Colles en phase aqueuse

Colles basées sur des émulsions de VAM

Il existe deux principaux types d’émulsions basées sur le VAM. Les premiers sont les colles à base d’acétate de polyvinyle (PVA). Il s’agit de polymères synthétiques caoutchouteux et aliphatiques, et ils sont considérés comme un type de thermoplastique. Les PVA sont conçus pour être utilisés sur des matériaux poreux, en particulier le papier, le bois, les tissus, les non-tissés et certains matériaux en pierre. Les applications liées au papier, telles que le carton ondulé, la reliure, les enveloppes et l’étiquetage représentent les utilisations les plus courantes.

Les seconds sont les colles à base d’éthylène-acétate de vinyle (EVA). Elles offrent des avantages considérables en termes de performances par rapport aux colles PVA. Les colles EVA possèdent des propriétés d’utilisation comparables à celles des références PVA, tout en ayant une meilleure adhérence sur les surfaces non poreuses. Les colles EVA offrent une meilleure flexibilité et une meilleure résistance à l’eau ainsi que des propriétés de collage supérieures.

L’emballage souple est l'application principale pour les colles EVA. Les applications de complexage constituent une autre grande catégorie en raison de leur flexibilité, de leur résistance à l’humidité et de leur adhérence supérieure sur les supports. Les colles EVA sont largement utilisées dans les applications liées au mobilier, à la reliure et aux textiles. Les colles EVA sont également populaires dans la fabrication de produits non-tissés, comme par exemple les applications pour l’hygiène personnelle.

Colles en émulsion à base d’acrylique

Les colles en émulsion à base d’acrylique sont fabriquées en émulsionnant de manière homogène des polymères d’acétate de vinyle, d’EVA ou de résine synthétique acrylique dans de l’eau. Ces colles offrent un équilibre entre :

• Pelage : la force entre la colle et le support, qui augmente au fur et à mesure du processus de durcissement
• Cisaillement : la capacité du produit à adhérer à lui-même
• Tack : la vitesse à laquelle la colle adhère immédiatement au support

De nombreux polymères acryliques sont réticulés, ce qui améliore la résistance aux intempéries et au vieillissement, tout en empêchant la dégradation par d’autres solvants. Parmi les colles acryliques courantes, on trouve les adhésifs sensibles à la pression et les colles de contre-collage pour le papier. Les colles en émulsion à base d’acrylique sont couramment utilisées pour fabriquer des emballages, en particulier des boîtes en carton.

Colles à base naturelle ou bio-sourcées

Les polymères naturels sont développés à partir de matériaux organiques. Certains des polymères les plus courants sont dérivés de sources végétales, comme les amidons et les dextrines, ou de sources protéiques, comme le soja, la caséine et l’albumine de lait. Les colles à base naturelle contenant de la caséine présentent des temps de séchage relativement longs, forment des collages très forts et résistent à l’eau. Les dextrines sont couramment utilisées dans l’industrie du papier et très durables avec certains matériaux spécifiques. Cependant, elles sont susceptibles de se décomposer lorsqu’elles sont exposées à l’eau.

Les colles à base naturelle ou biologique sont disponibles sous forme de solutions liquides ou de poudres sèches, et l'une comme l'autre doivent être mélangées avec de l'eau avant application. La force adhésive découle de l’évaporation de l'eau ou de son absorption par le support. Les applications courantes impliquent un substrat perméable ; cependant, il existe d’autres méthodes impliquant un temps mort avant que l'adhésif puisse développer son « pouvoir collant » (tack humide) pour coller deux supports non perméables. De nombreuses colles à base naturelle sont périssables et leur stockage prolongé n’est pas possible.

Colles à base de caoutchouc naturel et de polychlorures

Les colles à base de caoutchouc naturel représentent l’une des premières substances utilisées pour coller les matériaux. En raison de leur capacité à devenir élastiques lorsqu’elles sont chauffées, ce sont les colles parmi les plus populaires sur le marché, et elles sont généralement utilisées pour coller des matériaux organiques et poreux tels que le cuir, le papier, les tissus, ainsi que d’autres produits en caoutchouc. 

Les colles à base de caoutchouc naturel permettent un collage efficace et instantané et ont un faible niveau de toxicité. Pour ce type de chimie, des agents tackifiants doivent être ajoutés pour obtenir différents niveaux d’adhérence. Les colles à base de caoutchouc offrent des propriétés de résistance à l'humidité, une grande flexibilité et une grande polyvalence, ce qui en fait un très bon choix pour la fabrication de vêtements et de chaussures, ainsi que pour renforcer l’arrière des moquettes et des tapis.

Colles liquides à base de polyuréthane

Conçus pour une utilisation dans des conditions environnementales extrêmes, les colles liquides à base de polyuréthane (PUR) sont des produits réactifs qui durcissent au contact de l’humidité. Ce type de réaction chimique permet à la colle d’adhérer à des supports à faible énergie de surface qui sont difficiles à coller. Leurs caractéristiques incluent une forte adhérence et une résistance exceptionnelle au froid, à la chaleur et à l’humidité. Ces colles sont couramment utilisées dans les applications d’emballage flexible.

Les colles liquides à base de polyuréthane produisent des liaisons extrêmement durables et très élastiques. Réagissant à l’humidité ambiante, ces colles forment par réticulation une liaison thermodurcissable. Ils présentent des temps ouverts courts, sont faciles à appliquer et à nettoyer. Ces produits sont conçus pour coller des matériaux tels que la moquette, le bois, la mousse, le métal et la plupart des plastiques entre eux. Ils ne sont pas recommandés pour le vinyle (PVC), le polypropylène, le polyéthylène et les polyoléfines.

Additifs pour applications à base d’eau

Certaines colles à base d’eau contiennent des additifs tels que des surfactants et des émulsifiants pour en stabiliser la chimie. D’autres ingrédients sont parfois ajoutés, comme des agents antimousse, des biocides, des pigments, des ignifugeants, des agents antistatiques et des agents mouillants, pour améliorer les performances de la colle suivant les besoins.

Faisant généralement partie des formulations de colle en phase aqueuse pour les applications d’emballage en papier, les additifs jouent un rôle important dans les différents processus d’application du papier. L’additif le plus courant sont les résines résistantes à l’eau. Ces formulations rendent le produit étanche ou résistant à l’humidité. Ces additifs se lient aux molécules d’amidon, ce qui rend la dissolution du mélange par l’eau plus difficile.

Les colles contenant des additifs résistants à l’eau (WRA) doivent être utilisées dans un certain délai après l’ajout de l’agent de réticulation. Dans de nombreux cas, un colorant est incorporé dans la formulation pour indiquer visuellement aux opérateurs que l’additif a été ajouté à la colle. Lors de l’utilisation d’additifs, les fabricants doivent tenir compte des points suivants:

• Utilisation d'une colle fraîche (soit, moins de 4 heures après l’ajout de la résine)
• Objectif de viscosité compris entre 32 et 38 secondes
• L’obtention d'un extrait sec plus élevé (26% +) donne de meilleurs résultats

Système de dilution Merlin

Les colles en phase aqueuse concentrées sont utilisées sur divers marchés. Il n’existe pas de norme industrielle concernant la dilution des colles à l'extrait sec ou à la viscosité souhaitée, ce qui peut entraîner des variations au niveau des performances et de l’utilisation. Le système de dilution Merlin est un système de dilution en ligne destiné aux colles concentrées, ce qui permet un processus entièrement automatisé et remplace ainsi la dilution manuelle. L’adhésif est fourni « à la demande » à partir des réservoirs de stockage. Cela élimine la manutention des seaux, ce qui protège les opérateurs de l’exposition aux produits chimiques.

Principalement utilisé par les fabricants de mouchoirs et serviettes, le système de dilution Merlin :

• Élimine le risque de contamination
• Contrôle/ajuste la concentration de l’adhésif
• Fait correspondre l'extrait sec aux exigences de l'application
• Réduit les variations de concentration de la colle

Système de transfert par extrusion

Pour les consommateurs, la douceur et l’absorption des mouchoirs et des serviettes sont des propriétés importantes. La qualité est souvent sacrifiée au profit de l’efficacité sur les chaînes de production des mouchoirs et serviettes. L'utilisation de bacs ouverts génère des problèmes de projections et de maintien des propriétés de collage. Le système de transfert par extrusion est un investissement courant car il permet une chaîne de production plus propre et plus efficace.

L’installation d’un système de transfert par extrusion élimine le besoin de nettoyer/retirer le bac, et cela réduit les risques liés à la sécurité qui sont associés au nettoyage de l’équipement. Autre avantage: les fabricants peuvent utiliser des adhésifs plus performants, adaptés à des besoins de production spécifiques. Les résultats de nombreuses installations de système incluent les points suivants:

• Durée de fonctionnement améliorée de 5 à 22 minutes par période de 12 heures
• Réduction des taux d’ajout de 15 à 50%
• Réduction des déchets de 35 à 50%
• Amélioration de la sécurité de l’opérateur grâce à un nettoyage réduit

Systèmes de surveillance des adhésifs à base d’eau

Le fait de comprendre l’utilisation des colles (niveaux d’application et facteurs environnementaux) fournit des informations opérationnelles pour les applications d’adhésifs à base d’eau. Ils sont conçus avec une série de capteurs qui transmettent des données en temps réel à un tableau de bord, ce qui permet d’optimiser la consommation de colle et de réduire les temps d’arrêt sur la chaîne de production. Le système peut également informer les opérateurs de toute défaillance ou de tout dysfonctionnement de l’équipement pour adhésif à base d’eau.

Lorsqu’un lot actif se trouve sur la chaîne de production, en marche ou non, des informations de base s’affichent. Ces données comprennent l’heure de début, l’heure de fin, si le lot est terminé et des informations générales sur les colles à base d’eau (par exemple, la marque, le nom de l’adhésif et les numéros d’identification). Cela fournit à l’opérateur des détails pertinents et permet de repérer toute divergence avec les conditions d’usine. Les systèmes de surveillance de Henkel sont les suivants:

• Conditions environnementales pour garantir une adhérence optimale
• Détails de consommation pour s’assurer que les quantités d’application sont comprises dans la plage
• Données sur le processus d’application pour identifier les interruptions et suivre l’efficacité

Technologie de formation de mousse AEROBOND

Les applications de contrecollage et deformation de cannelure nécessitent un équilibre précis de l’humidité dans les adhésifs utilisés.  Si la densité est incorrecte, cela entraîne une ondulation déformée ou un gondolage. La technologie de formation de mousse AEROBOND injecte de l’air dans le flux d’adhésif pour abaisser la densité, ce qui réduit la quantité appliquée.  De plus, la rhéologie est améliorée et garantit une application précise de la colle.

Le moussage est un procédé clé des systèmes de dosage des films minces utilisés dans les applications de litho-lamination. Pour atteindre les vitesses de production les plus élevées possible, l’adhésif doit avoir un très fort tack humide pour éviter le soulèvement des bords. En diminuant la densité de la colle, on peut produire sur des vitesses de ligne élevées tout en limitant les effets de décomplaxge et de soulèvement des bords. Le procédé de moussage permet également un défibrage à 100%.

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