Colles et produits d’étanchéité durables

*Version actualisée de l’article de 2023.

Définition

Les colles et produits d’étanchéité sont des matériaux utilisés pour assembler durablement différents matériaux ou pour étanchéifier. Ils sont considérés comme durables s’ils peuvent être fabriqués à partir de matières premières renouvelables et éliminés de manière écologique, ou s’ils sont biodégradables. Cependant, l’un des principaux avantages des colles et produits d’étanchéité innovants est qu’ils rendent le produit fini globalement plus durable, car ils présentent divers avantages par rapport à d’autres techniques d’assemblage comme le rivetage, le vissage ou le soudage. Par exemple, la force exercée sur les pièces collées est répartie sur toute la surface et non à quelques endroits, ce qui permet d’utiliser des éléments collés plus fins, mais également d’économiser des matières premières, du poids et souvent aussi de l’énergie dans le produit fini. Les joints collés sont souvent plus durables et prolongent ainsi la durée de vie des produits. De plus, les produits d’étanchéité et les colles ont un effet isolant et contribuent ainsi à l’efficacité énergétique, par exemple dans les bâtiments. Toutes ces propriétés améliorent la durabilité et réduisent l’empreinte carbone des produits collés. 

Applications et opportunités actuelles

Dans le monde entier, le secteur du bâtiment est un domaine dans lequel les colles et les produits d’étanchéité sont largement utilisés. Dans la construction automobile, la tendance aux carrosseries légères et le besoin croissant en batteries pour l’électromobilité augmentent la demande en colles et en produits d’étanchéité innovants. Les matériaux composites thermodurcissables pour les pales des éoliennes sont également collés. Les secteurs de l’emballage, de l’habillement et des biens de consommation constituent d’autres domaines d’application importants. Les colles ont également un impact sur la statique ou la stabilité des pièces collées. L’ajout d’additifs leur permet d’assumer de nombreuses fonctions supplémentaires telles que la protection contre l’humidité, l’amortissement des vibrations, la conductivité électrique ou thermique, la stabilité aux UV et d’autres fonctions innovantes. 

Les colles et produits d’étanchéité offrent de nombreux avantages pour la production industrielle : ils permettent de réaliser des constructions plus légères et plus efficaces, par exemple pour des véhicules légers plus économes en énergie. L’application des colles et des produits d’étanchéité est souvent automatisée, ce qui augmente la vitesse des processus. Des succès indirects contribuent également à la durabilité du processus global, par exemple lorsque les colles peuvent être traitées à des températures plus basses, offrant ainsi des processus de fabrication plus efficaces sur le plan énergétique. Les colles et produits d’étanchéité protègent les composants contre la corrosion car aucun perçage n’est nécessaire, ce qui prolonge la durée de vie du produit fini. 

En Suisse, l’industrie et la recherche universitaire constituent les moteurs du développement. Des directives politiques telles que l’objectif de zéro émission nette de gaz à effet de serre et les réglementations du règlement européen sur les produits chimiques REACH, qui sont en grande partie reprises par la Suisse, donnent également un élan important. Les colles et produits d’étanchéité contribuent de manière décisive à la transition vers un modèle économique durable. Pour la plupart des entreprises suisses actives dans le secteur des colles, l’accès au marché international est important, notamment au marché intérieur de l’UE. Tant dans la recherche que dans l’économie, l’internationalité est une réalité.  

Défis

Les colles et produits d’étanchéité pétrochimiques conventionnels détiennent toujours la plus grande part de marché. Le secteur des colles biosourcées, fabriquées au moins partiellement à partir de matières premières renouvelables telles que des polymères naturels à base de bois, ou à partir de résidus agricoles, connaît un développement très dynamique. Toutefois, l’utilisation de matières premières biosourcées comme matériau de base pour les colles et les produits d’étanchéité n’est pas toujours durable. En effet, elles peuvent entrer en concurrence avec la production alimentaire et le processus de fabrication peut s’avérer plus énergivore que celui des sources d’énergies fossiles. De plus, en raison de leurs propriétés, de leur disponibilité parfois limitée et de leurs variations naturelles de qualité, les matières premières biosourcées suffisent rarement à remplacer complètement les colles et produits d’étanchéité conventionnels dans tous les domaines d’application.  

L’empreinte carbone du produit fini tout au long de son cycle de vie est déterminante pour atteindre les objectifs de zéro émission nette. Pour quantifier la contribution au bilan carbone, l’industrie chimique privilégie l’utilisation du bilan massique. Dans le cadre d’un système de certification volontaire tel que l’ISCC Plus (ISCC = International Sustainability and Carbon Certification), toutes les substances qui entrent dans un processus de fabrication chimique, y sont transformées et réévacuées, font l’objet d’un enregistrement minutieux et leur bilan carbone est attribué proportionnellement au produit fini. L’avantage est que les matières premières fossiles et les matières premières biosourcées (ou recyclées) peuvent être intégrées dans le même processus de production sans qu’il soit nécessaire de disposer d’installations de production distinctes ou d’autorisations supplémentaires pour chaque filière. 

Un autre défi pour les colles et produits d’étanchéité durables est la recyclabilité des produits à la fin de leur cycle de vie. Pour que les colles n’entravent pas le processus de recyclage, il est souvent avantageux qu’elles puissent se détacher des pièces collées sans laisser de résidus. Une tendance technologique souvent évoquée à cet égard est le décollement à la demande (« Debonding on Demand »). L’adhérence doit être fiable pendant toute la durée de vie du produit, mais à la fin du cycle de vie, les composants doivent se détacher les uns des autres en réaction à un stimulus tel qu’une induction, un courant ou un changement de température. On peut également imaginer que les colles soient fabriquées à partir du même matériau de base que le produit à coller, c’est ce que l’on appelle la « conception monomatériau ». Le recyclage permet alors d’obtenir un matériau pur. 

La pression exercée par les autorités de régulation pour réglementer ou interdire les matières premières éprouvées continue à s’intensifier. Ainsi, en 2023, l’UE a limité l’utilisation des isocyanates, qui permettent un durcissement des colles et des joints, ce qui a entraîné des changements et des coûts supplémentaires dans le processus de production. Les PME ne peuvent quasiment plus faire face à ces dépenses et sont fortement mises à l’épreuve par les exigences croissantes et la complexité des autorisations. 

Focus sur l’industrie

Les colles et produits d’étanchéité durables jouent un rôle important dans l’achat des produits chimiques de base, dans la production et dans le marketing. À l’avenir, les coûts des produits seront déterminés non seulement par les matières premières, mais aussi par le bilan carbone de l’ensemble de la chaîne de création de valeur. Les entreprises qui se pencheront rapidement sur la question et qui seront en mesure de fournir les données correspondantes, par exemple à l’aide d’un bilan massique certifié, bénéficieront d’un avantage commercial évident.  

Les spécialistes du secteur des colles et des produits d’étanchéité durables ont besoin de connaissances en chimie des plastiques et de connaissances spécialisées sur les processus d’encollage. Les développeurs doivent bien connaître les exigences de la clientèle en matière d’adhésifs et être en mesure de lui apporter de la valeur ajoutée. La formation initiale et continue se déroule principalement au sein même des entreprises. Tandis qu’on ne constate pas de pénurie de main-d’œuvre qualifiée pour les chimistes ayant des diplômes universitaires, le recrutement d’un nombre suffisant de laborantins et laborantines en chimie reste un problème. 

Perspectives internationales

L’UE est à la pointe du marché mondial des colles durables. En Suisse, quelques actrices et acteurs, tant dans le domaine de la recherche que dans les entreprises, jouent un rôle majeur dans le développement de colles et produits d’étanchéité innovants. Dans un pays comme la Suisse, il est essentiel que les entreprises puissent proposer des produits innovants et techniquement avancés pour compenser les coûts élevés des matériaux et de la main-d’œuvre par de bonnes marges. Il est peu probable de pouvoir battre la concurrence d’Europe de l’Est ou d’Asie de l’Est uniquement avec un prix plus bas.  

Applications futures

Grâce à de nouveaux types de colles, de plus en plus de procédés d’assemblage, tels que le rivetage, le soudage ou le vissage, seront remplacés par le collage. Il existe aujourd’hui plus de 250 000 formulations de colles, et ce nombre ne cesse d’augmenter. De nouvelles avancées permettent d’assembler des matériaux toujours plus variés, ce qui élargit également leurs champs d’application. Les entreprises suisses sont bien placées pour saisir ces opportunités : elles sont leaders dans ce domaine et disposent de collaborations établies avec des hautes écoles, ainsi que d’infrastructures modernes et d’une sécurité en matière de droit. 

Les colles et produits d’étanchéité durables occupent une place importante dans l’économie circulaire et dans la réalisation de l’objectif zéro émission nette. Ils contribuent à l’efficacité énergétique et à la longévité des produits, par exemple dans la technique du bâtiment ou la construction légère. De nouvelles évolutions dans la recherche ciblent également des systèmes de colles recyclables, biosourcés ou réversibles, qui peuvent par exemple être dissous sous l’effet de la chaleur ou d’un courant électrique. Ainsi, les colles et produits d’étanchéité soutiennent de plus en plus les concepts d’économie circulaire et les méthodes de production respectueuses des ressources.