Comment créer un lien fort

Comment créer une liaison caoutchouc solide dans mon produit ?

Introduction

Le caoutchouc est souvent lié aux métaux (généralement l'acier doux, l'acier inoxydable, l'aluminium et le laiton), mais nous constatons que de plus en plus de plastiques sont utilisés comme substrats, et même du caoutchouc sur du caoutchouc.

La fiabilité des liaisons est une question courante, en particulier dans les applications mécaniques lourdes. Les clients peuvent avoir eu de mauvaises expériences avec d'autres fournisseurs ou être inquiets à ce sujet d'un point de vue théorique.

Si elle est réalisée correctement, la liaison est l'un des éléments les plus solides du produit. Cependant, il existe des règles à respecter pour y parvenir.

Bagues automobiles collées avec un boîtier extérieur en aluminium moulé

AVMR moule environ 500 000 produits en caoutchouc par an, dont 80 % sont collés. C'est un domaine que nous connaissons bien, mais par le passé, les produits ne collaient pas toujours correctement. Je suis heureux de dire que c'est désormais une défaillance incroyablement rare et, si cela se produit, c'est sur une application de pointe qui repousse les limites de l'expertise actuelle de l'industrie et des matériaux.

Cependant, nous constatons et entendons parler de défaillances de produits tiers ; les causes de ces problèmes sont généralement évidentes. Il est dommage de voir des clients choisir parfois d'abandonner le produit plutôt que de nous laisser reprendre la production du tiers et résoudre le problème.

L’objectif de cet article est d’aider les clients potentiels à comprendre les zones qui peuvent mal se passer lors du collage du caoutchouc, ce qui devrait aider à résoudre le problème.

Je me concentrerai sur la liaison caoutchouc-métal car c'est le type le plus courant.

Comment créer une liaison caoutchouc-métal solide – les règles :

Pour créer une liaison en caoutchouc solide, les règles clés sont :

1. Préparez et nettoyez correctement le support métallique.
2. Sélectionnez les bons agents de liaison et appliquez-les correctement.
3. Stockage et manipulation corrects des substrats préparés.
4. Utilisez du caoutchouc conçu pour adhérer.
5. Lier le caoutchouc dans le cadre du processus de vulcanisation.
6. Suivez les règles de conception des outils de moulage pour les produits collés.

Je vais examiner chacun d’entre eux à tour de rôle et expliquer plus en détail ce qui doit être fait pour éviter qu’ils ne provoquent une défaillance de liaison.

Préparer et nettoyer le support.

La préparation correcte du substrat dépend du fait que le produit soit plaqué ou anodisé et du type de protection contre la corrosion qui a été ajouté.

Il peut s'avérer nécessaire de grenailler la surface du métal. Cela s'applique aux matériaux ou aux couches de surface qui offrent une mauvaise « adhérence » au liant. L'énergie de surface du matériau peut également ne pas permettre la liaison, auquel cas un grenaillage est nécessaire.

Cette approche pourrait également être appliquée aux plastiques, bien que sous une forme moins agressive.

En raison du volume de produits que nous traitons, AVMR a investi dans un niveau d’automatisation pour ce processus de grenaillage.

La gravure est très répandue, mais AVMR l'a jugée inutile ; d'autres options fonctionnent. La gravure peut avoir des conséquences sur la santé et la sécurité que nous préférerions éviter.

Le support doit ensuite être nettoyé et dégraissé. Comme pour toute application de colle, il est important que la colle soit en contact permanent avec le support plutôt qu'avec la poussière ou la graisse présente à la surface.

Sélectionnez les bons agents de liaison et appliquez-les correctement

En fonction du caoutchouc à coller et de ce à quoi il est collé, il y a des choix à faire concernant l'agent de liaison.

En général, pour un produit à longue durée de vie, il est préférable d'utiliser un liant à deux couches. La couche de base se lie mécaniquement au substrat, puis se réticule avec la deuxième couche, qui est un liant différent. La deuxième couche se réticule ensuite avec le caoutchouc.

Dans certains cas, il est possible de réaliser un collage en utilisant une seule couche, mais cela est spécifique à une petite liste de combinaisons de caoutchouc et de substrat. Des économies de coûts peuvent être réalisées de manière générale en utilisant un système de collage à une seule couche, mais AVMR a constaté qu'il s'agissait d'une fausse économie en raison de l'impact sur la durée de vie du produit.

Les différents agents de liaison ont des méthodes d'application et des épaisseurs différentes. Si l'agent est trop fin, il n'y en a pas assez pour adhérer correctement, et s'il est trop épais, l'adhérence peut s'affaiblir.

Il est également important de masquer le support afin d'appliquer le liant uniquement là où cela est nécessaire. En effet, selon le procédé de moulage utilisé, le caoutchouc peut atteindre des zones du support qui doivent être exemptes de caoutchouc. Il est difficile de les éliminer si le liant a également été appliqué à cet endroit.

Stockage et manipulation corrects des substrats préparés

Une fois le liant appliqué, les surfaces doivent être protégées de la poussière et de la graisse. Cela peut entraîner la création d'une barrière à la réticulation du liant caoutchouc et donc une adhérence plus faible.

Ce risque est facilement géré par une combinaison d’actions incluant le maintien d’une usine raisonnablement propre, l’utilisation de gants propres lors de la manipulation de substrats préparés et la protection des pièces lors de leur stockage.

Avec le temps et la chaleur, le liant va réagir et s'« activer ». Si cela se produit en l'absence de caoutchouc, le liant va se réticuler avec lui-même. Une fois que cela se produit, le liant ne pourra plus réagir avec le caoutchouc et sa capacité de liaison diminuera. Il est donc important d'appliquer les liants avant qu'ils n'atteignent un certain âge et de les appliquer dans un certain délai à compter du processus suivant.

Utilisez du caoutchouc conçu pour adhérer.

Le composé de caoutchouc est un mélange de nombreuses familles de matériaux différents. En voici quelques exemples :

• Le polymère de base en caoutchouc confère les propriétés principales. Parmi les exemples de polymères de base, on peut citer le caoutchouc naturel (NR), le néoprène (CR), le SBR, le nitrile, l'EPDM et bien d'autres.
• Charges renforçantes : additifs qui contribuent à renforcer le composé
• Charges non renforçantes : additifs qui ne contribuent pas à renforcer le composé
• Auxiliaires de fabrication : additifs qui favorisent l'écoulement du caoutchouc dans l'outil de moulage
• Agents anti-collants : additifs qui aident à empêcher le caoutchouc de coller à lui-même entre le mélange et le moulage
• Agents de durcissement : Le matériau qui déclenche le processus de vulcanisation lorsque cela est nécessaire.
• Aides à la dispersion : elles aident tous les différents matériaux du composé à se disperser uniformément dans le caoutchouc
• Accélérateurs : contribuent à l'efficacité de la production en contrôlant le taux de vulcanisation

La liste ci-dessus n'est qu'une courte liste d'additifs potentiels, bien que la plupart d'entre eux soient présents de manière constante dans tous les composés. Bien qu'il existe des mélanges assez courants de composés de caoutchouc, la plupart des composés ont été conçus pour une application spécifique.

Mélange de caoutchouc dans un moulin

Lors du mélange d'un composé, il existe des règles concernant les proportions des matériaux. Ces règles varient en fonction des propriétés finales requises du matériau et de la façon dont le caoutchouc est traité. Si un caoutchouc doit être collé, ces règles sont renforcées et parfois sensiblement modifiées. Ces règles peuvent constituer une ligne fine et difficile à respecter.

Il convient d'ajouter que le caoutchouc doit être aussi frais que possible, car il se vulcanisera lentement à l'état pré-vulcanisé, ce qui réduira sa capacité à se réticuler.

Il convient également de souligner un point déjà évoqué : tous les agents de liaison ne fonctionnent pas avec toutes les combinaisons de mélanges de composés. Par exemple, si vous changez d'agent de durcissement, un système de liaison totalement différent peut être nécessaire.

Lier le caoutchouc dans le cadre du processus de vulcanisation

Une façon peu coûteuse de fabriquer un produit esthétique consiste à mouler le caoutchouc en l’absence du substrat, puis à coller les deux éléments ensemble à un stade ultérieur.

Bien que cela puisse fonctionner pour certaines applications, il est peu probable que la connexion entre les deux éléments du produit offre la résistance et la durabilité que l'on trouve dans une liaison vulcanisée.

Le système de liaison utilisé par AVMR « attache » les couches de base et supérieure de l'agent de liaison au caoutchouc au niveau moléculaire, ce qui constitue une connexion très forte. Pour que cela fonctionne, le composé de caoutchouc doit pouvoir se réticuler, mais si le caoutchouc est déjà vulcanisé, ce n'est pas possible.

Un outil de moulage ouvert, prêt à recevoir les métaux préparés et le composé de caoutchouc

La seule façon possible de relier un caoutchouc vulcanisé à un substrat est de le coller efficacement. Il est possible d'utiliser toutes les possibilités restantes de réticulation, mais comme la plupart ont été utilisées, la résistance de la connexion sera réduite.

Suivez les règles de conception des outils de moulage pour les produits en caoutchouc collé.

Lors du collage de caoutchouc sur un substrat, certaines contraintes importantes en matière de conception d'outils de moulage doivent être respectées.

Si le caoutchouc coule sur une surface sur laquelle a été appliqué un agent de liaison, l'agent sera activé et tentera de se lier. Si le caoutchouc continue ensuite à couler, toutes les liaisons initiales créées entre le caoutchouc et le substrat seront effectivement rompues.

Il est donc important de minimiser l'écoulement du caoutchouc autour de la surface collée une fois l'agent de liaison activé. Il peut être difficile de trouver un équilibre entre cela et la nécessité de remplir l'outil de moulage, mais en remplissant l'outil de moulage de manière appropriée, cela peut être réalisé.

Vérification des dimensions d'un outil de moulage au point d'injection

L'ouverture du point d'injection, le contrôle de la pression et la conception de l'outil peuvent tous aider un outil à se remplir de manière moins turbulente et donc à soutenir des liaisons solides dans le produit final.

Conclusion – créer des liaisons en caoutchouc solides.

Créer des liaisons solides entre le caoutchouc et les substrats en plastique, en métal ou en caoutchouc est normalement facile à réaliser, mais l'expérience et la réflexion sont nécessaires ainsi que des tests pour garantir un bon résultat.

Comme nous l'avons vu tout au long de cet article, l'expérience d'AVMR nous a appris qu'il existe des règles à suivre pour créer une liaison solide et durable. Avons-nous toujours raison ? Malheureusement non, mais il s'agit de cas extrêmes avec des composés auxquels il est très difficile de se lier.

Les liaisons réalisées correctement sont généralement plus solides que le caoutchouc, mais il existe quelques exceptions.

Il s’agit d’un domaine de compétence de niche, les entreprises qui le font régulièrement font probablement du bon travail, mais nous avons vu des exemples de mise en œuvre très médiocre. Je connais des entreprises qui ont essayé de créer des liens et qui ont abandonné ; ce n’est pas aussi facile qu’il n’y paraît au premier abord.

AVMR est une source fiable de produits en caoutchouc collé

Bien que la plupart de nos produits soient collés, AVMR fournit également des substrats plastiques préparés à une marque mondiale qui nous a également demandé des conseils en matière de collage. Ils connaissent notre expertise de niche et savent à quel point il peut être difficile d'obtenir un collage fiable.

Les clients des secteurs médical, minier, ferroviaire, automobile, aérospatial et autres industries font confiance à nos produits collés. J’espère que d’autres le feront aussi.