L'allègement est une tendance clé dans la fabrication pour de nombreux fabricants de produits thermoplastiques ou composites et l'utilisation d'une fermeture refermable, comme une fermeture auto-agrippante Halco soutenue par un adhésif sensible à la pression (PSA), peut résoudre de nombreux défis de conception. D'autres fixations mécaniques et accessoires spécialement conçus peuvent souvent être éliminés, simplifiant ainsi la conception du produit et accélérant la production.
Pour qu'une fixation refermable fonctionne efficacement dans la conception, l'adhésif sur la fixation doit adhérer plus solidement au substrat que la force requise pour ouvrir la fixation. Il doit y avoir un lien fort.
Les adhésifs sensibles à la pression offrent une gamme de performances allant de niveaux de base de fixation dans des conditions de température ambiante relativement contrôlées à des niveaux de performances très élevés dans des conditions d'application très exigeantes. Ces applications plus exigeantes peuvent nécessiter une résistance élevée au pelage ou au cisaillement, ou une résistance aux UV, à la température et aux produits chimiques. Les besoins de base en matière de fixation peuvent souvent être satisfaits par un PSA utilisant un adhésif en caoutchouc synthétique, tandis que les applications plus performantes nécessitent souvent un adhésif acrylique formulé pour répondre aux besoins de performance de l'application et à l'énergie de surface du substrat.
Les fabricants de nombreux plastiques et composites, ainsi que de certains autres matériaux, tels que les métaux enduits de poudre ou les papiers couchés spéciaux, sont confrontés à un défi unique car bon nombre de ces matériaux ont «faible énergie de surface». Les adhésifs sensibles à la pression doivent s'écouler sur toute la surface, mais les matériaux à faible énergie de surface, comme le TPO, le polyéthylène ou le polypropylène, sont plus difficiles à adhérer car leur manque d'énergie de surface ne permet pas à l'adhésif de s'écouler correctement et d'obtenir un contact intime. Tandis que les substrats à énergie de surface plus élevée, comme la plupart des métaux, permettent à l'adhésif de s'écouler plus librement et d'obtenir un mouillage plus complet de la surface.
Une analogie
Une histoire pour illustrer cet effet est celle de votre voiture fraîchement cirée. La surface cireuse de la voiture a une faible énergie de surface, ce qui empêche l'écoulement de l'eau sur la surface, la faisant perler. Alors qu’une voiture non cirée a une énergie de surface élevée et que l’eau coule librement sur la surface. Les adhésifs sont viscoélastiques et leur action sur une surface est plus compliquée que cette simple analogie, mais l’analogie est néanmoins utile.
Faible énergie de surface
Les molécules à la surface des matériaux à faible énergie de surface sont très heureuses telles qu'elles sont. Il y a très peu d’attraction pour les molécules, en particulier les molécules adhésives. Les matériaux ayant une énergie de surface inférieure à 36 dynes/cm sont considérés comme à faible énergie de surface et sont très difficiles à coller. Il s'agit notamment des plastiques polyoléfines tels que le polypropylène et le polyéthylène ainsi que des surfaces « antiadhésives » telles que le polytétrafluoréthylène (PTFE).
Énergie de surface élevée
Les molécules à la surface sont si fortement attirées les unes par les autres qu’elles seront également très volontiers attirées par les molécules liquides. En conséquence, ces matériaux sont relativement faciles à mouiller et, par conséquent, à coller. Les matériaux à haute énergie de surface ont des énergies de surface de l'ordre de 100 ou 1000 dynes/cm et comprennent de nombreux métaux et verre.
Substrats à faible énergie de surface
De manière générale, la plupart des métaux ont une énergie de surface élevée et la plupart des plastiques ont une énergie de surface beaucoup plus faible et sont donc beaucoup plus difficiles à adhérer ou à coller pour les adhésifs. Les scientifiques mesurent l'énergie de surface d'un matériau en Dynes/cm (identique à mJ/m2 ou mN/m). L'acier inoxydable, par exemple, est fréquemment utilisé pour mesurer la force de pelage d'un ruban adhésif. Il a une énergie de surface de 700 à 1100 31 Dynes/cm. En comparaison, un matériau comme le polyéthylène n'a qu'une énergie de surface de XNUMX Dynes/cm. En raison de sa faible énergie de surface, il s’agit d’un matériau beaucoup plus difficile à coller pour les adhésifs.
Dans la gamme des plastiques, certains ont une énergie de surface plus élevée et d’autres une énergie de surface plus faible. Les adhésifs ont généralement besoin d’environ 36 Dynes/cm pour adhérer relativement facilement. Par exemple, des matériaux comme l'ABS et le nylon ne sont pas si difficiles à coller, mais d'autres comme le polyéthylène ou le polypropylène sont beaucoup plus difficiles et nécessitent des adhésifs spécialement formulés pour les plastiques à faible énergie de surface.
Source: (https://www.3m.com/3M/en_US/bonding-and-assembly-us/resources/science-of-adhesion/categorizing-surface-energy/)
À l’inverse, la plupart des métaux ont des énergies de surface très élevées allant de 500 à 1,100 XNUMX Dynes/cm, ce qui les rend faciles à adhérer aux adhésifs.
Stratégies pour une meilleure adhérence aux plastiques à faible énergie de surface
Une tactique simple que la plupart des fabricants peuvent utiliser pour améliorer l’adhérence aux plastiques consiste à nettoyer la surface avec de l’alcool isopropylique, puis à appliquer un apprêt. L'utilisation d'un primaire augmente l'énergie de surface du matériau et favorise une meilleure adhérence. Nous recommandons 3M Apprêt 94.
Ensuite, je vous suggère de sélectionner un ruban adhésif, pour accompagner votre fixation, spécialement formulé pour l'adhésion aux plastiques à faible énergie de surface. Vous pouvez sélectionner un ruban adhésif en caoutchouc synthétique, qui a une bonne adhérence initiale sur les plastiques, mais qui sera également limité en termes de performances, de résistance à la température et aux produits chimiques. Les applications plus performantes nécessiteront un ruban adhésif acrylique. Les fabricants d'adhésifs comme 3M et d'autres modifient leurs adhésifs pour les plastiques à faible énergie de surface en ajoutant des agents collants. Cela ramollit le système de résine adhésive, lui permettant de s'écouler plus facilement pour « mouiller » le substrat. L'ajout d'un agent collant au système de résine peut cependant sacrifier une certaine résistance au cisaillement et aux performances en température, de sorte que les concepteurs d'adhésifs peuvent également « réticuler » les chaînes adhésives pour augmenter la résistance au cisaillement, la température et la résistance chimique. Essentiellement, l’agent collant le rend doux et collant et la réticulation rend l’adhésif plus résistant.
HALCO propose et recommande le système de ruban adhésif 3LSE de 300M pour la plupart des applications impliquant des fixations à dos adhésif sur des plastiques à faible et haute énergie de surface, ainsi que sur des métaux revêtus de poudre. Le système 3LSE de 300M offre un mélange de tackification pour de meilleures liaisons initiales aux plastiques et de réticulation pour lui donner d'excellentes caractéristiques de performance qui dépassent de loin ce qui est disponible à partir d'un ruban adhésif en caoutchouc. Voici quelques-unes des données qui montrent ses performances supérieures sur les plastiques :
Source: (https://www.3m.com/3M/en_US/company-us/all-3m-products/~/3M-Adhesive-Transfer-Tape-9472LE/?N=5002385+3293242509&rt=rud)
Ce qui est remarquable à propos de ces performances, c'est qu'il n'y a pratiquement aucune dégradation des performances lorsque l'adhésif est utilisé sur du polypropylène ou de l'ABS, par rapport aux performances élevées que l'on peut attendre sur l'acier inoxydable. Aussi, comme vous pouvez le constater sur le graphique suivant, les performances de l’adhésif 300LSE sont nettement supérieures à celles d’un acrylique non modifié.
Optimiser la fabrication grâce au bon choix d'adhésif
Chaque fois que des rubans adhésifs sont utilisés dans le processus de conception ou de fabrication d'un client, il est impératif que celui-ci teste minutieusement le produit dans son application. Mais comprendre dès le début les énergies de surface relatives de divers substrats, puis sélectionner le bon adhésif pour ce substrat, peut éliminer de nombreux problèmes et améliorer la fabrication.
Nous vous invitons à Contactez-nous si vous avez besoin d'aide pour choisir le bon ruban adhésif et la fixation pour votre application particulière.
Vous souhaitez discuter du choix d'un adhésif pour votre élément de fixation ? Parlez-nous un peu de votre projet et nous reviendrons vers vous.
