Que sont les adhésifs sensibles à la pression ?

L'adhésif sensible à la pression (également appelé PSA, auto-adhésif ou adhésif autocollant) est une solution de liaison unique qui forme des connexions instantanées avec une pression minimale. Ces systèmes adhésifs peuvent être classés en trois types : activés par solvant, activés par la chaleur et sensibles au contact, ce dernier étant le plus convivial et en évolution rapide.

 

Quelles sont les classifications des adhésifs sensibles à la pression ?

Les adhésifs sensibles à la pression peuvent être divisés en adhésifs de type caoutchouc et adhésifs de type résine selon leur type d'adhésif.

 

Rubber-type PSAs are composed of rubber as the adhesive and add tackifiers, fillers, antioxidants, etc. According to the type of rubber, it can be divided into natural rubber, polyisobutylene rubber, styrene-butadiene rubber PSA and so on.

 

L'adhésif de type résine PSA est une résine synthétique, et il existe des résines homopolymères et des résines copolymères. Lors de la préparation d'adhésifs sensibles à la pression, il faut ajouter des agents collantis, des plastifiants, des charges et des antioxydants. Selon le type de résine, il peut être divisé en PSA de polyoléfine, en copolymère chloré-augmenté, en résine acrylique, en silicone et en résine fluorée.

 

Comment fabriquer un adhésif sensible à la pression？

En plus de l'adhésif, il faut ajouter au PSA des substances auxiliaires telles que des agents collantis. 

 

1. Adhésif de base 

Les matériaux PSA, tels que le caoutchouc ou la résine synthétique, jouent leur rôle en donnant à la couche adhésive une cohésion et une adhérence suffisantes, avec une quantité de 30-50%.

 

2. Agents collantis

Les agents collantis comprennent la colophane et ses dérivés, les résines pétrolières, etc., dont la fonction est d'augmenter l'adhérence de la couche adhésive. Leur dosage est de 20-40%. 

 

3. Plastifiant.

Le plastifiant utilisé est un plastifiant employé dans la transformation générale des plastiques, et sa fonction est d'augmenter la viscosité de la couche adhésive. Son dosage est de 0-10%. 

 

4. Antioxydants.

Généralement, des antioxydants pour caoutchouc et plastique sont disponibles, et leur fonction est d'améliorer la durée de vie. Le dosage est de 0-2%. 

 

5. Charge.

The filler used is a general plastic filler, which is to improve the cohesion strength of the adhesive layer and reduce the cost, and the dosage is 0-40%. In addition, for some PSAs, viscosity adjusters, vulcanizing agents, and solvents need to be added.

 

Quels sont les types courants de PSA ?

Actuellement, les adhésifs sensibles à la pression couramment utilisés comprennent principalement trois types : les PSA de type caoutchouc, les PSA de type acrylique et les PSA de silicone.

1. Solutions à base de caoutchouc :

L'adhésif caoutchouc est le PSA le plus largement utilisé, et les caoutchoucs utilisés comprennent les caoutchoucs naturels ou synthétiques et les caoutchoucs recyclés.

 

• La compatibilité, la sensibilité à la pression et la résistance au fluage du PSA avec le caoutchouc naturel comme matériau adhésif sont bonnes, mais la résistance au vieillissement est faible et la dureté varie considérablement.
• La résistance à la chaleur et la durabilité du PSA à base de caoutchouc synthétique sont meilleures que celles du caoutchouc naturel, mais la force de liaison est moins bonne.
• Seul le caoutchouc régénéré de caoutchouc naturel peut être utilisé comme matériau adhésif, et le caoutchouc régénéré de caoutchouc synthétique a un effet médiocre et ne devrait pas être utilisé.

Pour les PSA utilisant du caoutchouc naturel comme adhésif, on peut combiner du caoutchouc naturel et synthétique, partiellement vulcanisé et réticulé, et modifié par greffage ou par l'ajout de charges renforçantes appropriées. Ces méthodes peuvent améliorer la résistance au vieillissement de la couche adhésive et augmenter la durée de vie des adhésifs caoutchouc.

2. Formulations acryliques :

L'adhésif acrylique est actuellement le deuxième PSA le plus utilisé après le type caoutchouc, et son adhésif est un copolymère d'acrylate et d'autres monomères vinyliques. Les comonomères sont divisés en monomères principaux, monomères secondaires et monomères fonctionnels.

 

• Les principaux monomères sont l'acrylate de butyle, etc., utilisés pour conférer ténacité et adhérence.
• Les monomères secondaires comprennent le méthacrylate de méthyle, le styrène, etc., qui sont des monomères durs pouvant apporter rigidité et résistance à la cohésion.
• Les monomères fonctionnels sont des monomères contenant d'autres groupes fonctionnels, comme le méthacrylate de hydroxytéthyle, etc., qui peuvent jouer un rôle de réticulation pendant la polymérisation, améliorant ainsi l'adhérence, la cohésion et la résistance au fluage thermique.

 

Cette coordination scientifique des monomères permet au copolymère lui-même de posséder les propriétés de base des adhésifs sensibles à la pression (PSA), donc l'adhésif acrylique PSA est presque un seul composant.

 

Comparés aux PSA de type caoutchouc, les adhésifs acryliques offrent une excellente résistance aux intempéries et à la chaleur sans antioxydants, une bonne résistance aux huiles, une couche adhésive transparente, et aucun problème de ségrégation de phase ou de migration. Comme divers groupes polaires peuvent être introduits par copolymerisation, la force de valence secondaire entre molécules est augmentée, ce qui confère une force d'adhésion et une force de cohésion relativement importantes.

3. Systèmes silicone :

Comparés aux adhérents caoutchouc et acryliques, l'adhésif silicone est composé de caoutchouc siliconé et de résine siliconée. Le caoutchouc siliconé est le composant de base de l'adhésif sensible à la pression, et la résine siliconée sert d'agent adhésifiant. Les propriétés des adhésifs siliconés changent selon le rapport des deux. Dans la formulation, la masse moléculaire relative du caoutchouc siliconé brut est d'environ 1,5 × 10^5 g/mol, mais la sélection appropriée de la résine siliconée nécessite un groupe terminal actif. Les plus couramment utilisées sont la résine siliconée méthyle, la résine siliconée méthylphényle et la résine siliconée phénylvinyl. Elles possèdent toutes une bonne stabilité thermique, et l'adhésif sensible à la pression siliconé montre de bonnes performances d'adhérence. Il adhère à la feuille d'aluminium avec une résistance de 21 MPa. Après 260 °C pendant 7 jours, la résistance reste inchangée. Comme matériaux de support pour l'adhésif sensible à la pression siliconé, on trouve le polyester, le polyester, etc.

 

Formats de produit :

Le ruban adhésif sensible à la pression est généralement fabriqué sous forme de bobines en ruban, avec trois formes : simple face, double face et feuille adhésive.

1. Adhésif enduit sur une face.

Il s'agit d'appliquer un apprêt sur le substrat, puis de recouvrir l'adhésif sensible à la pression ; l'envers peut être traité avec un agent de support et enroulé.

2. Adhésif double face enduit

Le ruban adhésif double face ou la feuille adhésive simple face ne nécessite pas d'agent de traitement au verso, mais une couche de papier de protection sur une surface adhésive. Le matériau de support du ruban est le matériau de base qui soutient le PSA. En tant que substrat de l'adhésif sensible à la pression, il doit avoir une bonne résistance mécanique, une épaisseur uniforme, ne pas se déformer facilement et présenter une meilleure mouillabilité avec le PSA, entre autres caractéristiques. Les substrats couramment utilisés sont le coton, le tissu de verre, les fibres synthétiques et autres tissus, le polyéthylène, le polyester, le chlorure de polyvinyle et autres films plastiques.

3. Primaire

L'apprêt est appliqué entre le PSA et le substrat pour renforcer l'adhérence du PSA au substrat et prévenir le décollement.

 

Il existe deux types d'apprêts : hybride et greffé.

• L'apprêt hybride est un mélange d'une résine ayant une affinité avec le substrat et d'une résine ayant une affinité avec le PSA.
• Les apprêts à base de copolymères greffés sont fabriqués par copolymerisation par greffage de monomères de résines qui ont une affinité avec le matériau de base, avec la résine qui a une affinité avec le PSA comme chaîne principale.

Certains PSA ont une adhérence forte au substrat et peuvent être appliqués sans apprêt.

 

L'agent de support, dit agent de dos, est une substance appliquée sur l'envers du substrat d'un ruban adhésif simple face pour permettre l'isolement en couches lors de l'enroulement en rouleau. Ce traitement peut également améliorer les propriétés physico-mécaniques du substrat. Le choix de l'agent de traitement au dos nécessite une bonne capacité d'isolement inter-couches, permettant de décoller le ruban sans qu'il n'adhère à la couche de PSA suivante, et nécessite également une bonne transparence et une non-migration. Les agents de support couramment utilisés sont le polyacrylate, le chlorure de polyvinyle, les dérivés de cellulose et les composés siliconés. Le substrat ou le PSA étant différent, le choix de l'agent de traitement diffère également, mais plusieurs agents de traitement peuvent être utilisés conjointement. Les rubans adhésifs doubles faces, les étiquettes, le papier adhésif, les feuilles adhésives, etc., doivent être recouverts d'une couche de papier de protection sur leur surface PSA. Les papiers de protection couramment utilisés sont le film de chlorure de polyvinyle semi-rigide, le film de polypropylène, le liner siliconé et le papier kraft enduit d'un agent de support.

Quelles sont les caractéristiques d'adhésion du PSA ?

La sensibilité à la pression est la caractéristique d'adhérence du PSA ; ses caractéristiques d'adhérence sont composées de quatre éléments : la force d'adhésion rapide (A), la force d'adhésion (B), la force de cohésion (C) et la force d'adhérence au support (D).

 

1. La force d'adhésion rapide (A) désigne la force de pelage la plus rapide après séparation de l'interface lorsque le ruban adhésif et le matériau adhéré sont pressés avec une légère pression. Elle peut être comprise comme l'adhérence initiale, la performance d'adhésivité et la capacité de mouillage du PSA sur le matériau adhéré, etc. ; il est difficile d'en donner une définition stricte.

 

2. La force d'adhésion (B) est la force de pelage entre le ruban adhésif et la surface de l'objet à coller après un collage approprié, dont l'intensité détermine la performance d'adhérence du ruban.

 

3. La cohésion (C) est la force de cohésion de la couche adhésive, qui est liée à la force intermoléculaire, aux liaisons intermoléculaires, à la taille des molécules et à l'arrangement intermoléculaire.

 

4. La force d'adhérence au support (D) est la force d'adhérence entre le PSA et le substrat, ou entre le PSA et l'apprêt, et entre l'apprêt et le substrat.

 

Car la relation entre ces quatre forces doit répondre à A < B < C < D, la conception des formulations d'adhésifs sensibles à la pression (PSA) doit porter une attention stricte à la nature de chaque composant, à sa quantité et à son impact sur les caractéristiques d'adhérence.

 

6. Comment choisir le procédé de fabrication du ruban PSA ?

The preparation process of pressure-sensitive adhesive tapes involves different processes and equipment due to different substrates, types of glue, types of film,s and shapes of tapes.

1. Formuler

La préparation d'un PSA adapté au revêtement par solvant implique d'abord de dissoudre l'adhésif dans le solvant, puis d'ajouter les autres composants, de bien mélanger pour obtenir une colle d'une viscosité spécifique pour usage ultérieur. Si l'adhésif est un caoutchouc, il est préférable de le mastiquer d'abord pour augmenter le tack instantané et la solubilité, et réduire modérément la cohésion. Adapté aux PSA appliqués par la méthode du roulé. Généralement, le caoutchouc, l'antioxydant, la résine (tackifiant), le plastifiant, le modificateur de viscosité et la charge sont d'abord mélangés de manière homogène dans un mélangeur pour caoutchouc, puis dilués avec une petite quantité de solvant pour atteindre une certaine viscosité.

2. Enduction

Après la préparation du PSA, de la couche primaire et de l'agent de traitement du dos, ils peuvent être appliqués sur le substrat par la méthode au solvant ou par roulé, puis le solvant est éliminé. L'épaisseur de la couche adhésive est idéalement de 0,02 à 0,03 mm.

 

Lorsque la méthode au solvant est utilisée pour le revêtement, la couche primaire et l'agent de traitement du dos sont d'abord appliqués sur les deux faces opposées du substrat pendant son défilement, puis l'adhésif sensible à la pression est appliqué après séchage. L'ensemble du processus est effectué en continu. La méthode au solvant présente un équipement simple, une manipulation pratique et une large gamme d'épaisseurs de revêtement, ce qui la rend particulièrement adaptée à l'application de colle sur des substrats de faible résistance. L'inconvénient est la consommation importante de solvant, ce qui augmente les coûts et pollue l'environnement.

 

La séquence d'encollage par la méthode du roulé est fondamentalement la même que celle de la méthode au solvant, sauf que la colle est répartie sur des rouleaux, et le substrat à enduire passe entre deux rouleaux (l'un ou les deux étant enduits de colle) pour achever l'encollage. L'épaisseur peut être réglée par l'écartement des rouleaux jumeaux. La méthode par roulé utilise peu ou pas de solvant, ce qui réduit les coûts et la pollution, assure une épaisseur uniforme de la couche adhésive, et permet une mise en œuvre sûre et pratique, mais l'équipement est plus complexe et convient uniquement à l'application de colle sur des substrats de résistance plus élevée. Les méthodes roulées améliorées, comme le roulé à séparation, offrent une applicabilité plus large et peuvent être utilisées sur tout type de substrat.

Quelles sont les applications du PSA dans l'électroménager électronique ?

Les adhésifs sensibles à la pression sont largement utilisés dans l'électronique et l'électroménager, principalement dans les domaines suivants.

1. Isolation électrique

L'isolation électrique concerne principalement les transformateurs, l'isolation inter-couches des bobines de noyau électromagnétique et leur étanchéité externe, les jonctions de fils et câbles, et l'isolation des extrémités. Les rubans PVC et polyester sont les plus courants. Pour des applications nécessitant de la chaleur, un adhésif sensible à la pression en silicone résistant à la chaleur peut être utilisé sur des supports en fibre de verre, en polytétrafluoroéthylène ou en polyimide. Pour les petits transformateurs et les bobines basse tension, des rubans PSA sur supports en polychlorure de vinyle, polyester, polypropylène ou papier et tissu imprégnés/enduits servent à l'isolation des enroulements, au maintien des extrémités et à l'étanchéité externe. Pour les gros transformateurs nécessitant une résistance à la chaleur, des rubans en polyamide aromatique et fibre de verre, ou en polyimide, polytétrafluoroéthylène ou fibre de verre imprégnée de silicone sont utilisés. Pour améliorer les performances d'isolation électrique des transformateurs, un traitement d'imprégnation sous vide avec vernis isolant est généralement appliqué, et les rubans électriques doivent alors résister à l'imprégnation par ce vernis.

 

2. Soudure, masquage et protection de surface

Les circuits imprimés subissent une étape de placage pour améliorer les performances de contact. Lors de la soudure à la vague, il est nécessaire de masquer les parties qui ne doivent pas recevoir d'étain ; pour le processus de pulvérisation, on utilise un ruban de masquage. Le ruban de masquage utilise généralement du papier fin haute résistance, du papier crépon ou un film polyester comme support. Il doit également résister aux solvants, et pour la soudure à la vague, il doit résister instantanément à des températures supérieures à 230°C. Pour les appareils électroménagers haut de gamme, les plaques signalétiques et surfaces peintes, la surface de l'écran des tubes cathodiques, ainsi que la surface des calculatrices électroniques, on utilise majoritairement un film protecteur (un type spécial de ruban PSA) à base de film de polyéthylène pour la protection de surface. Les exigences sont un décollement facile, sans que le PSA ne reste et ne contamine la surface protégée. Les plaquettes de silicium des semi-conducteurs et circuits intégrés nécessitent également l'utilisation d'un film protecteur.

 

3. Fixation en grappe

Les bobines de déviation des téléviseurs, les bobines de démagnétisation et autres bobines électromagnétiques, ainsi que leur faisceau et leurs extrémités, sont principalement traités avec du ruban en polychlorure de vinyle ignifuge. La fixation et l'étanchéité des conduits ou panneaux de réfrigérateurs et lave-linge ; lors de la production des réfrigérateurs et climatiseurs, la fixation et l'étanchéité des matériaux isolants en mousse de polyuréthane ou de polyéthylène expansés lors du moulage, et l'amortissement entre le verre du tube et le cerclage anti-éclatement utilisent divers rubans PSA. L'assemblage automatisé par insertion des circuits imprimés nécessite des composants disposés de manière ordonnée ; l'utilisation de rubans PSA sur support papier permet d'emballer les composants individuellement sous forme de bande ordonnée, puis l'usine entière peut sélectionner les bandes dans un ordre programmé pour l'insertion automatique haute vitesse, méthode actuellement unique dans l'industrie électronique. De plus, la production automatisée de condensateurs céramiques multicouches, de condensateurs polyester et de résistances nécessite également des rubans sensibles à la pression pour leur mise en bande. La tendance à la miniaturisation de l'équipement électronique augmentera la production de composants sans broches, ce qui accroîtra considérablement l'utilisation de rubans adhésifs pour l'emballage des composants sans broches et de PSA thermofusibles.

 

4. Collage double face

L'installation des échelles de lecture des équipements audio et des panneaux indicateurs sur les portes des téléviseurs couleur peut être grandement améliorée grâce à l'utilisation de rubans adhésifs double face. Le ruban double face à base de mousse de polyuréthane est également largement utilisé dans l'équipement audiovisuel pour l'amortissement des chocs. Les rubans double face sont aussi employés pour le renfort des extrémités des circuits imprimés flexibles nécessaires à la miniaturisation des ordinateurs électroniques et autres équipements, pour l'installation des interrupteurs à membrane utilisés sur les claviers de calculatrices électroniques, et pour la fixation des polariseurs des écrans à cristaux liquides.