Pour bien réussir vos assemblages avec des adhésifs et colles, il faut comprendre les notions d’énergies de surfaces…
L’énergie de surface est un élément à prendre en compte
pour réussir un assemblage durable.
Nous allons vous guider pour comprendre cette notion
puis pour catégoriser les différents matériaux
et leurs énergies de surfaces.
Définition de la notion d’énergie de surface
L’énergie de surface est une propriété des matériaux :
– On mesure la façon dont les molécules d’un matériau sont attirées les unes par les autres et par les molécules d’autres matériaux.
– L’énergie de surface est une bonne mesure de la facilité ou de la difficulté d’adhérer à une surface.
Qu’est-ce que le mouillage ?
Le « mouillage » se produit lorsqu’un liquide s’écoule ou s’étale lorsqu’il est appliqué à la surface d’un solide.
Il permet à la colle d’établir un contact avec la surface d’un matériau à coller.
En fonction de l’énergie de surface du matériau, une colle mouillera naturellement et coulera sur la surface ou aura tendance à perler.
Un bon mouillage est une condition nécessaire pour un collage.
Les matériaux à haute énergie de surface sont plus faciles à mouiller
que les matériaux à basse énergie de surface
Observons les 2 images ci-dessous
Un bon mouillage : l’eau se répand
Si la casserole est dotée d’une haute énergie de surface,
les gouttelettes d’eau s’écouleront sur toute la surface en un film mince.
Un mauvais mouillage : l’eau perle
Si la casserole est dotée d’une basse énergie de surface
(par l’ajout d’un revêtement anti-adhésif), les gouttes d’eau perleront.
Comment est calculée l’énergie de surface d’un matériau
La facilité ou la difficulté avec laquelle une colle mouille la surface d’un matériau dépend de l’énergie de surface du matériau.
– L’énergie de surface est exprimée en unités d’énergie par surface.
– elle est mesurée en une unité appelée « dyne », 1 dyne/centimètres étant égal à 1 MJ*/mètres.
* MJ = mégajoule
Catégoriser les énergies de surfaces
L’énergie de surface des matériaux peut être classée en trois groupes :
Haute énergie de surface = de 100 à 1000 dynes/cm
Nombreux métaux et le verre.
Ces matériaux sont relativement faciles à mouiller et donc, à coller.
(Les molécules à la surface sont tellement attirées les unes par les autres qu’elles seront également très attirées par les molécules liquides).
Moyenne énergie de surface = de 36 à ≈ 100 dynes/cm
Plastiques techniques* – matériaux naturels tels que le bois, la pierre ou le béton.
(L’énergie de surface moyenne se définit entre les films parfaitement mouillés et les gouttelettes parfaitement sphériques).
* Le terme de « plastique technique » désigne des polymères dont les caractéristiques mécaniques et thermiques se prêtent à des applications de haute performance.
Basse énergie de surface = inférieur à 36 dynes/cm
Matériaux considérés comme très difficiles à coller.
Polyoléfine tels que le polypropylène et le polyéthylène, ainsi que des surfaces antiadhésives telles que le polytétrafluoroéthylène (PTFE).
(Les molécules à la surface des matériaux à basse énergie de surface n’ont pas besoin d’interagir. Il y a très peu d’attraction avec les molécules, en particulier les molécules de la colle).
Tableaux des catégories par matériaux
| Matériaux | Abréviations | Énergie de surfaces en dynes/cm | Catégories |
|---|---|---|---|
| Polytétrafluoroéthylène (Téflon) | PTFE | 18 | Basse |
| Polyfluorure de vinyle | PVF | 28 | Basse |
| Polypropylène | PP | 29 | Basse |
| Polyéthylène | PET | 31 | Basse |
| Polyéthylène haute densité | PEHD | 31 | Basse |
| Éthylène acétate de vinyle | EVA | 33 | Basse |
| Polystyrène | PS | 36 | Basse |
| Acétal | AC | 36 | Basse |
| Thermoplastique | TP | 37 | Moyenne |
| Acrylique | AQ | 38 | Moyenne |
| Chlorure de polyvinyle | PVC | 39 | Moyenne |
| Polycarbonate | PC | 43 | Moyenne |
| Acrylonitrile butadiène styrène | ABS | 42 | Moyenne |
| Polyuréthanne | PUR | 43 | Moyenne |
| Noryl (mélange de polymères) | PPO | 38 | Moyenne |
| Polymère thermoplastique | PMMA | 38 | Moyenne |
| Thermoplastique polyuréthane | TPU | Moyenne | |
| Peinture Epoxyde | - | 43 | Moyenne |
| Polyester | PL | 43 | Moyenne |
| Émail | - | 45 | Moyenne |
| Nylon | NY | 46 | Moyenne |
| Polyimide | PI | 50 | Moyenne |
| Phénol formaldéhyde (phénolique) | PF | 47 | Moyenne |
| Tissu en polyester | 45 | Moyenne | |
| Bois | WD | 40 - 50 | Moyenne |
| Ciment | CM | 70 | Moyenne |
| Verre | VE | 200 - 300 | Haute |
| Céramique non émaillée | CE | 200 - 400 | Haute |
| Porcelaine | PN | 250 - 500 | Haute |
| Plomb | PB | 543 | Haute |
| Étain | SN | 526 | Haute |
| Zinc | ZN | 753 | Haute |
| Aluminium | AL | 840 | Haute |
| Cuivre | CU | 1103 | Haute |
