Chimica comune per gli adesivi liquidi

Adesivo epossidico

Gli epossidici sono tra i prodotti chimici sintetici per adesivi più vecchi, utilizzati sin dal 1940. La lunga storia e il gran numero di prodotti chimici per reattivi disponibili rendono gli epossidici uno dei prodotti chimici per adesivi più differenziati. Sono disponibili formulazioni per temperature alte e basse, flessibili e rigide, tenacizzate e fragili, ecc. Gli adesivi epossidici sono comunemente utilizzati per le applicazioni strutturali su superfici di incollaggio piccole o ad alto intasamento. Comune nei settori aerospaziale, della difesa e dei trasporti industriali, i prodotti chimici epossidici sono utilizzati anche per soddisfare i requisiti relativi all'esposizione a temperature estreme o sostanze chimiche.

Principali vantaggi

Resistenza finale molto alta

Resistenza eccellente alle temperature estreme e all'ambiente

Lunga durata di conservazione a temperatura ambiente

Principali svantaggi

Reazione lenta

Richiede substrati molto puliti

Costi superiori nelle formulazioni altamente ingegnerizzate

Le reazioni epossidiche sono polimerizzazioni graduali, il che significa che per ogni gruppo reattivo "A" deve esistere un gruppo reattivo "B" con cui poter reagire. Per i sistemi bicomponente, A e B sono separati e vengono miscelati con un ugello. Per i sistemi monocomponente, uno dei componenti è attivato utilizzando calore, luce, pressione o un'altra fonte di energia che consente alla reazione di procedere.

Adesivi poliuretanici

I poliuretanici sono conosciuti in altri formati, come schiuma, gomma sintetica o rivestimenti. I poliuretanici possono anche creare ottime resine per gli adesivi, trasferendo agli adesivi molte delle loro proprietà, come flessibilità, assorbimento dell'energia e resistenza.

Gli adesivi poliuretanici sono comuni nei settori come le costruzioni, dove si utilizzano fissaggi per materiali tradizionali (ad es., legno, mattone, calcestruzzo). Le loro flessibilità e proprietà di assorbimento dell'energia, tuttavia, hanno permesso agli adesivi poliuretanici ad alta ingegneria di essere utilizzati in diverse applicazioni industriali, ad esempio, nei trasporti.

Principali vantaggi

Flessibilità una volta polimerizzato

Elevata resistenza alla pelatura

Adesione ai materiali più tradizionali, ottimo riempimento delle fessure

Principali svantaggi

Reazione lenta

Bassa adesione a vetro e metallo senza l'utilizzo del primer

Durata di conservazione limitata, effetti ridotti su umidità

Analogamente alla chimica epossidica, le reazioni del poliuretano sono a polimerizzazione graduale, ovvero richiedono i gruppi reattivi "A" e "B". Per i sistemi bicomponente, A e B sono separati e vengono miscelati con un ugello. Per i sistemi monocomponente, il secondo gruppo reattivo è rappresentato dall'umidità ambientale (H2O) che polimerizza l'adesivo dall'esterno all'interno.

Adesivo acrilico

I cianoacrilati (un esempio della famiglia chimica dell'acrilico) sono stati scoperti durante la seconda guerra mondiale, quando si cercavano materiali plastici da utilizzare per gli armamenti. Inizialmente, tale tecnologia non fu presa in considerazione, perché il materiale aderiva a ogni strumento durante i processi di lavorazione. Da allora, la chimica acrilica si è notevolmente sviluppata, fino a includere adesivi industriali bicomponente, a bassa polimerizzazione e molti altri formati.

Gli adesivi liquidi acrilici sono noti per la loro velocità di polimerizzazione. Alcuni adesivi acrilici sono in grado di raggiungere 1.000 psi di resistenza al taglio in un minuto. Tale velocità, insieme all'elevata resistenza, rende gli acrilici adatti alle lavorazioni che richiedono rapidità e alta produttività, come l'elettronica.

Principali vantaggi

Alta velocità di polimerizzazione

Capacità di fissare un'ampia varietà di materiali

Meno sensibili alla preparazione delle superfici

Principali svantaggi

Minore resistenza a molti ambienti gravosi rispetto ai prodotti chimici epossidici o in uretano

Sensibili alle condizioni di conservazione

I prodotti ad alta resistenza sono spesso fragili e richiedono l'aggiunta di solidificanti

Le reazioni acriliche bicomponente sono chiamate "polimerizzazioni radicaliche". Uno dei componenti contiene il "promotore" che consente alla reazione di iniziare; una volta indotto, il processo di polimerizzazione si attua molto rapidamente. Gli adesivi monocomponente si basano sull'umidità (H2O) e sui raggi UV per iniziare la reazione. Gli acrilici possono anche essere emulsionati in acqua e usati come adesivi spray o di rivestimento, utilizzo comune per la laminazione di ampie superfici.

Adesivo in silicone

I siliconi liquidi sono caratterizzati da tensione superficiale molto bassa e possono, quindi, bagnare rapidamente molte superfici, comprese quelle con bassa energia superficiale come il PTFE. Non stupisce, quindi, che i sigillanti in silicone aderiscano a quasi tutte le superfici domestiche, dalla cucina al bagno.

Gli adesivi liquidi in silicone sono noti come "sigillanti" e sono largamente utilizzati in molti settori. Data la loro capacità di fissare una vasta gamma di materiali e di tollerare l'esposizione alle alte temperature e agli agenti chimici, tuttavia, si adattano a numerose applicazioni di incollaggio industriale. Sono relativamente a basso costo e vengono solitamente utilizzati nei settori dell'edilizia e delle costruzioni. I siliconi bicomponente hanno una resistenza molto elevata alle alte temperature e vengono quindi utilizzati per elettrodomestici e dispositivi relativi all'energia solare.

Principali vantaggi

I siliconi sono materiali LSE (a bassa energia superficiale) relativamente resistenti a muffa e funghi

Resistenza alle alte temperature

Flessibilità di utilizzo come sigillanti

Principali svantaggi

Bassa resistenza

Gli oli aggiunti possono filtrare nel corso del tempo

Tendenza a "migrare" verso altre posizioni, causando spesso problemi di contaminazione per l'incollaggio delle celle di lavoro vicine

I prodotti chimici in silicone sono dotati di meccanismi di reazione molto simili ai poliuretani, ma la loro natura inorganica (il silicone non è basato sul carbonio) fa sì che i fissaggi abbiano una maggiore resistenza alle alte temperature. Per facilitarne la lavorazione, vengono spesso aggiunti olii che ne migliorano il flusso e lo inumidiscono, specialmente in caso di sistemi monocomponente. L'infiltrazione di questi olii può causare problemi estetici per l'intera durata dell'adesivo.

Adesivo in gomma

La gomma naturale viene utilizzata negli adesivi sin da prima della rivoluzione industriale. Oggi, la maggior parte della gomma naturale utilizzata per le formulazioni adesive è "affumicata" per eliminare funghi o batteri che possono influire negativamente sull'incollaggio nel corso del tempo. (Il processo chimico di tale "affumicatura" è simile a quello utilizzato per la conservazione della carne).

Mentre le gomme utilizzate per gli adesivi sono spesso naturali (derivate, ad esempio, dall'albero della gomma Hevea), la parola "gomma" può anche fare riferimento a materiali sintetici come il policloroprene (Neoprene) o diversi copolimeri a blocco (ad es., SBR). Dal momento che è possibile renderle "leggermente appiccicosi", sono soluzioni interessanti e a basso costo per la laminazione di fissaggi di ampie superfici o per fissaggi che richiedono tempi di manipolazione immediati e una minore resistenza finale.

Principali vantaggi

Tempi di manipolazione immediati

Capacità di incollare numerose superfici, inclusi i materiali LSE (a bassa energia superficiale)

Il supporto di solventi o acqua ne consente una facile applicazione su superfici ampie

Principali svantaggi

Bassa resistenza

Minore resistenza alle condizioni ambientali (ad es., ai raggi UV, alle temperature estreme)

L'incollaggio su materiali LSE richiede l'uso di solventi nella formulazione

La gomma naturale (poli cis-isoprene) viene lavorata meccanicamente per ottenere polimeri di peso molecolare inferiore che possono essere facilmente disciolti o dispersi in un solvente. È possibile utilizzare anche polimeri sintetici (come i copolimeri a blocchi di stirene-isoprene). Vengono aggiunti prodotti che favoriscono l'adesività come il pinene (derivato anche dagli alberi di pino) per aumentare l'adesività, in modo che l'adesivo possa essere utilizzato come un PSA.

I prodotti chimici per adesivi liquidi sono in continua crescita da secoli. Nuovi meccanismi di reazione, filler e additivi, oltre ai nuovi processi di produzione, garantiscono che gli adesivi liquidi continuino a essere sviluppati.

Serie didattica sulla scienza dell'adesione

La serie didattica sulla scienza dell'adesione è progettata per essere un'introduzione completa alla tecnologia dell'adesione e all'utilizzo di nastri e adesivi in attività di progettazione. Visita la pagina Scienza dell'adesione per visualizzare tutti gli articoli o scegli tra i seguenti argomenti selezionati.