Ruban adhésif sensible à la pression

Demandeur : Novatech International NV
Inventeurs : Kristof Van Havenbergh; Ken Meerbergen; Gunther Dreezen
Numéro de brevet : EP4372061
Date de publication : 2024-05-22
 

Novatech International NV a breveté un ruban adhésif sensible à la pression basé sur une composition adhésive qui est durcie par exposition aux UV et qui est encore durcissable à l'humidité. Le brevet décrit également sa méthode de production et le collage de substrats à l'aide de ce ruban adhésif innovant.

Il existe une large gamme d'adhésifs haute performance, dont les propriétés et les applications varient selon les secteurs d'activité, notamment l'automobile, l'aérospatiale, la construction et le biomédical.
Les adhésifs sensibles à la pression (PSA) sont des adhésifs qui forment une liaison lorsqu'une pression est appliquée. Les PSA sont souvent utilisés sous la forme de rubans de montage, communément appelés rubans PSA. Ces rubans présentent généralement une forte adhérence immédiate, ce qui permet de monter immédiatement des objets sans qu'il soit nécessaire de les faire durcir. Ceci est rendu possible par la formation d'une connexion physique (c'est-à-dire la physisorption) causée par des forces électrostatiques telles que les liaisons hydrogène ou des forces électromagnétiques telles que les forces de van der Waals. L'application de la bande à haute pression permet un contact plus étroit et un meilleur mouillage de la surface, ce qui améliore la liaison physique. Il convient de noter qu'il ne se produit généralement pas de réaction chimique entre le ruban de montage et les objets.

L'un des inconvénients majeurs des rubans PSA actuels est que l'adhérence est moins robuste et souvent moins permanente. Le ruban de montage est donc moins adapté au montage d'objets lourds ou aux applications extérieures où il est exposé à l'humidité, à la température et aux rayons UV. Il est important de noter que les connexions réalisées à l'aide d'un ruban de montage sont généralement sujettes au vieillissement et deviennent moins solides avec le temps. Dans les cas extrêmes, cela peut entraîner le détachement de l'objet. Par conséquent, les rubans de montage ne sont jamais utilisés pour monter des objets lourds sans un mécanisme de fixation secondaire.

Les adhésifs liquides collent les objets entre eux par le biais d'une réaction chimique. Ce processus implique que l'adhésif passe de l'état liquide à l'état solide sous l'influence de l'humidité, de la température, de la lumière UV ou d'autres mécanismes (chimisorption). En raison du temps nécessaire à la réaction chimique, une colle de montage a un pouvoir adhésif immédiat limité, ce qui la rend moins facile à utiliser. L'adhésif doit être appliqué sur la surface de l'objet ou des objets dans un délai court et les objets doivent être fixés ensemble avant que la réaction chimique ne soit trop avancée. Ce n'est qu'après une période de durcissement déterminée que l'adhésif pourra supporter le poids de l'objet. Pendant la période de durcissement, il est essentiel de soutenir l'objet à l'aide d'un ruban adhésif ou d'une fixation mécanique. Une fois complètement durci, cet adhésif offre un certain nombre d'avantages. Sa grande force d'adhésion lui permet de résister aux conditions extérieures pendant plus de 10 ans, ce qui en fait un choix idéal pour les applications à long terme.

Les adhésifs autocollants à double durcissement combinent les avantages des PSA et des adhésifs liquides, offrant aux utilisateurs les avantages des deux. Ils présentent souvent des forces d'adhésion élevées et une grande facilité d'application. La majorité des APS à double durcissement combinent l'irradiation UV et les processus de durcissement thermique. Parmi les exemples connus d'APS à double durcissement, on peut citer les combinaisons d'acryliques et d'époxydes. L'un des avantages des PSA à double durcissement est qu'il est possible d'amener l'adhésif à un état de forte sensibilité à la pression de manière séquentielle. Une fois que l'adhésif a été enduit sur un substrat, l'énergie UV est appliquée pour faire avancer le processus de réticulation. Ce processus peut ensuite être poursuivi par des moyens thermiques une fois la liaison réalisée. Le principal inconvénient de ces PSA à double durcissement est qu'ils nécessitent un apport supplémentaire d'énergie ou de température avant que le durcissement ne soit achevé. La nécessité d'une énergie ou d'une chaleur supplémentaire réduit considérablement la convivialité et le potentiel d'application du produit.

Il existe un besoin constant de fournir des compositions adhésives alternatives présentant une forte adhérence initiale ainsi qu'une adhésion permanente, durable et à long terme. Il est nécessaire de disposer d'une composition adhésive à double réticulation facile à utiliser, ce qui signifie que la réticulation secondaire ne nécessite pas d'énergie ou de chauffage supplémentaire. En outre, il existe un besoin permanent pour une telle composition qui peut être appliquée comme une bande adhésive avec des propriétés sensibles à la pression.

L'invention propose un ruban adhésif sensible à la pression, obtenu par durcissement aux UV d'une composition adhésive. En outre, l'invention concerne un procédé de production d'un tel ruban adhésif et un procédé de collage de substrats à l'aide de ce ruban adhésif. Les compositions adhésives à la base du ruban adhésif sensible à la pression de la présente invention sont durcissables aux UV et à l'humidité. Les compositions doivent être durcies séquentiellement, d'abord par UV, puis par humidité.

Une composition adhésive à double durcissement offre une excellente adhérence initiale et une liaison chimique permanente après durcissement complet par réaction ultérieure avec l'humidité atmosphérique. Les deux mécanismes de polymérisation sont nécessaires pour obtenir les propriétés finales souhaitées du matériau. Il est en outre essentiel que le durcissement aux UV soit effectué avant le durcissement à l'humidité. L'adhésion immédiate ne peut être obtenue qu'en activant le système de séchage UV, tandis que le séchage secondaire à l'humidité est crucial pour augmenter la force d'adhésion et obtenir une liaison permanente.

L'invention est basée sur une composition adhésive comprenant à la fois des composants actifs aux UV et des composants durcissant à l'humidité. La composition adhésive présente une réactivité chimique (réticulation) sous l'effet de la lumière UV, phénomène attribué à la présence de monomères et, éventuellement, d'oligomères à fonction (méth)acrylate. L'adhésion immédiate ne peut être obtenue qu'en activant le système de séchage aux UV. En outre, la composition permet la formation d'un film adhésif après le durcissement aux UV, ce qui permet de séparer le mécanisme de durcissement aux UV initial et le mécanisme de durcissement à l'humidité ultérieur en termes de temps et de point d'utilisation. En outre, la composition adhésive comprend des polymères contenant des groupes silyles réactifs, qui permettent la réaction avec l'humidité atmosphérique. Pour cette deuxième réticulation, aucune chaleur ou énergie supplémentaire n'est nécessaire. La deuxième réaction à l'humidité est d'une importance capitale pour améliorer la force d'adhésion et obtenir une liaison permanente. Il est donc primordial que la polymérisation aux UV soit effectuée avant la polymérisation à l'humidité.