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ADHESION et ADHERENCE
des
MATERIAUX
MECANISMES D'ADHESION
Alain LAMURE
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MECANISMES D’ADHESION
GENERALITES : INTERET DU COLLAGE
AVANTAGES : collage = meilleure méthode d’assemblage pour petites pièces (montage
puces et composants électroniques, bijouterie), pièces, tôles ou feuilles minces très
fragiles. Seule méthode possibles pour certaines pièces (panneaux-sandwich, revêtements
en feuilles minces décoratifs ou protecteurs, stratifiés), assemblage matériaux différents
(plastique sur métal ou bois, métaux différents, plastiques différents, …). Collage
meilleure répartition des contraintes, allégement de structure assemblée (suppression
rivets, vis et boulons), pas d’affaiblissement structure (aucun trou à percer), meilleur
aspect visuel (surface lisse, joint de colle invisible). Elasticité des joints collés
amortissement vibrations et variations dimensionnelles. Possibilité d’avoir joints collés
isolants ou conducteurs électriques, de dépose colles rapide et automatisée
INCONVENIENTS : Mise en œuvre nécessite formation, adaptation et connaissance du
collage. Nécessité d’une bonne préparation de surface et surfaces planes. Durabilité
collages (5 à 40 ans selon adhésifs, contraintes et environnement) et résistance à
chaleur (en général maximum 70 à 150°C, 200 à 300 °C pour thermostables) limitées.
Durées de durcissement parfois longues (10 à 20 h température ambiante). Résistance en
pelage joint collé faible.
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MECANISMES D’ADHESION
GENERALITES : GENERALITES SUR L’ADHESION
ADHESION = Ensemble phénomènes physiques et/ou chimiques qui prennent naissance
lorsque 2 surfaces mises en contact. Adhésion liée à adhésivité (aptitude à créer des forces
d’interactions entre 2 surfaces), état de surface des 2 constituants (surface spécifique,
porosité, sites actifs, pollution) et mouillabilité (aptitude à créer un contact entre 2
surfaces).
FORCES D'ADHESION = forces de cohésion des matériaux : liaisons interatomiques
(liaisons chimiques fortes) ou intermoléculaires (liaisons "physiques" faibles). Energie
potentielle d’interaction : nm
r
b
r
a
U= (a : attraction et b : répulsion). Force dr
dU
F=
Types de liaison Energie de liaison
(Kcal/mol) Distance
d’interaction (Å)
Inter-
atomiques Ionique
Covalente
Métallique
80 - 250
50 - 220
25 - 85
1,5 - 2,4
1,5 – 2,4
2,6 – 3,0
Inter-
moléculaires Hydrogène
London
Debye
Keesom
2 - 10
1 - 10
1 - 5
0,5
2,6 – 3,0
3 – 5
3 – 5
3 - 5
Polarisation (Keesom) :
E ~ - cte/T.r6
Induction (Debye)
E ~ - cte/r6
Dispersion (London)
E ~ - cte/r6
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MECANISMES D’ADHESION
GENERALITES : DISTANCES D’ADHESION
Quelles que soient les forces d’adhésion, interactions deviennent négligeables dès que
distance entre sites "actifs" de chaque matériau > 5 Å (pour qu'il y ait adhésion,
distance entre surfaces solide et polymère quelques Å
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MECANISMES D’ADHESION
GENERALITES : MODES DE SOLLICITATION
ADHERENCE = force ou travail qu’il faut fournir au système adhérent pour séparer les 2
constituants.
TESTS D'ADHERENCE = tests de rupture des assemblages collés (traction, cisaillement,
pelage, clivage)
ANALYSE DES RUPTURES : cohésive/adhésive (interfaciale)
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