Solutions de collage et assemblage des plastiques

Ingénierie de procédés experte pour les défis de collage 2D et 3D complexes — technologies avancées et méthodes Six Sigma, reconnues par des fabricants aérospatiaux, médicaux, automobiles et de biens de consommation dans le monde entier.

Défaillances de collage, collage et assemblage des plastiques

Tests plasma sur site et formation en science des surfaces

Les défaillances de collage et les défauts d'adhérence surviennent à l'interface de deux surfaces de substrat similaires ou dissemblables. Les procédés de collage font intervenir à la fois des forces d'adhérence et des forces de cohésion. Le type de défaillance d'adhérence peut être caractérisé comme une défaillance adhésive, cohésive ou du substrat, selon l'intensité de ces forces. La défaillance adhésive, ou délaminage, est généralement causée par les caractéristiques du substrat, notamment sa chimie de surface et son énergie de surface, ainsi que par la préparation de surface et les procédures d'application. La défaillance cohésive concerne la résistance interne de l'adhésif. La défaillance du substrat n'est pas liée au procédé de collage, mais à la résistance du substrat lui-même. Le collage est alors plus résistant que le substrat proprement dit.

Les problèmes d'adhérence peuvent être résolus rapidement grâce à des experts en ingénierie de procédés maîtrisant les polymères et les métaux, la chimie, les adhésifs, les primaires d'adhérence, les revêtements, les silanes, les prétraitements plasma, la qualité de surface, les opérations de moulage et les méthodes d'essai.

The Sabreen Group obtient d'excellents résultats dans la résolution de problèmes de collage complexes en deux et trois dimensions, grâce à nos technologies avancées et à nos méthodes de procédé Six Sigma. Nous développons des solutions innovantes pour un large éventail d'applications, notamment les avions de chasse, le médical, l'automobile, l'électronique, les produits de consommation et bien plus encore. L'un de nos procédés brevetés a été utilisé pour la fabrication de systèmes d'armes « smart bomb » pendant l'opération Tempête du désert, et reste une référence d'excellence en matière de collage pour les applications militaires et de la NASA. Une autre technologie permet d'obtenir d'excellentes performances d'adhérence de revêtements en phase aqueuse sur des produits en polyoléfine destinés à des applications de boîtiers extérieurs.

Les technologies de SABREEN sont utilisées pour fabriquer nombre des produits militaires et commerciaux les plus reconnus aujourd'hui, de la Station spatiale internationale aux produits pharmaceutiques, en passant par les caméras d'action sous-marines. L'ingénierie de SABREEN a permis à nos clients de remporter de grandes distinctions du secteur, notamment le produit de l'année pour l'emballage pharmaceutique/médical, intronisé au Smithsonian National Museum. Notre implication dès les premières phases des projets permet d'accélérer les calendriers de réalisation.

Les solutions innovantes de SABREEN

Des technologies de collage, de polymérisation et de prétraitement sur mesure, conçues pour une large gamme de matériaux et d'applications.

Technologies de collage et de polymérisation sur mesure pour l'étanchéité hermétique des polyoléfines

Prétraitement sur mesure, chimie jet d'encre et polymérisation UVLED

Prétraitement plasma et encre sur mesure sur cadran de coffre-fort en PPS

Technologie jet d'encre de rupture pour dispositifs portables élastomères

Collage optomécanique anti-buée/antireflet/durci sur polycarbonate

Prétraitement plasma pour fermetures en polyoléfine

Laminage à la flamme pour sièges automobiles

Étuis de contraception élégants primés pour le secteur pharmaceutique/médical

Tuiles de toiture en polymère décorées/revêtues imitant l'ardoise et le bardeau de cèdre, garantie de 40 ans contre la décoloration, le feu et le vent

Impression numérique couleur avec vernis de finition transparent résistant aux produits chimiques (conforme FDA), stable au lave-vaisselle

Décoration sur mesure et vernis à effets spéciaux imitant le toucher soft-touch et le grain du bois

Référence technique complète

14 sujets approfondis couvrant la science, les matériaux, les méthodes et le contrôle qualité au cœur d'un collage et assemblage réussi. Cliquez sur un sujet pour l'explorer.

Angle de contact

L'angle de contact est l'angle généralement mesuré à travers le liquide, à l'endroit où une interface liquide-vapeur rencontre une interface solide. L'angle de contact quantifie la mouillabilité d'une surface solide par un liquide au moyen de l'équation de Young.

Énergie de surface, mouillage

La principale raison pour laquelle de nombreux plastiques sont difficiles à coller tient au fait qu'ils sont des matériaux hydrophobes non polaires, chimiquement inertes et présentant une faible mouillabilité de surface — c'est-à-dire une faible énergie de surface. Si ces propriétés hydrophobes (qui repoussent l'eau) sont idéales pour les concepteurs de pièces recherchant de telles caractéristiques, elles constituent en revanche l'ennemi juré des fabricants devant coller ces matériaux. Un collage robuste nécessite généralement des surfaces « hydrophiles ». Pour obtenir une adhérence optimale, un adhésif (revêtement, encre ou peinture) doit « mouiller » entièrement la surface (l'adhérend) à coller.

« Mouiller » signifie que le liquide s'écoule et recouvre une surface de manière à maximiser la surface de contact et les forces d'attraction entre l'adhésif et la surface de collage de l'adhérend. Pour qu'un liquide mouille efficacement une surface, l'énergie de surface de l'adhésif doit être égale ou inférieure à celle de l'adhérend à coller. À défaut, l'énergie de surface du substrat doit être augmentée.

Considérons une seule goutte de liquide posée sur une surface solide plane, au repos (équilibre). L'angle formé par la surface solide et la tangente à la surface supérieure au point de contact est appelé angle de contact ; il s'agit de l'angle mesuré à travers le liquide entre la tangente au point de contact et la ligne horizontale de la surface solide. La forme de la bulle/goutte résulte des forces moléculaires par lesquelles tous les liquides, par contraction de leur surface, tendent à donner au volume contenu la forme présentant la plus petite surface possible. Les forces intermoléculaires qui contractent la surface sont appelées « tension superficielle ». La tension superficielle, une mesure de l'énergie de surface, s'exprime en dynes/cm (N/m dans le SI).

Plus l'énergie de surface du substrat solide est élevée par rapport à la tension superficielle d'un liquide (eau, encres d'impression, adhésifs/encapsulants, revêtements, etc.), meilleure sera sa « mouillabilité » et plus petit sera l'angle de contact. En règle générale, une adhérence de collage acceptable est obtenue lorsque l'énergie de surface d'un substrat est supérieure d'environ 8 à 10 dynes/cm à la tension superficielle du liquide.

« Mouillage de surface » : surfaces hydrophiles et hydrophobes

Activation chimique de surface

Les fabricants ont fortement tendance à se concentrer uniquement sur les angles de contact ou d'autres mesures de mouillabilité comme seul indicateur prédictif des problèmes de collage, et à réaliser des essais de surface de routine. La fonctionnalité chimique de surface est tout aussi importante : elle permet d'activer des surfaces hydrophobes pour les rendre hydrophiles et donc collables. Les procédés de prétraitement par oxydation de surface en phase gazeuse, dits « à décharge luminescente », sont utilisés pour l'activation chimique de surface. Ces procédés se caractérisent par leur capacité à générer un « plasma gazeux », un gaz extrêmement réactif composé d'électrons libres, d'ions positifs et d'autres espèces. Les plasmas peuvent souvent être décrits comme un quatrième état de la matière. À mesure que l'énergie est fournie, les solides fondent en liquides, les liquides se vaporisent en gaz, et les gaz s'ionisent en « plasmas ».

Sur le plan de la physique, les mécanismes de génération de ces plasmas diffèrent, mais leurs effets sur la mouillabilité de surface sont similaires. La réaction chimique et physique de base qui se produit est la suivante : les électrons libres, ions, espèces métastables, radicaux et UV générés dans le plasma peuvent frapper une surface avec une énergie suffisante pour rompre les liaisons moléculaires à la surface de la plupart des substrats polymères. Cela crée des radicaux libres très réactifs à la surface du polymère qui, à leur tour, peuvent se former, se réticuler ou, en présence d'oxygène, réagir rapidement pour former divers groupes fonctionnels chimiques sur la surface du substrat. Les groupes fonctionnels polaires susceptibles de se former et d'améliorer la collabilité comprennent les groupes carbonyle (C=O), carboxyle (HOOC), hydroperoxyde (HOO-) et hydroxyle (HO-). Même de faibles quantités de groupes fonctionnels réactifs incorporés dans les polymères peuvent grandement améliorer la fonctionnalité chimique de surface et la mouillabilité. Par ailleurs, des primaires/solvants chimiques et une abrasion mécanique (y compris la texture de l'outillage de moulage) peuvent être utilisés seuls ou en complément des prétraitements.

Facteurs influençant l'adhérence et le vieillissement en stockage

Le degré ou la qualité du prétraitement nécessaire à une adhérence robuste est influencé par la propreté des surfaces plastiques. La surface doit être propre pour obtenir un prétraitement optimal et l'adhérence qui en résulte. Parmi les sources de contamination des surfaces de produits qui nuisent au traitement figurent la saleté, la poussière, la graisse et l'huile. Les matériaux de faible poids moléculaire tels que les silicones, les démoulants et les agents antiadhérents sont particulièrement néfastes pour le collage. La pureté du matériau est également un facteur important. De plus, certains agents composés solubles ou insolubles utilisés dans les pigments et colorants peuvent nuire à l'adhérence.

La durée de conservation (dégradation du traitement par vieillissement) des plastiques traités dépend du type de résine, de la formulation et de l'environnement ambiant de la zone de stockage. La durée de conservation des produits traités est limitée par la présence de matériaux oxydés de faible poids moléculaire (LMWOM) tels que les antioxydants, les plastifiants, les agents antiadhérents et antistatiques, les colorants et pigments, les stabilisants, etc. L'exposition des surfaces traitées à des températures élevées augmente la mobilité des chaînes moléculaires. Plus cette mobilité est élevée, plus le prétraitement vieillit rapidement. Les surfaces traitées au plasma vieillissent à des rythmes et degrés variables selon les facteurs environnementaux. Les caractéristiques de vieillissement et la durée de conservation associée sont essentielles aux opérations de fabrication. Les surfaces activées peuvent avoir une durée de conservation de quelques heures, jours, mois, voire plus. Il est recommandé de coller, revêtir, peindre ou décorer les produits le plus rapidement possible après le prétraitement.

Choisir un prétraitement plasma de surface

Chaque méthode de prétraitement de surface est spécifique à l'application et peut présenter des avantages propres ainsi que des limites potentielles. Pour obtenir des résultats robustes, tenez compte des facteurs suivants :

• Les polymères réagissent différemment aux procédés d'oxydation. Le type de substrat polymère et les exigences de performance liées à son usage final sont déterminants dans le choix de la méthode de prétraitement.
• Le substrat (le produit à traiter) est-il conducteur ? Par exemple, les corps de connecteurs électroniques en plastique non assemblés — sans broches de contact métalliques — peuvent être traités électriquement, alors que les connecteurs assemblés peuvent présenter des problèmes d'arc électrique.
• Géométrie de la pièce — les surfaces planes sont plus faciles à traiter que les cavités profondes, les fortes conicités et autres irrégularités de forme. Les essais de mouillage sont difficiles à réaliser sur de petites surfaces et sur des surfaces fortement texturées.
• Automatisation de la manutention : les convoyeurs et chaînes conducteurs peuvent provoquer des arcs électriques avec les systèmes classiques à décharge corona et les traiteurs ponctuels. Envisagez plutôt la flamme, le plasma froid ou le plasma atmosphérique à faible potentiel.
• Évitez le surtraitement. Des surfaces excessivement oxydées par plasma peuvent nuire aux procédés d'assemblage en aval, tels que le thermoscellage ou le soudage.
• Tous les équipements de prétraitement ne se valent pas. Examinez la qualité des systèmes en fonctionnement : pour les procédés de traitement électrique, observez l'uniformité de la décharge plasma ; pour le traitement à la flamme, comparez les brûleurs à ruban et à orifices percés ainsi que les composants du système de combustion ; pour le plasma froid, examinez la qualité de fabrication de la chambre, des étagères d'électrodes et, en particulier, le fabricant de la pompe à vide.

Propreté de surface

Meilleure méthode pour contrôler la qualité de surface — le Surface Analyst™ 2001 est un appareil numérique portatif permettant de mesurer les angles de contact en ligne de production sans recourir à des solutions dyne chimiques. La méthode est non destructive ; la pièce peut ainsi être traitée normalement, contrairement aux essais aux solutions dyne, qui impliquent de gratter la pièce. Inventé par BTG Labs, le Surface Analyst™ a été conçu pour mettre une technologie de mesure de surface de précision entre les mains des techniciens d'atelier, pour les opérations où l'état de surface est d'une importance critique, telles que le collage, la peinture, le revêtement, l'impression et la décontamination.

Grâce à une technique brevetée appelée « dépôt balistique », l'appareil dépose une goutte d'eau hautement purifiée sur la surface du substrat. En connaissant le volume et la surface de la goutte d'eau, l'appareil calcule alors l'angle de contact de l'eau sur la surface concernée. Il fournit un retour immédiat à l'utilisateur, sous forme d'une valeur chiffrée ou d'une alerte Réussite/Échec. Les données d'inspection fournies par l'appareil permettent aux utilisateurs de déterminer si le substrat a été correctement préparé pour les procédés d'adhérence, en remplacement des solutions dyne destructives. L'appareil portatif fonctionne dans toutes les orientations et sur des surfaces lisses ou texturées, comme les TPO grainés. Ces données peuvent être utilisées pour l'amélioration continue des procédés, l'identification de dérives de qualité annonçant des problèmes imminents, ou pour cerner la cause critique de défaillances produit.

Surface Analyst de BTG Labs. Photos gracieusement fournies par BTG LABS (513.469.1800).

Limites des solutions dyne

Pour de nombreuses applications, il peut suffire d'examiner l'angle de contact statique à l'équilibre à l'aide de solutions dyne, conformément à une procédure d'essai documentée. Les kits d'application ou « stylos/solutions dyne » fournissent des informations utiles, mais ne constituent pas des mesures précises de la tension superficielle. Les mesures de tension superficielle peuvent varier considérablement selon l'opérateur (la technique) et l'interprétation du comportement « central » du liquide. Les stylos/solutions dyne sont reconnus comme des indicateurs directionnels des écarts significatifs de tension superficielle, capables d'identifier les surfaces « bonnes » et « mauvaises » à coller, à un coût économique. Les solutions dyne en flacon peuvent être préférables aux stylos en raison des problèmes de contamination liés à un usage multiple.

Mécanismes de défaillance du collage

Une conception optimale du joint est essentielle dans toute application de collage. Les joints collés peuvent être soumis à des efforts de traction, de compression, de cisaillement, de pelage ou de clivage, souvent combinés. On distingue généralement trois types de mécanismes de défaillance de collage :

• Défaillance adhésive, à l'interface entre l'adhésif et l'un des adhérends
• Défaillance cohésive, par rupture de la couche adhésive laissant des traces d'adhérence sur les deux surfaces
• Défaillance mixte, présentant les caractéristiques à la fois des défaillances adhésive et cohésive

Les défaillances adhésives surviennent à l'interface entre l'adhésif et l'adhérend (le substrat). Visuellement, de l'adhésif résiduel subsiste alors à un endroit donné sur une seule des deux surfaces. Les défaillances adhésives constatées sur le terrain trouvent presque toujours leur origine dans le procédé de fabrication : matériaux, adhésifs, préparation de surface, contamination, procédures/qualité d'exécution, environnement, essais de contrôle qualité, ou une combinaison de ces facteurs. La cause restante est la dégradation interfaciale, fonction de la durée de vie en service. Ce dernier problème peut être évité dès la phase de conception/qualification du produit.

Les défaillances cohésives se traduisent par une rupture de l'adhésif et se caractérisent par la présence visuelle du matériau adhésif sur les faces correspondantes des deux adhérends (substrats). Les collages qui échouent par cohésion présentent des performances de haute résistance (traduisant des propriétés de collage à sec optimales). La surface de l'adhésif peut paraître « rugueuse » et plus claire que le matériau adhésif tel qu'appliqué. La défaillance survient généralement par cisaillement, mais des contraintes de pelage, ou une combinaison de cisaillement et de pelage, peuvent aussi produire une défaillance cohésive. Les défaillances cohésives observées sur le terrain sont typiquement dues à une mauvaise conception du joint, par exemple une longueur de recouvrement insuffisante, ou à des efforts de pelage excessifs. Une porosité excessive (exposition à l'humidité) et la présence de vides sous une taille critique peuvent également provoquer une défaillance cohésive.

Les défaillances mixtes présentent les caractéristiques à la fois de la défaillance adhésive et de la défaillance cohésive, l'interface étant partiellement dégradée. Ce mode de défaillance constitue essentiellement une phase transitoire, dans laquelle la résistance du collage est inférieure à la résistance de la défaillance cohésive.

→ En savoir plus sur les modes de défaillance de collage

Rugosité de surface

La rugosité de surface correspond au degré d'irrégularité de la surface d'un solide, à une échelle inférieure à celle de sa forme ou de ses ondulations, mais supérieure à celle des irrégularités de la structure du réseau cristallin. Le degré de rugosité affecte la mouillabilité d'un solide. Étant associée à un agrandissement de la surface, la rugosité influence la mouillabilité d'un solide, l'angle de contact d'un liquide, ainsi que l'adhérence.

En ce qui concerne la texture de surface de la pièce à coller telle que moulée, une surface texturée augmente l'adhérence par accrochage mécanique, en complément du nettoyage par solvant et du prétraitement plasma. La texture peut être obtenue directement dans l'outillage de moulage ou manuellement à l'aide d'un tampon Scotch-Brite. Même des surfaces légèrement texturées, comme le C-3 (320 Stone), sont bénéfiques. Le guide de finitions SPI figure ci-dessous.

Données d'énergie de surface des polymères

Données d'énergie de surface pour les polymères courants utilisés dans les applications de collage et assemblage. Cliquez sur le tableau pour l'agrandir et le lire intégralement.

Adhésifs et polymérisation avec des époxydes structuraux

Pour de nombreuses applications polymères, les adhésifs époxy structuraux bicomposants, polymérisables à chaud, sont idéaux. L'époxy bicomposant consiste à mélanger une résine époxy et un durcisseur, ou à utiliser des applicateurs « duo-pak » prêts à l'emploi. Une épaisseur de joint de colle fine et uniforme (0.002 – 0.007 pouce) est préférable pour des propriétés optimales de résistance au cisaillement et à la traction.

Le temps de polymérisation complet se situe généralement autour de sept (7) jours à 75°F, mais il varie selon les applications et les conditions environnementales. La polymérisation peut être accélérée par apport de chaleur (120-210°F), ce qui entraîne une polymérisation supplémentaire et peut améliorer les propriétés de l'époxy. Le temps et la température de cuisson sont spécifiques à chaque application. Les époxys monocomposants évitent le mélange, mais ne polymérisent qu'avec un apport de chaleur (normalement 250-300 °F). En comparaison, la durée de vie en pot des époxys bicomposants est limitée.

Une erreur courante consiste à appliquer un excès d'adhésif pour améliorer la résistance du collage. Un excès d'adhésif est préjudiciable et constitue l'une des principales causes de défaillance de collage. Les adhésifs époxy présentent des coefficients de dilatation thermique relativement élevés. Les joints de colle doivent rester fins et d'épaisseur uniforme (typiquement 3-5 mil pour une résistance au cisaillement maximale). Le fournisseur d'adhésif peut fournir des recommandations quant à l'épaisseur de joint optimale pour votre application. Les applicateurs « duo-pak » prémesurés éliminent les problèmes de mélange et assurent un rapport de mélange plus précis. Ils permettent également d'obtenir de meilleures réactions chimiques stœchiométriques, pour une meilleure résistance et de meilleures propriétés de dégazage.

Méthodes de procédé pour le collage du nylon

Le polyamide, communément appelé nylon, est un polymère semi-cristallin. Les deux grades les plus courants sont le Nylon 6 et le Nylon 6/6. Les nylons sont utilisés dans des milliers d'applications automobiles, aérospatiales, médicales et industrielles nécessitant des pièces résistantes à la chaleur, aux solvants et à blindage électrique. Si ces caractéristiques sont excellentes en matière de performance, la faible mouillabilité de surface et l'humidité posent des difficultés de collage pour les fabricants.

Propriétés de surface

Les polymères de nylon sont intrinsèquement difficiles à coller car ils sont hydrophobes, chimiquement inertes et présentent une faible mouillabilité de surface (c'est-à-dire une faible énergie de surface). De plus, les nylons sont hygroscopiques et peuvent absorber plus de 3 % de leur masse en eau depuis l'atmosphère. L'humidité, en soi, crée des problèmes d'adhérence. Le taux d'absorption d'humidité dépend du temps, de l'humidité relative et de la température. Il est donc important de réaliser les opérations de collage le plus tôt possible après le moulage, ou de conditionner les pièces hermétiquement dans des sachets non poreux avec un déshydratant. Un séchage approprié des résines de nylon est essentiel à la transformation et à la performance des pièces.

À première vue, les remarques ci-dessus peuvent sembler contradictoires. Le nylon est-il hydrophobe ou hydrophile ? La résolution de ce paradoxe apparent tient au fait que le comportement hydrophobe du nylon est une propriété de surface, tandis que son comportement hydrophile est une propriété de masse (« bulk »).

Le nylon étant un polymère organique, il présente une énergie de surface relativement faible, comme la plupart des polymères. Cela résulte de la chimie et de la physique de surface des polymères et autres composés organiques. Cependant, les groupes amide de la chaîne du nylon attirent l'eau, ce qui donne au matériau son comportement hydrophile en matière d'ABSORPTION EN MASSE d'eau. Ainsi, en masse, le nylon peut se comporter comme un matériau hydrophile, tout en présentant un comportement hydrophobe en surface.

Nettoyage et prétraitements

La préparation de surface est essentielle pour obtenir une résistance de collage élevée. Les surfaces doivent être propres et exemptes de saleté, de graisse et d'huiles. Les matériaux de faible poids moléculaire (LMWM) tels que les silicones, les démoulants et les agents antiadhérents nuisent au collage. Pour nettoyer correctement les surfaces de nylon et éliminer les LMWM, utilisez du toluène, du xylène, de l'acétone ou du MEK (conformément à la politique de solvants de l'entreprise et à la réglementation locale). L'alcool est un solvant faible qui n'élimine que la saleté superficielle, et non les contaminants hydrocarbonés. La technique appropriée doit être utilisée en permanence, y compris des chiffons non pelucheux et le port de gants de protection sans poudre. Un excès de solvant crée des couches limites faibles de produits chimiques non éliminés, laissant un voile qui nuira au collage.

Les applications de collage du nylon nécessitent souvent un prétraitement plasma immédiatement après le nettoyage au solvant. Les prétraitements par oxydation de surface en phase gazeuse pour le nylon comprennent : la décharge corona électrique, le plasma atmosphérique électrique, le plasma à air électrique, le plasma à flamme et le plasma froid RF basse pression. Ces procédés se caractérisent par leur capacité à générer un « plasma gazeux », un gaz extrêmement réactif composé d'électrons libres, d'ions positifs et d'autres espèces. Une fonctionnalisation chimique de surface se produit également. Sur le plan de la physique, les mécanismes de génération de ces plasmas diffèrent, mais leurs effets sur la mouillabilité de surface sont similaires. Chaque méthode est spécifique à l'application et présente des avantages et/ou des limites. Par exemple, les prétraitements électriques n'éliminent/ne nettoient pas tous les hydrocarbures polyaromatiques ; il peut donc être nécessaire de poursuivre le nettoyage au solvant. Le prétraitement au plasma froid RF élimine les hydrocarbures, ce qui rend le nettoyage préalable inutile.

En règle générale, une adhérence de collage acceptable est obtenue lorsque l'énergie de surface du substrat est supérieure d'environ 10 dynes/cm à la tension superficielle du liquide ou de l'adhésif. L'énergie de surface du nylon non traité est d'environ 40 dynes/cm. L'énergie de surface souhaitée après traitement doit donc se situer entre 50 et 54 dynes. Dans ce cas, on dit que le liquide « mouille » ou adhère à la surface. Une méthode courante pour mesurer le « mouillage » de l'énergie de surface est l'utilisation de solutions dyne calibrées, conformément à la méthode d'essai ASTM D2578.

Problèmes d'adhérence liés aux démoulants et plastifiants

Certains démoulants peintables sont disponibles, mais de nombreux autres démoulants nuisent à l'adhérence de la peinture. Diverses techniques peuvent être nécessaires pour éliminer ces agents utilisés pour faciliter la séparation des pièces plastiques des moules. Les démoulants de type cire peuvent parfois être éliminés par nettoyage au solvant, mais ce type de démoulant n'est pas recommandé pour les pièces destinées à être peintes. L'utilisation de solvants est de plus en plus déconseillée en raison des restrictions liées aux émissions de COV et des risques d'incendie et sanitaires que présentent de nombreux solvants. Les démoulants hydrosolubles sont largement préférables. Leur élimination de la surface plastique s'effectue facilement à l'aide de solutions détergentes aqueuses courantes.

Les agents démoulants peuvent également être incorporés aux formulations plastiques ; on parle alors de démoulants internes. Les démoulants internes doivent être évités autant que possible. La peignabilité peut ne pas être compromise immédiatement, et les essais d'adhérence en contrôle qualité peuvent montrer une excellente adhérence initiale. Dans certains cas, cependant, les démoulants internes migrent lentement vers la surface de la pièce et provoquent une défaillance d'adhérence de la peinture plusieurs mois après la mise en peinture. Les plastifiants peuvent être ajoutés aux résines de moulage pour augmenter la résistance aux chocs, mais ils peuvent souvent réduire l'adhérence de la peinture, tout comme les démoulants. Certains plastifiants migrent lentement vers la surface et fragilisent l'interface entre le plastique et la peinture, entraînant une perte d'adhérence. Dans ce cas également, les essais d'adhérence initiaux de la peinture peuvent être parfaitement satisfaisants, mais un soulèvement ou un décollement ultérieur du film de peinture par rapport à la surface plastique survient plus tard. Cela peut entraîner des défaillances coûteuses sur le terrain et des réclamations de responsabilité, longtemps après la mise en service de la pièce.

Techniques de mesure de l'adhérence et de la résistance à l'abrasion

L'adhérence et la résistance à l'abrasion des revêtements et encres polymérisés sont deux propriétés de performance essentielles, dont la mesure et le contrôle sont indispensables à une fabrication robuste. L'adhérence et la résistance à l'abrasion sont des propriétés physiques distinctes, souvent mal diagnostiquées lors des analyses de mode de défaillance. Une faible adhérence et une faible résistance à l'abrasion sont des causes majeures de défaillances sur le terrain, de rebuts et de reprises, de baisse de rentabilité et d'insatisfaction des clients. Des techniques existent pour mesurer ces propriétés.

Adhérence contre abrasion

Une adhérence et une résistance à l'abrasion optimales des revêtements et encres polymérisés sur les substrats plastiques doivent être obtenues dès la fabrication, afin de produire des produits de haute qualité qui dureront tout au long de leur durée de vie en service. Ces propriétés peuvent être interdépendantes, mais sont souvent mutuellement exclusives. Autrement dit, des revêtements et encres polymérisés peuvent présenter une bonne adhérence et une mauvaise résistance à l'abrasion, ou l'inverse. Des essais et une compréhension appropriés de l'adhérence et de l'abrasion garantissent la conformité aux spécifications et sont précieux pour résoudre les problèmes de revêtement et d'impression. L'identification du mécanisme de défaillance — adhérence (cohésion), abrasion, ou les deux — déterminera la solution de procédé à retenir. Des méthodes d'essai historiques et de nouveaux instruments permettent de mesurer et d'analyser ces propriétés.

Méthodes d'essai d'adhérence

La méthode d'essai normalisée ASTM D 3359 pour la mesure de l'adhérence par test au ruban adhésif est historiquement sans doute la méthode la plus connue et la plus utilisée pour tester l'adhérence des revêtements et des encres, en raison de sa simplicité et de son faible coût. La procédure de base pour réaliser le test au ruban comprend les étapes suivantes :

• Accord sur le choix du ruban
• Les revêtements et encres doivent être entièrement polymérisés avant l'essai.
• Réaliser des entailles en X dans le film selon la méthode A, ou un quadrillage de six ou onze entailles dans chaque direction selon la méthode B de l'essai.
• Retirer et jeter deux tours de ruban du dévidoir.
• Lisser le ruban en place avec le doigt, puis frotter fermement à l'aide d'une gomme fixée au bout d'un crayon, ou d'un objet similaire. La couleur visible sous le ruban est un bon indicateur d'un contact complet.
• Dans les 60-120 secondes suivant l'application, retirer le ruban en tirant rapidement (sans à-coup) l'extrémité libre vers soi, en formant un angle aussi proche que possible de 180 degrés.
• Examiner la zone entaillée pour détecter tout retrait de revêtement du substrat, et noter l'adhérence selon les descriptions et classifications illustrées prédéfinies (0B, 1B, 2B, 3B, 4B, 5B).

Solutions sur mesure en action

Les technologies de SABREEN équipent nombre des produits les plus reconnus aujourd'hui — de la Station spatiale internationale aux produits pharmaceutiques, en passant par les caméras d'action sous-marines et les systèmes de défense militaire.

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The SABREEN Group est largement reconnu à l'échelle internationale comme l'expert de la transformation secondaire des plastiques. Nous développons et mettons en œuvre des solutions de procédé robustes pour tous types d'applications, y compris celles exigeant une fiabilité environnementale extrême. Des systèmes d'éjection de verrière d'avion de chasse à zéro défaut, critiques pour la mission, jusqu'aux drones, à l'électronique et aux structures sous-marines. Fort de plus de 40 ans d'expérience pratique et auteur de plus de 150 publications techniques, SABREEN propose des solutions de procédé de collage et assemblage sur mesure. Lorsque nous intervenons sur votre site, nous apportons notre équipement de prétraitement plasma et d'analyse de surface pour démontrer nos solutions d'adhérence directement sur votre ligne de production.

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