COLLAGE, physique

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Variation de l'énergie de fracture avec la vitesse de pelage

Variation de l'énergie de fracture avec la vitesse de pelage
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Clivage d'un joint collé

Clivage d'un joint collé
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin


Pourquoi ça colle ?

Il est clair que, pour réaliser un assemblage, il faut qu'il y ait une continuité entre les liaisons chimiques qui assurent la cohésion des substrats et la colle (ou l'adhésif). L'origine de cette liaison a été attribuée à des liaisons chimiques faibles, dites « de Van der Waals », ou « dispersives », qui existent entre tous les corps. De ces interactions résulte « l'énergie d'adhésion », Wa, que l'on peut calculer à partir des énergies superficielles, γs, du substrat et, γl, de l'adhésif et de l'énergie interfaciale, γsl. Wa = gs + γl — γsl.. Elle est de l'ordre de 0,1 J.m—2, ce qui est bien vérifié dans le cas de l'adhésion d'un poinçon en caoutchouc à une surface de verre. C'est bien insuffisant pour assurer la résistance d'un collage utilisable dans un produit. Même si l'on y ajoute la contribution d'un « ancrage mécanique » dû à la rugosité de la surface du substrat, on est encore loin de ce qui est nécessaire. L'énergie de séparation d'un collage est 1 000 à 10 000 fois plus grande. Ce qui conduit à distinguer « l'adhésion », résultant des interactions chimiques, de « l'adhérence », qui mesure la résistance à la séparation.

L'ancrage

D'où provient la différence entre un collage fort et un collage faible ? Les physiciens expliquent qu'elle est due à la dissipation d'énergie dans les colles. En effet, la résistance des polymères soumis à une tension provient de leur capacité à dissiper l'énergie en formant des cavités, des craquelures ou des craquelides (traduction de l'anglais croids, contraction de craze et de voids).

Seulement voilà, pour que la colle puisse dissiper de l'énergie, il faut qu'elle soit ancrée au substrat. L'ancrage est le f[...]


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Écrit par :

  • : docteur ès sciences, chef du groupe Matériaux, Asulab, Swatch Group R.-D.

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Pour citer l’article

Jacques COGNARD, « COLLAGE, physique », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 23 septembre 2017. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/collage-physique/