Adesivi Poliuretanici: Caratteristiche, Tenuta e Criteri di Scelta per l'Incollaggio Industriale

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. Questo articolo esplora il mondo dell’adesivo poliuretanico, per comprendere i vantaggi, la composizione chimica, i tempi di reazione, le caratteristiche tecniche e l’utilità.

Per cominciare, diamo una spiegazione di 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. Come adesivi strutturali, non legano semplicemente due materiali, ma ne diventano parte integrante, un tutt’uno.

Gli adesivi poliuretanici 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. Le colle poliuretaniche sono adesivi creati a partire da un polimero chiamato poliuretano e possiedono proprietà speciali: sono impermeabili, resistenti alle alte temperature e si asciugano velocemente.

Adesivi Poliuretanici: Monocomponente o Bicomponente?

La resina poliuretanica espandente si divide in due macro categorie: monocomponente e bicomponente.

Adesivi Monocomponenti (1K)

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. Gli adesivi poliuretanici monocomponenti creano legami molto resistenti. Si asciugano meglio con l’umidità e possono essere usati per attività come la posa di pavimenti in parquet, per esempio.

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Per gli adesivi PU monocomponenti la reazione chimica con acqua è essenziale per la reticolazione. Se la colla non può ricevere l‘umidità necessaria dai materiali o dall‘ ambiente, se necessario, è possibile bagnare accuratamente i pezzi la lavorare. La colla monocomponente si utilizza principalmente quando almeno una delle due superfici è porosa.

Gli adesivi poliuretanici monocomponenti sono spesso preferiti da hobbisti e utilizzatori occasionali per la loro semplicità di utilizzo ed economicità. 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. La buona flessibilità del giunto che si ottiene ne rende consigliabile l’utilizzo per applicazioni dove piccoli movimenti sono inevitabili o addirittura desiderabili.

Adesivi Bicomponenti (2K)

La poliuretanica bicomponente, ha una formulazione chimica completamente diversa. E’ 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. Gli adesivi poliuretanici bicomponenti sono composti da una resina e un indurente.

La colla bicomponente si utilizza principalmente quando entrambe le superfici sono compatte. Gli adesivi poliuretanici 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. Le caratteristiche elencate rendono l'adesivo poliuretanico bicomponente particolarmente versatile e adatto a moltissime applicazioni differenti.

Criteri di Scelta: Quale Colla Poliuretanica è Adatta alla Tua Industria?

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. La scelta dell'adesivo poliuretanico più idoneo dipende da vari fattori critici legati sia all'ambiente di applicazione che alle caratteristiche dei materiali da incollare. Analizzare attentamente questi aspetti è fondamentale per garantire un'adesione efficace e duratura.

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Fattore	Adesivo Monocomponente (1K)	Adesivo Bicomponente (2K)	Dettagli e Considerazioni
Condizioni Ambientali	Maggiore velocità di reazione con umidità e temperature elevate.	Processo costante, non soggetto all'umidità dell'ambiente e del substrato.	La temperatura e l'umidità sono due fattori ambientali da tenere principalmente in considerazione.
Natura della Superficie	Utilizzata su materiali con umidità (es. legno) per un incollaggio tenace.	Applicata su superfici che non contengono umidità (es. PVC).	L'umidità presente nel substrato determina la possibilità di utilizzare un adesivo 1K piuttosto che 2K.
Spessore della Superficie	Potenziale problema di ondulazioni su basso spessore, a causa della liberazione di anidride carbonica.	Consigliata per materiali di basso spessore per evitare il problema di ondulazioni.	Lo spessore può suggerire quale tipologia di colla potrebbe garantire un miglior risultato.
Dimensione del Manufatto	Reazione meno conforme su misure vaste, si può bagnare la superficie per ovviare.	Consigliata per ottenere una reazione omogenea su misure molto vaste.	Di fronte a misure molto vaste, una colla monocomponente potrebbe causare una reazione poco conforme.
Tecnologia/Applicazione	Facilità di applicazione, non richiede strumenti complessi.	Necessita di una macchina di erogazione e dosaggio che miscela i due componenti.	Alcuni prediligono la colla monocomponente semplicemente per la sua facilità di applicazione.
Tempi di Reazione	Tempi possono variare a causa dell'umidità. Necessita un tempo di pressa obbligatorio.	Processo costante e definito, non soggetti all'umidità. Riguarda il "Pot Life".	Sottolineiamo che la ricerca di un processo produttivo costante e definito può portare alla scelta di una colla bicomponente.

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 perchè essendo formate da due composti, devono essere miscelate prima della loro applicazione.
• Il tempo aperto: L’intervallo di tempo a disposizione all’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 sempre 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.

Il Ruolo Cruciale degli Additivi nella Formulazione delle Colle Poliuretaniche

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. Come avevamo anticipato, entrambe le colle vengono integrate con altri composti per modificare le caratteristiche dell’adesivo a seconda del suo utilizzo.

Infatti quasi tutti gli adesivi, sia 1K e 2K vengono additivati con sostanze che migliorano le prestazione, come l’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 ad 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.

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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 conferisce 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.

Pigmenti

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.

Adesivi Poliuretanici vs Resine Epossidiche: Un Confronto

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. 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. Per prima cosa, per comprendere se è meglio utilizzare una colla epossidica o poliuretanica bisogna fare, anche qui, uno studio del materiale da incollaggio.

Le colle poliuretaniche sono la scelta ideale per chi cerca un’opzione di incollaggio resistente e versatile. Questi adesivi sono caratterizzati da un’elevata forza di adesione e da una grande resistenza all’umidità, alle temperature e ai solventi. Inoltre presentano un’elevata resistenza agli sforzi di trazione e flessione, garantendo un’ottima stabilità anche in situazioni di elevato stress meccanico e per questo, utilizzati in determinate condizioni, sono particolarmente indicati per tutti gli incollaggi per esterni o di natura strutturale. Le colle poliuretaniche possono essere a base solvente o a base acquosa, mono o bi-componenti e sono ideali per una vasta gamma di applicazioni, dalla cartotecnica all’edilizia, passando per il settore tessile e quello dell’imballaggio.

Suprafix: Esempio di Adesivi Poliuretanici Versatili

Gli Adesivi Poliuretanici Suprafix non legano semplicemente, ma ne diventano parte. Resistono a temperature elevate, sono tenaci con gli agenti atmosferici, resistenti e repellenti all’acqua, e disponibili sia monocomponenti che bicomponenti senza impiego di solventi. I prodotti alla base dei sistemi poliuretanici Suprafix sono a base vegetale e naturale.

Per individuare la colla adatta si parte da un’analisi della superficie. La colla monocomponente si utilizza principalmente quando almeno una delle due superfici è porosa, mentre la colla bicomponente si utilizza principalmente quando entrambe le superfici sono compatte.

Tipologie di Viscosità Suprafix

• Bassa viscosità: Suprafix è molto fluida e facile da distribuire e viene utilizzata soprattutto in caso di superfici poco assorbenti per penetrare all’interno della superficie.
• Alta viscosità: Suprafix risulta essere più densa, adatta per applicazioni in verticale o per colata come ad esempio pareti o soffitti.

Tempi di Reazione di Suprafix

Ogni adesivo poliuretanico presenta tempi di reazione diversi, come il tempo di aperto, il tempo di indurimento completo, il tempo pressa di un manufatto, che può variare in base alla colla utilizzata. Con l'aiuto di esperti chimici, è possibile studiare l’adesivo Suprafix che rispecchia i propri tempi di produzione.

Settori di Applicazione di Suprafix

Grazie alle sue caratteristiche, Suprafix è molto versatile e i settori di applicazione per questo sono vastissimi. 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 tutte queste caratteristiche, e molte altre, apportando numerosi vantaggi rispetto ai metodi di fissaggio tradizionali.

In base all’applicazione e alle caratteristiche richieste è possibile scegliere all’interno di una vasta gamma di adesivi. Ogni tipologia di adesivo ha caratteristiche specifiche che la rendono più adatta a particolari applicazioni rispetto ad altre. Tutte le colle poliuretaniche hanno caratteristiche comuni che le distinguono da altre tipologie di adesivi. Le caratteristiche elencate possono essere modulate ulteriormente andando a selezionare prodotti specifici.

Altri Tipi e Impieghi degli Adesivi Poliuretanici

Il mondo della colla poliuretanica è estremamente variegato ed è possibile scegliere tra tantissimi prodotti per ottenere il risultato migliore per la propria applicazione. 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. 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. Entrambe le consistenze si lasciano lavorare bene per mezzo di una spatola, nel caso della colla più fluida si può optare anche per uno stendicolla.

Colle PU Rinforzate con Fibra

Alcune colle PU sono rinforzate con fibre. Queste sono pensate appositamente per la realizzazione di pezzi portanti in legno incollati tra loro, in ambito di interni ed esterni.

Tipi Specifici di Poliuretano

Il poliuretano è utilizzato in diversi tipi di adesivi:

• Schiuma poliuretanica: Una schiuma adatta a sigillare o isolare gli infissi di finestre, tegole e coppi, come Pattex PF 320 Tegole. Questa schiuma può legarsi a diversi tipi di materiali come calcestruzzo, mattone, metalli, PVC, legno e cemento.
• Resina poliuretanica: Una forte colla poliuretanica impermeabile che può essere utilizzata per incollare pannelli o fissare parti di legno e altri materiali - come Pattex PU Legno, che 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.

Adesivi Poliuretanici per Riempimento e Incollaggio

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.

Considerazioni su altre tipologie di collanti

Le colle poliuretaniche formano incollature robuste e resistenti agli sforzi trasversali. Esistono due tipi principali di collanti poliuretanici: la prima è l’urea formaldeide e la seconda è la resorcinol formaldeide. Entrambe difettano per la bassa prestazione meccanica quando vengono applicate in strati spessi. E’ proprio questo il motivo per cui le facce da incollare dovrebbero essere perfettamente, assolutamente piane e mantenute sotto una morsa per non meno di 24 ore per ottenere un’incollatura strutturale.

A causa dei gas di formaldeide rilasciati durante il processo di incollatura, si ritiene assolutamente necessario che gli ambienti in cui si opera siano ben ventilati; al contempo l’impiego di guanti di gomma, occhiali paraocchi e mascherina sono precauzioni da noi ritenute assai ragionevoli.

Guida Pratica all'Applicazione degli Adesivi Poliuretanici

Prima di cominciare, separa i materiali. La seguente guida passo passo ti spiega come incollare e riempire fessure con l’adesivo poliuretanico:

1. Prepara le superfici: Le superfici devono essere pulite da qualsiasi tipo di polvere, sporcizia o grasso. Asciugale bene.
2. Protezione personale: Indossa dei guanti per proteggere la pelle.
3. Prepara i componenti dell’adesivo (per bicomponenti): Versa in un contenitore due cordoli di resina lunghi almeno tre centimetri e la stessa identica quantità di indurente.
4. Amalgama i componenti della colla (per bicomponenti): Mischia le due parti con cura con le bacchette di legno finché il composto non diventa una pasta.
5. Applica l'adesivo: Riempi il buco o la fessura. Premi con la spatola l’adesivo poliuretanico dentro lo spazio vuoto. Se necessario, lo puoi sistemare ulteriormente quando si asciuga. Se invece vuoi incollare un pezzo di legno ad altri materiali, applica uno strato sottile di colla poliuretanica per legno ad entrambi le superfici. Un buon adesivo poliuretanico monofasico in questo caso può essere Pattex Legno PU Liquid, particolarmente indicato in falegnameria per il restauro di mobili.
6. Fissa le parti: 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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