Durabilité des assemblages collés - Étude

L’une des principales exigences d’un assemblage collé est son aptitude à conserver une part significative de sa capacité à supporter des efforts sous les conditions très variées d’environnement qu’il devrait rencontrer au cours de sa durée de vie en service.

Pour un assemblage collé, cette fonction et la permanence de celle-ci dans le temps (ou durabilité) résultent des forces d’adhésion dues aux interactions entre un substrat solide (ou adhérent) et un adhésif. Ces interactions sont à l’origine de la création d’interphases dont les propriétés évoluent continûment entre l’interface et le cœur de l’adhésif. L’adhérence ainsi créée par ces forces d’adhésion peut être mesurée par l’énergie de rupture (de séparation) du joint constitué. Il en est de même de la perte d’adhérence qui obère la vie du joint.

Malheureusement, l’un des environnements les plus agressifs pour les joints qui mettent en jeu des substrats de forte énergie de surface – métaux, verres, céramiques – constituant avec des adhésifs les joints structuraux usuels, est l’humidité. Or, c’est évidemment l’un des environnements les plus communs.

Ainsi, dans de nombreuses applications, qui peuvent mettre en jeu quelques-unes des utilisations les plus critiques de la technologie des adhésifs, les joints collés sont soumis à un environnement hygro-thermique qui se révèle aussi l’un des plus dommageables.

C’est pourquoi, le concept de la durabilité des assemblages collés en environnement aqueux est indéniablement l’un des plus importants défis que doive relever la communauté des utilisateurs du collage.

Un assemblage collé doit alors être considéré comme un système complexe qui, sur sa durée de vie, met en jeu des chimies et des physiques couplées.

Dans ce contexte, l’approche de la durabilité des assemblages collés est encore principalement phénoménologique, même si elle débouche sur quelques modèles prédictifs déterministes et si quelques tentatives fiabilistes, basées sur l’analyse statistique des données expérimentales, sont effectuées pour exprimer les critères de limite d’emploi et la durée de vie.

Cette approche est supportée par de nombreux travaux expérimentaux. Elle consiste à mesurer l’influence des facteurs qui, à l’élaboration et en service, sont responsables du vieillissement et de l’endommagement des assemblages et donc, de la diminution de la résistance mécanique, de la perte d’adhérence, voire de la rupture du joint.

Cette étude porte sur la durabilité des assemblages collés soumis à des sollicitations variées (chimique, mécanique, thermique, électrique…). Une deuxième partie  traite de l’approche prédictive de la durabilité. Comme ces assemblages impliquent des adhésifs polymères, on se référera utilement aux dossiers consacrés aux divers processus de vieillissement des polymères et des plastiques [AM 3 150] [AM 3 152] [AM 3 153]. Pour une approche plus générale de l’assemblage par collage, la lecture des dossiers [BM 7 615] [BM 7 616] [BM 7 617] [BM 7 620] [BM 7 621] [BM 7 624] [BM 7 625] [BM 7 626] [BM 7 627] [BM 7 628] [BM 7 629] sera très utile.