DÉFINITION

La colle thermofusible ou Hot Melt Adhesive (HMA), est un adhésif classé dans le groupe des adhésifs solides thermoplastiques (fabriqué selon le processus de fusion - solidification).

CARACTÉRISTIQUES

Ce type d‘adhésif se trouve à l‘état 100 % solide à température ambiante, et ne contient ni eau ni dissolvants. Chauffé au-delà de son point de fusion (la température oscille entre 120 °C et 215 °C en fonction de la composition), cet adhésif se transforme en liquide permettant ainsi de l‘appliquer sur certains matériaux. Après refroidissement, il se solidifie et donne lieu à une union de grande cohésion, quasi instantanée, qui présente en outre une excellente élasticité.

COMPOSANTS

L‘adhésif thermofusible se compose généralement de trois éléments : polymères, résines ou plastifiants et cires. Chacun de ces trois éléments fonctionne de façon élémentaire sur la structure et les propriétéés de l‘adhésif :

• › Les polymères représentent la colonne vertébrale de l‘adhésif, et lui apportent cohésion et flexibilité.
• › Les résines apportent et améliorent l‘humectation de la surface du substrat.
• › Les cires réduisent la viscosité et favorisent l‘application.

PRÉSENTATION

Pour un usage domestique, la colle thermofusible est présentée sous forme de tiges de 100, 200 ou 300 mm de long et 8 à 18 mm de diamètre.

Pour un usage industriel, la colle thermofusible est livrée sous forme de cartouches de 43 mm de diamètre, en vrac, cubes ou slugs et sacs ou pillows.

AVANTAGES

La colle thermofusible a une longue durée de vie et s‘élimine facilement.

Dans le secteur industriel, les adhésifs thermofusibles présentent de nombreux avantages par rapport aux adhésifs à base de solvants. Les composés organiques volatiles sont réduits ou éliminés, et la phase de séchage est éliminée. La couche des adhésifs à base de solvants peut perdre jusqu‘à 50 à 70 % d‘épaisseur pendant le séchage. Outre le collage de deux surfaces, les adhésifs thermofusibles peuvent être utilisés pour remplir les espaces vides contrairement aux autres adhésifs à base de solvants. Certains HMA peuvent résister aux attaques chimiques et aux intempéries.

INCONVÉNIENTS

Parmi les inconvénients, nous pouvons mentionner la charge thermique du substrat, qui limite l‘usage aux substrats non sensibles aux températures élevées, et la perte d‘adhérence à des températures plus élevées ou capables de fondre l‘adhésif. L‘usage d‘un adhésif réactif après la solidification ou un séchage chimique, par exemple par manque d‘humidité peuvent contribuer à réduire cet inconvénient (par exemple : uréthanes et silicones réactifs), ou un séchage par rayons ultraviolets.

TEMPS OUVERT

Le temps ouvert est la période de temps disponible pour faire un collage satisfaisant après avoir appliqué l‘adhésif thermofusible. En matière de HMA, le temps peut varier de quelques secondes à l‘infini sur les adhésifs sensibles à la pression.

Le temps ouvert maximum d‘un adhésif de fusion à chaud dépend de trois facteurs :

• › La formulation choisie.
• › La température d‘application.
• › La méthode d‘application.

TEMPS DE FIXATION

Le temps de fixation est le temps nécessaire pour former une union de résistance acceptable.

TEMPÉRATURE DE FORMATION DE L‘UNION

La température minimum en dessous de laque-lle le substrat n‘est pas suffisamment mouillé.

VISCOSITÉ

C‘est la facilité avec laquelle l‘adhésif coule lorsqu‘il est à l‘état liquide. Cette propriété dépend de la température d‘application ; plus la température est élevée et moins le produit est visqueux. L‘unité de mesure est la poise : cP (pour centipoise).

Le niveau de viscosité peut être classé selon :

• › Faible: 500 - 3.000 cps
• › Moyen: 3.000 - 6.000 cps
• › Élevé: 6.000 - 15.000 cps

Une faible viscosité augmente le débit d‘adhésif et réduit l‘épaisseur de collage. Néanmoins, son application est déconseillée sur les surfaces peu poreuses, telles que mousses et tissus.

Une viscosité élevée est idéale pour coller les surfaces rugueuses ou irrégulières, ou pour les applications destinées à remplir un trou avec un adhésif. Malgré tout, un adhésif réduit le rendement de l‘adhésif, et l‘emploi de pistolets à colle plus puissants sera alors nécessaire.

Les adhésifs de fusion à chaud se basent généralement sur un ou plusieurs matériels de base, contenant plusieurs additifs.

EVA (Éthylène Vinyle Acétate)

La mousse EVA ou foam est un polymère thermoplastique composé d‘unités respectives en éthylène et acétate de vinyle. C‘est l‘un des polymères de base les plus utilisés dans la formulation des adhésifs pour l‘emballage et l‘assemblage de produits. Sa température utile oscille entre -30 °C et 80 °C.

Exemple d‘une composition d‘un adhésif thermofusible avec une base EVA :

• › 30% - 40% de copolymère EVA (offre force et résistance).
• › 30% - 40% de résine tackificante (améliore l‘humectation et le collage).
• › 20% - 30% de cire (généralement à base de paraffine, réduit la viscosité et altère la vitesse de fixation).
• › 0,5% - 1% d‘agents stabilisants.

La composition du copolymère a une influence sur ses propriétés :

• › Forte teneur en éthylène qui favorise l‘adhésion des substrats non polaires (par exemple le polyéthylène), augmente la résistance mécanique, résistance au blocage et solubilité de la paraffine.
• › Forte teneur en acétate de vinyle, qui favorise l‘adhésion des substrats polaires (comme par exemple le papier), une plus grande flexibilité, adhésion, scellage à chaud et un meilleur rendement à basse température.

L‘EVA permet de composer une vaste gamme de HMA, qui va des adhésifs sensibles à la pression aux adhésifs rigides structurels pour les meubles du secteur bâtiment.

Conclusions :

• › Temps de manipulation moyens.
• › Excellente adhésion sur de très nombreux substrats.
• › Prix économique.
• › Usages : collage de bois, assemblages, fixations à basse température.

Polyamide (PA)

Il s‘agit d‘un type de polymère qui contient des liens de type amide. Les polyamides se trouvent dans la nature ; dans la laine ou la soie, mais ils peuvent également être synthétiques, comme le nylon ou le kevlar.

Il est considéré de très haut rendement, pour les atmosphères sévères, les adhésifs pour les températures élevées, normalement appliqués à plus de 200 °C, mais il peut se dégrader et brûler pendant le processus. À l‘état fondu, il peut en partie se dégrader au contact de l‘oxygène de l‘atmosphère.

Il résiste aux plastifiants (et par conséquent il est indiqué pour le collage de chlorure de polyvinyle), aux huiles et à l‘essence.

Il présente une bonne adhésion à de nombreux substrats, comme par exemple le métal, le bois, le vinyle et le PE ou PP traités.

Propriétés selon son poids moléculaire (MW) :

• › Faible MW : basse température de fusion et facile à appliquer, mais moins résistant à la traction et à l‘effort coupant et faible élongation.
• › MW élevé : des extrudeuses sophistiquées sont requises pour son application et s‘utilisent comme adhésif de haut rendement structurel.

Conclusions :

• › Temps de manipulation très courts.
• › Résistants aux températures élevées (jusqu‘à 180 °C).
• › Bonne cohésion.
• › Dureté modérée.
• › Isolation électrique.
• › Usages : moulage de connecteurs, traversées et PCB, fixations soumises à des températures élevées.

Polyester (PE)

Ils sont similaires à ceux utilisés pour les fibres synthétiques. Ils sont synthétisés à partir d‘un diol et d‘un acide dicarboxylique.

Si la longueur de la chaîne de diol augmente :

• › Le point de fusion augmente.
• › La vitesse de cristallisation augmente.
• › Le niveau de cristallisation diminue.

En l‘absence de ponts d‘hydrogène, les polyesters présentent :

• › Moins de résistance.
• › Un point de fusion inférieur.
• › Une plus grande résistance à l‘humidité.

Ils s‘utilisent en cas de besoin de :

• › Résistance à la traction.
• › Résistance aux températures élevées.

Conclusions :

• › Points de ramollissements élevés.
• › Extrudables.
• › Résistants à l‘abrasion et aux agents chimiques tels que combustibles, alcools, huiles, etc.
• › Usages : filtres d‘automobiles, sur-moulage de PCB, etc.

Polyoléfine (PO)

Il s‘agit d‘un polymère thermoplastique issu de la polymérisation des oléfines.

Les avantages des polyoléfines sont :

• › Bonne adhésion au polypropylène (PP).
• › Bonne barrière contre l‘humidité.
• › Résistance chimique face aux dissolvants polaires et aux solutions d‘acides, bases et alcools.
• › Temps d‘ouverture long.
• › Bon mouillage sur les métaux et les polymères.

Conclusions :

• › Temps de manipulation moyens.
• › Résistance modérée à la température (jusqu‘à 90 - 100 °C).
• › Bonne adhérence native aux matériaux non polaires (PP, PE, PET, etc.).
• › Usages : collages divers, fixation de composants à des températures modérées.

Polyéthylène (PE)

Il appartient au groupe des polyoléfines.

Compte tenu de la cristallinité élevée, ils ont tendance à être opaques, et en fonction des additifs, ils sont blancs ou jaunâtres.

Le polyéthylène apporte :

• › Une grande stabilité.
• › Il ne se dégrade pas ni se carbonise.
• › Il peut être utilisé sur des substrats flexibles non poreux.
• › Bon mouillage sur les métaux et les polymères.

Le polyéthylène s‘emploie généralement seul ou avec une petite quantité de :

• › Tackificants ou adhérents (généralement des hydrocarbures).
• › Des cires (généralement des paraffines ou des cires microcristallisées, pour améliorer l‘anti-blocage et altérer la température de ramollissement et le temps d‘ouverture).

Selon leurs poids moléculaire (MW) :

• › Faible MW: apporte un meilleur rendement à basse température et une plus grande flexibilité.
• › MW élevé: augmente la force de scellage, l‘adhésion à chaud et la viscosité.

Polypropylène (PP)

Il s‘agit d‘un polymère thermoplastique issu de la polymérisation du propylène (ou propène) appartenant au groupe des polyoléfines.

Le polypropylène s‘emploie généralement seul ou avec une petite quantité de :

• › Tackificants ou adhérents (généralement des hydrocarbures).
• › Des cires (généralement des paraffines ou des cires microcristallisées, pour améliorer l‘anti-blocage et altérer la température de ramollissement et le temps d‘ouverture).

Il s‘utilise pour formuler des adhésifs aux propriétés adhésives spécifiques et avec un large temps ouvert.

Le rang utile de température oscille entre -30 °C et 110 °C, en fonction de la formulation.

Il se présente généralement dans les formulations d‘adhésif en spray.

Polyuréthane (PUR)

Il s‘agit d‘un polymère réactif qui requiert une petite quantité d‘humidité apportée par les matériaux qui l‘entourent ou par l‘atmosphère ambiante, pour produire une réaction chimique grâce à laquelle le PUR fusionne avec la structure physique des produits à unir.

Il est très résistant aux solvants et aux produits chimiques et requiert une basse température d‘application ; il est donc indiqué pour les substrats sensibles à la chaleur.

Il résiste à la chaleur après le séchage, en général avec des températures de service comprises entre -30 °C et +150 °C.

Conclusions :

• › Il se transforme en thermoplastique lors de la réticulation, et donc sèche.
• › Bonne adhérence sur de très nombreux substrats.
• › Excellentes caractéristiques mécaniques (cohésifs, résistants aux efforts et à la flexion, etc.).
• › Usages : ingénierie de plastiques, assemblage dans le secteur automobile, bois, etc.

La fiabilité du collage final variera en fonction de 3 facteurs fondamentaux :

TEMPÉRATURE DE SERVICE

Les adhésifs Hot melt sont des thermoplastiques et par conséquent, ils deviennent cassants à basses températures et ductiles à hautes températures. Compte tenu de la nature du Hot melt, la fiabilité du collage variera selon la température d‘application.

QUANTITÉ D‘ADHÉSIF APPLIQUÉ

Plus la quantité d‘adhésif est importante et plus la superficie du produit couverte sera grande, c‘est pourquoi la fiabilité et la résistance de collage augmenteront. En outre, une plus grande quantité d‘adhésif conserve mieux la chaleur, c‘est pourquoi l‘adhésif a tendance à être à une température supérieure lorsque les deux matériaux sont unis.

TEMPS NÉCESSAIRE POUR COLLER

Si l‘union des deux superficies à coller n‘a pas lieu rapidement, la résistance et l‘efficacité du collage diminueront, car l‘adhésif aura refroidit en dessous du niveau qui garantit un bon collage. Cette erreur est connue comme collage à froid, et même si les résultats initiaux sont acceptables, le collage peut se détériorer dans les 24 heures suivantes et présenter un niveau jugé inacceptable.

Conseils pour le bon fonctionnement d‘un pistolet à colle thermofusible :

1. Attendez toujours que le pistolet à colle atteigne la température de fonctionnement et n‘appuyez pas sur la gâchette avant qu‘il ne soit prêt. La période de préchauffage peut varier entre 5 et 7 minutes. Un pistolet à colle neuf doit être chargé avec de l‘adhésif thermofusible avant d‘être branché et la colle doit être introduite de forme graduelle dans le pistolet, en appuyant légèrement sur la gâchette pendant qu‘il chauffe. Ce procédé permet d‘expulser l‘air de la chambre et évitera la fusion de la colle froide immédiatement en contact avec le boîtier de l‘élément chauffant.

2. Utilisez toujours le support du pistolet à colle fourni à l‘intérieur de la boîte. Le pistolet à colle ne doit jamais être placé sur le côté, pour éviter la formation d‘une « flaque » d‘adhésif dans l‘élément chauffant et qu‘il fonde dans la partie la plus froide du pistolet. Si cela se produit, l‘intérieur du pistolet à colle peut être endommagé.

3. Débranchez toujours le pistolet à colle si vous prévoyez de ne pas l‘utiliser pendant 40 minutes ou plus. Pour refroidir le pistolet à colle plus rapidement et favoriser la prochaine mise en service, débranchez l‘appareil du secteur lorsque vous avez terminé de travailler, et quand le pistolet à colle refroidit, appuyez sur la gâchette pour extraire environ la moitié de la tige de colle fondue.

4. Éliminez toujours les restes de colle fondue autour du bec à l‘aide d‘un chiffon, à la fin de chaque séance de travail, pour éviter l‘accumulation de restes de colle susceptibles de boucher la sortie d‘adhésif. Faites-le pendant que le pistolet à colle est encore chaud. Utilisez toujours des gants de protection.

5. Ne retirez jamais la tige de colle de la partie arrière du pistolet.

6. Ne retirez jamais le bec du pistolet à colle lorsque celui-ci est froid sous peine d‘endommager le filetage.

PROTECTION GÉNÉRALE

La colle thermofusible ne comporte quasiment aucun risque pour la santé dès lors qu‘elle est utilisée normalement dans l‘industrie, mais compte tenu qu‘elle est utilisée à l‘état fondu et à des températures élevées, il existe un risque de brûlures thermiques. Pour ce faire, nous vous recommandons de porter des lunettes, des gants et des vêtements de sécurité pour réduire le risque de brûlures.

CONTACT AVEC LA PEAU

En cas de contact avec la peau, plongez immédiatement celle-ci sous l‘eau froide jusqu‘à ce que la sensation de brûlure disparaisse. En l‘absence de robinet, travaillez toujours avec un seau d‘eau froide et propre à portée de main. Si vos doigts sont recouverts de colle chaude, bougez-les pour éviter que l‘adhésif les serre en refroidissant.

Ne retirez pas l‘adhésif à l‘état liquide car vous risquez d‘arracher la peau et provoquer une blessure ouverte. Même lorsque l‘adhésif s‘est solidifié, il doit être retiré avec précaution. Si l‘adhésif ne s‘enlève pas facilement et si le médecin vous y autorise, imbibez un morceau de coton d‘huile d‘olive ou d‘huile de paraffine et posez-le sur la zone affectée. Ramollissez doucement l‘adhésif à l‘aide du coton imbibé. Après avoir retiré les restes d‘adhésifs, traitez la zone affectée comme s‘il s‘agissait d‘une brûlure normale.

CONTACT AVEC LES YEUX

Si l‘adhésif est solide, rincez abondamment les yeux avec de l‘eau propre et fraîche. Si l‘adhésif est liquide, rincez les yeux avec de l‘eau froide et consultez immédiatement un médecin.

INHALATION

Les vapeurs qui émanent pendant le processus de collages ne sont pas considérées toxiques, néanmoins si la colle thermofusible atteint une température plus élevée que celle recommandée, il peut se produire une décomposition chimique, et le mélange de matières organiques libérées peut contenir des composants toxiques ou irritants. Assurez-vous d‘utiliser la colle thermofusible en respectant les températures de fonctionnement recommandées et dans une zone de travail bien aérée.

INCENDIE

Le HMA est combustible uniquement en cas d‘incendie. Pour l‘éteindre, utiliser de la poudre sèche ou un extincteur de CO2. Ne pas utiliser d‘eau.

ÉLIMINATION DES DÉCHETS

Selon la base de l‘adhésif :

• › EVA et PP: essence de térébenthine.
• › PA: acétone.
• › PUR: avant la réticulation, essence de térébenthine ou acétone. Après la réticulation, l‘élimination est très difficile.