Instabilité de Stick-Slip lors du pelage d’un adhésif

Stick-slip during the peeling of adhesive tape

• Auteur / Autrice : Marie-Julie Dalbe
• Direction : Stéphane Santucci, Loïc Vanel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 06/11/2014
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Physique et Astrophysique de Lyon (1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire de physique (Lyon ; 1988-....)
• Jury : Président / Présidente : Liliane Léger
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Costantino Creton
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Serge Mora, Benoît Roman

Mots clés

Mots clés contrôlés

Frottement

Rupture, Mécanique de la

Ruban adhésif

Mots clés libres

Stick-slip

Pelage

Adhésifs

Mécanique de la fracture

Stick-slip

Peeling

Adhesives

Fracture mechanics

Résumé

Cette thèse de doctorat présente une étude essentiellement expérimentale de l'instabilité de stick-slip lors du pelage d'adhésifs. Nous avons développé différents dispositifs expérimentaux permettant d'observer directement la dynamique de rupture saccadée du pelage. Les expériences sont réalisées à vitesse imposée dans différentes géométries : l'adhésif est pelé directement depuis son rouleau, ou depuis un substrat plan à angle imposé. D'une part, nous avons mis en évidence d'importants effets dynamiques, que les modèles théoriques actuels ne permettent pas d'expliquer. D'autre part, nous avons montré l'effet crucial de l'angle de pelage sur l'instabilité, qui est fortement réduite (en amplitude et en gamme d'existence) pour de grands angles. De plus, une nouvelle approche théorique, prenant en compte l'inertie du ruban, permet de comprendre en partie ces résultats expérimentaux. Enfin, nous démontrons que l'instabilité de stick slip est multi-échelle, en mettant en évidence la présence d'une instabilité secondaire, à des échelles temporelles et spatiales plus faibles que le stick-slip observé habituellement. Alors que l'instabilité principale est causée par des variations d'énergie élastique d'élongation, cette instabilité secondaire est pilotée par un relâchement de l'énergie de courbure du ruban

This thesis presents a mainly experimental study of the stick-slip instability during the peeling of adhesive tape. We developed different experimental set-ups, allowing us to observe directly the jerky dynamics during peeling. The experiments are conducted at an imposed velocity and different geometries : the adhesive is peeled directly from a roller, or from a flat substrate at a fixed angle. On the one hand, we highlight the existence of strong dynamical effects, which cannot be understood with the existing theoretical models. On the other hand, we show the crucial effect of the peeling angle on the instability, which is strongly reduced at large angles (both its amplitude and range of existence decrease). Besides, a new theoretical approach, taking into account the ribbon inertia, can allow us to understand partially the experimental observations. Finally, we show that the stick-slip instability is multi-scale : a secondary instability can occur at spatial and temporal scales smaller than the usually observed stick-slip. While the main instability is due to variations of the stretching elastic energy, this secondary instability is driven by the release of the bending energy stored in the ribbon