Aptitude au collage

Le collage est utilisé pour assembler des surfaces de carton de manière permanente. On y recourt également pour monter et fermer des boîtes et remplir différentes fonctions sur les produits graphiques. L’aptitude au collage revêt donc une grande importance. On confère cette propriété au carton par le choix judicieux du système d’encollage, de la résistance au délaminage et de la couche.

Les relieurs qui produisent des couvertures de livre de poche ont besoin d’un carton possédant une très bonne aptitude au collage. La couverture ne doit ni se casser, ni délaminer. La liaison collée doit être la partie la plus résistante du livre.

Le concepteur qui crée des montages originaux en carton a besoin d’un matériau élastique, solide et tenace, facile à coller avec des adhésifs courants. Des liaisons fortes sont nécessaires, en particulier lorsque la colle est appliquée par petits points.

L’aptitude au collage est importante pour obtenir un rendement élevé de la ligne de conditionnement et une bonne machinabilité. Le joint collé doit aussi résister, pendant toute la durée de son utilisation, aux forces induites par le contenu de l’emballage.

Le choix du carton

Si la ligne de conditionnement est un système automatique à grande vitesse, une bonne aptitude au collage revêt une importance vitale. Il faut en tenir compte dans le choix du carton. Le joint doit se fixer rapidement et ensuite résister à la charge induite par le produit. Il doit rester intact aussi longtemps que le carton est utilisé.

Un carton solide avec de bonnes propriétés de surface – solidité et absorption – est indispensable pour une bonne aptitude au collage. Le traitement préliminaire de la surface, l’encollage de surface, et la composition de la couche sont des éléments décisifs de l’aptitude au collage. Les exigences du carton varient selon le type d’adhésif utilisé, ce dernier est donc un composant à ne pas négliger au moment du choix du carton.

Le carton intérieur bois (pâte mécanique avec jets extérieurs en pâte chimique) et le carton homogène blanchi (pâte chimique blanchie uniquement) fournissent tous deux une excellente aptitude au collage.

Caractéristiques de l’aptitude au collage

Le critère reconnu de l’aptitude au collage est le comportement au déchirement d’un joint de colle entre une surface couchée et, généralement, le verso d’un rabat de boîte en carton. Pour obtenir un collage correct, le carton doit être solide (cohésion interne). S’il ne l’est pas, la fibre se déchire d’abord et on conclut à tort à une bonne aptitude au collage. L’aptitude au collage demande donc simultanément résistance et déchirement de la fibre.

La méthode ne révèle pas la résistance réelle du joint par comparaison entre divers matériaux puisque le joint cède toujours au point le plus faible. L’aptitude au collage d’un carton diffère selon le système de collage envisagé : système à base aqueuse ou système hot-melt.

L’aptitude au collage avec les systèmes à base aqueuse se mesure par le comportement à l’arrachage d’un joint de colle sec entre deux surfaces de carton. La liaison formée par la colle doit être suffisamment forte pour qu’on puisse manipuler la boîte dès sa sortie de la colleuse. Pour cela, la colle doit présenter des propriétés d’absorption qui conviennent au carton et au procédé utilisé sur la ligne de collage. On recherchera un rapport élevé entre solidité de surface et cohésion interne. Le déchirement des fibres et une grande résistance en cours d’essai prouveront la bonne adhérence de la colle. On s’efforcera de réaliser un équilibre entre l’aptitude au collage et le comportement à l’impression (absorption d’encre et maculage).

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Évaluation de l’aptitude au collage

Un joint de colle cède au point le plus faible. L’aptitude au collage est une propriété sans dimensions, descriptive du comportement d’un joint de colle soumis à une charge conçue pour briser la liaison. Si le joint de colle ne peut être rompu qu’en provoquant une rupture des fibres, on peut le considérer comme bon : ce comportement correspond à un rapport favorable entre la résistance du joint collé et la résistance interne du substrat. L’adhésif lui-même est l’élément le plus résistant de la liaison.

Si le joint de colle cède ou si la liaison se rompt dans la couche, la performance est jugée médiocre.

Aptitude au collage avec système hot-melt

Vérification d'un joint de colle

L’aptitude au collage avec système hot-melt est le comportement à l’arrachage d’un joint de colle hot-melt entre une surface couchée et, généralement, le verso d’un rabat de boîte en carton. Ici également, un rapport élevé solidité de surface/cohésion interne est indispensable, de même qu’une bonne mouillabilité. Le déchirement des fibres sera l’indice d’une liaison correcte (c’est-à-dire que la bande de carton arrachée entraînera tout le joint de colle, la couche du carton ainsi que des fibres de la surface du carton). Une liaison fragile qui se rompt au niveau de la couche dénote une performance médiocre.

Si la surface du carton est suffisamment solide, le déchirement des fibres sera le signe d’une liaison correcte et bien fixée. En première approximation, on peut dire qu’une couche qui montre une bonne aptitude au collage aura également une bonne aptitude au collage hot-melt. Pour une composition donnée de la couche, il faut trouver un compromis entre, d’une part, sa résistance et son aptitude au collage hot-melt, et, d’autre part, ses propriétés en matière d’absorption d’encre et de maculage.

Différentes caractéristiques de surface

Une bonne aptitude au collage est un élément important d’optimisation de la surface du carton. Le couchage pigmenté, appliqué après l’encollage de surface, doit contenir des liants pour être suffisamment solide et résistant aux sollicitations du procédé d’impression et conférer l’aptitude au collage. Toutefois, un excès de liants risque de rendre le couchage insuffisamment absorbant pour le procédé d’impression – ce qui est preuve de la complexité de l’équilibre de la couche.

Une enduction plastique a une tension de surface relativement faible à cause de la nature chimique du plastique. La plupart des colles ne mouillent pas la surface. Par conséquent, l’enduction doit toujours subir une oxydation de surface par décharge électrique corona ou à la flamme, procédés qui améliorent la polarité du plastique grâce à l’apport d’oxygène dans les molécules de la surface.

Propriétés déterminantes

Les propriétés du carton énumérées ci-dessous sont décisives pour l’aptitude au collage:
• solidité de surface
• résistance à la traction
• résistance à la compression
• planéité et stabilité dimensionnelle
• performance de rainage
• tension de surface et mouillabilité
• absorption et prise de la colle
• délaminage, cohésion interne.

Équipement de mesure

L’aptitude au collage est évaluée à la fois en cours de production, ce qui nécessite un test rapide, et lors de l’étape de contrôle final du produit, la méthode d’essai pouvant alors être proche des conditions réelles d’utilisation,il peut alors prendre plus de temps.

Cette situation explique dans une certaine mesure l’absence de méthode reconnue sur le plan international. La grande diversité des exigences a donné naissance à une multitude de méthodes.

Méthode
  Appareil
  Colle
  Description
Test de collage   Testeur de qualité adhésive PIRA
  Hernia 2334
(colle forte)
Hernia 1161
(colle faible)
  L’essai d’aptitude au collage consiste à appliquer la colle au recto du carton. Le joint de colle est pressé contre le verso du carton de façon à former une liaison dans des conditions normales. On laisse sécher le joint pendant six heures au moins, on le déchire et on examine le niveau de déchirure des fibres.
Vitesse de prise de liaison Assti   ASSTI = Instrument de mesure de vitesse de prise de la colle
  Colle émulsion
  L’essai de vitesse de prise de colle ASSTI consiste à réaliser un joint de colle avec une colle émulsion. On maintient les échantillons comprimés sous pression constante pendant des périodes de plus en plus longues jusqu’à ce que le joint reste intact lorsqu’on supprime la pression.
Temps jusqu’à la déchirure de la fibre   Testeur Sheencube 75 μm
  Colle émulsion
  La méthode du temps écoulé jusqu’à la déchirure des fibres commence par la création d’un joint de colle émulsion. On mesure le temps nécessaire pour réaliser une liaison carton sur carton capable d’arracher les fibres.
Essai de liaison acétate   Testeur Sheencube 75 μm Instron   Colle émulsion   L’essai de liaison acétate consiste à créer, avec une colle émulsion, un joint entre la surface du carton et un film d’acétate de cellulose. Au bout de 24 heures, on évalue la résistance du joint sec et le type de rupture.

 

 

 

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