Adesivi poliuretanici per l'incollaggio strutturale

In numerose applicazioni industriali l’utilizzo di adesivi è una valida alternativa a metodi di fissaggio tradizionali quali rivettature, saldature, brasature e bullonature.Nei casi in cui l’integrità strutturale della struttura realizzata sia affidata in modo sostanziale e permanente dall’adesivo utilizzato si parla di incollaggio strutturale. Le caratteristiche irrinunciabili per un adesivo strutturale (tra cui figurano anche gli adesivi poliuretanici) sono:

• Elevata resistenza meccanica
• Durabilità
• Stabilità termica e chimica
• Affidabilità

• Distribuzione più omogenea degli stress
• Compensazione dei movimenti relativi dei componenti
• Unione di più funzioni in un solo step produttivo: sigillatura, fissaggio e protezione
• Riduzione di costi e tempi di intervento a parità di prestazioni
• Ambiente di lavoro più sicuro (no processi ad alta temperatura, no fumi,…)

• Adesivi rigidi
  • Poliuretani
  • Epossidici
  • Acrilici

• Adesivi flessibili
  
  • Siliconi
  • Polimeri silano modificati

Ogni tipologia di adesivo ha caratteristiche specifiche che la rendono più adatta a particolari applicazioni rispetto ad altre. Di seguito faremo un approfondimento sugli adesivi poliuretanici, che possono offrire un’ampia gamma di proprietà e soluzioni strutturali per svariate applicazioni.

Caratteristiche dell’adesivo poliuretanico

I termini colla poliuretanica o adesivo poliuretanico fanno in realtà riferimento a diversi prodotti che si differenziano per tempi di presa, rigidità, resistenza termica e chimica, compatibilità con vari materiali.

Tutte le colle poliuretaniche hanno caratteristiche comuni che le distinguono da altre tipologie di adesivi. Ecco alcuni dei vantaggi delle colle poliuretaniche:

• Leggera flessibilità: questa caratteristica le rende più adatte a conformarsi a piccole deformazioni imposte da sforzi meccanici o vibrazioni
• Buone capacità riempitive: rispetto ad adesivi meno viscosi, la colla poliuretanica può riempire giochi e tolleranze in modo più efficace
• Elevata resistenza: offrono prestazioni di resistenza migliori rispetto agli adesivi strutturali più flessibili
• Eccellente verniciabilità: permettono di ottenere ottime finiture con uno strato di vernice dall’aspetto uniforme

• Limitata resistenza alle alte temperature: le colle poliuretaniche sono indicate per lavorare sempre sotto i 120°C (solamente in alcuni casi con brevi esposizioni a 140-150°C)
• Scarsa resistenza alla corrosione: possono lavorare in ambienti di media aggressività chimica

Le caratteristiche elencate possono essere modulate ulteriormente andando a selezionare prodotti specifici. Nei paragrafi successivi analizzeremo le varie tipologie di adesivo poliuretanico esistenti, illustrandole nel dettaglio e mettendo in evidenza i loro punti di forza e le loro specificità. Le categorie di appartenenza affrontate sono:

• Colla poliuretanica monocomponente
• Colla poliuretanica bicomponente
• Colla poliuretanica hot melt

Colla poliuretanica monocomponente

Gli adesivi monocomponenti sono spesso preferiti da hobbisti e utilizzatori occasionali per la loro semplicità di utilizzo ed economicità. Sono costituiti da un singolo componente e vanno quindi ad eliminare le difficoltà legate al corretto dosaggio e opportuna miscelazione di due diversi componenti.

Il meccanismo di polimerizzazione che porta alla polimerizzazione della colla poliuretanica monocomponente si basa sulla presenza di umidità nell’aria e sulle superfici. L’acqua permette infatti di dare inizio alla reazione chimica di polimerizzazione e porta in breve tempo alla formazione di una pelle; la polimerizzazione procede poi verso l’interno del materiale fino a completo indurimento.

Molti adesivi di questo tipo coniugano l’elevata rapidità di polimerizzazione con una espansione del materiale che li rende adatti a colmare giochi tra componenti e cavità. Inoltre la possibilità di selezionare una colla poliuretanica trasparente rende questa categoria di adesivi adatta ad applicazioni per cui è necessario avere un ridotto impatto estetico, senza necessità di successivi trattamenti di rivestimento e verniciatura.

• Rapida velocità di polimerizzazione
• Semplicità di utilizzo
• Elasticità della giuntura

Queste caratteristiche rendono la colla monocomponente adatta a numerose applicazioni su un’ampia gamma di materiali quali legno, plastiche, metalli e persino alcuni ceramici. La buona flessibilità del giunto che si ottiene ne rende consigliabile l’utilizzo per applicazione dove piccoli movimenti sono inevitabili o addirittura desiderabili. Ad esempio l’installazione di pavimenti in legno, la giunzione di materiali differenti e componenti che debbano ridurre la trasmissione di vibrazioni.

Colla poliuretanica bicomponente

Gli adesivi bicomponenti possono apparire di più difficile utilizzo a causa della necessità di mescolare nel giusto rapporto ed efficacemente due componenti. Tuttavia va tenuta in conto la possibilità di optare per diverse miscele e di ottimizzare la composizione per le varie applicazioni. Questo li rende ottimi candidati per le situazioni dove la personalizzazione e le alte performance controbilanciano il maggior prezzo e la complessità di utilizzo.

Esistono sul mercato, inoltre, kit di applicazione che permettono non solo di avere una miscela predosata in modo ottimale ma anche un’ottima miscelazione dei due componenti grazie a ugelli miscelatori specifici.

• Elevata resistenza meccanica
• Elevata resistenza agli agenti atmosferici e all’invecchiamento
• Ottima capacità di riempimento di tolleranze e cavità tra componenti da incollare (disponibili prodotti ad alta viscosità)
• Possibilità di avere ampio tempo di lavoro e riposizionamento (> 1 ora per alcuni prodotti)

Le caratteristiche elencate rendono la colla poliuretanica bicomponente particolarmente versatile e adatta a moltissime applicazioni differenti. Alcuni dei materiali che è possibile fissare sono metalli, legno, plastiche e addirittura materiali quali gesso e pietra naturale.

Colla poliuretanica hot melt

La categoria degli adesivi poliuretanici hot melt unisce caratteristiche dei polimeri termoplastici a quelle tipiche degli adesivi termoindurenti. L’adesivo hot melt viene applicato a caldo, quindi sopra alla sua temperatura di fusione e raffreddando si ottiene una prima presa sui componenti da unire.

La transizione da liquido a solido in una prima fase è puramente fisica e avviene per raffreddamento. In un secondo momento però nell’adesivo si avvia un processo chimico di polimerizzazione che porta ad ottenere una maggiore resistenza meccanica e rende impossibile una nuova fusione del materiale.

La colla poliuretanica hot melt presenta quindi i seguenti vantaggi:

• Lungo tempo aperto di lavorazione (rispetto alle altri classi di adesivi hot melt)
• Rapida presa iniziale per raffreddamento
• Alta resistenza meccanica (rispetto alle tradizionali colle termoplastiche)
• Assenza di solventi ed emissioni minime

I campi di applicazione degli adesivi hot melt sono molteplici poiché garantiscono ottima adesione su legno, plastiche e anche metalli. In commercio sono disponibili sia prodotti adatti all’ambito industriale, che si adeguano a scenari di applicazione ad alta automatizzazione, sia prodotti più adatti all’uso da parte di piccoli professionisti o addirittura hobbisti.

Quale adesivo poliuretanico è adatto alle tue applicazioni?

Il mondo della colla poliuretanica è estremamente variegato ed è possibile scegliere tra tantissimi prodotti per ottenere il risultato migliore per la propria applicazione. In questo articolo ti abbiamo fornito qualche linea guida per operare una scelta consapevole in virtù dei pro e contro di ciascuna tipologia.

Abbiamo considerato gli adesivi monocomponenti, immediati e dal semplice utilizzo, quelli bicomponenti, perché hanno resistenza meccanica maggiore e infine gli hot melt, caratterizzati da elevata resistenza meccanica.
Va comunque ricordato che non è sempre semplice selezionare l’adesivo più adatto alle proprie esigenze, a maggior ragione nell’ambito dell’incollaggio strutturale che presenta specificità da non trascurare. Per questo gli esperti Henkel Adhesives sono sempre a tua disposizione per supportarti nella scelta del sistema di incollaggio più adatto