adhésif

Substance, à base de produits synthétiques, capable de fixer superficiellement entre eux différents matériaux ou subjectiles, en réalisant ce qu’on appelle un joint. (Ce produit prend le nom de colle dans le cas de substances naturelles.)

La dénomination adhésif ou colle est généralement complétée d’un qualificatif précisant la forme physique (colle liquide), la nature chimique du liant (adhésif à base d’élastomère), la destination (colle à bois), les conditions d’emploi (colle à froid). On distingue les adhésifs structuraux, semi-structuraux et non structuraux. Les premiers sont destinés à réaliser des pièces de grande solidité (collage des constituants d’un avion au moyen d’adhésifs aux résines époxydiques) ; les derniers servent simplement à assurer une mise en place (cas de la colle forte dans les travaux de menuiserie) ; les adhésifs semi-structuraux occupent une position intermédiaire (colle au Néoprène).

Historique

Des gravures découvertes à Thèbes et remontant à plus de 3 300 ans représentent le collage d’un mince voile de bois sur une planche de sycomore. Dans le palais de Cnossos en Crète, les pigments à base d’ocre ou d’autres produits, utilisés pour l’exécution des fresques, étaient liés au moyen d’une substance à base de chaux éteinte. Les Égyptiens utilisaient la gomme arabique et autres résines d’origine végétale, ainsi que le blanc d’œuf, comme colles. D’autre part, la Genèse fait état de bitume utilisé comme mortier pour la construction de la tour de Babel. Les colles de poisson, d’os et de caséine étaient employées à l’époque de Théophile (ii^e s. apr. J.-C.) pour le collage des objets en bois. Cependant, sauf au moment de l’apparition des colles à base de caoutchouc ou de nitrocellulose, il y a une centaine d’années, la science des adhésifs n’avait fait que très peu de progrès jusqu’au début du xx^e s. C’est seulement depuis quelques décennies que les colles naturelles ont été améliorées et que les adhésifs synthétiques se sont multipliés.

Mécanisme de l’adhérence

Dans la réalisation d’un joint par collage, un certain nombre de phénomènes interviennent, permettant la fixation d’une pièce sur une autre. En premier lieu, le phénomène le plus apparent, de nature purement mécanique, est l’accrochage de l’adhésif sur le subjectile, qui se produit lorsque cet adhésif pénètre dans les pores de la surface de l’objet à coller. Ce mécanisme ne peut intervenir que dans le cas d’objets poreux et son rôle est en général limité. Dans le cas plus général de surfaces non poreuses, il se produit d’autres phénomènes de nature chimique ou physico-chimique. Il y a phénomène chimique si une véritable réaction se produit entre l’adhésif et le subjectile, comme dans le cas du collage de pièces en caoutchouc sur une surface métallique laitonnée, faisant intervenir le soufre contenu dans le mélange vulcanisant de la colle en caoutchouc. Dans la majorité des cas, interviennent des phénomènes physico-chimiques dus à l’attraction de forces moléculaires entre l’adhésif et le subjectile. Ces forces peuvent être produites par des valences primaires et secondaires, ou des forces électriques de Van der Waals, ou encore des dipôles, agissant séparément ou globalement. D’autre part, les molécules de l’adhésif lui-même doivent présenter une cohésion suffisante pour permettre la réalisation, entre les pièces collées, d’une feuille d’adhésif présentant une solidité convenable. Dans ces conditions, un assemblage par collage présente trois points faibles, d’une part les deux interfaces entre la couche de colle et les subjectiles, d’autre part la pellicule de colle elle-même. Il arrive parfois que les forces d’adhérence et de cohésion soient telles que ce sont les pièces collées qui sont détruites, si la cohésion de la matière qui les constitue est insuffisante.

Formes d’utilisation

Les adhésifs actuellement utilisés se présentent sous différentes formes :
— produits solides ou pulvérulents que l’on dissout au moment de l’emploi ; solutions prêtes à l’emploi ; dispersions de produits filmogènes, comme par exemple le latex de caoutchouc ; feuilles de substances adhésives pouvant être renforcées par des fibres ou déposées sur un agent de renforcement (rubans adhésifs) ; produits qui, au moment de leur emploi, sont liquéfiés par fusion et constituent les adhésifs thermo-fusibles.

Classification

On distingue cinq catégories, suivant la nature chimique du liant.

Adhésifs naturels

Cette classe réunit des colles de nature végétale, animale et minérale. Ce sont des produits en général peu coûteux, d’une application facile et d’une longue durée de conservation. La prise de la colle est obtenue rapidement, mais la qualité mécanique des joints réalisés est relativement faible. La plupart de ces produits sont solubles dans l’eau, ils sont livrés sous la forme de solutions ou de produits que l’on dissout au moment de l’emploi. Les adhésifs naturels sont utilisés pour le collage du papier, du carton, du bois et du contre-plaqué, des textiles, du liège, des feuilles d’emballage, etc. Les colles à base de caséine et de latex, constituées par une combinaison de caséine et de latex de caoutchouc naturel ou synthétique, permettent d’obtenir des collages de résistance plus élevée. On les emploie pour le collage du bois aux métaux, la fabrication des plastiques stratifiés, le collage du linoléum, etc. Les constituants les plus courants des adhésifs naturels sont : la caséine, la dextrine, l’albumine du sang, la zéine, les peaux animales, les os, les déchets de poisson, l’amidon naturel ou modifié, la colophane, la gomme laque, la gomme adragante, la gomme arabique, le silicate de sodium, la litharge et la glycérine, l’oxychlorure de magnésium.

Adhésifs thermoplastiques

Ce sont des produits à base de résines thermoplastiques (on classe dans ce groupe l’asphalte et les produits oléo-résineux) qui se ramollissent ou se liquéfient par chauffage et durcissent par refroidissement. Ils sont généralement utilisés en solution dans un solvant, parfois sous forme d’émulsions aqueuses. La plupart de ces adhésifs présentent l’inconvénient de devenir cassants aux températures inférieures à 0 °C et de perdre leurs qualités mécaniques au-dessus de 65 °C. Produits relativement mous, ils présentent une faible résistance au fluage. Leurs principaux avantages résident dans leur faible prix, leur absence d’odeur et de saveur, leur résistance aux champignons. On les emploie pour le collage de matériaux non métalliques : bois, cuir, liège, papier, matières plastiques, et certains sont utilisés pour la fabrication du verre de sécurité. Les adhésifs thermoplastiques les plus usités sont les esters et éthers vinyliques, le butyral polyvinylique, l’alcool polyvinylique, le polystyrène, le polyisobutylène, les polyamides, les silicones, les résines acryliques, l’asphalte, les substances oléo-résineuses, les dérivés cellulosiques (nitrocellulose, acétate de cellulose, éthyl et méthylcellulose, résines de coumaroneindène), etc.