Colle

Une colle ou la glu est un produit de nature liquide ou gélatineuse permettant de lier des pièces entre elles. Ces pièces peuvent être de même nature ou de différents matériaux.


Catégories :

Adhésif - Matériau

Définitions :

  • Substance agglutinante, d'origine végétale ou animale, entrant dans la composition des préparations, des enduits, de certaines émulsions et peinture à la détrempe. (source : artiste.free)
Un tube de colle et son liquide gélatineux.

Une colle ou la glu est un produit de nature liquide ou gélatineuse permettant de lier des pièces entre elles. Ces pièces peuvent être de même nature ou de différents matériaux.

Il existe de nombreuses sortes de colles. On peut les classer selon leur nature :

On a l'habitude de distinguer le collage de positionnement, qui ne nécessite pas de résistance spécifique et le collage structural dans lequel la colle sert à réaliser des assemblages susceptibles de transmettre des efforts importants.

Historique

Dans l'Égypte antique, les ébénistes fixaient les pièces de bois avec des colles fabriquées à base de déchets de boucherie bouillis (sabots, cornes, os, peaux, tendons, etc. ).

Aujourd'hui, les colles naturelles sont la colle de peau (utilisé en peinture et en ébénisterie) et la colle d'amidon (utilisé pour les collages de papier), on y ajoute quelquefois des huiles (comme l'huile de lin ou l'huile d'amande amère) afin d'éviter les risques de moisissure..

Temps d'utilisation

Le mode d'emploi d'une colle contient fréquemment des termes techniques dont il faut tenir compte ; ils précisent, entre autres, les délais dont vous disposez pour travailler.

Polymérisation des colles

Les colles polymérisent (quelquefois après ajout d'un catalyseur). Quand une colle se polymérise cela veut dire qu'elle sèche en surface (formation d'une peau en quelques minutes à dizaines de minutes). Occasionnellement, elle ne durcit jamais complètement, conservant l'aspect compact et élastique d'un caoutchouc. Les résines durcissent complètement.
Certains assemblages collés peuvent être renforcés par le chauffage des pièces sous presse. Cette technique pourrait surtout se développer pour le collage du bois dans l'architecture[2].

Anecdotes

La colle a été utilisée pour la conservation de la viande.

Les petits pots de colle blanche que mangeaient certains enfants à l'école étaient de la colle de farine mélangée à de l'huile d'amande amère, par conséquent idéalement comestible. Ces ingrédients sont utilisés dans la colle à papier professionnelle en livre d'artiste.

Collage industriel

Le collage est une technique d'assemblage beaucoup utilisée dans l'industrie automobile ou ferroviaire entre autres.

Il existe différents types de colles dans les industries : colle à bois, etc.

Les pare-brise, moquette, joint, cache attelage sont des exemples de ce qui peut être collé.

Le collage est une technique fiable et reproductible pour peu qu'on soit rigoureux et attentionné.

En effet, une simple modification de l'environnement, des produits de nettoyage, ou une pollution non maitrisée peut entrainer une catastrophe lors de l'assemblage.

Quelques chiffres : en moyenne il faut entre 80 kg de colles dans le montage d'une automobile et près de 700 kg dans le montage de certaines voitures ferroviaires.

Principes généraux

Plusieurs modèles ont été imaginés pour expliquer le fonctionnement de la colle. Aucun n'explique entièrement le phénomène, et il est probable que plusieurs cœxistent. Le phénomène est nommé adhésion.

Les principales théories sur l'adhésion dans le cas d'un adhésif peuvent être regroupées en deux catégories : l'adhésion physicochimique et l'adhésion mécanique.

L'adhésion physicochimique regroupe la création de liaisons covalentes, électrostatiques et de Van der Waals entre l'adhésif et le matériau.

L'adhésion mécanique s'intéresse aux surfaces de contact. A titre d'exemple, la théorie de l'ancrage mécanique stipule qu'un matériau rugueux collera mieux qu'un matériau idéalement lisse, jusqu'à une certaine limite où des bulles d'air se forment. Ceci implique que plus l'adhésif mouille le matériau, c'est-à-dire plus il occupe une surface importante sur le matériau, plus le collage sera résistant.

Un autre élément est la diffusion des polymères : si l'adhésif se compose de polymères, ceux-ci vont pouvoir passer d'un matériau à l'autre et vont pouvoir "accrocher" le matériau.

Les différentes théories
Adhésion physico-chimique Adhésion mécanique
création de liaisons entre l'adhésif et le matériau :
  • covalentes (centaine de kJ/mol)
  • électrostatiques (variable)
  • hydrogène (10 à 20 kJ/mol)
  • de Van der Waals (< 10 kJ/mol)
  • Ancrage mécanique (selon la rugosité du matériau)
  • Mouillage de l'adhésif sur le matériau (qui entraine une plus grande surface de contact)
  • Interdiffusion des polymères (dans le cas d'une colle polymère)

On peut définir le collage comme le procédé servant à maintenir de façon durable et solide deux substrats entre eux. La liaison entre ces deux supports est alors d'origine chimique, et non mécanique. La colle est déposée sur l'ou les substrats, et suivant le process l'affichage s'effectue après une période définie et la réaction conduisant aux propriétés finales débute alors.

Mais pour obtenir de bonnes performances, la colle doit être compatible avec le support. L'adhésion sur un solide fait ainsi intervenir deux notions principales :

La mouillabilité représente l'aptitude qu'a un liquide à occuper la plus grande surface envisageable quand on le dispose sur une surface solide. Il est indispensable d'appréhender le principe d'énergie de surface pour comprendre les mécanismes de collage.

L'énergie superficielle d'un liquide, aussi nommée tension superficielle, caractérise l'aptitude qu'a la surface d'un liquide à prendre la plus petite valeur envisageable dans un milieu donné. Elle caractérise aussi la cohésion d'un liquide dans la mesure où il faut vaincre les forces de cohésion interne de ce dernier pour accroître cette surface. Mécaniquement, elle s'exprime comme une force s'opposant à un accroissement de surface.

L'équilibre des forces donne l'équation de Young :

g lv cos q + g sl = g sv

Où g s, g sl, g l représentent l'énergie de surface du solide, l'énergie inter-faciale liquide solide et la tension superficielle du liquide.

Énergie superficielle critique L'étalement du liquide n'est parfait que si l'angle de contact A est nul. Cette valeur correspond à une valeur critique de l'énergie superficielle du solide qui sert à prédire que si :

g l < g c alors A=0, le mouillage est bon.
g l > g c alors A est positif, le mouillage est mauvais.

La totalité des forces qui s'établissent entre l'adhésif et la surface du solide peuvent être traduite comme suit :

Théorie mécanique : L'adhésion a longtemps été reconnue comme étant un simple problème mécanique, la solidité du joint résultant de la pénétration de l'adhésif dans les aspérités de la surface solide. Ceci expliquerait une partie de l'adhésion.

Théorie électrique : L'adhésion serait due à l'établissement d'une couche électrique aux interfaces, les forces étant de nature électrostatique. Cette théorie reste particulièrement controversée.

Théorie chimique : Elle interprète la liaison par la formation de liaisons covalentes entre deux corps en présence. Ceci n'a lieu que occasionnellement.

Théorie de la diffusion : Il y a inter-diffusion entre les deux surfaces en présence. Elle suppose la solubilité mutuelle des matériaux. Le collage du PVC en est un exemple.

Théorie thermodynamique : Elle indique l'établissement de liaisons faibles (forces de Van Der Waals) entre les surfaces. Ces forces s'exercent sur de faibles distances et existent dans l'ensemble des cas de figure. Les forces de Van Der Waals résultent de la dissymétrie de répartition des charges positives et négatives, entrainant la formation de dipôles autant dans le polymère que dans le substrat et s'unissant tête-bêche. Ces différentes hypothèses montrent que les phénomènes d'adhésion ne sont pas encore bien élucidés.

Notes et références

  1. (fr) Pégosité sur Futura-sciences. Consulté le 15 février 2010
  2. (fr) communiqué de presse de l'Institut Fraunhofer de recherche sur le bois, repris par Bulletin BE / ADIT Allemagne N°466 (15/01/2010)

Voir aussi

Liens externes

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"de surface avant collage"

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