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 elevate prestazioni e numerosi vantaggi rispetto ai metodi di fissaggio tradizionali. Come adesivi strutturali, non legano semplicemente due materiali, ma ne diventano parte integrante, un tutt’uno. Sono conosciuti inoltre per la loro attitudine a resistere ad elevati sforzi meccanici e possono infatti sostituire, in alcune situazioni, i tradizionali strumenti di giunzione come ad esempio saldature e viti.
Nel mondo industriale aumenta sempre di più l’incollaggio con l’uso di adesivi poliuretanici rispetto alle tradizionali resine, sia per la loro composizione che per le loro vantaggiose caratteristiche. Un adesivo poliuretanico è un composto reattivo che aderisce perfettamente a molti substrati, è versatile e con ottime caratteristiche prestazionali, tra cui la flessibilità e la capacità di realizzare una giunzione tenace e duratura. I campi di applicazione degli adesivi poliuretanici sono molteplici poiché garantiscono ottima adesione su legno, plastiche e anche metalli, rendendoli ideali per l'incollaggio di ferro e materiali lapidei come calcestruzzo, mattone e cemento.
Tipologie di Adesivi Poliuretanici: Monocomponente, Bicomponente e Hot Melt
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 base all’applicazione e alle caratteristiche richieste è possibile scegliere all’interno di una vasta gamma di adesivi. La resina poliuretanica espandente si divide in due macro categorie principali: monocomponente e bicomponente, a cui si aggiunge la categoria hot melt.
Adesivi Poliuretanici Monocomponenti
Gli adesivi poliuretanici monocomponenti sono spesso preferiti da hobbisti e utilizzatori occasionali per la loro semplicità di utilizzo ed economicità. Si tratta di colle ad un componente principale, un prepolimero (NCO) integrato con altri prodotti chimici (additivi, solventi, etc.) che dopo la sua applicazione, reagisce con l’umidità del substrato e dell’aria, formando legami covalenti con la superficie del materiale. 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.
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. 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 applicazioni dove piccoli movimenti sono inevitabili o addirittura desiderabili.
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Adesivi Poliuretanici Bicomponenti
Gli adesivi poliuretanici bicomponenti possono apparire di più difficile utilizzo a causa della necessità di mescolare nel giusto rapporto ed efficacemente due componenti. La poliuretanica bicomponente ha una formulazione chimica completamente diversa. È composta da una miscela poliolica (componente A) e un indurente (componente B) che miscelati reagiscono per produrre un polimero di legami uretanici per reazione di poliaddizione. Anche per l’adesivo a due componenti si possono integrare altri prodotti chimici per regolare le proprietà chimico fisiche. Le caratteristiche elencate rendono l'adesivo poliuretanico bicomponente particolarmente versatile e adatto a moltissime applicazioni differenti. Tuttavia va tenuta in conto la possibilità di optare per diverse miscele e di ottimizzare la composizione per le varie applicazioni.
Adesivi Poliuretanici Hot Melt
La categoria degli adesivi poliuretanici hot melt unisce caratteristiche dei polimeri termoplastici a quelle tipiche degli adesivi termoindurenti. La transizione da liquido a solido in una prima fase è puramente fisica e avviene per raffreddamento. I campi di applicazione degli adesivi hot melt sono molteplici poiché garantiscono ottima adesione su legno, plastiche e anche metalli.
Fattori Cruciali per la Scelta dell'Adesivo Poliuretanico
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. Arrivati a questo punto, è normale chiedersi quando si utilizza una monocomponente piuttosto che la bicomponente. Riportiamo i principali fattori da considerare nella scelta dell’adesivo:
SIKA Italia @ MECvex 2021 | Adesivi poliuretanici bicomponenti, l'alternativa duttile ed economica
Le Condizioni Ambientali
La temperatura e l’umidità sono i due fattori ambientali da tenere principalmente in considerazione in quanto influiscono sulla reazione della colla. Infatti se si utilizza una colla monocomponente bisogna considerare che più l’ambiente è umido e presenta temperature elevate, maggiore sarà la velocità di reazione dell’adesivo.
La Natura della Superficie
L’umidità presente nel substrato determina la possibilità di utilizzare un adesivo monocomponente (1K) piuttosto che bicomponente (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, ma anche alcuni tipi di pietra o metallo non poroso), si applica una colla a due componenti.
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Lo Spessore della Superficie
Lo spessore può suggerire quale tipologia di colla potrebbe garantire un miglior risultato. Il più delle volte, di fronte ad un materiale di basso spessore da incollare si utilizza una bicomponente per evitare il problema di ondulazioni, causato dalla liberazione di anidride carbonica.
La Dimensione del Manufatto
Di fronte a misure molto vaste, bisogna considerare che una colla monocomponente, a causa dell’umidità dell’ambiente e del materiale, potrebbe causare una reazione poco conforme. Si può sempre bagnare la superficie per ovviare il problema, altrimenti si ricorre a una colla bicomponente per ottenere una reazione omogenea.
La Tecnologia di Applicazione
Alcuni prediligono la colla monocomponente semplicemente per la sua facilità di applicazione che non richiede strumenti complessi per distribuirla sulla superficie. La colla bicomponente, invece, necessita di una macchina di erogazione e dosaggio che miscela i due componenti prima della sua applicazione.
I Tempi di Reazione dell’Adesivo
I tempi di reazione del composto devono essere confrontati con i propri tempi di produzione per individuare l’adesivo che ha più o meno le stesse tempistiche. Riportiamo in seguito i tre principali da conoscere:
- Il Pot Life: l’intervallo di tempo in cui il prodotto è utilizzabile dopo la sua miscelazione. Riguarda soprattutto le colle bicomponenti perché, essendo formate da due composti, devono essere miscelate prima della loro applicazione.
- Il Tempo Aperto: l’intervallo di tempo a disposizione per l’incollaggio delle due parti, dopo che la colla è stata già distribuita.
- Il Tempo di Pressa: è il tempo necessario di compressione di un manufatto (passaggio obbligatorio per le monocomponenti), perché l’adesivo raggiunga uno stadio di polimerizzazione tale per cui sia possibile l’estrazione e la prima movimentazione. Il tempo di pressatura subisce delle variazioni in base alla reattività della colla: più è reattiva e più ridotto sarà il tempo di pressa.
Sottolineiamo inoltre che, a causa dell’umidità, i tempi di reazione delle colle monocomponenti possono variare, mentre le colle bicomponenti hanno un processo costante perché non sono soggette all’umidità dell’ambiente e del substrato. Anche la ricerca di un processo produttivo costante e definito può portare alla scelta di una colla bicomponente.
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Il Ruolo degli Additivi nella Composizione Chimica degli Adesivi Poliuretanici
Dopo aver spiegato le due macro categorie che distinguono il mondo degli adesivi, le superfici ed i tempi, diamo uno sguardo ancor più da vicino alla composizione chimica. Entrambe le colle vengono integrate con altri composti per modificare le caratteristiche dell’adesivo a seconda del suo utilizzo. Quasi tutti gli adesivi, sia monocomponenti (1K) che bicomponenti (2K), vengono additivati con sostanze che migliorano le prestazioni.
Ad esempio, vengono impiegati antischiuma per diminuire l’emulsione, dispersori di cariche per migliorare la miscelazione dei riempitivi e sostanze che incrementano l’adesione quando sono coinvolte superfici critiche (il vetro, per esempio, è considerato una superficie ostile). Vengono impiegati inoltre dei riempitivi (o cariche) per ridurre il restringimento durante l’essiccazione o polimerizzazione, diminuire la temperatura esotermica durante la polimerizzazione, migliorare le proprietà coesive, la resistenza ad abrasione, la soppressione di fiamme e fumi, la resistenza all’umidità, agli agenti chimici e alla corrosione e ottenere specifiche proprietà reologiche.
I Solventi
I solventi, anch’essi presenti in piccola parte, regolarizzano alcune proprietà chimiche della resina. Permettono di migliorare la viscosità e quindi l’operabilità del processo, la bagnabilità, l’adesione su substrati plastici e conferiscono plasticità all’adesivo. La domanda sorge spontanea: esistono adesivi poliuretanici Solvent Free? Sì, ma non è così facile trovarli nel mercato. Le colle Solvent Free vengono anche definite adesivi senza VOC (Composti organici volatili) che ne migliorano le proprietà tossicologiche.
Il Pigmento
Generalmente gli adesivi poliuretanici presentano un colore naturale che varia dal color crema al beige. Questo non deve essere un freno per chi volesse una colla di un colore diverso, è infatti possibile l’utilizzo di un pigmento per ottenere la colorazione che più si preferisce.
Resine Epossidiche vs. Resine Poliuretaniche: Un Confronto
Nel mondo degli adesivi industriali, la colla epossidica viene spesso consigliata per risolvere la maggior parte dei problemi di incollaggio: una sorta di super-adesivo per tutti i materiali, anche i più difficili. La resina epossidica, famosa soprattutto nelle pavimentazioni, rientra anch’essa nella categoria di polimero termoindurente. Entrambe presentano una buona resistenza chimica ed hanno un’ottima presa rapida, ma differiscono per alcune proprietà. Per prima cosa, per comprendere se è meglio utilizzare una colla epossidica o poliuretanica bisogna fare uno studio del materiale da incollaggio.
La prima differenza tra i due riguarda la temperatura di esercizio, un fattore essenziale da prendere in considerazione quando parliamo di sistemi di fissaggio per evitare che il composto perda la sua qualità. Indicativamente, gli adesivi epossidici lavorano ad una temperatura di esercizio più elevate, circa 150°C rispetto alle colle poliuretaniche che arrivano massimo a -100°/ +80°C circa. La colla poliuretanica è in grado di creare legami resistenti tra due materiali diversi.
Ecco una tabella comparativa delle principali differenze:
| Caratteristica | Adesivo Poliuretanico | Adesivo Epossidico |
|---|---|---|
| Flessibilità | Ottima flessibilità del giunto | Generalmente più rigido, meno flessibile |
| Resistenza Chimica | Buona | Buona |
| Presa Rapida | Ottima | Ottima |
| Temperatura di Esercizio | Circa da -100°C a +80°C | Circa fino a 150°C (più elevate) |
| Adesione su Materiali Diversi | Forte legame con molti substrati diversi (legno, plastiche, metalli, cemento) | Spesso consigliato per la maggior parte dei materiali |
| Meccanismo di Polimerizzazione | Dipende da umidità (monocomponente) o miscelazione (bicomponente) | Reazione con indurente |
Applicazioni Specifiche e Guida all'Uso
Il poliuretano è utilizzato in diversi tipi di adesivi, dimostrando la sua versatilità in molteplici contesti, inclusi quelli che richiedono l'incollaggio di ferro e pietra.
Schiuma Poliuretanica
La schiuma poliuretanica (PU) è un materiale espandente a base di poliuretano, contenuto in bombolette pressurizzate e arricchito con agenti chimici che ne favoriscono l’espansione. È una soluzione pratica, efficiente e vantaggiosa per moltissimi interventi in edilizia e ristrutturazione. Non richiede preparazioni elaborate: basta agitare la bomboletta, applicare e lasciare che la schiuma faccia il suo lavoro. Una singola bomboletta può espandersi fino a 3 volte il suo volume iniziale, offrendo un ottimo rapporto tra spazio di stoccaggio e resa effettiva. Una volta solidificata, la schiuma poliuretanica (PU) diventa un materiale estremamente resistente e versatile. È adatta a sigillare o isolare infissi di finestre, tegole e coppi, e può legarsi a diversi tipi di materiali come calcestruzzo, mattone, metalli, PVC, legno e cemento. Le schiume PU espandenti sono ideali per riempire cavità e offrono un buon isolamento termo-acustico. L’erogazione a pistola assicura maggiore precisione e controllo, ideale per lavori professionali. Verifica sempre la presenza di certificazioni in linea con le normative richieste dal committente o dal progetto (es. Isolamento acustico, EMICODE, ecc.). Le schiume PU hanno tempi di indurimento variabili. Le schiume bicomponenti offrono prestazioni superiori in termini di densità, resistenza meccanica e struttura.
Resina Poliuretanica
Una forte colla poliuretanica impermeabile che può essere utilizzata per incollare pannelli o fissare parti di legno e altri materiali. Può essere abbinata a materiali come metallo, cartongesso, plastiche e calcestruzzo.
Sigillante Poliuretanico
Questo genere di adesivo professionale ha una presa molto forte e può essere utilizzato per fissare pezzi e oggetti a superfici di plastica e metallo. Gli adesivi poliuretanici sono adatti all’incollaggio ma anche al riempimento di spazi e fessure. Puoi utilizzare questa colla per riempire i buchi lasciati dai fori dei pioli nelle assi di legno, o per sistemare degli oggetti. Puoi usarla, ad esempio, anche per sistemare le gambe di un tavolo da giardino.
Come Incollare e Riempire Fessure con Adesivo Poliuretanico (Generalizzato)
Prima di cominciare, separa i materiali. La seguente guida passo passo ti spiega come incollare e riempire fessure con l’adesivo poliuretanico:
- Prepara le superfici: devono essere pulite da qualsiasi tipo di polvere, sporcizia o grasso. Asciugale bene.
- Indossa dei guanti per proteggere la pelle.
- Se si tratta di un adesivo bicomponente: prepara i componenti dell’adesivo versando in un contenitore due cordoli di resina e la stessa identica quantità di indurente. Amalgama i componenti della colla miscelando le due parti con cura con delle bacchette finché il composto non diventa una pasta.
- Riempi il buco o la fessura: premi con una spatola l’adesivo poliuretanico nello spazio vuoto. Se necessario, lo puoi sistemare ulteriormente quando si asciuga.
- Se invece vuoi incollare due materiali, applica uno strato sottile di colla poliuretanica su entrambe le superfici.
- Premi le parti e tienile 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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