L’adesivo può essere usato in modo intercambiabile con colla, cemento, mucillagine o pasta, ed è qualsiasi sostanza applicata a una superficie, o entrambe le superfici, di due elementi separati che li uniscono insieme e resiste alla loro separazione. Gli aggettivi possono essere usati insieme alla parola “adesivo” per descrivere le proprietà in base alla forma fisica o chimica della sostanza, al tipo di materiali uniti o alle condizioni alle quali viene applicato.

L’uso di adesivi offre molti vantaggi rispetto alle tecniche di rilegatura come cucitura, fissaggio meccanico, incollaggio termico, ecc. Includono la capacità di legare insieme diversi materiali, distribuire lo stress in modo più efficiente attraverso l’articolazione, l’economicità di un processo facilmente meccanizzato, un miglioramento nella progettazione estetica e una maggiore flessibilità di progettazione. Gli svantaggi dell’uso adesivo includono una ridotta stabilità alle alte temperature, una relativa debolezza nell’unione di oggetti di grandi dimensioni con una piccola area di incollaggio e una maggiore difficoltà nel separare oggetti durante il test. Gli adesivi sono generalmente organizzati secondo il metodo di adesione. Questi sono quindi organizzati in adesivi reattivi e non reattivi, che si riferiscono a se l’adesivo reagisce chimicamente per indurire. In alternativa, possono essere organizzati in base al fatto che lo stock grezzo sia di origine naturale o sintetica o dalla fase fisica iniziale.

Gli adesivi possono essere trovati naturalmente o prodotti sinteticamente. Il primo uso umano di sostanze adesive è stato circa 200.000 anni fa, quando i Neanderthal producevano catrame dalla distillazione secca della corteccia di betulla per l’uso in strumenti leganti di pietra per manici di legno. I primi riferimenti agli adesivi in ​​letteratura apparvero per la prima volta nel 2000 aC circa. I Greci e i Romani hanno dato un grande contributo allo sviluppo degli adesivi. In Europa, la colla non è stata ampiamente utilizzata fino al 1500-1700 d.C. Da allora fino al 1900, l’aumento dell’uso e della scoperta dell’adesivo è stato relativamente graduale. Solo dal secolo scorso lo sviluppo degli adesivi sintetici ha subito un’accelerazione e l’innovazione nel settore continua fino ai giorni nostri.

Caratteristiche:
Buon contatto
La maggior parte dei materiali non aderiscono tra loro perché per far aderire due oggetti è necessario, da un lato, che gli atomi dei materiali che compongono gli oggetti esercitino una forza di attrazione su quelli dell’altro. E d’altra parte, molti atomi devono essere vicini perché questa forza sia importante.

Gli oggetti fatti di materiali rigidi di solito hanno una superficie ruvida. Se due oggetti vengono messi in contatto, solo la parte superiore delle asperità si toccano e, di conseguenza, non si attaccano (vedere Rugosità e adesione). L’adesivo, d’altra parte, “aggira” la ruvidità in modo da venire a contatto con la maggior parte della superficie di ciascuno degli oggetti, anche quando è ruvida.

In assenza di un tale meccanismo per bypassare la ruvidità, la superficie effettivamente in contatto è troppo debole e l’adesione è molto bassa. Questo è il motivo per cui la maggior parte degli oggetti non aderiscono l’uno all’altro.

Una forte dissipazione
Un adesivo resiste al peeling non solo perché richiede una forza elevata per iniziare il peeling, ma ancora di più perché deve essere fornita una grande quantità di energia per propagare il peeling.

tipi
Gli adesivi sono generalmente organizzati secondo il metodo di adesione. Questi sono quindi organizzati in adesivi reattivi e non reattivi, che si riferiscono a se l’adesivo reagisce chimicamente per indurire. In alternativa, possono essere organizzati in base al fatto che lo stock grezzo sia di origine naturale o sintetica o dalla fase fisica iniziale.

Dalla reattività
Esistono due tipi di adesivi che induriscono mediante essiccazione: adesivi a solvente e adesivi a dispersione polimerica, noti anche come adesivi per emulsione. Gli adesivi a base solvente sono una miscela di ingredienti (tipicamente polimeri) disciolti in un solvente. Colla bianca, adesivi a contatto e cementi di gomma fanno parte della famiglia di adesivi essiccanti. Quando il solvente evapora, l’adesivo si indurisce. A seconda della composizione chimica dell’adesivo, aderiscono a diversi materiali in misura maggiore o minore.

Gli adesivi a dispersione di polimeri sono dispersioni biancastre spesso a base di polivinilacetato (PVAc). Sono ampiamente utilizzati nell’industria della lavorazione del legno e dell’imballaggio. Vengono anche utilizzati con tessuti e componenti a base di tessuto e in prodotti ingegnerizzati come i coni di altoparlanti.

Sensibile alla pressione
Gli adesivi sensibili alla pressione (PSA) formano un legame mediante l’applicazione di una leggera pressione per sposare l’adesivo con l’aderente. Sono progettati per avere un equilibrio tra flusso e resistenza al flusso. Il legame si forma perché l’adesivo è abbastanza morbido da fluire (cioè “bagnato”) verso l’aderente. Il legame ha forza perché l’adesivo è abbastanza duro da resistere al flusso quando viene applicata una tensione al legame. Una volta che l’adesivo e l’aderente si trovano nelle immediate vicinanze, le interazioni molecolari, come le forze di van der Waals, vengono coinvolte nel legame, contribuendo in modo significativo alla sua forza finale.

I PSA sono progettati per applicazioni permanenti o rimovibili. Esempi di applicazioni permanenti includono etichette di sicurezza per apparecchiature di potenza, nastri di alluminio per lavori condotti HVAC, assemblaggio di rivestimenti interni per autoveicoli e film di smorzamento del suono e delle vibrazioni. Alcuni PSA permanenti ad alte prestazioni presentano elevati valori di adesione e possono supportare chilogrammi di peso per centimetro quadrato dell’area di contatto, anche a temperature elevate. Inizialmente, i PSA permanenti possono essere rimossi (ad esempio per recuperare merci non etichettate) e costruire l’adesione a un legame permanente dopo diverse ore o giorni.

Gli adesivi rimovibili sono progettati per formare un legame temporaneo e idealmente possono essere rimossi dopo mesi o anni senza lasciare residui sull’aderente. Gli adesivi rimovibili vengono utilizzati in applicazioni quali pellicole protettive per superfici, nastri per mascheratura, segnalibri e carte per appunti, etichette con codici a barre, etichette per grafici di prezzo, materiali grafici promozionali e per contatto con la pelle (medicazioni per ferite, elettrodi ECG, nastro atletico, analgesico e farmaco transdermico patch, ecc.). Alcuni adesivi rimovibili sono progettati per attaccare e staccare ripetutamente. Hanno bassa adesione e generalmente non supportano molto peso. L’adesivo sensibile alla pressione è utilizzato nelle note Post-it.

Gli adesivi sensibili alla pressione sono prodotti con un veicolo liquido o in una forma solida al 100%. Gli articoli sono fatti da PSA liquidi ricoprendo l’adesivo e asciugando il solvente o il porta-acqua. Possono essere ulteriormente riscaldati per iniziare una reazione di reticolazione e aumentare il peso molecolare. I PSA solidi al 100% possono essere polimeri a bassa viscosità che vengono rivestiti e quindi fatti reagire con la radiazione per aumentare il peso molecolare e formare l’adesivo, oppure possono essere materiali ad alta viscosità che vengono riscaldati per ridurre la viscosità sufficiente a consentire il rivestimento e quindi raffreddati al loro finale modulo. La principale materia prima per i PSA sono i polimeri a base di acrilato.

Contatto
Gli adesivi a contatto sono utilizzati in legami forti con laminati di elevata resistenza al taglio, come l’incollaggio di Formica a un bancone di legno e nelle calzature, come nel caso di attacchi a tomaie.

La gomma naturale e il policloroprene (neoprene) sono comunemente usati adesivi a contatto. Entrambi questi elastomeri subiscono la cristallizzazione della deformazione. Nel settore delle costruzioni viene utilizzato un adesivo proprietario specializzato noto come “chiodi liquidi”. Questo affronta anche compiti come sigillare l’erba sintetica.

Gli adesivi a contatto devono essere applicati su entrambe le superfici e lasciati asciugare un po ‘di tempo prima che le due superfici vengano spinte insieme. Alcuni adesivi a contatto richiedono fino a 24 ore prima che le superfici vengano tenute insieme. Una volta che le superfici sono premute insieme, il legame si forma molto rapidamente. Di solito non è necessario applicare la pressione per un lungo periodo, quindi c’è meno bisogno di pinze.

Caldo
Gli adesivi a caldo, noti anche come adesivi hot melt, sono materiali termoplastici applicati in forma fusa (nell’intervallo 65-180 ° C) che si solidificano durante il raffreddamento per formare legami forti tra una vasta gamma di materiali. I hot-melt a base di etilene-vinil acetato sono particolarmente apprezzati per l’artigianato per la loro facilità d’uso e l’ampia gamma di materiali comuni a cui possono unirsi. Una pistola per colla (mostrata a destra) è un metodo per applicare adesivi caldi. La pistola per colla scioglie l’adesivo solido, quindi consente al liquido di passare attraverso la sua canna sul materiale, dove solidifica.

La colla termoplastica potrebbe essere stata inventata nel 1940 da Procter & Gamble come soluzione al problema che gli adesivi a base d’acqua, comunemente usati negli imballaggi in quel periodo, non funzionavano in climi umidi, causando l’apertura dei colli.

reattivo
Multi-parte
Gli adesivi multicomponenti si induriscono mescolando due o più componenti che reagiscono chimicamente. Questa reazione induce i polimeri a reticolazione in acrilici, uretani e epossidici – Vedi polimeri termoindurenti.

Esistono diverse combinazioni commerciali di adesivi multicomponenti in uso nell’industria. Alcune di queste combinazioni sono:

Resina poliestere – resina poliuretanica
I singoli componenti di un adesivo multicomponente non sono adesivi per natura. I singoli componenti reagiscono l’uno con l’altro dopo essere stati miscelati e mostrano piena adesione solo sulla polimerizzazione. Le resine multicomponente possono essere a base solvente o senza solvente. I solventi presenti negli adesivi sono un mezzo per il poliestere o la resina poliuretanica. Il solvente viene essiccato durante il processo di polimerizzazione.

Adesivi premiscelati e congelati
Gli adesivi premiscelati e congelati (PMF) sono adesivi miscelati, disaerati, confezionati e congelati. Poiché è necessario che i PMF rimangano congelati prima dell’uso, una volta congelati a -80 ° C vengono spediti con ghiaccio secco e devono essere conservati a una temperatura pari o inferiore a -40 ° C. Gli adesivi PMF eliminano errori di miscelazione da parte dell’utente finale e riducono l’esposizione di agenti indurenti che possono contenere sostanze irritanti o tossine. Le PMF sono state introdotte commercialmente negli anni ’60 e sono comunemente usate nel settore aerospaziale e della difesa.

Una parte
Gli adesivi monocomponenti induriscono tramite una reazione chimica con una fonte di energia esterna, come radiazioni, calore e umidità.

Gli adesivi ultravioletti (UV) per fotopolimerizzazione, noti anche come materiali fotopolimerizzabili (LCM), sono diventati popolari nel settore manifatturiero grazie al loro rapido tempo di polimerizzazione e alla forte forza di adesione. Gli adesivi fotopolimerizzabili possono indurire in meno di un secondo e molte formulazioni possono legare substrati diversi (materiali) e resistere a temperature rigide. Queste qualità rendono gli adesivi per polimerizzazione UV essenziali per la produzione di articoli in molti mercati industriali come l’elettronica, le telecomunicazioni, la medicina, l’aerospaziale, il vetro e l’ottica. A differenza degli adesivi tradizionali, gli adesivi per fotopolimerizzazione UV non solo legano insieme i materiali, ma possono anche essere utilizzati per sigillare e rivestire i prodotti. Sono generalmente a base acrilica.

Gli adesivi per polimerizzazione a caldo sono costituiti da una miscela pre-fatta di due o più componenti. Quando viene applicato il calore, i componenti reagiscono e si incrociano. Questo tipo di adesivo include resine epossidiche termoindurenti, uretani e poliimmidi.

Gli adesivi per la polimerizzazione dell’umidità induriscono quando reagiscono con l’umidità presente sulla superficie del substrato o nell’aria. Questo tipo di adesivo include cianoacrilati e uretani.
Per origine
Naturale
Gli adesivi naturali sono fatti da fonti organiche come amido vegetale (destrina), resine naturali o animali (ad esempio la caseina proteica del latte e le colle animali a base di pelle). Questi sono spesso indicati come bioadesivi.

Un esempio è una semplice pasta fatta cuocendo la farina in acqua. Gli adesivi a base di amido sono utilizzati nella produzione di cartone ondulato e sacco di carta, avvolgimento di tubi di carta e adesivi per carta da parati. La colla di caseina viene utilizzata principalmente per aderire alle etichette delle bottiglie di vetro. Le colle animali sono state tradizionalmente utilizzate nella legatoria, nella giunzione del legno e in molte altre aree, ma ora sono in gran parte sostituite da colle sintetiche tranne che in applicazioni specialistiche come la produzione e la riparazione di strumenti a corda. L’album realizzato con il componente proteico del sangue è stato utilizzato nell’industria del compensato. La masonite, un pannello di legno duro, era originariamente legata con lignina di legno naturale, un polimero organico, sebbene la maggior parte dei pannelli di particelle moderne come MDF utilizzino resine sintetiche termoindurenti.

Sintetico
Gli adesivi sintetici sono basati su elastomeri, termoplastici, emulsioni e termoindurenti. Esempi di adesivi termoindurenti sono: polimeri epossidici, poliuretanici, cianoacrilati e acrilici. Il primo adesivo sintetico prodotto commercialmente è stato Karlsons Klister negli anni ’20.

Applicazione
Gli applicatori di diversi adesivi sono progettati in base all’adesivo utilizzato e alle dimensioni dell’area in cui verrà applicato l’adesivo. L’adesivo è applicato a uno o entrambi i materiali da incollare. I pezzi sono allineati e viene aggiunta la pressione per favorire l’adesione e liberare il legame delle bolle d’aria.

I modi comuni per applicare un adesivo includono spazzole, rulli, usando pellicole o pellet, pistole a spruzzo e pistole applicatrici (ad esempio, pistola a calafataggio). Tutti questi possono essere utilizzati manualmente o automatizzati come parte di una macchina.

Perché un adesivo sia efficace deve avere tre proprietà principali. Deve essere in grado di bagnare il substrato. Deve indurire [nota: non tutti gli adesivi si induriscono] e, infine, deve essere in grado di trasmettere il carico tra le due superfici / supporti da aderire.

Adesione, l’attaccamento tra adesivo e substrato può avvenire sia con mezzi meccanici, in cui l’adesivo si fa strada in piccoli pori del substrato, o da uno dei numerosi meccanismi chimici. La forza dell’adesione dipende da molti fattori, inclusi i mezzi con cui avviene.

In alcuni casi, tra adesivo e substrato si verifica un legame chimico effettivo. In altri, le forze elettrostatiche, come nell’elettricità statica, tengono insieme le sostanze. Un terzo meccanismo coinvolge le forze di van der Waals che si sviluppano tra le molecole. Un quarto mezzo comprende la diffusione assistita dall’umidità della colla nel substrato, seguita dall’indurimento.

La qualità del legame adesivo dipende fortemente dalla capacità dell’adesivo di coprire l’efficienza (umida) dall’area del substrato. Questo accade quando l’energia superficiale del substrato è maggiore dell’energia superficiale dell’adesivo. Tuttavia, gli adesivi ad alta resistenza hanno un’elevata energia superficiale. Pertanto, la loro applicazione è problematica per materiali a bassa energia come i polimeri. Per risolvere questo problema, il trattamento superficiale può essere utilizzato per aumentare l’energia superficiale come fase di preparazione prima del legame adesivo. È importante sottolineare che la preparazione della superficie fornisce una superficie riproducibile che consente risultati di incollaggio consistenti. Le tecniche di attivazione della superficie comunemente usate comprendono l’attivazione del plasma, il trattamento con la fiamma e l’adescamento chimico umido.