Les différentes colles

D'aprés un article de tout coller.com

 Les polyurethanes :
Les colles à base de polyuréthane sont disponibles en systèmes mono ou bi-composants. Les colles monocomposants à base de polyuréthane se composent d'isocyanates contenant des prépolymères qui réticulent sous l'influence de l'humidité ambiante. Pour obtenir une force de collage élevée et pour éviter la formation de bulles lors de la réticulation il faut maintenir l'assemblage sous pression à l'aide d'un dispositif approprié. Le temps de réticulation peut être réduit en augmentant la température.

Les polyuréthanes monocomposants sont utilisés dans la construction d'éléments sandwichs de matériaux poreux (bois, mousse polystyrène, mousse polyuréthane et autres) et de panneaux stratifiés (plastiques) ou de métaux (aluminium) qui sont alors utilisés comme cloisons ou portes de caravanes par exemple.

Les polyuréthanes bicomposants se composent d'un composant polyol (résine) et d'un composant isocyanate (durcisseur) qui doivent être mélangés avant application selon un ratio défini. Les critères importants pour les utilisateurs sont : les proportions du mélange (de 1:1 à 1:10), la durée de vie en pot (de quelques minutes à plusieurs heures, selon la durée du cycle), et la consistance de traitement de la colle (viscosité, depuis facile à verser jusqu'à très consistant).

Les polyuréthanes bicomposants sont utilisés pour des collages de larges surfaces dans les superstructures de véhicules (construction sandwich), pour les éléments de façade, la construction navale et la fabrication de containers.

Avec les polyuréthanes pratiquement tous les matériaux polaires peuvent être collés de façon permanente, depuis les métaux jusqu'à de nombreux matériaux plastiques. Les polyuréthanes permettent de réaliser des laminés de plastique de la plus haute flexibilité. Les stratifiés collés avec des polyuréthanes conservent leurs propriétés même à - 150°C, comme par exemple pour les containers de gaz liquéfié.

 

Les epoxys :
Les collages de métaux de construction sont en général réalisés avec des colles époxydes mono ou bicomposants. On peut obtenir des résistances au cisaillement de 40 MPa . Les epoxys sont les colles pour métaux les plus courantes. Les époxys monocomposants qui réticulent à des températures jusqu'à 180°C permettent des assemblages qui résistent à de très fortes charges. Cependant, pour des raisons économiques ou techniques, les éléments à assembler ne peuvent parfois pas être exposés à des températures aussi élevées. Dans ce cas on peut utiliser une colle epoxy bicomposant qui réticule à température ambiante. La force de collage de même que la vitesse de prise peuvent être augmentées en augmentant la température. Les résines époxys bicomposants offrent une résistance à la température de -30°C à +100°C. Et avec des formulations spéciales d'époxys monocomposants on peut obtenir des résistances à la chaleur jusqu'à 180°C.

Les époxys sont employés surtout dans le domaine des collages de matériaux de construction, par exemple, fabrication de containers, constructions en aluminium, à partir du moment où les éléments ont été convenablement prétraités.

Les époxys bicomposants présentent des durées de stockage élevées et sont faciles à mettre en œuvre au regard de leurs propriétés. Cependant les proportions du mélange doivent être scrupuleusement observées. Les époxys monocomposants ne nécessitent pas de mélange, mais une prise à 180°C est obligatoire.

 

Colles anaerobies :
Les colles anaerobies sont pour la plupart des mélanges de dimethacrylates de certains diols avec de petites quantités de péroxides et d'accélérateurs de prise. Elles se distinguent par le fait qu'elles demeurent liquides au contact de l'oxygène (d'air) mais polymérisent en quelques heures en l'absence d'oxygène et au contact de métaux actifs. Pour éviter la polymérisation lors du stockage, le produit ne doit pas être contaminé par des traces de métaux durant le process de fabrication. Les flacons, le plus souvent des flacons en PE ne sont souvent remplis qu'à moitié pour qu'une quantité suffisante d'oxygène permette d'éviter la polymérisation.

 

Les cyanoacrylates :
Les cyanoacrylates sont des colles réactives monocomposants liquides dont le processus de réticulation est terminé après environ 3 heures. Selon le pré-traitement des surfaces les forces de collage varient entre 20 et 25 MPa.

Les cyanoacrylates sont utilisées essentiellement pour coller des petites surfaces étroites, par exemple dans la fabrication de série de l'industrie de l'électronique, des mesures et contrôles, de la mécanique de précision, dans l'industrie plastique et du caoutchouc, l'industrie optique et l'horlogerie, le bricolage, la réparation.

Le principal avantage des cyanoacrylates réside dans le collage de combinaisons par exemple d'aluminium et d'élastomères, où il existe très peu d'alternatives au collage.

De ce fait, les cyanoacrylates ont pris du poids dans d'autres branches industrielles, telles que fabrication des métaux et de l'outillage, ou comme colle pour électrodes dans les ateliers ou chez les assembleurs. Les cyanoacrylates sont utilisées en assemblage dans la fabrication de divers éléments ou pour le collage de profilés de caoutchouc, pour des collages soumis à fortes charges de métaux sur caoutchouc, dans les machines ou appareils de construction, de même que dans l'industrie automobile, la construction navale et l'industrie aéronautique.

 

Les acrylates:
Les acrylates bicomposants (connus également sous le nom de colles A/B, colles no-mix, ou acryliques seconde génération) sont des colles à réaction rapide, qui conviennent particulièrement pour des collages métal/métal ou métal/plastique. Les nouvelles colles bicomposants polyuréthane-diméthacrylate présentent une évolution des acrylates dans le domaine de l'hygiène du travail.

Selon leurs formulations, les nouveaux systèmes A/B (mélangés dans des tubes coaxiaux ou appliqués goutte à goutte) réticulent en l'espace de 25 ou 30 secondes, voire 1 minute. On obtient en quelques heures une résistance finale sur aluminium d'environ 25 MPa (en fonction du pré-traitement de surface).

Les colles de ce type conviennent pour des collages de petites surfaces, ou pour des surfaces plus larges où des durées de mises en œuvre courtes sont requises. Leur avantage par rapport aux époxys et aux polyuréthanes est leur réticulation rapide à température ambiante. Les colles acrylates A/B sont éprouvées dans le domaine du collage de l'aluminium, par exemple fabrication de fenêtres, industrie de la machine outils.

 

Les colles photoreticulables :
Les colles photoréticulables sont basées essentiellement sur des acrylates ou des époxys. Dans le cas d'acrylates, la polymérisation radicalaire est provoquée par la lumière UV ; les propriétés de la colle réticulée sont semblables à celles des acrylates. Les époxys photoréticulables contiennent des substances actives aux UV qui provoquent une polymérisation cationique des époxys.

L'avantage des colles photoréticulables est que les époxys ou les acrylates, qui sont souvent formulées sous forme de bicomposants, peuvent être formulés sous forme de monocomposants et réticulés par radiation UV.

 

Les MS polymeres :
Les colles et mastics à base de silane modifié fabriqués à partir de MS polymères font partie des récents développements de ces dernières années. Ils sont conçus comme systèmes monocomposants, avec des vitesses de réticulation de 5 mm/jour en fonction des conditions ambiantes.
Du fait de leur structure chimique les MS polymères présentent une bonne résistance aux intempéries et au vieillissement de même qu'un spectre de collage pratiquement universel sans l'aide de primaires.
Les MS polymères réussissent souvent là où les autres systèmes échouent. Les MS polymères peuvent être recouverts directement après application, aussi bien avec des peintures en phase aqueuse qu'avec des peintures solvantées.

Les MS polymères sont utilisés pour le calfeutrement élastique de joints ainsi que pour les joints de friction dans la fabrication de wagons et de containers, les technologies des plastiques, les techniques de climatisation et de ventilation, les salles blanches. Développés en premier lieu pour l'industrie automobile, les transports, etc., les MS polymères voient de nouveaux développements s'ouvrir à eux notamment dans le bâtiment.

Les colles à base solvantée :

Les colles à base solvantée contiennent des polymères dissous dans des solvants organiques. Le solvant ou mélange de solvants permet d'adapter les paramètres d'application de la colle et doit être éliminé totalement (pour des matériaux imperméables tels que métaux, verre et certains plastiques) ou partiellement (pour des matériaux poreux ou perméables tels que papier, carton, bois ou cuir) par évaporation de la couche de colle liquide appliquée.

• acétate de polyvinyle et copolymères (colles à bois, revêtements muraux, packagings…) 

•  caoutchoucs naturels et synthétiques (colles contact)

•  collodium

•  acrylates (enductions auto-adhésives, colles moquette …)

•  polyuréthanes (colles à bois, colles d'assemblage automobile…)

Les colles " sensibles à la pression " et les colles de contact sont dérivées de ces colles à base solvantée.

Les colles à base solvantée conviennent particulièrement pour le collage d'éléments poreux tels que cuir, textiles, papier, carton, bois, liège, panneaux stratifiés, mousses plastique.

 

Les colles colloidales naturelles :

Les premières colles étaient à base de polymères naturels. Ces polymères étaient dissous dans de l'eau, mais avant l'application ils devaient être dégradés à la chaleur en vue de devenir solubles dans l'eau. De nos jours, on utilise les polymères suivants :

• l'amidon et la dextrine qui en est dérivée, issu des céréales ou tubercules (pommes de terre, blé, maïs…)

• la caséine, protéine extraite du lait

• la cellulose, chimiquement modifiée, extraite du bois
  la glutine des os d'animaux

Ce type de colles est utilisé pour le papier et les emballages, l'étiquetage du verre, la production de reliures, ou comme colle pour papiers peints.

 

Les dispersions :

Les dispersions diffèrent généralement des colles à base solvantée par le choix de " l'eau " comme solvant. Ceci présente des avantages au regard d'éventuels risques lors du traitement et de la législation relative à l'environnement. C'est pour cette raison que les fabricants de colles et de matières premières ont consacré une large part de leurs dépenses en recherche et développement à remplacer les colles à base solvantée par des dispersions.

Dans une dispersion, le polymère (particule solide de diamètre 1/10 000 à 1/ 100 000 cm) est " dispersé " en phase liquide (dans l'eau). La taille minime des particules les empêche de décanter (se déposer au fond). La prise qui résulte en la formation d'un film de colle est amorcée par l'élimination de la phase liquide. Ceci peut être réalisé par évaporation (de l'eau) et/ou pénétration dans les éléments assemblés.

Comme cette dernière alternative n'est possible que sur des surfaces poreuses, les dispersions sont utilisées essentiellement pour des matériaux susceptibles d'absorber l'eau du film de colle liquide. Les particules de polymère restent et fusionnent pour former un film de colle.

Les polymères les plus utilisés pour les dispersions en phase aqueuse sont l'acétate de polyvinyle, les acrylates, les caoutchoucs, les polyuréthanes, les polychloroprènes. Les colles qui en sont issues sont en général identifiées par leurs matières premières : dispersions EVA, dispersions polyuréthane, etc…

 

Les hotmelts (colles thermofusibles) :

Les hotmelts sont des matériaux thermoplastiques totalement sans solvant. Solides à température ambiante, ils sont fondus dans des dispositifs appropriés et appliqués à l'état liquide sur les parties à coller. La prise de ces colles se fait en quelques secondes, par refroidissement. A cause du temps ouvert limité des hotmelts, les éléments doivent être assemblés immédiatement et ils résistent déjà à une certaine force initiale après une période relativement courte.

Selon la nature chimique des hotmelts (éthylène - acétate de vinyle-copolymères/ EVA, polyamides, polyesters saturés) la température d'application varie entre 120°C et 240 °C.
Comparés aux colles à prise chimique et aux colles à base solvantée, les hotmelts présentent quelques avantages significatifs :

•  sans solvant, aucune protection spécifique anti-feu n'est requise

•  utilisables comme systèmes monocomposants

•  temps de prise très courts.

Grâce à leur maniement relativement simple, les hotmelts sont utilisés dans de nombreux secteurs, par exemple l'industrie de l'emballage (collage de carton), la fabrication des livres (collage des reliures), l'industrie du bois et de l'ameublement, l'industrie textile, les marchés de l'électronique (fixation d'éléments constructeurs), l'industrie de la chaussure.

 

Les plastisols :

Les plastisols sont des colles sans solvant qui requièrent pour leur prise dès températures comprises entre 140°C et 200°C. Ils consistent surtout en des dispersions de particules superfines de chlorure de polyvinyles ou de polyméthacrylate dans des plastifiants ou " agents adhésifs ". De nos jours ils sont utilisés surtout dans la construction automobile pour le calfeutrement et la fixation de métaux (enduit de dessous de caisse, collage de rebord).