Mécanismes d`adhésion

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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)