Les colles pour le bois

Quelle colle utiliser pour quelle utilisation ? De nombreux facteurs entrent en jeu. Pensons par exemple à la composition chimique de la colle ou à la texture du matériau à coller. La charge sur le joint collé joue également un rôle important. Le collage de bois doit, en outre, parfois respecter certaines prescriptions.

Des résines synthétiques solides et durables

L’objectif du collage est simple : assembler deux surfaces de manière solide, durable et suffisamment résistante. Les colles naturelles d’antan (animale ou végétale) ont désormais cédé la place aux résines synthétiques. Elles sont non seulement plus efficaces, mais également plus durables et mieux adaptées aux techniques de production modernes.

Avantages du collage

Le collage présente de nombreux avantages. Dans le cas d’une liaison par collage, la charge est répartie de manière homogène sur de plus grandes surfaces. Peu de colle est, en outre, nécessaire pour assembler de grands volumes. Ce processus est aussi plus polyvalent et plus avantageux que d’autres méthodes d’assemblage.

Les résines synthétiques existent sous différentes formes et permettent de nombreuses utilisations :

  • sous forme liquide ou en pâte ;
  • se dilatant ou se rétrécissant lors de la prise ;
  • durcissant sous l’influence de la chaleur ou du froid ;
  • avec un joint collé fin ou épais, ferme ou souple ;
  • résistant à l’humidité ou aux substances chimiques ;
  • permettant de coller d’autres matériaux que le bois.

Comment choisir le bon type de colle ?

Choisir la bonne colle en fonction de l’utilisation n’est pas une sinécure. La colle doit non seulement être usinable dans les conditions de l’atelier (dans le respect des prescriptions environnementales et des temps de prise), mais elle doit également offrir après durcissement les propriétés mécaniques, physiques et chimiques attendues et pouvoir les garder à long terme. Le choix doit enfin être réalisable financièrement.

Le soudage du bois par friction

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Quel type de colle choisir ? Quelques conseils

  • Tenez compte de la composition chimique des matériaux. Certaines espèces de bois contiennent des substances qui compliquent le collage (ex. le bossé, le keruing, le pitch-pine, le teck) ou qui entravent le durcissement de la colle (ex. le frêne, le framiré, le tola, le western red cedar, le bois imprégné).
  • Soyez attentif à la porosité, la planéité et la rugosité des surfaces à coller. Dans la plupart des cas, une surface doit être plane, fraîchement rabotée et/ou poncée et dégraissée.
  • Adaptez votre choix à la pression de la presse, la température et l’humidité de l’air lors de l’usinage. Les conditions lors de la phase de prise de la colle sont déterminantes pour un résultat optimal.
  • Tenez également compte des contraintes mécaniques et des variations climatiques. Ces dernières modifient parfois le volume du bois et mettent le joint collé à l’épreuve. L’espérance de vie de la colle doit aussi être adaptée à l’utilisation.

Types de colles

Voici les principaux types de colles :

  • résines phénoplastes et aminoplastes ;
  • résines vinyliques ;
  • résines polyuréthanes ;
  • résines époxydiques ;
  • résines polychloroprènes ;
  • colles à l’alcool ;
  • résines thermofusibles/hotmelts polyuréthanes ;
  • colles naturelles ou à base de caséine ;
  • colles cyanoacryliques ;
  • résines à base de tannins condensés.

Les propriétés mécaniques et chimiques des colles (particulièrement la résistance prolongée à l’humidité par ex.) déterminent si elles conviennent ou non à certaines utilisations. Les utilisations structurelles exigent par exemple une haute rigidité et une grande résistance aux efforts et au fluage (déformation sous l’effet d’une charge). L’utilisation et le lieu déterminent la colle appropriée :

Structure Menuiserie
Extérieure résorcinol (RF, PRF), phénol-formol (PF) époxyde
Sous abri mélamine (MUF, MPF), polyuréthane
à un composant
vinylique à 2 composants, polyuréthane (PU),
polychloroprène
Intérieure urée-formol vinylique à 1 composant,
thermofusible

Prise rapide = durcissement rapide

Plus la prise de la colle est rapide, plus le temps d’immobilisation des pièces dans la presse sera réduit et plus le rythme de production sera rapide. Dans la majorité des cas, l’apport extérieur d’énergie thermique accélère le durcissement. Cette énergie calorifique peut être apportée par un canon à air chaud ou des presses chauffantes électriques. Ces procédés sont toutefois un peu désuets.

Chauffage ciblé du joint collé

A l’heure actuelle, les générateurs à haute fréquence ou à hyperfréquence augmentent uniquement la température dans le joint collé. Cette technique ciblée est très efficace pour accélérer la polymérisation des résines phénoliques, aminoplastes et vinyliques. Cette technique permet d’être très compétitif malgré un rendement énergétique moins avantageux.

Normalisation européenne

Les exigences et les épreuves minimales pour les colles ont été certifiées au niveau européen dans deux documents de référence :

  • la norme EN 204 pour les usages non structurels s’applique essentiellement aux colles de menuiserie. La norme distingue quatre classes caractérisées par une résistance croissante du joint collé à l’humidité :
    • D1 pour les usages intérieurs, où la température peut occasionnellement et temporairement dépasser 50 °C et où le taux d’humidité du bois n’excède pas 15 % ;
    • D2 pour les usages intérieurs caractérisés par un contact occasionnel et bref avec la condensation et/ou avec une humidité relative de l’air élevée pendant des périodes limitées ;
    • D3 pour des usages intérieurs, caractérisés par un contact fréquent et bref avec la condensation et/ou avec une humidité relative de l’air élevée à long terme, et pour des usages extérieurs en situations protégées des intempéries ;
    • D4 pour les usages intérieurs caractérisés par un contact fréquent et important avec la condensation et pour les usages extérieurs en situations exposées aux intempéries, sous un revêtement de surface adéquat ;
  • La norme EN 301 pour les usages structurels concerne uniquement les résines phénoplastes et aminoplastes et distingue deux types (I et II) caractérisés par une résistance croissante du joint collé à l’humidité et à la température.

Résines phénoplastes et aminoplastes

Les résines phénoplastes (PF, RF, PRF : colles phénoliques et résorcinoliques) et aminoplastes (UF, MF, MUF : colles urée-formol, mélamine-urée-formol) sont des colles thermodurcissables. Elles se composent d’une résine et d’un durcisseur qu’il faut mélanger avant l’emploi. D’épais joints se forment avec la PRF, tandis que les aminoplastes sont presque incolores.

L’industrie utilise les phénoplastes et les aminoplastes essentiellement pour la fabrication d’assemblages de structure, comme le bois lamellé-collé et les panneaux divers tels que le contre-plaqué et les panneaux de particules. Les joints collés offrent une résistance à l’humidité moyenne à bonne. Une mise en œuvre selon les instructions concernant la pression, la température et l’humidité du bois garantit un résultat optimal.

Résines vinyliques (PVAc)

Les résines vinyliques sont également connues sous l’appellation de « colles blanches ». Elles conviennent tant pour les menuiseries intérieures qu’extérieures. Les joints collés incolores restent souples et sont par conséquent susceptibles de fluer. Les résines vinyliques sont peu à moyennement résistantes à l’humidité, selon la formulation de la colle.

Résines polyuréthanes (PU)

Il s’agit de résines mono ou bicomposants qui ont la particularité d’augmenter de volume pendant le durcissement. Ce phénomène est mis à profit pour assembler des surfaces imparfaitement jointives. Les résines polyuréthanes résistent moyennement à l’humidité et leur comportement sous charge est encore mal connu. Elles sont très populaires auprès des menuisiers. Elles sont également de plus en plus souvent utilisées pour la fabrication d’assemblages avec fonction portante.

Résines époxydiques

Les résines époxydiques comportent deux composants. Les joints collés à froid ont une épaisseur variable, sont relativement rigides et présentent une bonne résistance à l’humidité et à la température. Les résines époxydiques conviennent pour la restauration des structures endommagées par des champignons lignivores ou des insectes.

Résines polychloroprènes

Ces « colles de contact » sont composées à base de caoutchouc régénéré et procurent un joint très souple. Elles sont principalement utilisées pour l’assemblage de matériaux présentant des coefficients de dilatation différents (bois-métal ou bois-céramique par exemple).

Colles à l’alcool

Ces colles conviennent principalement pour la fixation des parquets sur un support absorbant, tel qu’une chape de béton.

Résines thermofusibles (butyl, SBR, polyamides)

Les résines thermofusibles ou « hot melt » sont utilisées pour le collage à chaud des chants de panneaux. Les prestations mécaniques sont limitées. On emploie donc aussi les résines thermofusibles comme matériau d’assemblage temporaire pour maintenir les pièces en place pendant le processus de fabrication.

Colles polyuréthanes fusibles

La colle polyuréthane fusible est un nouveau développement. Le durcisseur est recouvert d’une fine couche d’un polymère et est mélangé tel quel à la colle. Lorsque la température augmente, le durcisseur se libère, entre en contact avec la résine et le durcissement s’opère rapidement. On obtient alors un pouvoir de fixation élevé et flexible et une bonne résistance aux variations de climats. La technique est plus sûre, plus écologique et plus rentable que de nombreux types de colles classiques. L’installation requiert cependant un lourd investissement de départ.

Colles naturelles et à base de caséine

Les colles à base de protéines animales (os, peau, poisson) ne sont plus utilisées que par les restaurateurs d’objets d’art et de meubles anciens. Les colles à base de caséine appartiennent à la même famille et sont encore utilisées industriellement dans quelques rares pays pour l’assemblage d’éléments structurels intérieurs.

Colles cyanoacryliques

Ces colles ne sont pratiquement plus utilisées industriellement. Elles collent toutefois parfaitement le bois à de nombreux matériaux. Les joints doivent être minces et il est nécessaire d’exercer une pression, brève mais intense, sur l’assemblage durant la prise.

Résines à base de tanins condensés

Les tanins condensés sont abondamment présents dans le bois et les résines de certaines espèces (Acacia, Schinopsis, Tsuga, Rhus, résine de pin). Les résines à base de tanins permettent de diminuer le temps d’immobilisation des panneaux de particules dans les presses. Elles permettent également d’utiliser des pièces de bois plus humides que les phénoplastes et les aminoplastes.