Chimie des adhésifs 101 : associer les étiquettes aux surfaces d’application

Pour choisir l’adhésif d’une étiquette selon la surface, vérifiez trois choses : le matériau de la surface, les températures qu’elle subit et la durée de vie voulue de l’étiquette. Le matériau détermine si l’adhésif peut bien s’étaler et adhérer. La température et la durée de vie orientent ensuite vers un adhésif acrylique, à base de caoutchouc ou à la silicone.

Pourquoi la surface compte le plus

Un adhésif sensible à la pression est un solide mou et collant. Il adhère en s’écoulant jusqu’à un contact étroit avec la surface. C’est ce qu’on appelle le mouillage. La qualité du mouillage dépend de l’énergie de surface du matériau, mesurée en dynes par centimètre (dynes/cm).

Un liquide s’étale sur une surface quand l’énergie de cette surface est plus élevée que la sienne. Selon Avery Dennison, la plupart des adhésifs se situent entre 36 et 39 dynes/cm. Les surfaces bien au-dessus de ce seuil sont faciles à coller. Sous ce seuil, l’adhésif a tendance à perler au lieu de s’étaler, comme l’eau sur une voiture fraîchement cirée.

Énergie de surface typique des matériaux courants

3M classe les matériaux sous environ 36 dynes/cm comme matériaux à faible énergie de surface (LSE, pour low surface energy). Voici des valeurs typiques tirées du guide de collage de 3M, en dynes/cm :

• Acier inoxydable : 700 à 1 100
• Aluminium : environ 840
• Verre : 250 à 500
• Polyester (PET) : environ 43
• ABS et polycarbonate : environ 42
• PVC rigide : environ 39
• Polyéthylène (PE) : environ 31
• Polypropylène (PP) : environ 29
• PTFE : environ 18

Les métaux, le verre et la plupart des plastiques techniques s’étiquettent facilement avec un adhésif acrylique permanent standard. Le PE et le PP posent le plus souvent problème. Ils exigent un adhésif conçu pour les plastiques LSE, ou un traitement de surface, comme le traitement corona ou à la flamme, qui augmente l’énergie de surface avant l’étiquetage.

Peinture en poudre et surfaces texturées

La peinture en poudre n’est pas un matériau unique. Son énergie de surface varie beaucoup selon la résine et les additifs. Comme le souligne 3M, l’étiquette adhère au revêtement, et non au métal en dessous. Certaines peintures en poudre s’étiquettent facilement. D’autres se comportent comme des plastiques LSE. Faites toujours un essai sur le fini réel.

La texture est un problème distinct. Une surface rugueuse ou grenée ne réduit pas l’énergie de surface, mais elle réduit la zone que l’adhésif peut toucher. Un adhésif plus épais, plus mou et à pouvoir collant élevé remplit mieux la texture.

Acrylique, caoutchouc ou silicone : comment ils se comparent

Adhésifs acryliques

Les acryliques sont le choix le plus courant pour les étiquettes durables. 3M indique qu’ils adhèrent à la plus grande variété de matériaux et qu’ils résistent bien au vieillissement. Ils résistent aussi aux rayons UV et à de nombreux produits chimiques. En contrepartie, un acrylique atteint sa pleine force plus lentement qu’un adhésif à base de caoutchouc.

Adhésifs à base de caoutchouc

Les adhésifs à base de caoutchouc (naturel ou synthétique) offrent un pouvoir collant initial rapide et élevé à moindre coût. Ils adhèrent bien aux plastiques LSE, au carton ondulé rugueux et aux surfaces imparfaites. Ils résistent moins bien aux UV, à la chaleur et aux solvants. Ils conviennent donc aux étiquettes à durée de vie plus courte, comme les étiquettes de cartons et d’expédition.

Adhésifs à la silicone

Les adhésifs à la silicone couvrent la plage de températures la plus large. 3M les évalue de -40 °C à plus de 260 °C (de -40 °F à plus de 500 °F). Ils adhèrent aussi aux surfaces en silicone. Ils coûtent plus cher et adhèrent moins fortement aux surfaces ordinaires. On les réserve donc aux applications à haute température.

Température de service et température d’application

La fiche technique d’une étiquette indique deux températures. La plage de service est ce que l’étiquette peut supporter une fois collée. La température minimale d’application est la température la plus basse de la surface à laquelle on peut la poser. Il s’agit de caractéristiques propres à chaque produit, et non de règles fixes pour chaque famille d’adhésifs. Voici trois exemples tirés des fiches techniques de Zebra Technologies :

• Zebra Z-Select 1500D (acrylique) : pose à 0 °C (32 °F) ou plus; plage de service de -20 °C à 50 °C (de -4 °F à 122 °F)
• Zebra PolyPro 3000T High-Tack (caoutchouc) : pose à -5 °C (23 °F) ou plus; plage de service de -40 °C à 70 °C (de -40 °F à 158 °F)
• Zebra 8000T All-Temp (acrylique) : pose à -29 °C (-20 °F) ou plus; plage de service de -54 °C à 93 °C (de -65 °F à 199 °F)

Une étiquette standard posée sur une boîte froide risque de ne jamais adhérer, même si elle résisterait au froid une fois posée. Utilisez un produit conçu pour la pose à froid, ou étiquetez les produits avant leur entrée en entreposage frigorifique.

Laissez à l’adhésif le temps d’adhérer

Le temps de prise est le temps dont un adhésif a besoin pour atteindre sa pleine force. Dans un de ses guides d’application, 3M indique qu’à la température ambiante, un adhésif sensible à la pression atteint environ 50 % de sa force finale après 20 minutes, 90 % après 24 heures et 100 % après 72 heures. Les fiches techniques de Zebra prévoient environ 24 heures avant que la pleine plage de service s’applique.

Une pression ferme et uniforme aide l’adhésif à s’écouler dans la surface. Une surface propre et sèche aide aussi. La poussière, l’huile, l’humidité et les agents de démoulage nuisent tous au contact.

Comment tester une étiquette avant de la déployer

• Adhérence au pelage : les méthodes PSTC-101 et ASTM D3330 mesurent la force nécessaire pour décoller une étiquette, habituellement à 180°.
• Résistance au cisaillement : les méthodes PSTC-107 et ASTM D3654 mesurent combien de temps une étiquette tient sous une charge constante parallèle à la surface, y compris à haute température.
• Essai sur le terrain : posez des étiquettes sur de vraies pièces, sur votre propre chaîne. Exposez-les ensuite à la chaleur, au froid, à l’eau et aux produits chimiques qu’elles subiront.

Les résultats de laboratoire sur des panneaux d’essai en acier permettent de comparer les produits. Ils ne remplacent pas un essai sur votre propre surface.

Liste de vérification pour faire le bon choix

1. Nommez le matériau et le fini de la surface, y compris tout revêtement ou traitement.
2. Notez les températures les plus basses et les plus élevées, à la pose et en service.
3. Énumérez les expositions, comme les rayons UV, l’eau, les huiles, les solvants et les produits de nettoyage.
4. Déterminez si l’étiquette doit être permanente ou amovible, et combien de temps elle doit durer.
5. Testez des échantillons sur de vraies pièces avant de commander en grande quantité.

Questions fréquentes

Pourquoi les étiquettes se décollent-elles des contenants en plastique?

Beaucoup de pots, de seaux et de bouteilles sont faits de PE ou de PP, qui ont une faible énergie de surface (environ 29 à 31 dynes/cm). Un acrylique standard ne peut pas bien les mouiller. Utilisez un adhésif conçu pour les plastiques LSE, ou demandez à votre fournisseur de contenants des pièces traitées corona.

Quel adhésif convient aux étiquettes pour congélateur?

Choisissez une étiquette conçue pour la pose à froid, et pas seulement pour le service à froid. Vérifiez la température minimale d’application sur la fiche technique. Certains produits, comme la Zebra 8000T All-Temp, peuvent être posés jusqu’à -29 °C (-20 °F).

Combien de temps faut-il attendre après la pose?

La plupart des fiches techniques prévoient environ 24 heures avant que la pleine plage de service s’applique. La pleine force d’adhérence peut prendre jusqu’à 72 heures à la température ambiante.

Quel adhésif résiste le mieux à la chaleur élevée?

Les adhésifs à la silicone résistent le mieux à la chaleur, jusqu’à plus de 260 °C (500 °F). Pour une chaleur modérée, certaines étiquettes acryliques sont conçues pour environ 93 °C (199 °F).

ProVision Labels d’Ahearn & Soper aide les équipes à choisir le bon matériau d’étiquette et le bon adhésif selon leur surface et leurs conditions d’utilisation. Parlez à notre équipe de la surface que vous devez étiqueter.