Epoxy ou adhésif acrylique : Quel est l’adhésif le mieux adapté à votre projet ?

Les adhésifs époxy et les acryliques structurels sont deux produits adhésifs très couramment utilisés dans l’industrie. Ils sont tous deux très populaires en raison de leur grande force d’adhérence, mais il existe entre eux des différences essentielles qu’il convient de prendre en compte avant de choisir le bon produit pour votre application. Dans cet article, nous verrons ce que sont les époxydes et les acryliques structuraux, leurs similitudes et leurs différences, et comment savoir lequel convient le mieux à votre projet.

Epoxy et adhésif acrylique : leur nature chimique

Les époxydes et les acryliques structurels sont tous deux basés sur la chimie des polymères thermodurcissables. Cela signifie qu’une fois durcis, ni l’un ni l’autre ne peuvent être rendus liquides à nouveau par chauffage. Ils obtiennent tous deux leur haute résistance mécanique par réticulation, un processus par lequel les chaînes de polymères individuelles d’un adhésif se lient chimiquement pour former un réseau interconnecté au fur et à mesure du durcissement ou de la prise de l’adhésif. Toutefois, ils diffèrent par la structure de leurs monomères, leurs mécanismes de réticulation et les qualités adhésives qui en découlent.

Adhésifs époxy : Réseaux rigides à haute résistance

Les adhésifs époxy sont composés de deux éléments : une résine et un durcisseur. Lorsque les composants de la résine réagissent avec le durcisseur, ils forment des structures moléculaires rigides. Pendant le durcissement, ces molécules forment un réseau hautement réticulé.

En raison de cette structure étroitement liée, les époxydes :

• Développe une dureté et une résistance exceptionnelles
• Offre une forte résistance à la chaleur, aux produits chimiques et aux charges à long terme.
• Maintien de la stabilité dimensionnelle avec un rétrécissement minimal pendant la polymérisation

Cette rigidité fait des adhésifs époxydes des produits idéaux pour les applications où les composants doivent rester solidement fixés sous une contrainte constante. Leur rigidité signifie qu’ils sont généralement moins capables d’absorber les chocs, les vibrations ou les mouvements. Toutefois, ils peuvent être formulés pour le faire si nécessaire.

Adhésifs acryliques structuraux : Réseaux résistants et flexibles

Les adhésifs acryliques structurels sont fabriqués à partir de composants liquides à réaction rapide qui forment rapidement de longues chaînes moléculaires, qui s’assemblent ensuite en un réseau solide. Ce réseau tend à être plus flexible et moins rigide que celui des époxydes. Les acryliques structurels sont basés soit sur des acrylates standard, soit sur des monomères de méthacrylate tels que le méthacrylate de méthyle (MMA). Les adhésifs acryliques ont tendance à :

• Absorber l’énergie au lieu de se fissurer
• Performant en cas d’impact, de vibration et de charge cyclique
• Durcissement nettement plus rapide que les époxydes standard
• Adhésion fiable même sur des surfaces imparfaites ou légèrement contaminées

Leur structure moléculaire confère aux acryliques structurels une réputation de robustesse et de facilité d’utilisation, ce qui les rend bien adaptés à la fabrication à grande vitesse et aux environnements d’assemblage exigeants.

Les différents types d’acryliques structurels

Il existe plusieurs types d’adhésifs acryliques structuraux, qui présentent chacun des avantages et des inconvénients. Outre les MMA susmentionnés, il existe trois grands types d’adhésifs acryliques :

• Acryliques activés en surface
• Acryliques en une partie
• Acryliques en deux parties

Acryliques activés en surface

Ils nécessitent l’utilisation d’un initiateur ou d’un accélérateur avant le collage. Des produits tels que Permabond Initiator 41M ou Permabond A905 peuvent être utilisés à cette fin. Ils laissent une couche active à la surface du substrat qui réagit ensuite avec la résine de l’adhésif pour déclencher la polymérisation. Les acryliques activés en surface présentent l’avantage de ne pas nécessiter de mélange et d’offrir une résistance très rapide lorsqu’ils sont utilisés avec un initiateur.

Acryliques en une partie

Ils sont prêts à l’emploi (aucun mélange n’est nécessaire) et leur durcissement est souvent initié par la chaleur ou en anaérobiose (en présence de métal/absence d’oxygène). Leur vitesse de polymérisation et le développement de leur résistance peuvent être accélérés par l’utilisation d’un initiateur, comme pour les acryliques activés en surface. Ils sont faciles à utiliser et offrent une bonne force d’adhérence sur de nombreux substrats. Des produits tels que le Permabond TA437 entrent dans cette catégorie, offrant une excellente résistance à la chaleur et idéal pour le collage des aimants de moteurs.

Acryliques pré-mélangées en deux parties

Ils sont fournis dans des cartouches où les deux parties sont mélangées lors de la distribution par l’intermédiaire d’une buse de mélange statique. Cela signifie qu’aucun mélange manuel n’est nécessaire puisque le produit sort de la buse prêt à l’emploi. Ils offrent une force d’adhérence et des performances mécaniques élevées et peuvent souvent tolérer des températures plus élevées que d’autres acryliques. Toutefois, l’utilisation de buses de mélange statiques présente un risque de perte de produit en raison du séchage du produit à l’intérieur de la buse.

Les acryliques structurels étant très réactifs et moins dépendants d’un rapport de mélange stœchiométrique, ils peuvent être utilisés avec des buses de mélange plus courtes qu’un adhésif époxy. Certains grades peuvent également être appliqués “cordon sur cordon”, comme le Permabond TA440, où les faces A et B peuvent être appliquées l’une sur l’autre ou sur des parties opposées qui peuvent ensuite être prises en sandwich.

Adhésifs à base de méthacrylate de méthyle (MMA)

Les adhésifs MMA sont des adhésifs acryliques structurels à deux composants très résistants qui durcissent rapidement à température ambiante. Ils offrent une résistance élevée aux chocs et aux vibrations, ainsi qu’une force d’adhérence globale constante. Ils excellent dans le collage d’une grande variété de substrats, y compris des matériaux dissemblables. Toutefois, ils sont inflammables et sont donc considérés comme des produits dangereux à expédier en grandes quantités, et leur résistance à la température est limitée.

MMA vs non-MMA – avantages et inconvénients

Voici quelques-uns des avantages des MMA par rapport aux acryliques non MMA :

• Force d’adhérence élevée et constante
• Excellente résistance aux vibrations, aux chocs et aux contraintes
• Durcissement sans collage
• Protection de l’environnement grâce à la possibilité de coller dans un congé de raccordement.
• Certains MMA Permabond, comme le TA4208, contiennent des promoteurs d’adhésion qui permettent de coller à travers des surfaces huileuses ou des couches d’oxyde sans traitement de surface.

Les acryliques non-MMA présentent certains avantages :

• Plus sûrs à transporter et à manipuler – les MMA sont inflammables et étiquetés DG pour le transport.
• Plus facile à conserver – les MMA doivent être conservés au réfrigérateur, alors que les autres types d’acryliques peuvent être conservés à température ambiante.
• Les acryliques structurels non mélangés permettent de réduire les pertes.
• Plus facile à étaler sur une grande surface de collage
• Options à faible odeur disponibles
• Peut résister à des températures plus élevées – les MMA atteignent généralement une température maximale de 120°C (248°F).
• Certains durcissent et atteignent une bonne résistance beaucoup plus rapidement que les MMA – pensez aux acryliques activés en surface.

Toutes les époxies ne sont pas identiques !

Tout comme les acryliques structuraux, les époxydes ne sont pas tous identiques ! Il existe deux types de colles époxy : les époxy en 1 partie et les époxy en 2 parties. Les deux types permettent d’obtenir une résistance très élevée sur une grande variété de substrats, mais il existe des différences essentielles entre eux qui influent sur le choix de l’adhésif. Les époxydes en une partie sont vendues avec la résine et le durcisseur pré-mélangés, d’où le terme “en une partie”. Les époxys en deux parties, en revanche, sont vendues sous la forme d’une partie A et d’une partie B, et doivent être mélangées dans les proportions correctes avant d’être collées. De nombreuses colles époxy à deux composants Permabond sont vendues dans des cartouches munies d’une buse de mélange, ce qui signifie que la colle est mélangée dans la buse et qu’elle est prête à l’emploi. Toutefois, si vous achetez la colle en vrac, vous devrez d’abord mélanger manuellement les parties A et B, ce qui constitue une étape supplémentaire dans le processus de collage.

Une autre considération importante est que les époxydes en une partie nécessitent de la chaleur pour durcir. Cela se fait souvent par induction ou dans un four. Sans chaleur, les époxys monocomposants restent liquides et ne durcissent pas. Il est important de garder cela à l’esprit, car avec les époxys à un composant, votre processus de production et les pièces à coller doivent permettre une polymérisation à chaud. En ce qui concerne le stockage, les époxys à 1 composant doivent être conservés au réfrigérateur, tandis que les époxys à 2 composants peuvent être stockés à température ambiante.

Pour en savoir plus sur les époxydes en 1 et 2 parties, consultez cet article de fond.

Principales différences entre les époxydes et les acryliques

Nous savons donc que les époxydes et les acryliques structuraux sont des adhésifs solides et robustes qui atteignent une grande force d’adhérence grâce à la réticulation. Mais à part cela, comment savoir lequel choisir pour votre projet ? Vous trouverez ci-dessous les principales différences entre ces deux types d’adhésifs dans plusieurs domaines importants :

• Développement de la force et de la performance
• Compatibilité avec les substrats
• Durabilité (exposition à la température, aux produits chimiques et aux vibrations)
• Expédition et stockage
• Possibilité d’adaptation aux besoins de chaque projet
• Tarification

Commençons !

Epoxy contre acrylique : développement de la résistance et performance

Il existe de grandes différences dans la rapidité avec laquelle les adhésifs époxy et les acryliques structurels acquièrent de la résistance. Les époxydes en une partie sont en fait très rapides à développer leur résistance en raison de leur polymérisation à chaud. La résistance totale peut être atteinte en moins d’une heure dans certains cas, en fonction de l’adhésif et de la méthode de chauffage. Les époxydes à deux composants, en revanche, durcissent à température ambiante, mais leur durcissement peut être accéléré par l’utilisation de la chaleur. Plus l’environnement de durcissement est chaud, plus le durcissement est rapide, et vice versa. Une résine époxy bi-composant standard durcie à température ambiante (23°C/73°F) met entre 24 et 48 heures pour atteindre sa pleine résistance. Les systèmes époxy à base de mercaptan, plus onéreux, durcissent toutefois beaucoup plus rapidement, atteignant leur pleine résistance à température ambiante en 3 à 4 heures.

Les adhésifs acryliques structurels atteignent rapidement une résistance élevée à température ambiante, en fonction de la technologie utilisée. À 23°C (73°F), un MMA est susceptible d’atteindre une bonne résistance en seulement 2 à 3 heures. Un acrylique activé en surface, lorsqu’il est utilisé avec un initiateur ou un activateur, peut atteindre une résistance utile en seulement 5 minutes !

En termes de performances, les époxydes ont tendance à être plus rigides que les acryliques. Ils offrent une résistance élevée au cisaillement et à la compression, mais, à l’exception de certains grades durcis, une résistance au pelage assez faible. Les adhésifs acryliques, quant à eux, présentent une résistance élevée au cisaillement et au pelage, ainsi qu’une bonne résistance aux chocs et aux vibrations. Le tableau ci-dessous donne quelques valeurs de résistance au cisaillement et au pelage sur l’acier et l’aluminium.

Lauréat: Acryliques structurels

Epoxy ou acrylique : compatibilité des substrats

Les époxydes sont excellents sur les métaux, les composites et les céramiques, mais leurs performances sont limitées sur les plastiques. Elles ne peuvent pas adhérer à des surfaces huileuses ou contaminées, mais elles peuvent être peintes ou recouvertes d’un revêtement en poudre après durcissement.

Les acryliques structurels adhèrent bien aux métaux, aux composites, aux céramiques et au verre. En outre, nombre d’entre eux offrent de bonnes performances sur les plastiques, même sur les plastiques difficiles comme les polyoléfines et le nylon. Certains acryliques structuraux, comme le Permabond TA4208 Black, sont capables d’adhérer à travers des surfaces huileuses et des couches d’oxyde, comme celles que l’on trouve sur l’aluminium.

Lauréat: Acryliques structurels

Epoxy ou acrylique : durabilité

Les époxydes ont une excellente résistance à l’environnement, ce qui les rend particulièrement adaptés aux applications extérieures. Des produits comme le Permabond ET503, un époxy à deux composants, sont idéaux pour les applications extérieures et peuvent durcir à des températures aussi basses que 5°C (41°F). Les époxydes ont également une bonne résistance à l’eau (même à l’eau salée) et à l’humidité, et supportent bien les solvants polaires. Toutefois, en ce qui concerne la température, les époxydes à deux composants de qualité standard ont tendance à ne pas résister à la chaleur ou au froid extrêmes, ce qui nécessite normalement une polymérisation secondaire à la chaleur. Les époxys à un composant, comme l’ES5516, conviennent mieux dans ce cas. Comme elles peuvent être assez rigides et raides une fois durcies, par rapport aux acryliques structurels, les époxydes sont moins capables de résister aux chocs et aux vibrations.

Les adhésifs acryliques structuraux offrent également une excellente résistance à l’environnement, mais peut-être pas aussi élevée que celle d’un époxy. Ils résistent également bien aux contraintes, aux chocs et aux vibrations, et il existe des qualités pour les hautes températures.

Gagnant: Les deux

Epoxy ou acrylique : expédition et stockage

Les époxydes sont considérées comme des marchandises dangereuses (mais pas dangereuses) pour le transport. Les époxys en une partie doivent idéalement être conservées au réfrigérateur, car elles peuvent commencer à s’épaissir lorsqu’elles sont stockées à température ambiante. Les époxys en deux parties peuvent être stockées à température ambiante et ont une durée de conservation de 12 mois, que ce soit en cartouches ou en vrac.

Les MMA sont considérés comme des marchandises dangereuses (MD) pour le transport maritime en raison de leur nature inflammable. Il est donc plus difficile et plus coûteux de se les procurer, même si de petites quantités suffisent généralement. Ils doivent être conservés au réfrigérateur et leur durée de conservation peut être quelque peu limitée lorsqu’ils sont achetés en vrac. Les acryliques non-MMA, en revanche, n’ont pas ces limitations puisqu’ils ne sont pas inflammables et peuvent être conservés à température ambiante.

Gagnant: Epoxies

Epoxy vs acrylique : possibilité d’ajustement/personnalisation

Les adhésifs époxy sont très personnalisables. Il est assez facile de modifier leur rhéologie (épaisseur), leur vitesse de durcissement, leur couleur, leur résistance à la température et leur ténacité. Il est également possible de les rendre conformes aux normes alimentaires pour répondre aux restrictions de la FDA et de l’UE. Les formulations étant généralement stables, il n’est normalement pas nécessaire d’effectuer des tests de stockage à long terme avant d’utiliser un époxy personnalisé.

Certains acryliques structurels, en revanche, sont difficiles à personnaliser, car cela peut entraîner une instabilité de l’adhésif. Ce problème concerne principalement les acryliques structurels à base de MMA. Il n’est pas impossible de les personnaliser, mais cela prend beaucoup plus de temps qu’avec un époxy. Aucun acrylique structurel ne peut être rendu conforme aux normes alimentaires car il contient des matières premières figurant sur la liste des substances interdites pour le contact alimentaire, telle qu’elle est établie par la FDA et l’UE.

Gagnant: Epoxies

Epoxy ou acrylique : prix

Les acryliques structurels MMA sont généralement beaucoup plus chers que n’importe quel type d’époxy. Les qualités non MMA ont un prix similaire à celui des époxydes mercaptans ou durcis, et toutes ces qualités sont beaucoup plus chères que les époxydes standard.

Gagnant: Epoxies

En résumé, les époxy :

• Offre une grande force d’adhérence
• Peut être assez rigide une fois durci
• Ils sont efficaces sur les métaux, les céramiques et les composites, mais pas sur les plastiques.
• Excellente résistance à l’environnement
• Peut présenter une bonne résistance à la chaleur
• Facilement personnalisable
• sont plus faciles à expédier et à stocker
• Peut être de qualité alimentaire

Alors que les acryliques structurels :

• Offre une grande force d’adhérence
• Adhère bien aux métaux, aux céramiques, aux composites et aux plastiques.
• Bonne durabilité
• Peut être plus complexe à expédier (MMA)
• sont plus difficiles à personnaliser (MMA)
• Tendance à être plus cher

Epoxy vs acrylique : comment choisir entre les deux et exemples de cas d’utilisation

Nous allons maintenant nous concentrer sur certains besoins spécifiques de nombreux fabricants et sur le type d’adhésif que nous recommandons dans chaque cas.

• Si vous avez besoin d’un adhésif solide et qui durcit rapidement, choisissez un acrylique structurel ou un époxy à base de mercaptan: Choisissez un acrylique structurel ou un époxy à base de mercaptan.
• Si vous avez une grande surface de collage: Les deux peuvent fonctionner, mais veillez à éviter un MMA dans ce cas, car ils ne s’étalent généralement pas aussi facilement sur une grande surface.
• Si votre application implique des surfaces huileuses/grasses ou des couches d’oxyde: Choisissez un acrylique tel que Permabond TA4208.
• Si vous avez besoin d’une longue durée de vie en pot/temps d’ouverture: Un époxy standard ou un acrylique standard sont tous deux de bonnes options. Évitez les acryliques à base de MMA, car ils ont tendance à avoir un temps d’ouverture beaucoup plus court.
• Si votre application est exposée à des conditions environnementales sévères: Un époxy sera probablement mieux adapté. Envisagez un produit durci tel que le Permabond ET503.
• Si votre application implique des plastiques tels que le polyéthylène, le polypropylène ou le nylon: Utilisez un acrylique. La gamme Permabond TA46XX d’acryliques structurels colle les plastiques difficiles sans nécessiter de traitement de surface. Le Permabond TA4550 colle très efficacement de nombreux types de nylon.

Autres considérations

• Si votre application nécessite une résistance à la chaleur: Les deux conviennent. Permabond ES5516 est une résine époxy monocomposante idéale pour le collage des aimants de moteurs de classe H dans les véhicules électriques. Le Permabond TA437 (acrylique structurel) est également idéal pour le collage des aimants et résiste à des températures allant jusqu’à 200°C/392°F.
• Si vous avez besoin d’un adhésif alimentaire: L’époxy est la solution. Les acryliques structurels ne peuvent pas être rendus aptes au contact alimentaire selon les normes de la FDA ou de l’UE. Permabond ET5164 est un époxy à deux composants qui répond aux réglementations de la FDA et de l’UE en matière de contact alimentaire.
• Si vous souhaitez un produit personnalisé: Un époxy est généralement plus facile à personnaliser qu’un acrylique structurel. Les MMA, en particulier, sont difficiles à personnaliser.
• Pour faciliter l’expédition: Dans l’ensemble, les époxydes sont plus faciles à transporter. Les MMA, qui sont des acryliques courants et populaires, sont considérés comme des DG en raison de leur inflammabilité.
• Si le prix est un problème: Une résine époxy sera probablement moins chère, surtout si elle est achetée en gros.

Réflexions finales

Les époxydes et les acryliques structurels sont tous deux des adhésifs solides et durables qui offrent toute une série d’avantages aux fabricants. Leur utilisation dans l’industrie est très répandue et les deux continueront à être populaires au fur et à mesure que de nouvelles innovations seront apportées aux produits. Nous avons souligné ici quand et pourquoi vous pouvez choisir un époxy ou un acrylique structurel pour votre projet, mais si vous souhaitez obtenir de l’aide supplémentaire ou discuter de votre application avec nous, n’hésitez pas à contacter notre équipe technique.