Pelage (test d'adhésion)

Schéma d'un test de pelage : principe et notations.

Le test de pelage se caractérise par la mesure d'une force ${\displaystyle P}$. Cette force, une fois divisée par la largeur ${\displaystyle b}$ du ruban, est appelée force de pelage.

Ce test est effectué en appliquant un morceau de ruban sur un panneau de test. Ce ruban est ensuite retiré sous un certain angle, appelé angle de pelage. Les panneaux de test peuvent être réalisés dans différents matériaux comme du verre, de l’acier (haute énergie de surface), du HDPE (faible énergie de surface) ou le matériau utilisé dans l’application réelle.

On note ${\displaystyle \theta }$ l'angle de pelage, et ${\displaystyle b}$ la largeur de l'adhésif.

Griffith (1920) en a proposé une analyse énergétique, décrite ci-après, en évaluant les énergies potentielles et emmagasinées par un adhésif qui se décolle sous son propre poids.

• Énergie potentielle : l'énergie potentielle fournie est le travail de la force ${\displaystyle P}$ appliquée. Le point d'application de ${\displaystyle P}$ est descendu de ${\displaystyle \delta +L(1-\cos \theta )}$ lors de l'expérience soit ${\displaystyle E_{P}=P(\delta +L(1-\cos \theta ))}$
• Énergie emmagasinée : on note ${\displaystyle G}$ l'énergie stockée par une unité de surface.

Le bilan énergétique donne :

${\displaystyle G=-{\frac {P}{b}}(1-\cos \theta )}$

Premièrement, on observe que l'énergie dissipée au cours du test dépend de l'angle de pelage. Sur les images et animations ci-contre, on voit une expérience de pelage à petit angle. L'animation montre l'apparition de bulles proches du front de pelage. Sur l'image, prise à plus grande distance, on observe l'apparition de fibrilles en aval du front de pelage.

Par ailleurs, les expériences montrent une évolution linéaire avec l'épaisseur de l'adhésif qui n'est pas prévue par la théorie de Griffith. En effet, lors du décollement, il y a dissipation d'énergie dans l'adhésif. Or, la dissipation dépend de l'épaisseur de l'adhésif. Pour prendre en compte l'énergie plastique dissipée, on pose ${\displaystyle H_{a}}$ l'énergie plastique dissipée par unité de volume. Alors, on peut réécrire l'énergie ${\displaystyle G}$ par unité de surface. On obtient :

${\displaystyle G=-{\frac {P}{b}}(1-\cos \theta )+H_{a}e}$

Finalement, l'énergie d'adhésion est bien proportionnelle à l'épaisseur de l'adhésif à condition de prendre en compte la dissipation plastique.

Remarque : l'énergie stockée n'augmente pas indéfiniment avec ${\displaystyle e}$. Si ${\displaystyle e}$ dépasse une certaine valeur, la dissipation restera localisée dans une faible épaisseur et on observera une saturation de l'énergie.

• Les rubans adhésifs, Ed. Techniques Ingénieur
• Science et technologie du collage, Jacques Cognard, PPUR presses polytechniques, 2000

• Résistance initiale d'une colle ou d'un adhésif