Partie 1 : Énergie de surface vs. Tension superficielle
Les effets du contact d'un objet solide avec un fluide génèrent différentes réactions liées à la morphologie et à la structure moléculaire, tant à l'échelle microscopique que macroscopique. Parmi ces facteurs figurent la rugosité de surface du substrat et les forces intermoléculaires au sein du fluide – liaisons hydrogène et forces de Van der Waals – qui permettent d'obtenir une première approximation de la capacité de liaison potentielle entre un objet solide et un fluide. adhésif et solide. Comme nombre de ces caractéristiques essentielles se situent à l'échelle moléculaire, il est difficile d'anticiper l'aspect idéal d'un adhésif. La capacité d'un adhésif à s'étaler sur une surface (également appelée mouillage) est probablement le moyen le plus simple et le plus efficace d'identifier un adhésif adapté à un substrat donné. Idéalement, un substrat à haute énergie de surface, associé à un adhésif à faible tension superficielle, présentera de bonnes caractéristiques de mouillage, comme illustré dans la figure 1 ci-dessous.
La goniométrie d'angle de contact est une technique qui mesure l'angle de contact entre un fluide (l'adhésif) et un solide (le substrat). Un angle de contact plus petit indique un meilleur mouillage. En règle générale, lorsque 10° < Ɵ < 90°, le mouillage est favorable, tandis que pour des angles Ɵ > 90°, le mouillage est faible.
Une bonne adhésion est obtenue grâce à un adhésif présentant la structure moléculaire et la morphologie appropriées, et grâce à une préparation de surface adéquate : le substrat est nettoyé et traité afin d’accroître son énergie de surface. La deuxième partie de ce document technique abordera les techniques de prétraitement de surface permettant d’améliorer l’adhésion des adhésifs.
Partie 2 : Préparation de la surface
La première et probablement la plus importante étape de préparation de surface Le nettoyage est une étape cruciale. Les contaminants tels que les huiles, les graisses, les flux, la poussière et les produits de corrosion peuvent nuire au contact entre le substrat et l'adhésif, réduisant ainsi la capacité de ce dernier à saturer la surface. Avant tout traitement de surface, il est impératif d'éliminer toutes les impuretés. Par exemple, un ponçage préalable à un nettoyage préalable des huiles ou graisses sur une surface poreuse peut entraîner la pénétration des contaminants plus profondément dans le substrat et causer des problèmes d'adhérence une fois que l'huile remonte à la surface. Le choix des agents de nettoyage appropriés doit tenir compte à la fois du matériau du substrat et de la source de contamination. Les solvants organiques tels que les cétones sont efficaces contre les contaminants polaires comme les sels de flux ; cependant, ils peuvent potentiellement corroder certains thermoplastiques, les ramollissant ou les opacifiant. MG Chemicals propose une gamme complète de produits de nettoyage. nettoyants qui conviennent à une variété de substrats et de sources de contamination différents.
Dans certains cas, le nettoyage seul ne suffit pas à obtenir une surface adaptée au collage. Il est alors nécessaire de traiter la surface par différentes méthodes, que l'on peut classer en trois catégories : mécaniques, chimiques et physiques.
Méthode mécanique
Les méthodes de prétraitement mécanique augmentent la surface du substrat, offrant ainsi à l'adhésif davantage de points de contact. Le ponçage est la méthode la plus simple pour accroître cette surface ; le tribofinition et le sablage sont d'autres options possibles lorsqu'un équipement spécialisé est disponible. Parmi les inconvénients des méthodes mécaniques, on peut citer leur nécessité d'une application directe et l'obligation d'éliminer tout résidu généré, ce qui allonge le temps et augmente la main-d'œuvre.
Gravure chimique
Dans cette technique, le substrat est immergé dans un bain liquide qui attaque sa surface, créant des imperfections similaires à celles obtenues par des méthodes mécaniques. Sur les surfaces métalliques, les acides induisent des piqûres et génèrent des groupes hydroxyle en surface, lesquels peuvent se lier de manière covalente à l'adhésif pour former des liaisons adhésives. Les plastiques peuvent être gravés à l'aide de solvants organiques puissants tels que les cétones et les esters afin d'augmenter leur énergie de surface.
Méthode physique
Les techniques de cette méthode comprennent le traitement plasma, le traitement à la flamme et le traitement corona. La gravure plasma modifie la réactivité chimique des atomes de la couche superficielle du substrat, permettant ainsi la formation de liaisons covalentes entre la surface et l'adhésif. Le traitement à la flamme poursuit le même objectif, mais utilise une réaction de combustion au lieu d'un gaz ionisé pour modifier la chimie des atomes de la couche superficielle. Enfin, le traitement corona utilise une décharge corona à haute fréquence qui dissocie les molécules d'oxygène en oxygène atomique, lequel peut réagir chimiquement avec les traitements de surface, notamment les revêtements et les adhésifs.
Promoteurs
Les promoteurs d'adhérence sont des substances appliquées sur le substrat avant l'application d'un revêtement ou d'un adhésif. Ces composés adhèrent fortement au substrat et à la couche de finition, mais ne possèdent pas les propriétés de durcissement de cette dernière et ne peuvent donc pas être utilisés seuls. Le type de substrat doit être pris en compte, car l'efficacité du promoteur d'adhérence varie selon les surfaces. Un silane, par exemple, est très efficace pour le collage sur verre, mais n'est pas idéal pour le métal, pour lequel on utilise souvent des résines époxy ou alkydes. Les formulateurs de produits finis tels que les adhésifs et les revêtements intègrent fréquemment des promoteurs d'adhérence à leurs formulations afin de proposer des produits clés en main, sans primaire, pour une utilisation simplifiée. MG Chemicals propose plusieurs solutions clés en main. formulations adhésives qui adhèrent à plusieurs substrats comme le verre, le métal, le bois et le plastique.
Plus d'informations
Références
Licari, JJ, et Swanson, DW (2016). Technologie des adhésifs pour les applications électroniques : matériaux, procédés, fiabilité (Matériaux et procédés pour les applications électroniques) (2e éd.). William Andrew.
Manuel des adhésifs et mastics (Manuels McGraw-Hill) par Edward Petrie (2007–01-02). (2022). McGraw-Hill Education.
Petrie, E. (2010). Formulations d'adhésifs époxy. McGraw-Hill Professional Publishing.
