Une question fondamentale que de nombreux ingénieurs concepteurs se posent lorsqu'ils pensent à assembler leurs produits est la suivante: quelles sont les différences entre les adhésifs et les mastics, quels sont les meilleurs emplois et comment puis-je décider lesquels utiliser pour quels matériaux et applications?
Parce que adhésifs ainsi que le produits d'étanchéité peut parfois être fait de matériaux similaires, avec des temps de traitement similaires, les différences ne sont pas toujours évidentes. Bien que certains produits chimiques fonctionnent mieux comme l'un ou l'autre, de nombreuses technologies adhésives peuvent également être formulées comme mastics. Cependant, les scellants n'ont généralement pas une capacité d'adhérence suffisante pour maintenir deux surfaces ensemble. Ils ne sont pas utilisés comme matériaux de liaison primaires et sont sujets au fluage sous charge. Les mastics sont généralement utilisés sur les surfaces extérieures.
Quelles sont les principales différences entre les adhésifs et les mastics?
Les principales différences entre les adhésifs et les mastics sont la résistance et d'autres caractéristiques physiques associées à la résistance. En règle générale, les adhésifs ont une résistance plus élevée et un allongement à la rupture plus faible que les mastics: les adhésifs ont généralement un cisaillement par recouvrement supérieur à 1000 psi tandis que les scellants sont inférieurs à un cisaillement par recouvrement de 1000 psi.
Par conséquent, les adhésifs sont plus rigides et durables que les scellants, car ils sont conçus pour maintenir suffisamment fermement deux surfaces collées l'une à l'autre pendant de longues périodes afin qu'elles ne puissent pas être séparées. Ils ont une structure moléculaire plus fortement réticulée et plus complexe que celle des mastics, ce qui facilite leur capacité à saisir et à lier les surfaces ensemble. Ils ont également une plus grande cohésion, ce qui se traduit par des valeurs de résistance plus élevées.
Les adhésifs sont généralement divisés en trois types de base: durcis physiquement, durcis chimiquement et sensibles à la pression. Les adhésifs durcis physiquement commencent sous une forme liquide qui durcit après l'application et se présentent sous l'un des trois types suivants: solvant organique, à base d'eau ou thermofusible. Ils peuvent avoir un large éventail de propriétés et d'utilisations, et ils ont des chimies très variées. Les adhésifs durcis chimiquement, à un ou deux composants, sont généralement très solides et résistants à la température, à l'humidité et à de nombreux produits chimiques. Leurs chimies comprennent les cyanoacrylates, les silicones, les méthacrylates de méthyle et les uréthanes. Les adhésifs sensibles à la pression restent visqueux et ne se solidifient pas complètement, de sorte que la température et la charge peuvent affecter la qualité de la liaison qu'ils forment.
Les mastics sont beaucoup plus flexibles que les adhésifs, car ils contiennent généralement un élastomère, avec une structure moléculaire qui est faiblement réticulée et une consistance généralement pâteuse. Cela leur permet de combler les espaces entre les surfaces des composants ou des substrats pour former des barrières étanches à l'air et à l'eau. Par rapport aux adhésifs, les mastics ont généralement des taux de retrait plus élevés.
Les scellants sont généralement divisés en trois types: un composant, deux composants et rubans. Les types à un composant sont les plus courants et peuvent être facilement appliqués, et les produits chimiques incluent le silicone, l'uréthane, les acryliques à base de solvant, les butyles à base de solvant, le latex à base d'eau, le polymère modifié par silyle (SMP) et les polysulfures. Les types à deux composants, comprenant un activateur et un composant de base, nécessitent un équipement de mélange et des applicateurs. Leurs chimies comprennent le silicone, l'uréthane et les polysulfures. Les types de ruban d'étanchéité sont le plus souvent des produits chimiques au butyle.
Quelles sont les différentes utilisations des deux matériaux?
Au moment de décider quel type d'adhésif ou de scellant choisir, les ingénieurs doivent se poser plusieurs questions différentes pour identifier comment il sera utilisé dans leurs applications.
Les questions initiales comprennent de quel matériau est fait l'objet lié et de quelles conditions a-t-il besoin pour survivre? Premièrement, est-ce un lien structurel ou non structurel? La liaison doit-elle supporter un objet porteur? Dans ce cas, un adhésif structurel est nécessaire. Ou il est attaché à quelque chose d'autre qui fait le support de charge, comme des rivets ou du soudage? Dans ce cas, un adhésif non structurel ou un scellant est nécessaire, selon le travail à effectuer.
Ensuite, lors du choix d'un adhésif ou d'un scellant, quels sont les matériaux du substrat et les conditions thermiques et environnementales auxquelles la liaison doit résister? Certains adhésifs sont bien meilleurs pour se lier à certains types de matériaux de substrat, tels que la céramique, le verre ou des métaux et plastiques spécifiques. Les conditions environnementales peuvent inclure les types de contraintes - compressives, de traction ou de torsion, intermittentes ou constantes - et la charge, la température de fonctionnement et l'exposition aux produits chimiques dans lesquelles une liaison sera utilisée. Des conditions plus spécialisées peuvent être nécessaires pour fournir une isolation thermique ou acoustique, propriétés électriques, propriétés optiques ou stabilité aux UV, pour agir comme une barrière coupe-feu ou pour afficher un certain aspect de surface.
D'autres considérations peuvent inclure le collage de substrats avec différentes propriétés mécaniques, telles que différents allongements sous contrainte ou différents coefficients de dilatation thermique. Pour les mastics, cela nécessitera un allongement et une flexibilité suffisants pour répondre aux exigences des deux matériaux de substrat. Un faible retrait après l'application peut également être nécessaire.
Les conditions supplémentaires pour les adhésifs peuvent inclure différents types de préparation de surface requis, si l'écart de liaison doit être mince ou épais, si la pièce est orientée horizontalement ou verticalement, la durée de vie requise et l'équipement d'application, et si un durcissement thermique ou ultraviolet (UV) est nécessaire . Tous ces éléments et d'autres considérations peuvent affecter la facilité d'intégration des adhésifs dans la chaîne de production existante.
Après avoir pris ces décisions, les ingénieurs peuvent commencer à sélectionner des chimies spécifiques.
Exemples d'application:
Les adhésifs de tous types sont utilisés dans une très grande variété d'applications commerciales et industrielles. Voici un échantillon:
- Collage magnétique des moteurs électriques
- Réparation de poteaux téléphoniques
- Réparation d'une piste de bowling
- Collage composite structurel
- Assemblage de dispositifs médicaux
- Collage des panneaux intérieurs
- Remplissage de bord en nid d'abeille
- Réparation générale d'aéronefs
- Joint d'étanchéité automobile, collage de panneaux de carrosserie et garnitures.
Les applications des mastics monocomposants incluent le calfeutrant domestique à base de silicone et d'eau, les uréthanes pour la réparation marine et le collage de la peau des véhicules récréatifs, les acryliques à base de solvants pour le collage de plastique et de métal à usage général, les scellants de toiture butyliques à base de solvant et les scellants pour fenêtres en polysulfure ou SMP . Les rubans en butyle sont utilisés pour le coupe-bise et l'assemblage d'appareils.
Les types à deux composants sont généralement utilisés pour des applications plus exigeantes. Ceux-ci comprennent des uréthanes pour le collage de pare-brise, des scellants pour avions en polysulfure et des réservoirs de carburant militaires, et des silicones pour l'encapsulation ou comme mousses pour les pare-feu dans la construction.
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Le contenu de l'article de ce mois-ci a été fourni par Gluespec® – une prestation de Ellsworth Adhesives.
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