsqu’un collage est trop fortement sollicité, il se produit une rupture. Il existe plusieurs faciès de rupture :
Rupture cohésiveL’adhésif s’est «déchiré», il a été utilisé
au maximum de ses performances.
Rupture du substratLe substrat a cédé avant l’adhésif, la résistance cohésive de l’adhésif est supérieure à celle du substrat.
COLLAGESTRUCTURAL
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DÉFINITION
CRITÈRES DE CHOIX
Un collage structural permet de garantir l’intégrité d’un assemblage lorsqu’il est soumis à des sollicitations mécaniques importantes pendant sa durée de vie prévue, dans son environnement de fonctionnement.
Une valeur type de 7 MPa est donnée de manière théorique, mais les résistances cohésives des matériaux doivent être prises en compte.
Exemple : Le polyester a une résistance cohésive de l’ordre de 6 MPa. Toute colle ayant une résistance cohésive supérieure à 6 MPa et développant des forces d’adhésion du même ordre sur le polyester sera considérée comme structurale pour ce substrat.
La sélection d’un produit se fait en fonction d’un certain nombre de critères défi nis dans le cahier des charges :
- Nature des substrats : Choix des technologies de collage possibles, choix du dégraissant adapté (notamment pour le collage de plastiques, il faut choisir un dégraissant non agressif), abrasion nécessaire, utilisation d’un primaire ...
- Dimensions des surfaces à coller :Détermination du temps de travail de l’adhésif.
- Nombre de collages à réaliser :Choix d’un conditionnement adapté et du mode de dépose.
- Jeu d’assemblage :Détermination de la viscosité adaptée.
- Environnement :Température de service, milieu salin, humidité, produits chimiques, intempéries, UV …
- Sollicitations, contraintes : Souplesse, rigidité, chocs, vibrations, fatigue …
- L’esthétisme :Choix de la couleur, transparence…
Méthacrylates
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PLEXUS® propose une large gamme d’adhésifs structuraux capables de coller une grande variété de matériaux. Ils sont particulièrement adaptés au collage des thermoplastiques et thermodurcissables, ainsi qu’à celui des métaux.Ce sont des produits bi-composants développés pour réaliser des collages performants dans des conditions diffi ciles pour de larges champs d’applications : automobile, construction, véhicules industriels, industrie ferroviaire ...
Schéma de composition :
Caractéristiques :
Tenue en température : Plage typique entre -40°C et +120°C.
Adhésion :Bonne adhésion sur les thermodurcissables, thermoplatiques, plastiques fi brés, métaux ...
Propriétés mécaniques :Résistance mécanique élevée, excellente résistance aux chocs et vibrations ainsi qu’au variations thermiques. Excellente résistance à la fatigue (Technologie brevetée : Système CORESHELL).
Environnement :Produits recyclables (Thermoplastiques).
Stabilité chimique :Bonne résistance aux acides et aux bases (pour des pH compris entre 3 et 10), aux solutions salines, aux hydrocarbures.
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Remarques :
- Le styrène inhibe la polymérisation des méthacrylates. Eviter l’utilisation de ces produits sur des résines “vertes” (non totalement polymérisées).
- L’odeur caractéristique des méthacrylates n’est pas toxique. Cependant, pour améliorer le confort des opérateurs, il est possible d’utiliser une ventilation adaptée.
- Il est conseillé de stocker les méthacrylates PLEXUS® à des températures comprises entre 12 et 23°C, cependant ils ne doivent en aucun cas être exposés à des températures inférieures à 0°C.
- Préparation de surface : Les méthacrylates ne nécessitent pas de préparation de surface dans de nombreux cas, cependant un dégraissage est toujours nécessaire, quelle que soit la nature des substrats.
Désignation Description Couleur
Ratio demélange
(en volume)
Viscosité(cP)
Temps de
travail(min)
Temps de
fi xation(min)
Résistanceau
cisaillement(MPa)
Allongementà la rupture
(%)
Jeu maximum
(mm)
Adhésif Activateur
MA300 Multifonction Crème 1:140 000-60 000
40 000-60 000
4-6 12-15 20 - 25 15 - 25 4
MA310 Plastiques diffi ciles Crème/Gris 1:140 000-60 000
40 000-60 000
15-18 30-35 20 - 25 5 - 15 4
MA320 Basses températuresBlanc cassé
10:11350 000-175 000
40 000-70 000
8-12 25-30 10 - 15 100 - 140 8
MA420 Multifonction, rapide Bleu/Noir 10:1100 000-125 000
50 000-70 000
4-6 15-18 12 - 16 100 - 125 8
MA425 Multifonction, lent Bleu 10:1100 000-125 000
40 000-60 000
30-35 80-90 10 - 13 120 - 140 10
MA550 Stable aux UV Blanc 10:1130 000-160 000
40 000-60 000
40-45 70-75 9 - 13 35 - 45 10
MA820 Spécial métaux, rapide Gris 10:180 000-110 000
50 000-70 000
4-6 15-18 13 - 17 75 - 100 12
MA822 Spécial métaux,jeux importants
Gris 10:180 000-120 000
50 000-70 000
15-20 35-40 15 - 19 90 - 110 18
MA1020 Faible odeur, faible retrait, rapide
Bleu 10:1100 000-125 000
50 000-70 000
4-6 15-20 8 - 11 90 - 110 10
MA1025 Faible odeur, faible retrait, jeux importants
Bleu 10:1180 000-220 000
40 000-60 000
20-25 40-45 6- 9 90 - 110 25
MA3940 Plastiques sensiblesBlanc cassé
10:1135 000-175 000
40 000-60 000
12-15 25-30 10 -14 125 - 175 4
MA3940LH Plastiques sensibles,rapide
Bleu 10:1120 000-160 000
35 000-55 000
4-5 8-10 9 - 11 75 - 100 4
Conditionnements : - Adhésifs 1:1 : Cartouches juxtaposées de 50 ml et 400 ml. - Adhésifs 10:1 : Cartouches coaxiales de 380 ml
- Toutes les références : Seaux de 20l et fûts de 200 l.
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Des billes d’élastomère à coquille dure et noyau mou sont intégrées aux adhésifs méthacrylates PLEXUS® leur confèrant des propriétés uniques de résistance à la fatigue. Cette technologie brevetée s’appelle CORESHELL.
Il existe 2 familles de méthacrylates classées selon leur ratio de mélange : les 1:1 (1 volume de base + 1 volume de catalyseur) et les 10:1 (10 volumes de base + 1 volume de catalyseur).Seuls les produits 10:1 PLEXUS® bénéfi cient du système CORESHELL ce qui leur donne une élongation supérieure et une meilleure résistance à la fatigue que les 1:1.
L’oxydation des surfaces métalliques et la perméabilité de certaines nuances de métaux rendent délicat leur assemblage.
Le PC 120 est un primaire spécialement développé pour garantir une bonne durabilité des collages impliquant des matériaux métalliques. Il s’applique sur la surface, au chiffon, en très fi ne couche, avant la dépose de la colle.
Les MA820 et MA822 ne nécessitent pas l’utilisation du PC 120 de part leur formulation. Comme tous les méthacrylates ils offrent également d’excellentes performances sur la plupart des plastiques.
Le collage des métaux
Test
s ré
alis
és à
30
Hz
sur
épro
uvet
te d
e ci
saill
emen
t.
Le système CORESHELL
Epoxy renforcé
Uréthanes
Adhésif 10:1 Plexus
Adhésif 1:1 Plexus
Métacrylate concurrent
Époxy
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Les adhésifs époxy viennent en complément des méthacrylates, afi n de pouvoir répondre à un champ d’applications encore plus large. En effet, les adhésifs époxy sont particulièrement adaptés au collage de bois, de céramique ou encore de béton.
Caractéristiques :
Tenue en température :Plage typique entre -40°C à +90°C.
Adhésion :Bonne sur la plupart des métaux, les céramiques, les bois, le béton mais limitée sur les plastiques.
Propriétés mécaniques :Grande résistance mécanique (jusqu’à 20 Mpa), faible élongation.
Stabilité chimique :Bonne résistance au kérosène, à la soude (10%), à l’ammoniac (10%), aux solutions salines, aux solvants chlorés,...
Il existe 2 familles d’adhésifs époxy :
- Les adhésifs époxy bi-composants 1:1 non renforcés, qui ont une capacité d’élongation limitée.
- Les adhésifs époxy bi-composants 1:1 ou 2:1 renforcés par des élastomères leur conférant une capacité d’élongation plus importante.
Désignation Description Renforcé Couleur
Ratio demélange
(en volume)
Viscosité du mélange
(cP)
Temps detravail(min)
Temps defi xation(min)
Résistanceau
cisaillement(MPa)
Allongementà la rupture
(%)
Jeu maximum
(mm)
EP202 Auto-nivelant non Clair 1:1 8000 8 - 12 30 -35 15 - 16 - 2
EP205 Jeux importants, rapide
non Ambre 1:1 150 000 3 - 6 10 - 15 17 - 18 - 6
EP225 Multifonction oui Gris 1:1 50 000 25 210 18 - 19 20 2
EP250 Haute performance, lent
oui Jaune 2:1 105 000 65 300 21 - 23 20 6
Conditionnements (toutes références) : - Cartouches juxtaposées 50 ml et 400 ml. - Seaux de 20 l.
Uréthanes acrylates
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Les premières applications des adhésifs Crestomer® fabriqués par SCOTT BADER® ont été développées au milieu des années 80. Basées sur la chimie des uréthanes acrylates, les adhésifs Crestomer® sont des produits fl exibles et résilients. Ce sont des adhésifs bi-composants en solution dans du styrène monomère. Pour résumer :
Les domaines d’application des produits de la gamme SCOTT BADER® sont le composite, le nautisme, la construction, ...
La gamme :
Les adhésifs Crestomer® sont des produits bi-composants se dosant en masse : Partie A : Résine de base + accélérateur + additifs Partie B : Catalyseur (2% à 5%)
Il existe 2 familles de catalyse :
- Les systèmes à catalyse lente : l’octoate de cobalt sert d’accélérateur, le catalyseur associé est le PMEC (Péroxyde de Méthyl Ethyl Cétone).
- Les adhésifs à catalyse rapide : l’accélérateur est à base d’amines, le catalyseur associé est le BPO (Péroxyde de Benzoyle).
Caractéristiques :
Tenue en température : Plage typique entre -40°C et +80°C.
Adhésion :Accroche principalement mécanique, préparation de surface primordiale. Les adhésifs Crestomer® ont une bonne adhésion sur les stratifi és polyester, vinyle ester, époxy, le bois et les métaux. Ils ne conviennent pas pour le collage des thermoplastiques.
Propriétés mécaniques : Grande résistance mécanique, capacité d’élongation importante (supérieure à 100%), grande résistance aux impacts. Polymérisation à basse température (jusqu’à 5°C).
Stabilité chimique :Résistance aux ambiances salines.
Uréthane = SouplesseAcrylate = Résistance mécanique
Temps ouvert 10 à 30 min
Temps ouvert 120 à 180 min
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Dégraissage : Un solvant comme l’alcool isopropylique (IPA) est adapté.
Légère abrasion : Une abrasion au grain de 80 ou l’utilisation de tissus de délaminage sont nécessaires pour obtenir la meilleure accroche possible.
Aspiration des poussières : Indispensable dans le cas d’un ponçage afi n d’éliminer toute particule qui pourrait nuire à l’adhésion sur le substrat.
Dégraissage : Utilisation de l’IPA, par exemple.
Applications types :
12
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La préparation de surface
* Valeur théorique avec 2% de catalyseur
Désignation Description / Application typeDensité(à 25°C)
Temps de travail *(ou temps de gel)
(min)
Temps de fi xation(min)
CouleurRésistance
à la traction(MPa)
Allongementà la rupture
(%)
1152PA Haute performance, cordon de liaison,collage en T
1,03 50 - Mauve 26 100
1186PA Collages de structures,comblement de jeux
1,32 35 - Gris 14 6
1196PA Faible densité,collage de structures sandwiches
0,58 50 - Rose 18 4
Advantageadhesive
Usage général, grande série,conditionnement en vrac
1,1 25 - Vert 26 100
Advantage 10 Usage général, collage ponctuel,conditionnement cartouche, rapide
1,1 10 30 Blanc 22 110
Advantage 30 Usage général, collage ponctuel,conditionnement cartouche, lent
1,1 30 75 Blanc 22 120
Conditionnements : - Advantage 10 & 30 : Cartouches coaxiales de 380 ml. - Autres Références : Seaux de 25 kg.
Silicones
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Les silicones sont des polymères hautes performances pouvant prendre un grand nombre de formes physiques allant d’un solide à un liquide aussi fl uide que de l’eau.
Par analogie avec les cétones, le nom «silicone» fut donné en 1901 par Kypping pour décrire ces nouveaux composés de formule générique R2-SiO (R = groupe hydrocarboné).
Ce nom a été adapté par l’industrie et fait référence la plupart du temps aux polymères dont le R est un groupement méthyle (CH3), d’où le nom Poly-Di-Méthyl-Siloxane. Les groupements méthyles le long de la chaîne du polymère peuvent être substitués par d’autres, comme les groupements vinyles, phényles, ou trifl uoropropyles introduisant des propriétés spécifi ques.
Formule développée d’un PDMS :
Caractéristiques :
Tenue en température :Après polymérisation complète, les silicones restent stables et fl exibles durant de longues périodes à des températures allant généralement de –60°C à +200°C.
Résistance aux intempéries :Les silicones ne sont virtuellement pas affectés par les conditions extérieures (pluie, gel, neige, rayonnement UV, ozone, …) et auront une excellente résistance au durcissement, craquèlement, dessèchement ou toute fragilisation due au vieillissement. A noter qu’ils sont totalement hydrophobes.
Propriétés diélectriques :Les silicones montrent d’excellentes propriétés diélectriques, stables sur leur plage de température d’utilisation. Ce sont de très bons isolants.
Adhésion :Du fait de leur très faible énergie de surface, les adhésifs silicones offrent une bonne adhésion sur une large variété de substrats (métaux, verre, bois, céramiques, plastiques …).
Stabilité chimique :Les silicones peuvent supporter de longues expositions à des milieux hostiles et des produits agressifs (huiles, détergents, glycol, certains solvants…).
Les silicones sont des polymères hautes performances pouvant prendre un grand nombre de formes physiques allant d’un solide à un liquide aussi fl uide que de l’eau.
hydrogène
carbone
silicium
oxygène
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On distingue plusieurs familles parmi les élastomères de silicone :
- Polymérisation par addition Polymérisation à chaud (HTV)- Polymérisation par condensation Polymérisation à température ambiante (RTV)
Dans les deux cas, la polymérisation (ou réticulation) se passe de la manière suivante :
Les polymères de base réagissent avec des agents de réticulation pour former un réseau tridimensionnel sous l’action d’un catalyseur.
Catalyseur Polymères + agents de réticulation élastomère réticulé ChaleurLes élastomères adhésifs silicones polyaddition réticulent à chaud , car il y a besoin d’une forte énergie ( température ) pour développer l’adhésion sur un substrat.
Les silicones monocomposants :
La réaction entre le polymère et l’agent de réticulation se fait sous l’action d’un catalyseur (à base de platine) et de la chaleur pour donner le produit fi nal. Il n’y a pas de dérivé avec ce mode de polymérisation.Remarque : dans ce cas de fi gure, le catalyseur est inhibé ; la chaleur permet de l’activer en plus d’aider à développer l’adhérence sur le substrat.
Les silicones bicomposants :
La réaction entre le polymère et l’agent de réticulation se fait lors du mélange des deux composants sous l’action d’un catalyseur (à base de platine) et de la chaleur pour donner le produit fi nal. Il n’y a pas de dérivé avec ce mode de polymérisation.
1er composant (partie A) : polymères + catalyseur2ème composant (partie B) : polymères + agents de réticulation + promoteurs d’ahdérence
Caractéristiques des polyadditions mono et bicomposants :
- Polymérisation rapide- Pas de retrait- Pas de réversion- Bonne stabilité en température- Large plage de dureté
Remarque : La réaction de polyaddition est la même, que le produit soit mono ou bicomposant, la différence est une durée de vie généralement plus courte pour les monocomposants.
Modes de polymérisation
On distingue plusieurs familles parmi les élastomères de silicone :
Les silicones
Les silicones
Polymérisation par addition
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CatalyseurPolymères + agents de réticulation � élastomère réticulé + dérivé volatil Humidité
Dans tous les cas, la réaction ne peut se faire que sous l’action de l’humidité.
Les silicones monocomposants :
La réaction entre le polymère et l’agent de réticulation se fait sous l’action d’un catalyseur (sels de titane) pour donner, sous action de l’humidité de l’air, le produit fi nal et un dérivé qui s’évapore. En fonction de ce dérivé volatil, on distingue plusieurs familles de mastics :
Les silicones acétiques (ou acétoxy) : Le produit libéré lors de la polymérisation est l’acide éthanoïque (ou acide acétique ou acide formique).
Les silicones neutres alkoxy :Le produit libéré est du méthanol (alcool).
Les silicones neutres oxime :Le produit libéré est le méthyl-éthyl-cétoxime.
Caractéristiques des polycondensations monocomposants :
- Polymérisation en présence d’humidité : épaisseur limitée- Bonne adhérence sur la plupart des substrats- Dérivés volatils acides ou neutres : Les dérivés comme l’acide acétique sont corrosifs et dégagent une forte odeur de vinaigre. Les dérivés comme le méthanol sont neutres, non corrosifs et ont une odeur très faible. Les dérivés comme le méthyl-éthyl-cétoxyme sont neutres, non corrosifs et ont une odeur
très faible, mais sont suspectés d’être carcinogènes.
Remarque : On appelle généralement les silicones RTV monocomposants des mastics.
Les silicones bicomposants :
La réaction entre le polymère et l’agent de réticulation se fait lors du mélange des 2 composants, sous l’action d’un catalyseur (étain) et de l’humidité présente dans le 2ème composant.
1er composant (partie A) : polymères (PDMS ) + charges 2ème composant (partie B) : catalyseurL’humidité est présente dans la partie A sous forme de groupements OH
Caractéristiques des polycondensations bicomposants :
- Peuvent être polymérisés en section épaisse.- Dérivé volatil : retrait- Les dérivés ne sont pas corrosifs (méthanol) : intérêt pour l’utilisation en électronique.- Réversion possible en sections épaisses à haute température en milieu confi né.
Remarque : On appelle généralement des silicones RTV bicomposants élastomères adhésifs silicones
Silicones
Les silicones
Les silicones
Polymérisation par condensation
1918
Avant réticulation Après réticulation
Désignation Description /Applications Viscosité Mode de
polymérisation Couleur
Temps deformationde peau
(minutes)
Temps de mise hors poussière(minutes)
Durete(Shore A)
Résistanceà la
traction(MPa)
Allongementà la rupture
(%)
Tenue entempératureen continu
(°C)
Q3-1566 Hautes températures Thixotrope Monocomposant
acétique / RTV Noir 5 - 43 3,6 340 275
Q3-3379 Hautes températures Auto-nivelant Monocomposant
acétique / RTV Rouge 8 20 34 3,2 290 250
Q3-3526 Polymérisation rapide
Thixotrope Bicomposant10 : 1 / RTV Gris - Noir 8 20 40 2,1 280 190
866 Haute résistance Auto-nivelant Monocomposant
1 h à 150°C Gris foncé - - 56 6,5 210 200
3-6045 Polymérisation rapide
Thixotrope Monocomposant 1 h à 150°C Gris - - 48 4,3 210 200
Le Dow Corning® 3-6045 est un élastomère adhésif silicone monocomposant rapide polymérisant à chaud. Il bénéfi cie d’un haut module permettant de réaliser des assemblages structuraux en gardant une certaine souplesse.
Il est largement utilisé en électroménager, notamment pour le collage de plaques de cuisson conventionnelles ou vitrocéramiques.
Le à chaud. Il bénéfi cie d’un haut module permettant de réaliser des assemblages structuraux en gardant une
Silicone à prise rapide
Conditionnements : - Q3-1566 : Cartouches 310 ml, Tonnelets 20 l et fûts 190 kg. - Q3-3379 : Cartouches 310 ml. - Q3-3526 : Fût 250 kg (base) et tonnelets 25 kg (catalyseur).
- 866 : Boites 1 kg et tonnelets 25 kg. - 3-6045 : Fûts 220 kg.
20
La plupart du temps, les adhésifs anaérobies sont monocomposants de base acrylique. Ils polymérisent en l’absence d’oxygène sous l’effet catalytique des ions métalliques. Ils sont exempts de solvant.
Les 3 grands types d’applications qu’ils couvrent sont le freinage, la fi xation et l’étanchéité. Dans ce chapitre, nous nous intéresserons aux applications de freinage et de fi xation qui appartiennent au domaine du collage structural. Nous reviendrons sur les applications d’étanchéité dans le chapitre qui lui est consacré (p 42/43).
Le freinageFreinage de tout assemblage fi leté soumis à des chocs et vibrations afi n d’éviter le desserrage lors du fonctionnement. Protection contre la corrosion aux interfaces (évite la corrosion galvanique).
La fi xationLes anaérobies permettent de réaliser des fi xations temporaires ou défi nitives de toute pièce mécanique métallique, ainsi qu’une protection contre la corrosion à l’interface de contact.
Caractéristiques :
Tenue en température :Plage de température typique entre -50°C à +150°C.
Adhésion :Collage de substrats métalliques.
Propriétés mécaniques :Large choix de résistances mécaniques (de 5 à 40 MPa), grande résistance aux chocs et vibrations.
Stabilité chimique :Grande résistance aux agressions chimiques, notamment aux hydrocarbures, aux acides et bases, aux huiles moteur, glycol ...
Anaérobies
La plupart du temps, les adhésifs anaérobies sont monocomposants de base acrylique. Ils polymérisent en l’absence d’oxygène sous l’effet catalytique des ions métalliques. Ils sont exempts
Elles évitent également les phénomènes de desserrage dûs aux vibrations.
2120
La polymérisation des adhésifs anaérobies se fait par action de radicaux libres (oxydo-réduction) sous l’action combinée de péroxydes1. Le processus de polymérisation ne se déclenche qu’en l’absence d’air et est catalysé par les ions métalliques des surfaces en contact. La vitesse de polymérisation dépendra des ions métalliques en présence, ainsi on distinguera deux types de matériaux : les matériaux actifs et les matériaux passifs.
La vitesse de polymérisation est également infl uencée par la température ambiante :
Mode de polymérisation
La vitesse de polymérisation est également infl uencée par la température ambiante :
1 Péroxydes : Ce sont des composés chimiques, organiques ou inorganiques, qui se caractérisent par leurs propriétés oxydantes et comburantes, ainsi que par une grande instabilité.
La résistance mécanique de l’assemblage est infl uencée par la rugosité des surfaces, la nature des substrats, le jeu d’assemblage et la température de fonctionnement. Les graphiques ci-après vous permettront d’évaluer la résistance fi nale de vos assemblages en fonction de ces 4 paramètres. Il est important de noter que leur effet est cumulatif.
Résistance mécanique La résistance mécanique de l’assemblage est infl uencée par la rugosité des surfaces, la nature des substrats, le jeu d’assemblage et la température de fonctionnement. Les graphiques La résistance mécanique de l’assemblage est infl uencée par la rugosité des surfaces, la nature des substrats, le jeu d’assemblage et la température de fonctionnement. Les graphiques La résistance mécanique de l’assemblage est infl uencée par la rugosité des surfaces, la
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Fixation rapide & haute température
Permabond® HM162 est une résine anaérobie de viscosité moyenne ayant un temps de travail de 2 à 5 minutes et développant rapidement une résistance importante.
Elle est idéale pour la fi xation de roulements et est capable de résister à des températures élevées (jusqu’à 200°C). A l’état liquide, avant polymérisation, elle mouille parfaitement les surfaces métalliques, permettant ainsi de combler les irrégularités de surface, notamment celles dues au matage.
Permabond® HM162
* Produits homologués gaz (DVGW)
Désignation Description CouleurViscosité(MPa.s)
Jeu maximum
(mm)
Résistanceau
cisaillement(MPa)
Coupleà la
rupture(N.m)
Tempsde
travail(min)
Temps de fi xation
(60% résistance fi nale, heure)
Plage detempératurede service
(°C)
A011 Frein fi let faible Rouge 500 0,12 5 5 10 - 25 1 -55 à +150
A1042 Frein fi let moyen Bleu 8 000 0,12 12 10 5 - 10 0,5 -55 à +150
A126 Frein fi let fort, capillaire Vert 30 0,05 21 25 10 - 25 1 -55 à +150
HH131 * Frein fi let fort, hautes températures Rouge 10 000 0,3 15 28 20 - 40 3 - 6 -55 à +230
HM129 * Frein fi let indémontable, hautes températures Rouge 500 0,15 18 32 10 - 20 1 - 3 -55 à +230
A118 Fixation forte, faible viscosité Vert 500 0,12 21 25 10 - 25 1 -55 à +150
A1046 Fixation forte Vert 9 000 0,25 25 25 5 - 10 0,5 -55 à +150
A134 Fixation forte, jeux importants Vert 70 000 0,5 21 25 10 - 25 1 -55 à +150
F201 Fixation indémontable, renforcé élastomère Marron 9 000 0,2 30 25 10 - 25 1 -55 à +100
F202 Fixation indémontable, renforcé élastomère, jeux importants
Marron 135 000 0,5 30 25 10 - 25 1 -55 à +100
HM162 Fixation indémontable, polymérisation rapide Vert 800 0,2 30 32 2 - 5 1 - 3 -55 à +200
HH167 Fixation indémontable, réparation des métaux Argent Thixotrope 0,3 30 40 15 - 30 3 - 6 -55 à +150
Frei
nage
Fixa
tion
Conditionnements : - A126 : Flacons 50 ml. - A1046 : Flacons 10/50/200 ml. - F201 /F202 : Flacons 200 ml.
- HH167 : Flacons accordéons 75 ml. - Autres références : fl acons 50/200 ml.
COLLAGEINSTANTANE
25
DÉFINITION
DOMAINES D’APPLICATION
Les adhésifs dits instantanés ont des temps de polymérisation très courts, de l’ordre de quelques secondes, voire inférieurs à la seconde dans certains cas.
Ceci leur permet de répondre à des exigences de productivité en garantissant des cycles d’assemblage minimum. Leur intégration sur ligne de production se fait par le biais de modules de dépose spécifi ques pour lesquels SAMARO pourra vous conseiller (cf. chapitre systèmes de dépose).
Pour ce type d’applications, il est important de prendre en compte :
- Le jeu : Détermination de la viscosité adaptée
- Le type de substrat : Détermination de la base adaptée
- L’esthétisme : Utilisation d’un activateur ou d’une base anti-blooming
- La tenue en température : Choix de la base ou de la chimie de collage
Du fait de leur temps de polymérisation très court, les adhésifs instantanés sont fréquemment utilisés dans des processus de fabrication en grandes séries. Ce type de production implique généralement des temps de cycle très courts. Ainsi, on retrouve ces technologies de collage dans des industries telles que l’électronique, la téléphonie, l’automobile, l’électroménager, industrie du caoutchouc …
CRITÈRES DE CHOIX
Les adhésifs dits instantanés ont des temps de polymérisation très courts, de l’ordre de quelques
Pour ce type d’applications, il est important de prendre en compte :
Du fait de leur temps de polymérisation très court, les adhésifs instantanés sont fréquemment
Sélection d’un produit
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Cyanoacrylates
Les cyanoacrylates sont des colles dites instantanées. Elles polymérisent en quelques secondes sous l’effet catalytique de l’humidité de l’air. La faible quantité d’eau présente à la surface des matériaux à coller suffi t à la polymérisation d’un adhésif cyanoacrylate lors de l’affi chage des pièces. Ce sont des produits monocomposants, sans solvant, faciles à appliquer.
Caractéristiques :
Tenue en température :Plage de fonctionnement typique de -30°C à +90°C, il existe des bases hautes températures comme les bases allyles (résistance jusqu’à 250°C).
Adhésion :Les cyanoacrylates ont une très faible énergie de surface ce qui permet des collages multi-matériaux (Plastiques, caoutchoucs, métaux, céramiques, tissus, bois, papier,... ).
Propriétés mécaniques :Résistance mécanique élevée (typiquement de 15 à 30 MPa) permettant de réaliser des collages rigides mais avec une résistance limitée aux chocs et vibrations.
Stabilité chimique :Dégradation rapide du joint de colle au contact de l’eau, faible résistance aux acides et bases.
Un certain nombre de critères sont prépondérants lors du choix d’un adhésif cyanoacrylate :
Les matériaux à coller Choix de la base (méthyle, éthyle,…) Le jeu d’assemblage Choix de la viscosité
Remarque : Dans le cas de matériaux poreux (liège, bois…), pour un même jeu d’assemblage, il est préférable de choisir une viscosité plus importante que pour un matériau non poreux.
Il existe plusieurs bases de cyanoacrylates, chacune ayant des propriétés particulières :
Les cyanoacrylates de méthyle (ou base méthyle) :Chaîne moléculaire courte ; ils sont particulièrement adaptés au collage des métaux pour lequel on obtient 20% de résistance en plus par rapport à une base éthyle.
Les cyanoacrylates sont des colles dites instantanées. Elles polymérisent en quelques secondes sous l’effet catalytique de l’humidité de l’air. La faible quantité d’eau présente à la surface
Un certain nombre de critères sont prépondérants lors du choix d’un adhésif cyanoacrylate :
2726
Les cyanoacrylates d’éthyle (ou base éthyle) : Base la plus répandue, elle permet de coller tous types de substrats (plastiques, caoutchoucs, métaux, …).
Les cyanoacrylates de propyle et de butyle (base propyle et butyle) : Bases peu répandues, chaînes moléculaires plus longues, donc plus souples, particulièrement adaptées aux collages de caoutchoucs et élastomères. Ces bases ont un temps de prise plus lent.
Les cyanoacrylates d’alkoxy-éthyle (base alkoxy-éthyle) : Base à prise plus lente ayant un dégagement de vapeur limité ce qui permet de ne pas avoir de blooming, mais également d’augmenter le confort de l’utilisateur dans le cas d’une ventilation insuffi sante (les vapeurs de cyanoacrylates sont irritantes lorsqu’on les respire).
Les cyanoacrylates d’allyle (base allyle) : Base ayant une bien meilleure résistance à la température que les autres types de cyanoacrylates. Permet de coller la majorité des substrats (plastiques, caoutchoucs, métaux,…).
Blooming ou effl orescence : dépôt blanchâtre que l’on retrouve la plupart du temps sur les plastiques lors de la polymérisation. Ces traces blanches sont générées par les vapeurs dégagées naturellement par les cyanoacrylates.
Elles peuvent être gênantes lorsque l’aspect esthétique du collage est important (notamment sur les plastiques sombres) ; l’utilisation d’un activateur pour cyanoacrylate ou d’un adhésif de base alkoxy-éthyle peuvent résoudre ce problème.A noter que dans le domaine de l’électrique/électronique, le dépôt peut venir polluer les contacts et nuire à la qualité du contact.
Blooming ou effl orescence : dépôt blanchâtre que l’on retrouve la plupart du temps sur les plastiques
Le blooming
28
L’humidité relative de l’air doit idéalement être comprise entre 50 et 70% pour permettre une polymérisation optimale. Un taux d’humidité inférieur à 30% diminuerait considérablement la vitesse de polymérisation. Un taux d’humidité relative supérieur à 80% risque de réduire considérablement la résistance fi nale du collage.
Plage mini/maxi : de 10 à 50°C avec 30 à 80% HR. Conditions optimales : 23°C avec 60% HR.
Cyanoacrylates
Le PERMABOND POLYOLEFIN PRIMER (POP) a été développé pour le traitement des polyoléfi nes (PP & PE), du PTFE et des silicones avant le collage avec un adhésif cyanoacrylate. De part leur faible énergie de surface, ces matériaux sont très diffi ciles à coller sans un traitement de surface préalable.
Il est possible d’obtenir des collages durables après traitement avec le POP, ce qui permet de se passer de traitements plus onéreux comme le plasma ou le fl ammage.
Mode de polymérisation
Infl uences de l’humidité relative sur le temps de manipulation :
L’humidité relative de l’air doit idéalement être comprise entre 50 et 70% pour permettre une
Le
Collage des plastiques diffi ciles
2928
Les adhésifs cyanoacrylates traditionnels ont une résistance limitée à des températures élevées. Les adhésifs de la série 800 ont été spécialement développés pour offrir une résistance à des températures supérieures à 100°C. C’est le cas de la Permabond® 820 qui supporte des températures allant jusqu’à 200°C.
Remarque : La Permabond® 920 est une cyanoacrylate base allyle. Elle peut résister à des températures allant jusqu’à 250°C, sous réserve d’une post-polymérisation à chaud de 2 heures à 150°C.
Les adhésifs cyanoacrylates traditionnels ont une résistance limitée à des températures élevées. Les
Capteurs de température, application automobile
La série hautes températures
Désignation Description BaseViscosité(MPa.s)
Jeu
Résistanceà la traction(sur acier)
(MPa)
Temps de prise(s)
Plage detempératurede service
(°C)Caoutchouc Plastique Métal
101 Ultra fl uide, application par capillarité
éthyle 2 - 3 0,025 20 7 12 40 -30 à +85
240 Viscosité élevée, prise lente éthyle 2200 0,375 25 15 30 55 -30 à +85
105 Caoutchoucs diffi ciles éthyle 45 0,1 20 10 20 40 -30 à +85
791 Multifonction, ultra rapide éthyle 40 0,1 20 2 4 7 -30 à +85
737 Renforcée,résistance impacts et pelage, noire
éthyle 3 000 0,5 25 10 10 30 -40 à +120
910 Collage des métaux méthyle 100 0,125 30 15 20 40 -30 à +95
820 Hautes températures éthyle 100 0,15 25 - 30 10 30 -30 à +200
920 * Très hautes températures allyle 100 0,125 20 15 15 20 -30 à +250
2010 Haute viscosité éthyle 30 000 0,375 20 10 - 40 -30 à +85
2011 Gel, jeux importants éthyle 70 000 0,5 15 40 - 60 -30 à +85
943 Faible odeur, faible bloomingalkoxy éthyle
100 0,05 18 30 - 60 -30 à +85
2050 Flexible, résistance au pelage éthyle 1500 0,2 18 5 10 15 -30 à +85
4C10 Grade médical (USP Class VI)Faible viscosité
éthyle 40 0,05 - 5 10 15 -62 à +80
4C30 Grade médical (USP Class VI)Haute viscosité
éthyle 1500 0,2 - 15 40 50 -62 à +80
* Nécessite une post-polymérisation à chaud (2 heures à 150°C)
Conditionnements : - 910 : Flacons 20 et 50 g. - 2011 : Tubes 20 g et cartouches 300 ml.
- 4C10/4C30 : Flacons 30 ml et bouteilles 500 g.- Autres références : Flacons 20/50 g et bouteille 500 g
30
Les colles UV sont principalement composées de polymères mélangés à des photo-initiateurs. Le rayonnement ultraviolet initie des réactions photochimiques qui entraînent le durcissement de matériaux photo-réticulables.
Ces colles sont de plus en plus utilisées dans de nombreux procédés de production industrielle en raison d’avantages simples qu’elles présentent.
En effet, avec l’équipement UV approprié, il est possible de défi nir précisément le moment de la polymérisation de l’adhésif et de la réaliser en un temps minimum. On parle alors de « Polymérisation à la demande ».
Il faut également noter que les colles UV sont sans solvant ce qui limite leur impact sur l’environnement et évite l’installation de systèmes extraction. Au niveau de l’application cela réduit considérablement les phénomènes de retrait et de dégazage.
Les adhésifs à radicaux libres UV :
Le rayonnement UV active les photo-initiateurs en radicaux libres qui initient la croissance des chaînes de polymères. Le volume d’adhésif doit être insolé complètement par le rayonnement UV pour sécher. Ce système implique que l’un des matériaux à assembler soit perméable aux UV.
Les adhésifs UV cationiques :
Ces adhésifs permettent l’adhésion des matériaux non transparents. Dans ce cas l’adhésif doit être activé par un rayonnement UV après dépose mais avant assemblage des composants. Après activation de l’adhésif, les composants doivent être assemblés dans un laps de temps limité. Ces adhésifs peuvent être utilisés selon le mode opératoire classique.
Adhésifs UV
Les systèmes de polymérisation
3130
Contrôle de polymérisation : Ri-Act® La plupart des applications nécessitent un contrôle précis de la dépose et de l’insolation des adhésifs UV.
WELLOMER® a breveté une technologie qui permet d’obtenir un changement de couleur de l’adhésif entre son état liquide (non polymérisé) et son état solide (polymérisé) : Ri-Act®.
Conditionnements : - UV 2010/UV 6028 : Seringues 30 g et cartouches 1 kg.
Application Couleur Tack free
Viscosité(mPa.s)
Résistanceà la traction
(MPa)
Elongation (%)
Dureté (Shore D)
Taux d’absorptiond’eau (%)
Temps de prise (sec) (UVA HAND
250)
Caractéristiques
2064
Verr
e
Transp 900 - 1400 8 120 50 0,3 90Grandes surfaces de collage Bonne résistance aux chocs/
vibrations / Cycles Lave vaisselle
2160 Transp 60 - 100 40 n/a 65 2 60Excellente mouillabilité
Résistance à hautes températures
2162 Transp 800 - 1500 40 n/a 76 1,7 60Collage verre / métal
Résistance à hautes températuresStable aux UV
4028
Méd
ical
Transp.(traceur UV)
400 - 600 16 100 55 3 10Collage d’aiguilles et de
cathetersPolymérisation très rapide
4050Transp.
(traceur UV)140 - 220 16 70 64 2 10
Collage d’aiguilles et de catheters
Polymérisation très rapide
2009
Plas
tiqu
e
Transp oui700 1100
20 10 55 5 10Grandes surfaces de collage Polymérisation très rapide
Tack free
2010 Transp oui2000 4000
20 10 55 5 10Grandes surfaces de collage Polymérisation très rapide
Tack free
2150 Transp140 220
16 70 64 2 10Excellente mouillabilité
Polymérisation très rapide
2075
Elec
tron
ique
Rouge oui4000 6000
15 50 60 0,9 -Etanchéité / protection de
composants
6028Opaque -
Jauneoui
10000 20000
30 3 80 0,03 -
Etanchéité / protection de composants / Adhésif base
époxy (cationique)Tack free
Collage de PMMA, insolation avec une Bluepoint 2.1
- Autres références : Flacons 20/250 g et bouteilles 1 kg.
32
Matériels UV
Le rayonnement UV est une partie du spectre électromagnétique dans les longueurs d’onde comprises entre 100 et 380 nm. Il touche directement la lumière visible dont le spectre est de 380 à 790 nm.
Il y a 4 zones de longueur d’onde pour l’UV :
UVA : 380 – 315 nm UVB : 315 – 280 nm UVC : 280 – 200 nm VUV : 200 – 100 nm
Le schéma ci-dessous détaille les différentes zones du spectre électromagnétique.
Le rayonnement UV est généré par des lampes à décharge de gaz de différents types. Le spectre d’émission d’une lampe à décharge de gaz est caractérisé par la composition chimique du gaz.
Le rayonnement UV est une partie du spectre électromagnétique dans les longueurs d’onde comprises entre 100 et 380 nm. Il touche directement la lumière visible dont le
33
Pour fi ltrer certaines longueurs d’onde de spectre d’émission des lampes, des fi ltres spéciaux sont intégrés dans les ensembles de rayonnement UV. De cette façon les unités n’émettent que les longueurs d’onde requises pour l’application particulière.
32
LAMPES AU GALLIUMUtilisées pour polymériser en couches épaisses et les colles UV réagissant aux rayonnements
visibles.
LAMPES AU MERCURE + OXYDES DE FERUtilisées pour polymériser ou sécher en profondeur et en surface (Adhésifs &
Plastiques).
LAMPES AU MERCUREUtilisées pour polymériser ou sécher de
fi nes épaisseurs.
Pour fi ltrer certaines longueurs d’onde de spectre d’émission des lampes, des fi ltres spéciaux sont
Spectres d’émission des lampes Hönle®
Filtres adaptables sur les lampes Hönle®
34
Seulement un tiers de la puissance électrique fournie à une lampe à décharge de gaz est convertie en rayonnement UV, environ 2/3 sont transformés en chaleur (principalement IR). Cette chaleur peut nuire au process, voire aux substrats directement. Ceci implique l’usage de systèmes adaptés, notamment dans la cadre d’application sur des matériaux thermoplastiques.
Les lampes Hönle® peuvent être équipées du système breveté «ADVANCED COLD MIRROR®» : La température dans la zone d’insolation est réduite en utilisant un miroir dichroïque sélectif qui permet d’évacuer la majeure partie de la radiation IR en conservant l’intégralité de l’UV.
Schéma de principe
Matériels UV
Advanced Cold Mirror® Seulement un tiers de la puissance électrique fournie à une lampe à décharge de gaz
3534
Les différents ensembles à insolation UV peuvent être classés selon les caractéristiques suivantes :
Sources ponctuelles(BLUEPOINT 2.1, BLUEPOINT 4 )
Insolation via un guide fl exible d’ondes Surface d’insolation A < 1 cm²Très hautes intensités (jusqu’à 17000 mW/cm² UVA)Présélection du temps d’irradiationContrôle continu de puissance Interface PLC*
Équipements UV pour grandes surfaces(UVASPOT 400, 1000, 2000)
Surface d’insolation A > 100 cm²Grandes variétés de combinaisons de lampes et fi ltresLarge gamme de puissances disponibles
Équipements portables(UVAHAND 100 & 250 )
Surface d’insolation 50 cm² < A < 150 cm²
Équipements à hautes performances UV pour grandes surfaces & applications spéciales(UVAPRINT S, HP, ACM)
Puissance de lampe particulière pour des sorties de 80 à 240 W/cmContrôle de puissance à variation continue (ballast électronique)Différentes géométries de réfl ecteur disponibles avec système UV froidPossibilité de conception d’un système sur mesure.PLC* intégré ou interface PLC*
Appareil de mesure et de calibrage(UV-METER)
Mesure de la puissance d’une source UVCalibrage de la source pour fi abilisation de processDifférents capteurs disponibles pour sources ponctuelles ou surfaciques, sensibles àdifférentes longueurs d’onde (UVA, UVB, UVC,...)Mesure manuelle ou automatique (via intervface PLC*)
* Interface de commande entre l’ordinateur et la lampe.
Les équipements standards Les différents ensembles à insolation UV peuvent être classés selon les caractéristiques suivantes :
ETANCHEITE
37
DÉFINITION
CRITÈRES DE CHOIX- Nature des substrats :Choix d’une technologie donnant une bonne adhérence sur les substrats
- Nature des fl uides :Choix d’un produit résistant parfaitement au contact avec le fl uide
- Jeu d’assemblage :Détermination de la viscosité adaptée
- Environnement :Température de service ...
- L’esthétisme :Choix de la couleur, transparence …
- Souplesse :Dans le cas d’un assemblage mixte (2 matériaux différents) le produit doit être capable de supporter les différences de dilatation
Dans cette partie, l’adhésion du produit sur le substrat reste importante, cependant, la principale fonction recherchée sera l’aptitude du produit à ne pas laisser passer un fl uide liquide ou gazeux.
Dans le cas de fl uides agressifs (huile, hydrocarbure, solvant,…), il est impératif de s’assurer de la bonne tenue du produit sélectionné lorsqu’il y a contact direct.
Parfois, le produit d’étanchéité peut être couplé avec un système de fi xation mécanique, lorsqu’il n’est pas suffi samment résistant pour maintenir l’assemblage. Des systèmes de bridage traditionnels (vis, goujons,…) sont possibles. La technique du double cordon est également adaptée : un adhésif structural pour le maintien mécanique de l’assemblage et un adhésif d’étanchéité pour empêcher le passage du fl uide.
Dans cette partie, l’adhésion du produit sur le substrat reste importante, cependant, la principale
Les silicones sans odeurs
Silicones
38
Les silicones acétiques dégagent une forte odeur de vinaigre lors de la polymérisation (dégagement d’acide acétique). Cette odeur peut gêner le confort de l’utilisateur, notamment dans des endroits confi nés ou mal ventilés.
Les silicones neutres alkoxy dégagent du méthanol qui n’a pas (ou peu d’odeur). Ils peuvent être une alternative aux silicones acétiques lorsque l’odeur est un problème pour l’utilisateur. De plus, il faut noter que contrairement aux mastics acétiques, les alkoxy sont non corrosifs.
Les mastics Dow Corning® à usage industriel permettent d’apporter des solutions à la plupart des problèmes d’étanchéité. Ce sont des produits polyvalents, durables et qui présentent des caractéristiques et des performances exceptionnelles. Leur formulation est spécifi quement adaptée à un usage industriel. Ils conviennent à de nombreuses utilisations et se prêtent à toute une gamme d’applications, y compris dans les domaines où il faut composer avec des matériaux organiques.
Applications :
Les mastics Dow Corning® permettent de coller ou d’étancher de nombreux types de matériaux (métaux, plastiques, verre ...). Ces produits restent pratiquement inaltérables suite à une exposi-tion aux intempéries, aux températures extrêmes, aux agents chimiques et au temps. Ils offrent un niveau élevé de performance même dans les conditions d’utilisation les plus sévères.
Caractéristiques :
Ce sont des mastics monocomposants RTV (voir modes de polymérisation p17/18) dont la fonction principale est de réaliser une étanchéité à des fl uides, principalement des liquides, les silicones ayant une imperméabilité limitée aux gaz.
Tenue en température : Plage de fonctionnement typique de -55°C à +200°C pour les acétiques et de -50°C à +150°C pour les neutres.
Résistance aux intempéries :Excellente résistance aux conditions extérieures (pluie, gel, neige, UV, ozone ...).
Adhésion : Très bonne adhérence sur une grande variété de substrats (métaux, plastiques, verre, bois, céramiques ...).
Stabilité chimique : Excellente résistance, même pour des expositions prolongées, à des produits comme les huiles, les détergents, le glycol, certains solvants, mais aussi aux hydrocarbures pour les silicones fl uorés.
Les mastics
Les silicones acétiques dégagent une forte odeur de vinaigre lors de la polymérisation
Le primaire 1200 OS
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Les silicones ont une très faible énergie de surface, ce qui leur confère une excellente adhésion sur la plupart des susbtrats. Cependant, pour certaines applications, il est nécessaire d’appliquer un primaire sur les surfaces à coller pour obtenir une adhésion plus forte et plus uniforme. Le 1200 OS est un primaire, à base de silanes, utilisé pour améliorer et accélérer le développement de l’adhésion des mastics silicones sur de nombreux substrats.
Le 1200 OS s’applique directement après la phase de nettoyage/dégraissage des surfaces par trempage, au pinceau ou par pulvérisation. Dans la plupart des cas, un fi lm mince (quelques microns) donnera la meilleure adhésion. Il polymérise à température ambiante sous l’action de l’humidité de l’air. Pour des performances optimales, il est conseillé d’appliquer le silicone au plus tôt, après polymérisation du fi lm.
Les silicones ont une très faible énergie de surface, ce qui leur confère une excellente adhésion sur
Avant réticulation Après réticulation
Désignation CaractéristiquesMode de
polymérisationCouleurs *
Temps deformationde peau(min)
Temps de mise hors poussière
(min)
Dureté(Shore A)
Résistanceà la traction
(MPa)
Allongementà la rupture
(%)
Tenue entempératureen continu
(°C)
AP Usage général Acétique Tr, B, G, N 11 21 25 2,2 540 -50 à +180
752 Usage général Acétique Tr, B, N 12 21 24 2,4 490 -50 à +180
732 Tout usage (spécifi é) Acétique Tr, B, N 7 20 25 2,3 540 -60 à +180**
734 Coulable Acétique Tr, B 7 13 27 1,5 315 -65 à +180
736 Résistant à des températures élévées Acétique Rouge 10 17 26 2,4 600 -65 à +260
Q3-1566 Résistant à des températures élévées Acétique N 5 5 43 3,6 340 -50 à +275
730 Fluorosilicone résistant aux solvant Acétique B 5 25 37 2,3 240 -65 à +260
Q3-3463 Homologué PMUC*** Acétique Bleu 10 20 29 1,9 400 -65 à +220
7091 Haute performance à polymérisation neutre Neutre B, G, N 15 28 37 2,5 680 -55 à +180
7093 Usage général et à polymérisation neutre Neutre B, N 15 28 30 1,7 700 -50 à +180
7096 Non corrosif Neutre Tr 6 35 19 1,6 500 -50 à +150
3140 Coulable Neutre Tr 25 90 32 3,1 420 -50 à +200
Conditionnements : - AP/3140 : Tubes 90 ml, cartouches 310 ml et tonnelets 20 l. - 752/732/734/736 : Tubes 90 ml, cartouches 300 ml, tonnelets 20 l et fûts 200 kg. - Q3-1566 : Cartouches 310 ml, tonnelets 20 l et fûts 190 kg. - 730 : Tubes 90 ml.
- Q3-3463 : Tubes 90 ml et cartouches 310 ml. - 7091 : Cartouches 310 ml, tonnelets 20l et fûts 250 kg. - 7093/7096 : Cartouches 310 ml et tonnelets 20 l.
* Tr : Transparent, B : Blanc, G : Gris, N : Noir.** -60°C à +205°C pour la version noire.***PMUC : Produits et Matériaux Utilisables en Centrale (homologation EDF).
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Caractéristiques :
Tenue en température :Plage de fonctionnement typique de -40 à +100°C.
Résistance aux intempéries :Bonne tenue aux UV, aux ambiances salines.
Propriétés mécaniques :Bonne souplesse à basse température, bonne résistance aux chocs et vibrations.
Adhésion :Les MSP développent une bonne adhésion sur la plupart des substrats (métaux, plastiques, verre, bois, ...).
Les MSP (Modifi ed Silane Polymer) sont des mastics sans silicone développés pour répondre aux besoins croissants des entreprises en matière d’hygiène, de sécurité et d’environnement.Les MSP sont des produits monocomposants qui polymérisent avec l’humidité de l’air.
Contrairement aux polyuréthanes, ils ne contiennent pas d’isocyanates, ni de solvants. Ils ont un mode de polymérisation neutre et sans odeur, une bonne résistance aux conditions extérieures (UV, intempéries,…). Ils permettent d’assurer une liaison souple et durable sur une grande variété de substrats sans utiliser de primaire, dans la plupart des cas.
Contrairement aux mastics silicones, les MSP sont compatibles avec la plupart des peintures industrielles. Ils peuvent être peints dès la formation de peau, il peuvent être également poncés après polymérisation.
Domaines d’application :
Les MSP sont utilisés dans tous types d’industries (transports, marine, construction,…), partout où il est nécessaire d’assurer des fonctions de collage et d’étanchéité sur de longues périodes. Ils sont utilisés notamment pour le collage d’éléments de carrosserie de camions, trains, bus, caravanes. Les MSP permettent également de réaliser des joints in situ, ils peuvent être utilisés par exemple pour le collage de hublots ou le collage d’inserts sur des parois où la soudure est proscrite.
MS polymères
Les MSP (Modifi ed Silane Polymer) sont des mastics sans silicone développés pour
4140
Le MSP TR est un mastic monocomposant adapté à des applications de collage et d’étanchéité en intérieur. Il se distingue des autres MSP par le fait qu’il est transparent, ce qui permet de réaliser des collages où l’aspect esthétique est important, notamment dans le collage de vitres ou éléments de présentoirs.
Le
Avant réticulation Après réticulation
Désignation Description Couleurs *
Temps deformationde peau(min)
Vitessede
polymérisationen 24 heures
(mm)
Dureté(Shore A)
Résistanceà la traction
(MPa)
Allongementà la rupture
(%)
Tenue entempératureen continu
(°C)
MSP 4 Multifonction B, G, N 10 - 15 3 60 2,2 250 -40 à +100
MSP 6 Pulvérisable rapide Gris 10 - 15 3 40 1,25 250 -40 à +90
MSP 13 Haute performance B, G, N 10 3 55 2,6 250 -40 à +100
MSP 15 Haute performance, tackant ** B, N 10 3 60 3,5 200 -40 à +100
MSP 17 Pulvérisable Gris 30 2 45 1,5 175 -40 à +100
MSP TR Transparent Clair 10 - 15 2 38 2,2 250 -40 à +100
*B : Blanc, N : Noir, G : Gris.** «tack» : Effet ventouse.
Formulation transparente
Remarque : Les mastics-colles MSP de la gamme TECNITE® sont une excellente alternative aux silicones lorsque se posent des problèmes de peinture (notamment dans le secteur automobile) mais également aux polyuréthanes lorsque des considérations de toxicité font partie du cahier des charges (les MSP ne contiennent pas d’isocyanates).
Conditionnements : - MSP 4/MSP 6/MSP TR : Cartouches 290 ml, saucisses 600 ml, tonnelets 18 l et fûts 190 l. - MSP 13/MSP 15/MSP 17 : Cartouches 290 ml, saucisse 600 ml, tonnelets 20 l et fûts 200 l.
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Comme nous l’avons vu dans le chapitre sur le collage structural, les adhésifs anaérobies polymérisent en l’absence d’air lorsqu’ils sont confi nés entre deux surfaces métalliques.
Dans le cas d’adhésifs structuraux, on s’intéressera aux propriétés mécaniques du produit. Pour les applications d’étanchéité, dans la plupart des cas, l’adhésif n’aura pas de fonction structurale à assurer. Seules ses caractéristiques d’imperméabilité aux gaz et liquides seront importantes.
Applications :
Il existe deux familles principales d’étanchéité :
Étanchéité planePermet de réaliser l’étanchéité de brides et de plans de joint à des pressions élevées, sans fl uage ni écrasement du joint. Permet également de réaliser facilement des formes de joints complexes.
Étanchéité de raccord Permet de réaliser l’étanchéité de raccords fi letés à des pressions élevées et sous des contraintes de chocs et de vibrations.
Caractéristiques :
Tenue en température :Plage de température typique entre -50°C à +150°C.
Adhésion :Collage de substrats métalliques.
Propriétés mécaniques :Large choix de couples à la rupture (de 5 à 40 Nm), grande résistance aux chocs et vibrations.
Stabilité chimique :Grande résistance aux agressions chimiques, notamment aux hydrocarbures, aux acides et bases, aux huiles moteur, au glycol ...
Anaérobies
Comme nous l’avons vu dans le chapitre sur le collage structural, les adhésifs anaérobies
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Malgré leur excellente résistance aux agressions chimiques, la plupart des adhésifs anaérobies sont sensibles au contact avec l’oxygène gazeux. Ce dernier est extrêmement agressif (oxydation forte). Le MH052 est un produit développé pour réaliser des étanchéités de raccords fi letés, il est capable de résister au contact avec de l’oxygène gazeux sous une pression maximale de 10 bars à 60°C.
Malgré leur excellente résistance aux agressions chimiques, la plupart des adhésifs anaérobies sont
Canalisations d’oxygène et détendeurs
Désignation Description CouleurViscosité(MPa.s)
Jeu maximum
Résistanceau
cisaillement(MPa)
Coupleà la
rupture(N.m)
Tempsde
travail(min)
Temps de fi xation(60% résistance
fi nale)(heure)
Plage detempératurede service
(°C)
A129 Etanchéité raccord, démontable, homologation gaz
Orange 65 000 0,5 12 10 10 - 25 1 -55 à +150
A131 Etanchéité raccord, démontable, homologation eau potable
Blanc 40 000 0,5 6 8 30 - 60 2 -55 à +150
A1044 Etanchéité raccord, diffi cilement démontable, étanchéité immédiate
Blanc 70 000 0,5 17 18 10 - 25 1 -55 à +150
MH052 Etanchéité raccord, homologation contact oxygène
Jaune 50 000 0,5 15 20 15 - 30 1 - 3 -55 à +150
A136 Etanchéité plane, homologation eau potable
Rouge 75 000 0,5 12 10 30 - 60 2 -55 à +150
LH197 Etanchéité plane, haute pression (340 bar)
Vert 34 000 0,3 5 20 - 40 3 - 6 -55 à +150
MH196 Etanchéité plane, haute température Rouge 150 000 0,5 10 8 10 - 20 1 -55 à +200
MH199 Etanchéité plane Rouge 175 000 0,5 8 15 - 30 3 - 6 -55 à +200
Étanchéité à l’oxygène
Conditionnements : - A129 : Flacons 200 ml. - A131/A1044/A136 : Flacons 50/200 ml. - MH052/LH197 : Flacons accordéons 75 ml. - A129 : Flacons 200 ml.
- A131/A1044/A136 : Flacons 50/200 ml. - MH052/LH197 : Flacons accordéons 75 ml. - MH196/MH199 : Flacons accordéons 75 ml et cartouches 300 ml.
SYSTEMES DE DEPOSE
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La dépose d’adhésifs, intégrée à un processus industriel, est une opération nécessitant la mise en place de procédures de réalisation et de contrôle afi n de garantir une parfaite répétabilité des performances. En effet, il est essentiel de noter que, dans la plupart des applications de collage, le contrôle réalisé sera destructif. Plusieurs paramètres doivent donc être pris en compte de façon à garantir une bonne prépartition de surface, une dépose homogène respectant les ratios de mélange et des temps de cycles adaptés (temps ouvert et de travail).
Ce chapitre a pour but de vous renseigner sur les systèmes pouvant être utilisés avec nos produits. SAMARO a établi depuis plusieurs années des relations fortes avec les spécialistes de ces équipements dans le but de vous apporter une solution globale à votre cahier des charges jusqu’au process d’industrialisation.
Il maximise la commodité d’application. Les adhésifs sont proposés dans des conditionnements adaptés pour des collages nécessitant de faibles longueurs de cordon. Certains adhésifs sont bicomposants, lorsqu’ils sont conditionnés en cartouche, leur application est aussi simple que celle d’un monocomposant. Le système des cartouches permet d’obtenir des résultats homogènes et performants.
Cartouches pour monocomposants :
Il existe des pistolets adaptés à ce type de cartouche, soit manuels, soit pneumatiques : - Pistolet manuel : système le plus simple, on applique le produit par des pressions successives sur la gâchette. - Pistolet pneumatique : le pistolet se connecte directement sur un réseau pneumatique standard (6 bars). Il s’utilise ensuite de la même manière qu’un pistolet manuel. Il est nécessaire d’être équipé d’un réseau d’air comprimé ou d’un compresseur pour utiliser un pistolet pneumatique.
Cartouches pour bicomposants :
Il existe plusieurs formats standards pour les cartouches bicomposantes, voici les trois plus fréquents : - Pistolet pour cartouche collatérale 50 ml, ratio de mélange 1 :1 - Pistolet pour cartouche collatérale 400 ml, ratio de mélange 1 :1 - Pistolet pour cartouche coaxiale 380 ml, ratio de mélange 10 :1
Dans ce cas, il est nécessaire d’utiliser un mélangeur statique afi n de permettre un mélange homogène lors de l’extrusion du produit hors de la cartouche.
Introduction
Conditionnements en cartouches Il maximise la commodité d’application. Les adhésifs sont proposés dans des conditionnements adaptés
Pistolet pneumatique pour cartouche coaxiale
Pistolet manuel pourcartouche juxtaposée
SYSTEMES DE DEPOSE
Valve de dosage
Air de commande
Produit
Conditionnements en pots
La dépose de certaines chimies d’adhésif implique un ajustement des équipements. En voici un aperçu :
Dépose des cyanoacrylates :
Le système le plus couramment utilisé est le pot sous pression : on met directement la bouteille de produit dans le pot, mis ensuite sous pression, puis on dépose l’adhésif à l’aide d’une valve de dosage ou d’un applicateur-doseur. L’applicateur-doseur permet de déposer une quantité précise de manière répétitive, ce qui présente un intérêt pour les processus automatisés.Ce type de matériel nécessite un réseau d’air comprimé ainsi que de l’électricité.
Dépose adhésifs UV :
Des systèmes comme les pots sous pression ou les applicateurs-doseurs permettent de déposer facilement les adhésifs UV.Remarque : Les valves, tuyaux, aiguilles de dosage dans lesquelles va circuler l’adhésif UV doivent être opaques afi n d’éviter qu’il ne polymérise dans le système.
Dépose des anaérobies :
Les mêmes types d’appareils que les cyanoacrylates et les adhésifs UV peuvent être employés pour déposer des adhésifs anaérobies.Remarque : Même si le principe de dépose est le même que pour les autres adhésifs monocomposants, il faut veiller à ce qu’aucune des parties dans lesquelles va circuler le produit ne soient métalliques, sinon le produit risque de polymériser dans le système.
La dépose de certaines chimies d’adhésif implique un ajustement des équipements. En voici un aperçu :
Arrivée d’air
Pot sous pression
Applicateur - doseur
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SYSTEMES DE DEPOSE
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Les adhésifs conditionnés en vrac peuvent être appliqués avec un équipement de dosage automatisé. Dans le cas des bicomposants, le mélange s’effectue avant la dépose. Si le temps de travail est cours, le mélange doit être préparé immédiatement avant l’application ; si le temps de travail est long, le mélange peut être préparé en dehors de la chaîne de production.
Deux familles d’équipements se distinguent :
Pompes à piston :
Avantages :
- Système bon marché.- S’adapte à de nombreuses applications.- Mode opératoire simple.
Conditionnements en vrac Les adhésifs conditionnés en vrac peuvent être appliqués avec un équipement de dosage automatisé. Dans le cas des bicomposants, le mélange s’effectue avant la dépose. Si le temps de travail est cours, le
Limites :
- Débit de sortie limité.- Dépose non continue due à la recharge du piston.- Nécessite de l’air comprimé.
Pompes
Unité de dosage/mélange
Chaîne de transport
Préchauffage(facultatif)
Tunnel dechauffe
Chargement des pièces Applicationrobotique
Fût partie AFût partie B
Machine de dépose pour bicomposants
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SYSTEMES DE DEPOSE
FusionMate™
Système de dépose Plexus®
Limites :
- Solution plus coûteuse.- Plus appropriées à des applications sur de grandes surfaces.- Nécessitent un système d’air comprimé ou un système hydraulique.
Conditionnements
Cartouche Vrac
50 ml 310 ml 380 ml 400 ml 5 l 10 l 20 l 50 l 200 l
Diam
ètre
du
cord
on (
mm
)
1 63 394 484 509 6300 12600 25200 63000 252000
2 16 98 121 127 1600 3200 6400 16000 64000
3 7 44 54 56 700 1400 2800 7000 28000
4 4 25 30 32 400 800 1600 4000 16000
5 2,5 16 19 20 250 500 1000 2500 10000
6 1,7 11 13,5 14 170 340 680 1700 6800
7 1,3 8 10 10 130 260 520 1300 5200
8 1 6 7,5 8 100 200 400 1000 4000
9 0,8 5 6 6,2 79 158 316 790 3160
10 0,6 4 4,5 5 64 128 256 640 2560
Longueurs de cordons
Longueurs de cordons en mètres, en fonction du conditionnement et du diamètre d’extrusion.
Pompes à engrenages :
Avantages :
- Fort débit de sortie de l’adhésif.- Dépose continue.- Pression de sortie régulée.- Possibilité d’utiliser des tuyaux de longueur plus importante.
