COLLAGE, physique

L' assemblage par collage existe depuis des millénaires. Les hommes du paléolithique collaient leurs flèches avec du brai de bouleau ou du bitume. Malgré les progrès faits dans la formulation des colles et la compréhension du comportement des polymères qui assurent le collage, celui-ci demeure une technologie empirique. L'« ancrage », le processus par lequel la colle s'attache au substrat, est mal connu, ce qui empêche le calcul des propriétés d'un collage sans une approximation (de taille), consistant à supposer qu'il est « bon ».

Aujourd'hui, les mots « colle » et « adhésif » sont souvent utilisés indifféremment pour désigner les produits qui assurent le collage. Cela est dû à l'influence de la langue anglaise où le terme glue, qui désigne la colle, est péjoratif, ce qui conduit les scientifiques à lui préférer le mot adhesive. La terminologie adoptée dans cet article est la suivante : la colle est un produit destiné à unir deux pièces après durcissement, et l'adhésif, un produit s'assemblant par pression. Colles et adhésifs correspondent bien à l'existence de deux grandes classes de composés selon que le polymère est déjà formé avant le collage ou qu'il se forme par une réaction qui s'accomplit pendant le collage ; ce dernier, dans tous les cas, n'est efficace que grâce à une compatibilité du polymère et de ses supports.

Les grandes familles de colles

Les colles et la plupart des adhésifs sont des liquides qui durcissent. Pour les obtenir, les chimistes connaissent trois moyens.

Une méthode consiste à dissoudre un solide dans un solvant, ce qui donne un liquide ; celui-ci, après application et évaporation du solvant, se solidifie de nouveau. Ce sont les « colles à solvant » (on devrait dire adhésif). Un exemple en est la « dissolution », solution de néoprène dans le toluène qui permet de coller les rustines sur les chambres à air de vélo crevées. La tendance est de les remplacer par des solutions aqueuses.

Un deuxième moyen utilise la fusion d'un solide : transformé en liquide, il redevient solide après refroidissement. Les colles utilisant ce principe s'appellent des « thermofusibles » ou hot-melt. Elles sont très utilisées pour l'assemblage des tissus en confection et l'intérieur des automobiles.

Enfin, deux composants liquides peuvent réagir entre eux pour former un polymère solide. Ce sont les colles de « réaction », apparues à la fin du xix^e siècle en même temps que les matières plastiques. C'est avec ces produits que l'on obtient des collages résistants, pouvant transmettre une force dans une structure, aussi les nomme-t-on « colles de structure ».

Colles de réaction

Les colles de réaction se trouvent sous forme de liquides, de pâtes ou de poudres.

Elles sont constituées soit de deux composants qui durcissent à partir de la température ordinaire, soit d'un seul qui contient un durcisseur latent activé par la chaleur. Ces colles existent aussi en films supportés ou non par un tissu. Le durcissement est dû à des réactions en chaîne de petites molécules, les monomères, qui conduisent à des macromolécules réticulées, c'est-à-dire formant un réseau de chaînes reliées entre elles.

La liaison entre les monomères peut se faire par union de deux radicaux (polymérisation), union de deux fonctions (polyaddition) ou union avec élimination d'une petite molécule, généralement de l'eau (polycondensation).

Les colles phénoliques

Les colles phénoliques sont les plus anciennes colles de réaction. Leur durcissement résulte d'une polycondensation de la formaldéhyde (CH₂O) avec un phénol qui s'accompagne de la formation d'une molécule d'eau. Elles sont essentiellement utilisées pour assembler les substrats poreux comme le bois car il est difficile d'éliminer l'eau[...]

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