Le colle a base di prepolimero poliuretanico o colle PU sono adesivi monocomponenti termoindurenti che reagiscono a contatto con l‘umidità dell‘ambiente e il pezzo da incollare. In numerose applicazioni industriali l’utilizzo di adesivi è una valida alternativa a metodi di fissaggio tradizionali quali rivettature e saldature. Gli adesivi strutturali di nuova generazione garantiscono caratteristiche elevate, apportando numerosi vantaggi rispetto ai metodi di fissaggio tradizionali.
Caratteristiche e tipologie di adesivi PU
Le colle a base PU sono disponibili in diversi livelli di viscosità. La gamma parte da una consistenza liquida per arrivare ad una pastosa, che si adattano a diversi campi di impiego. Le colle con consistenza più densa ad esempio sono più adatte per gli incollaggi in verticale e sono le preferite quando si lavora in cantiere. La variante più fluida trova il suo impiego ideale nell‘incollaggio di grandi superfici e in falegnameria in genere.
Tutte le colle poliuretaniche hanno caratteristiche comuni che le distinguono da altre tipologie di adesivi. Fra le tecnologie di assemblaggio industriale, gli adesivi reattivi hanno progressivamente sostituito o integrato i metodi di fissaggio meccanico tradizionali. Tra questi, le colle poliuretaniche occupano una posizione rilevante grazie alla loro capacità di formare legami intermolecolari forti su substrati eterogenei.
Differenza tra monocomponenti e bicomponenti
- Adesivi monocomponenti (1K): Spesso preferiti da hobbisti e utilizzatori occasionali per la loro semplicità di utilizzo ed economicità. Il meccanismo di polimerizzazione si basa sulla presenza di umidità nell’aria e sulle superfici.
- Adesivi bicomponenti (2K): Costituiscono uno standard tecnico per applicazioni industriali che richiedono adesione strutturale, resistenza chimica e stabilità termica. Sono composti da una resina (Parte A) e un indurente (Parte B).
La resistenza a taglio: un parametro fondamentale
L’ottimizzazione del processo di incollaggio industriale mediante colla poliuretanica richiede un’analisi basata su dati oggettivi. La resistenza alla trazione e la resistenza a taglio sono proprietà cruciali nel settore degli adesivi. La resistenza a taglio, in particolare, viene determinata mediante metodi di prova standardizzati, come la prova del giro di trazione - taglio.
In questo test, due provini vengono uniti insieme utilizzando la colla in una configurazione a giunto sovrapposto. I campioni vengono quindi posizionati in una macchina di prova e viene applicata gradualmente una forza di trazione fino al cedimento del legame. È importante notare che i risultati di questi test possono essere influenzati da diversi fattori come il tipo di materiale del substrato, la preparazione della superficie, lo spessore di applicazione della colla e le condizioni di polimerizzazione.
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| Parametro | Descrizione |
|---|---|
| Resistenza termica | Generalmente da -40°C a +80°C allo stato indurito. |
| Resistenza a taglio (WATT 91) | Valori superiori a 8 N/mm2 in applicazioni standard. |
| Tempo aperto | Variabile tra 8-10 minuti a 23°C e 65% umidità. |
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Fattori che influenzano la tenuta dell'incollaggio
Il principio di adesione meccanica si basa sulla capacità dell’adesivo fluido di bagnare la superficie del substrato e penetrare nelle sue irregolarità microscopiche. L’umidità presente nel substrato determina la possibilità di utilizzare un adesivo 1k piuttosto che 2k. Generalmente, nei materiali in cui è presente l’umidità (come il legno), si utilizzano adesivi ad un componente in quanto grazie all’umidità si crea un incollaggio tenace. Al contrario, sulle superfici che non la contengono (ad esempio il PVC), si applica una colla a due componenti.
La temperatura ambiente influenza drasticamente la cinetica di reazione (legge di Arrhenius): la velocità di reazione raddoppia approssimativamente ogni 10°C di aumento. Inoltre, i solventi presenti in piccola parte regolarizzano alcune proprietà chimiche della resina, permettendo di migliorare la viscosità, la bagnabilità e l’adesione su substrati plastici.
Considerazioni pratiche per l'applicazione
Per le applicazioni in cui i profili sono esposti a sollecitazioni o movimenti continui, è necessario un forte legame di colla per evitare che i profili si allentino nel tempo. Quando si incolla un pezzo di legno ad altri materiali, è consigliabile applicare uno strato sottile di colla poliuretanica su entrambe le superfici. Dopo l'applicazione, occorre premere le parti e tenerle insieme per un minimo di 3 ore, se c’è bisogno con l’aiuto di un morsetto o di un oggetto pesante.
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