Pelage de rubans adhésifs sur substrats mous micro-texturés - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2021

Peeling of adhesive tapes on soft micro-textured substrates

Pelage de rubans adhésifs sur substrats mous micro-texturés

Résumé

Simultaneously controlling the adhesion strength and release dynamics of adhesivesis important in many industrial fields. The most common approach involves chemical modifications of the adhesive (polymeric) layer and/or the substrate interface. In this thesis, we propose an original approach involving modifications of the physical properties of the substrate, such as its topography and its elasticity. We carried out a detailed experimental study, where a pressure sensitive adhesive tape is peeled off from a transparent substrate, at a constant imposed speed, over awide range of velocities (from a few μm/s to several m·/s). We prepare our substrates with different materials : UPVC films (adhesive tape backing), glass, PMMA,3PDMS layers of varying elastic modulus and thickness. These surfaces are texturedby micro-milling or photolithography, by making grooves transverse to the peelingdirection, a few μm·s−1 in depth and width, regularly spaced a few μm/s apart. We visualize directly the detachment process, while measuring the force required to peel the adhesive tape. At high velocity and on smooth and rigid substrate, the detachment front usually follows a jerky propagation, alterning periodically between slow and fast phases, which is accompagnied by a drop in adhesion energy. We show that the combined deformation of the substrate and the adhesive increases the adhesion force and affects the peeling dynamics, by reducing the speed threshold for the appearance of the stick-slip instability. Moreover, we also show the possibility of controlling this instability through the texture of the substrate, by shifting its threshold velocity or by forcing the amplitude of fast micro-slips.
Contrôler simultanément force d’adhésion et dynamique de détachement d’adhésifs est important dans divers domaines industriels. L’approche la plus courante implique généralement des modifications chimiques de la couche adhésive (polymérique) et/ou de l’interface du substrat. Dans le cadre de cette thèse, nous proposons d’étudier une approche originale, en introduisant des modifications de propriétés physiques du substrat, en changeant sa topographie, mais aussi son élasticité. Ainsi, nous avons réalisé une étude expérimentale détaillée, où un ruban adhésif sensible à la pression est décollé depuis un substrat transparent, à une vitesse imposée constante, sur une large gamme, de quelques μm/s jusqu’à plusieurs m/s. Nous préparons nos substrats en utilisant différents matériaux : films UPVC (support du ruban adhésif), plaques de verre, de PMMA, couches de PDMS de module élastique et d’épaisseur variables. Ces surfaces sont texturées par micro-fraisage ou photolithographie, en réalisant des rainures transverses à la direction de pelage, de quelques microns de profondeur et de largeur, régulièrement espacées de quelques microns. Nous visualisons directement le processus de détachement, tout en mesurant la force nécessaire pour décoller le ruban adhésif. À haute vitesse, sur un substrat lisse et rigide, le front de détachement présente généralement une propagation saccadée, alternant périodiquement phases lentes et rapides, accompagnée d’une chute de l’énergie d’adhésion. Nous montrons alors que la déformation du substrat combinée à celle de l’adhésif augmente la force d’adhésion et affecte la dynamique du front de détachement, en diminuant le seuil de vitesse d’apparition d’une instabilité de "stick-slip". De plus, en fonction de la texture du substrat, nous montrons également la possibilité de contrôler cette instabilité, en décalant sa vitesse seuil d’apparition, ou en forçant la valeur de l’amplitude de micro-glissements rapides.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03544231 , version 1 (26-01-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03544231 , version 1

Citer

Hélène Piot--Durand-Lecomte. Pelage de rubans adhésifs sur substrats mous micro-texturés. Matière Molle [cond-mat.soft]. Université de Lyon, 2021. Français. ⟨NNT : 2021LYSEN055⟩. ⟨tel-03544231⟩
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