Adhésifs UV

Les colles spéciales sont souvent basées sur deux composantes, qui doivent être mélangées avant application et elles n’ont qu’une vie de "pot" limitée (minutes).

Les adhésifs polymérisables par lumière UV et/ou visble sont des produits formulés, sans solvants, avec une durée de vie d’au moins six mois. Un photo-initiateur "dormant est réveillé" par l’exposition à une source de lumière avec un spectre spécifique, souvent l’UVA et l’UV visible (320 à 500nm). Des radicaux sont formés, qui démarrent une polymérisation / solidification rapide.

Types d’adhésifs UV

Ces adhésifs spéciaux peuvent utiliser diverses catégories de matière première. Les époxies forment une première base.

Les adhésifs époxy utilisent un procédé de polymérisation catalytique. L’activateur des systèmes à deux composantes devient ici initiateur incorporé activé, qui ne sera pas consommé. Une conséquence est qu’une fois activé par l’UV, la polymérisation peut continuer à "l’ombre". Cette famille permet aussi l’assemblage d’un ou de deux substrats opaques (métaux, plastiques chargés).

Par choix des composantes de la formulation, on peut varier les propriétés des epoxy-acrylates :

• résistance au choc,
• la viscosité,
• augmenter le tg,
• diminuer le retrait,
• améliorer l’adhérence,
• une bonne résistance à la chaleur,
• aux solvants
• et à l’humidité.

Les adhésifs acryliques utilisent d’autres photo-amorceurs créant des radicaux réactifs lors de l’exposition à la lumière UV, adaptée au spectre de la lampe UV choisie.

Les radicaux libres sont consommés lors de ce procédé. La polymérisation s’arrête sans apport d’UV, elle n’avance pas "à l’ombre" ou entre deux pièces opaques. Dans ces cas on retournera aux adhésifs cationiques.

Les propriétés après polymérisation seront fortement influencées par le choix des composantes : oligomers et monomers. On peut influencer entr’autres les propriétés suivantes :

• dureté, flexibilité et résistance à l’impacte,
• protection de la surface aux solvants.

L’arrivée des uréthanne-acrylates et époxies-acrylates a bien aidé à élargir la gamme de proriétés et applications.

Conditions pour la Polymérisation UV

L’équipement UV doit garantir la possibilité de fixer et contrôler les paramètres : Intensité, irradiance, durée, evtl. possibilité d’adapter le spectre par des ampoules ou filtres (adaptation à l’amorceur et possibilité de réduire la charge thermique sur des substrats plastiques).

Votre fournisseur d’adhésifs doit connaitre vos substrats, recevoir des échantillons, afin de vous proposer un produit avec bonne adhérence et sans risque de formation de criques sous tension. Il doit vous fournir des indications précises sur

• le spectre UV optimal (UVA, UVB, UV visible ?)
• l’irradiance et/ou la dose nécessaire
• des temps d’illumination (différents pour four et spot).

Une recommendation souvent rencontrée : 365nm, 50mW/cm2, 2 minutes est complètement "à côté de la plaque" pour un utilisateur d’un source ponctuelle industrielle et pour les assemblages automatiques (temps de cycles typiques : 0.5 à 2s !).

Demandez une recommendation adaptée à vos besoins : UVA (320-390nm), evtl avec en plus UV visible (400-500nm), des temps d’illumination/polymérisation entre 1 et 5 s, des valeurs d’irradiance en W/cm2, typiquement 2W/cm2 et plus.

Premiers contrôles d’un adhésif UV :

Appliquer trois petites gouttes d’adhésif sur le substrat à coller ou sur une lame en verre. Illuminer les gouttes 5s avec une irradiance moyenne par un guide lumière à une distance de 10mm. Si vous observez des fumées, l’adhésif contient des composantes volatiles, solvants. Un pareil adhésif doit être rejeté. En plus des risques pour la santé de l’opérateur, ces vapeurs ont une tendance fâcheuse de se déposer sur le bout du guide lumière tout en diminuant sa transmission ; voir sous "nettoyage".

Certains époxyies peuvent jaunir ou devenir brun ; ceci indique que le niveau d’irradiation/chaleur est trop élevé. Ces produits ne sont utilisables que pour des produits techniques (ou cachés).

Avec une aiguille ou un petit tourne-vis on "gratte" la surface de la goutte : pas de trace= durcissement idéale, traces de largeur variable donnent une première indication sur le degré de polymérisation, dureté, réactivité.

Si, vu par une loupe/microscope, on observe une couche de surface humide, liquide on a à faire avec une inhibition de la réticulation par l’oxygène de l’air qui se met en fin de chaìne et stoppe le durcissement (arrive avec des adhésifs formulés avec un amorceur pour 285nm). Demandez un adésif qui polymérise sous UVA/UVV. La plupart des lampes Hg à haute pression pour réticulation ponctuelle n’émettent pas de UVB, ou UVC (créateur d’ozone toxique).

Le troisième test contrôle l’adhérence sur le substrat : donner une poussée latérale sur la goutte - quand elle tient = bonne adhérence. Parfois elle peut aussi céder, si la couche intermédiaire est restée liquide dû à un manque de pénétration de la lumière UV.

Vitesse de réaction : mettre une goutte d’adhésif entre deux lames en verre. L’adhésif se répand sous effet de capillarité. Executer un mouvement de cisaille à 10mm du guide lumière. Par la polymérisation ceci devient rapidement impossible est donne une idée sur la réactivité de la colle. (env 1s= colle rapide, env. 5s= colle ok, >10s colle trop lente, demander plus de réactivité.) Un test simple et spectaculaire pour démontrer l’avantage et la vitesse de la polymérisation UV.

Les formulateurs et laboratoires de recherche conduisent beaucoup d’autres tests pour classer et spécifier leurs adhésifs et résines ; demandez leur des détails et explications.