Colla epossidica: tipi, applicazioni e consigli

Colla epossidica: caratteristiche principali e vantaggi

Nel mondo degli adesivi l’epossidica viene spesso citata come una panacea in grado di risolvere la maggior parte dei problemi di incollaggio. Da dove deriva questa fama di super-adesivo e perché il suo utilizzo è così diffuso in ambito industriale e non?

Per adesivo epossidico si intende una particolare tipologia di polimero che indurisce tramite la reazione chimica di un gruppo epossidico, ossia un triangolo di legami chimici formato da un atomo di ossigeno con due atomi di carbonio. La successione di reazioni chimiche porta alla progressiva formazione di catene polimeriche e strutture di gel tridimensionali che forniscono resistenza al materiale.

La natura chimica del polimero garantisce una serie di caratteristiche interessanti tra cui:

• Elevata resistenza meccanica e rigidità
• Resistenza ad alte temperature (fino a 200°C)
• Ottima resistenza ad aggressione chimica e swelling

Inoltre è possibile ottenere numerosi vantaggi a seconda del campo di applicazione:

• Velocità di reazione modulabile: è possibile scegliere tra diverse combinazioni di resina e induritore per ottenere il tempo di lavorazione più adeguato alla propria applicazione.
• Ampio spettro di viscosità: è possibile scegliere tra un’ampia gamma di viscosità che va dall’elevata fluidità fino agli stucchi.
• Colorazioni variabili: sono disponibili varie colorazioni e in alcuni casi è possibile aggiungere specifici pigmenti per personalizzare il colore finale.

Dopo questa presentazione delle principali caratteristiche delle resine epossidiche in generale, analizziamo i vari tipi di adesivi a disposizione ed i loro campi di applicazione specifici.

Una prima distinzione che è necessario effettuare tra adesivi epossidici è basata sulla loro natura mono o bicomponente. Seppur la reazione chimica che porta alla polimerizzazione delle due tipologie di adesivo sia analoga, le modalità e le condizioni per cui questa avviene sono decisamente diverse.

Colla epossidica bicomponente

Le epossidiche bicomponenti sono commercializzate sotto forma di due distinti composti che non devono entrare a contatto fino al momento dell’utilizzo. Un componente contiene la resina mentre nell’altro composto è presente l’agente indurente che darà inizio alla reazione chimica di polimerizzazione.

Per raggiungere il massimo delle performance è richiesta una miscelazione ottimale. Una volta mescolati i due componenti, il tempo di lavoro residuo può essere parzialmente regolato dalla temperatura dell’ambiente (vedi grafico sotto).

Alcuni dei principali vantaggi degli adesivi bicomponenti sono:

• Possibilità di polimerizzazione a temperatura ambiente
• Facile utilizzo
• Shelf life elevata

Gli adesivi epossidici bicomponenti sono quindi particolarmente versatili e si prestano sia ad utilizzi professionali che hobbistici. Un esempio di adesivo bicomponente molto diffuso è LOCTITE® EA 9466, uno degli epossidici più venduti sul mercato. Si tratta di una colla bicomponente estremamente tenace, proposta in doppia cartuccia con ago miscelatore che garantisce il corretto rapporto di miscelazione (2:1).

Colla epossidica monocomponente

L’adesivo epossidico monocomponente si distingue dai prodotti appena illustrati per la presenza di entrambi i reagenti della polimerizzazione già presenti all'interno della cartuccia. Perché dunque la polimerizzazione non avviene già all’interno?

La reazione in questo caso non viene attivata da un reagente chimico ma dall’esposizione a temperature superiori a quelle ambientali. Solitamente è necessario esporre l’adesivo epossidico a temperature superiori a 120°C per dare inizio alla fase di polimerizzazione.

Questa procederà poi tanto più in fretta e sarà tanto più completa quanto più alta la temperatura utilizzata (entro i limiti specificati del produttore). Qui di seguito è riportato un esempio grafico della curva di polimerizzazione fornito da Henkel Adhesives per il prodotto LOCTITE® EA 9514:

Questo prodotto è un ottimo esempio di cosa è possibile ottenere da una colla epossidica monocomponente: resistenza a temperature fino a 200°C, ampi tempi di lavorazione disponibili e ottima resistenza agli urti.

Colla epossidica per plastica e legno

Diversi tipi di materiali richiedono diverse caratteristiche dell’adesivo che si andrà ad utilizzare. I materiali a base organica come plastica, legno e materiali compositi sono una famiglia enorme ed estremamente variegata. Nonostante questo, le epossidiche sono indicate per il loro fissaggio garantendo buona adesione e una giunzione rigida e duratura sia su materiali porosi che non, grazie alla loro versatilità.

Una nota di riguardo va agli adesivi monocomponente: come già illustrato, questi richiedono l’utilizzo di alte temperature per l’indurimento (>120°C), rendendoli intrinsecamente poco compatibili con i materiali organici (plastiche e legno). Raramente questi possono essere esposti ad elevate temperature senza rischio di danneggiamenti; è quindi consigliabile verificare attentamente la temperatura a cui è possibile lavorare l’oggetto che si intende incollare prima di procedere.

Colla epossidica per metalli

Incollare metalli tra loro o ad altri materiali risulta a volte essere un processo impegnativo a causa della bassa porosità della loro superficie. Queste difficoltà possono essere superate con l’utilizzo di un adesivo epossidico mono o bicomponente. Questi adesivi garantiscono infatti una presa estremamente buona sui metalli e alcuni sono indicati anche per l’acciaio inox, notoriamente più difficile da incollare.

A differenza delle plastiche, la maggior parte dei metalli non teme brevi esposizioni ad elevate temperature. È quindi anche possibile utilizzare adesivi monocomponente con curing ad induzione sopra i 120°C, garantendo performance elevatissime anche a successive esposizioni fino a 200°C.

Infine, rispetto a metodi di giunzione tradizionali come la saldatura, l’unione di componenti metallici tramite un adesivo epossidico permette la loro separazione per eventuali interventi di manutenzione. Sarà sufficiente esporre la giuntura a temperature sufficientemente elevate per separare nuovamente i componenti e andarli a sostituire con un nuovo incollaggio dopo adeguata pulizia delle superfici.

Esempi di applicazioni industriali dell'adesivo epossidico

Fino ad ora sono state illustrate le principali caratteristiche degli adesivi epossidici. Abbiamo analizzato i principi generali di funzionamento e di applicazione con particolare attenzione alla distinzione tra adesivi mono e bicomponenti. Infine è stato mostrato come l’elevata resistenza delle epossidiche, unita alla loro versatilità, renda possibile incollare molti  materiali.

In chiusura presentiamo alcuni casi di applicazione industriale che esemplificano al meglio i vantaggi dell’incollaggio con adesivi epossidici: rapidità di lavorazione, miglioramento della qualità del prodotto finale e maggior sicurezza per i lavoratori.

• Incollaggio di manici e fregi: spesso effettuato con fissaggi meccanici o adesivi a basso costo. Mentre i primi possono peggiorare l’aspetto estetico e complicare il ciclo produttivo, i secondi possono minare la durabilità e non garantire una buona sigillatura. Un adesivo epossidico bicomponente di alta qualità, come LOCTITE® EA 3423, può superare tutti i limiti illustrati aggiungendo un’ottima resistenza chimica e temperature di esercizio fino a 120°C, utili per esempio nella realizzazione di utensili da cucina.
  
  
• Incollaggi estetici: effettuati tradizionalmente con adesivi siliconici o a basso costo. L’utilizzo di un adesivo epossidico bicomponente può migliorare l’estetica con una giuntura trasparente e garantire contemporaneamente eccezionali performance meccaniche e persino resistenza all’acqua. Un esempio di prodotto è LOCTITE® EA 3430, adesivo multiuso adatto a numerosissimi materiali diversi e che garantisce un fissaggio rapido anche a temperatura ambiente.
  
  
• Incollaggio di utensili e strumenti elettrici: effettuati tradizionalmente con accoppiamento meccanico o brasature. In questi casi utilizzare LOCTITE® EA 9466 garantisce performance meccaniche identiche o superiori, migliorando la distribuzione degli sforzi sul componente. Aggiunge inoltre ottime proprietà di isolamento elettrico fornendo in un’unica operazione fissaggio dei componenti e protezione da shock elettrici.
• Incollaggio di isolanti elettrici e magneti in motori elettrici: tradizionalmente accoppiati con brasature o adesivi bicomponenti. L’utilizzo dell’adesivo epossidico monocomponente LOCTITE® EA 9514 garantisce un’ottima resistenza agli urti e vibrazioni e allo stesso tempo velocizza e facilita l’automazione dell’assemblaggio dei componenti.

Queste e moltissime altre applicazioni possono essere migliorate e rese più efficienti ed economiche grazie all’utilizzo delle colle epossidiche LOCTITE®.