Résumé : Cet article analyse en détail l'influence de la propriété de nivellement de l'adhésif sur la qualité du processus de lamination. De plus, il mentionne qu'au lieu d'évaluer la performance de nivellement en se basant uniquement sur la présence de« Taches blanches » ou « bulles », c'est la transparence des produits stratifiés qui pourrait servir de critère d'évaluation des performances de nivellement de l'adhésif.
1. Le problème des bulles et le nivellement de la colle
Les points blancs, les bulles et une faible transparence sont des problèmes d'aspect courants lors de la transformation des matériaux composites. Dans la plupart des cas, les transformateurs de matériaux composites attribuent ces problèmes à un mauvais nivellement de l'adhésif.
1.1 Cette colle n'est pas celle-là.
Les transformateurs de matériaux composites peuvent retourner aux fournisseurs les fûts d'adhésif non ouverts et non utilisés en raison d'un nivellement insuffisant de l'adhésif, ou déposer des plaintes ou des réclamations auprès des fournisseurs.
Il convient de noter que la colle considérée comme ayant un faible pouvoir couvrant est une « solution de collage » préparée/diluée par le client et présentant une viscosité spécifique. La colle retournée est le pot de colle d'origine non ouvert.
Ces deux seaux de « colle » sont des concepts et des choses complètement différents !
1.2 Indicateurs d'évaluation du nivellement de la colle
Les indicateurs techniques permettant d'évaluer le pouvoir de nivellement d'un adhésif sont la viscosité et la tension superficielle de mouillage. En d'autres termes, la « fluidité de la colle » combine sa « fluidité » et son « pouvoir mouillant ».
À température ambiante, la tension superficielle de mouillage de l'acétate d'éthyle est d'environ 26 mN/m.
La concentration initiale (teneur en matières solides) des adhésifs polyuréthanes à base de solvant utilisés dans le domaine de la transformation des matériaux composites est généralement comprise entre 50 % et 80 %. Avant la mise en œuvre de la transformation des composites, ces adhésifs doivent être dilués à une concentration de travail d'environ 20 % à 45 %.
Étant donné que le composant principal de la solution de travail adhésive diluée est l'acétate d'éthyle, la tension superficielle de mouillage de la solution de travail adhésive diluée sera plus proche de la tension superficielle de mouillage de l'acétate d'éthyle lui-même.
Par conséquent, tant que la tension superficielle de mouillage du substrat composite utilisé répond aux exigences de base du traitement composite, la mouillabilité de l'adhésif sera relativement bonne !
L'évaluation de la fluidité d'une colle repose sur sa viscosité. Dans le domaine de la transformation des composites, la viscosité (ou viscosité de travail) correspond au temps, en secondes, que met la colle à s'écouler d'une coupelle de viscosité, mesurée à l'aide d'un modèle spécifique. On peut considérer que les colles préparées à partir de différents types de colles d'origine ont la même viscosité de travail, et donc la même fluidité.
Dans toutes autres conditions inchangées, plus la « viscosité de travail » du « fluide de travail » préparé avec le même type d’adhésif de cadre est faible, meilleure est sa « fluidité adhésive » !
Plus précisément, pour plusieurs qualités d'adhésifs différentes, si la valeur de viscosité de la solution de travail diluée est de 15 secondes, alors la solution de travail préparée avec ces qualités d'adhésifs a le même « nivellement de colle ».
1.3 La propriété de nivellement de la colle est une caractéristique du fluide de travail de la colle
Certains alcools ne forment pas un fluide visqueux à l'ouverture du canon, mais plutôt une substance gélatineuse et rigide. Il est nécessaire de les dissoudre et de les diluer avec une quantité appropriée de solvant organique pour obtenir la concentration et la viscosité de colle souhaitées.
Il est évident que les performances de nivellement de la colle sont une évaluation de la solution de travail formulée à une « concentration de travail » spécifique, plutôt qu'une évaluation de la colle de fût originale non diluée.
Il est donc incorrect d'attribuer le mauvais nivellement de la colle aux caractéristiques communes d'une certaine marque de colle en seau d'origine !
2. Facteurs influençant le nivellement de l'adhésif
Cependant, pour la solution de travail adhésive diluée, il existe effectivement des différences dans son niveau d'eau adhésive !
Comme mentionné précédemment, les principaux indicateurs d'évaluation du pouvoir couvrant d'un adhésif sont la tension superficielle et la viscosité. La tension superficielle ne présente pas de variations significatives dans la plage de concentration habituelle. Par conséquent, un mauvais pouvoir couvrant est dû à une augmentation anormale de la viscosité de l'adhésif lors de l'application, causée par divers facteurs, ce qui diminue son pouvoir couvrant.
Quels facteurs peuvent entraîner des variations de la viscosité de la colle lors de son application ?
Deux facteurs principaux peuvent entraîner des variations de la viscosité de la colle : sa température et sa concentration.
Dans des conditions normales, la viscosité d'un fluide diminue lorsque la température augmente.
Dans les manuels d'utilisation fournis par différentes sociétés de fabrication d'adhésifs, les valeurs de viscosité de la solution adhésive (avant et après dilution) mesurées à l'aide d'un viscosimètre rotatif ou d'une coupe de viscosité à une température du liquide de 20 °C ou 25 °C (c'est-à-dire la température de la solution adhésive elle-même) sont généralement indiquées.
Du côté client, si la température de stockage du seau d'origine contenant la colle et le diluant (acétate d'éthyle) est supérieure ou inférieure à 20 °C ou 25 °C, la température de la colle préparée sera également supérieure ou inférieure à 20 °C ou 25 °C. Par conséquent, la viscosité réelle de la colle préparée sera également inférieure à la valeur indiquée dans le manuel. En hiver, la température de l'adhésif préparé peut être inférieure à 5 °C, et en été, elle peut être supérieure à 30 °C !
Il convient de noter que l'acétate d'éthyle est un solvant organique extrêmement volatil. Lors de sa volatilisation, il absorbe une grande quantité de chaleur provenant de la solution adhésive et de l'air ambiant.
Actuellement, la plupart des unités de laminage des machines composites sont ouvertes et équipées de systèmes d'aspiration localisés, ce qui entraîne l'évaporation d'une grande quantité de solvant provenant du disque et du cylindre d'encollage. D'après les observations, après une période de fonctionnement, la température du fluide de collage dans le bac à colle peut parfois être inférieure de plus de 10 °C à la température ambiante !
À mesure que la température de la colle diminue progressivement, sa viscosité augmente progressivement.
Ainsi, les performances de nivellement des adhésifs à base de solvants se détériorent progressivement avec la prolongation de la durée de fonctionnement de l'équipement.
Autrement dit, si vous souhaitez maintenir la stabilité du nivellement par adhésif à base de solvant, vous devez utiliser un régulateur de viscosité ou un autre moyen similaire pour maintenir la viscosité de l'adhésif stable tout au long du processus d'application.
3. Indicateurs d'évaluation pour des résultats de nivellement de colle corrects
L'évaluation du résultat de nivellement de la colle doit être une caractéristique du produit composite à un stade spécifique, et le résultat de nivellement de la colle fait référence au résultat obtenu après l'application de la colle. De même que la « vitesse maximale théorique » d'une voiture est une caractéristique du produit, la vitesse de conduite réelle du véhicule sur la route dans des conditions spécifiques est un autre résultat.
Un bon nivellement de la colle est essentiel pour obtenir de bons résultats. Cependant, de bonnes propriétés de nivellement de la colle ne garantissent pas nécessairement de bons résultats, et même une colle ayant un faible nivellement (par exemple, une viscosité élevée) peut permettre d'obtenir de bons résultats dans certaines situations.
4. La corrélation entre les résultats du nivellement de la colle et les phénomènes de « taches blanches » et de « bulles »
Des défauts tels que des points blancs, des bulles et une transparence excessive sont autant de problèmes rencontrés sur les produits composites. Parmi les nombreuses causes de ces problèmes, on peut citer un mauvais nivellement de la colle. Cependant, ce défaut de nivellement n'est pas la seule explication.
Un mauvais nivellement de la colle ne provoque pas forcément de « points blancs » ou de « bulles », mais peut affecter la transparence du film composite. Si la microplanéité du substrat composite est insuffisante, même avec un bon nivellement de l'adhésif, des « points blancs » et des bulles peuvent toujours apparaître.
Date de publication : 17 janvier 2024