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La colle, nous nous en sommes tous déjà servi de très nombreuses fois. Que ce soit la simple colle à papier de nos années passées à l’école ou la colle surpuissante pour réparer nos bêtises et des objets cassés. Cependant, peu de gens savent vraiment comment la colle fonctionne et pourquoi elle fonctionne. Derrière cet outil si simple et accessible, se cachent des phénomènes physiques fascinants.
Le principe de la tension de surface
Le principe de la tension de surface s’applique à tous les liquides présents sur Terre et, donc, à la colle. Ce principe n’est pas vraiment au cœur du phénomène de collage de la colle, mais il en explique une partie et permet surtout de comprendre comment réaliser un collage de qualité. En effet, pour bien coller, la colle doit être étalée de manière homogène.
En fait, tous les liquides de la Terre subissent ce que l’on appelle la tension de surface. C’est un principe physique qui rend parfois difficile d’étaler un liquide parce qu’il implique que les molécules de ce liquide ont naturellement tendance à se regrouper. En fait, chaque molécule attire les autres molécules.
Les molécules à la surface sont celles qui subissent le plus cette tension. Par ailleurs, cette tension réduit la capacité collante de la colle puisqu’elle réduit sa capacité d’étalage et de pénétration des matériaux à coller. Pour qu’une colle soit le plus efficace possible, il faut que sa tension de surface soit inférieure à celle du matériau qu’elle doit coller. Ainsi, le lien entre les deux sera plus solide.
Le fonctionnement atomique de la colle
Aussi intéressante et importante que soit la tension de surface, ce n’est pas elle qui explique pourquoi la colle est collante. Elle explique seulement comment optimiser son usage en l’étalant correctement et en réduisant les bulles d’air. Effectivement, pour comprendre pourquoi la colle parvient à coller, il faut se tourner vers sa composition atomique.
Une colle est formée par différents types d’atomes bien particuliers. Ces atomes sont entourés d’électrons répartis par couches. Les électrons de colle ont la particularité d’avoir une couche extérieure qui aime être complète. Résultat, elle fera tout pour obtenir le nombre maximum d’électrons dans sa couche extérieure.
Ainsi, les atomes de colles et les atomes du matériau que vous cherchez à coller vont s’échanger autant d’atomes que nécessaires pour obtenir des couches extérieures complètes. Cet échange va créer une liaison particulièrement solide que l’on appelle covalente en physique et en chimie. Grâce aux échanges d’électrons permis par la nature de la colle, les atomes des deux matériaux seront solidement reliés.
Le concept de la liaison ionique
La liaison atomique est donc à l’origine de la solidité du lien que la colle crée entre deux matériaux que vous essayez de coller. Cependant, ce n’est pas la seule technique qui existe et certaines colles sont appelées « colles ioniques ». Pourquoi ? Parce qu’elles utilisent un procédé un tout petit peu différent des autres colles.
En fait, comme toutes les autres colles, les atomes de la colle vont récupérer des électrons du matériau pour compléter leur couche extérieure. Cependant, l’échange d’électrons entre le matériau et la colle va aussi modifier la nature de ces électrons. Ils vont devenir des ions négatifs et des ions positifs.
Ainsi, la couche extérieure de l’atome de colle disposera d’un électron du matériau qui va devenir un ion négatif. De son côté, l’atome de matériau va compléter sa couche extérieure avec un atome de colle qui va devenir un ion positif. Or, en physique, les ions négatifs et les ions positifs s’attirent. Résultat, la colle est encore plus puissante grâce à cette attirance.
Pourquoi la colle doit-elle durcir pour être efficace ?
L’immense majorité des colles que nous utilisons sont sous forme liquide. Cela permet de les étaler plus facilement, mais il faut aussi attendre qu’elles sèchent pour que les deux matériaux soient collés. Ce phénomène s’explique simplement par la présence d’un diluant ajouté par les fabricants. Il faut que le diluant s’évapore pour que les atomes de colles se durcissent et que les liaisons faites soient définitives.
Alors pourquoi les fabricants rendent-ils la colle liquide avec du diluant ? Tout simplement pour profiter de la tension de surface. Celle-ci rend plus difficile d’étaler la colle, mais cela lui permet aussi de s’appliquer plus facilement sur les matériaux dont la tension de surface est plus importante. Résultat, être liquide est le meilleur moyen pour une colle de pénétrer un matériau et de le coller.
Pourquoi existe-t-il différents types de colles ?
Normalement, si vous avez correctement lu tout l’article, vous avez déjà un embryon de réponse à cette question. Il existe différents types de colles tout simplement parce qu’il existe différents types de matériaux. D’abord, il y a la tension de surface qui implique que chaque colle devra être différente pour offrir une tension de surface idéale par rapport à la tension de surface de chaque matériau.
Enfin, pour que l’échange d’électrons entre la colle et chaque matériau soit optimal, il faut que la formule de la colle soit idéalement adaptée au matériau qu’elle doit coller. C’est encore plus vrai dans le cas des colles ioniques qui sont exactement développées pour faire réagir un type particulier d’électrons.