Décoller du Scotch® rapidement et silencieusement
Publié par Isabelle le 22/01/2015 à 00:00
Source: CNRS
Une stratégie mécanique pour réduire l'irrégularité du pelage des films adhésifs.

Le "scriiich" caractéristique du décollement d'un adhésif est la signature d'une instabilité mécanique indésirable dans de nombreuses circonstances. Dans l'industrie, ce phénomène endommage l'adhésif, réduit ses performances et produit un bruit (Dans son sens courant, le mot de bruit se rapproche de la signification principale du mot son. C'est-à-dire vibration de l'air pouvant donner lieu à la création d'une sensation auditive.) au-delà des normes sonores, tandis qu'en médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la pratique (l'art) étudiant l'organisation du corps humain (anatomie), son fonctionnement normal (physiologie), et cherchant à restaurer...), le patient (Dans le domaine de la médecine, le terme patient désigne couramment une personne recevant une attention médicale ou à qui est prodigué un soin.) à qui l'on enlève un pansement (Un pansement est un dispositif permettant de recouvrir une plaie située sur la peau.) subit des douleurs et parfois même des blessures supplémentaires. En analysant de manière systématique (En sciences de la vie et en histoire naturelle, la systématique est la science qui a pour objet de dénombrer et de classer les taxons dans un certain ordre, basé sur des principes divers. Elle ne doit pas être confondue avec la...) la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) du décollement d'un adhésif, des physiciens de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs...) matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La...) - ILM (CNRS/Univ. Lyon 1), du Laboratoire de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la connaissance de la...) de l'ENS Lyon (CNRS/ENS Lyon/Univ. Lyon 1) et du laboratoire FAST (CNRS/Univ. Paris-Sud), viennent de montrer que l'augmentation de l'angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts apparentés.) de décollement réduit très fortement les instabilités. Lorsqu'elles ne sont pas supprimées, leur amplitude (Dans cette simple équation d’onde :) est atténuée, ce qui diminue de manière très importante les conséquences néfastes. Ce travail est publié dans la revue Soft Matter. Il pourrait conduire à de nouvelles stratégies purement mécaniques dans la conception de systèmes de pelage, en favorisant des géométries imposant un angle de décollement important et permettre ainsi une réduction des nuisances sonores et mécaniques.

Dans le régime où le pelage est irrégulier, lorsque l'on tire sur l'adhésif pour le décoller, le ruban commence par se tendre. Lorsque la tension (La tension est une force d'extension.) est suffisante, le décollement se produit d'un coup, réduisant instantanément la tension. Le décollement s'arrête de lui-même jusqu'à ce que la poursuite du mouvement tende suffisamment le ruban pour que le décollement reprenne. Dans ce type d'instabilité connu sous le terme générique de colle-glisse (stick-slip en anglais), la succession rapide d'arrêts et de mouvements rapides produit un bruit caractéristique que l'on retrouve lorsqu'une porte grince ou qu'une craie crisse sur un tableau (Tableau peut avoir plusieurs sens suivant le contexte employé :). L'origine est une compétition entre l'inertie (L'inertie d'un corps découle de la nécessité d'exercer une force sur celui-ci pour modifier sa vitesse (vectorielle). Ainsi, un corps immobile ou en mouvement rectiligne...) du ruban, son élasticité et son énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) d'adhésion (En physique, l'adhésion est l'ensemble des phénomènes physico-chimiques qui se produisent lorsque l’on met en contact intime deux matériaux, dans le but de créer une résistance...). Pour comprendre plus précisément ce phénomène, les physiciens ont réalisé un dispositif expérimental permettant de décoller de manière contrôlée une bande d'adhésif longue de 3 mètres collée sur un support plan. En synchronisant la vitesse (On distingue :) d'avance du support sur lequel est collé le ruban adhésif et celle du rouleau tirant ce dernier, il est possible de fixer trois paramètres: la vitesse de décollement, entre 1 centimètre (Un centimètre (symbole cm) vaut 10-2 = 0,01 mètre.) par seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. La seconde d'arc est une mesure d'angle plan. La...) et 4 mètres par seconde, l'angle de décollement, entre 30 degrés et 150 degrés, et la longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet,...) de ruban libre, entre 20 centimètres et 1,3 mètre (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international (SI). Il est défini, depuis 1983, comme la distance parcourue...). Grâce à leurs mesures, les physiciens ont découvert que l'instabilité existe dans une gamme de vitesse plus petite pour un angle de pelage important. Ils ont interprété ce phénomène par la forte augmentation de la raideur effective du ruban avec l'angle de décollement. Lorsque l'instabilité existe pour un angle important, son amplitude est très atténuée par rapport aux faibles angles et le mouvement saccadé se transforme en de petites oscillations de la vitesse de décollement. La modélisation théorique de ce phénomène conduit les chercheurs à interpréter cette réduction comme un effet inertiel.


Illustration schématique montrant la géométrie de pelage d'un ruban adhésif et l'évolution du signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont...) de position du point (Graphie) de pelage par rapport au mouvement moyen imposé, en fonction de l'angle. Pour un angle de pelage faible, une instabilité de stick-slip de forte amplitude, en dent (Une dent est un organe enveloppé d'os, dur, blanchâtre, généralement composé d'une couronne libre et d'une ou plusieurs racines implantées dans la cavité buccale, plus particulièrement...) de scie (Une scie est un outil destiné à couper le bois ou d'autres types de matériaux, constituée d'une lame dentée et actionnée par diverses moyens tels que la main, l'électricité,...) est observée. Pour un angle de pelage important, l'instabilité est sinusoïdale, de faible amplitude. Illustration: CNRS/INP

Pour plus d'information voir: Peeling-angle dependence of the stick-slip instability during adhesive tape peeling.
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