ADESIVO

ADESIVO (App. II, 1, p. 25; III, 1, p. 19)

Negli ultimi anni la tecnologia ha dedicato molta attenzione alle caratteristiche degli a. e ha posto in evidenza come essi in alcuni casi possano sostituire con vantaggio altri sistemi di giunzione, come chiodi, viti o saldature, e in altri casi risolvano problemi tecnici non altrimenti risolvibili.

Ne è venuto come conseguenza che l'impiego degli a. ha permesso di realizzare strutture con migliori caratteristiche tecniche o economiche, oppure di pervenire a realizzazioni del tutto nuove. Si è avuto un processo di selezione fra i numerosi a. disponibili, che ha nettamente favorito gli a. sintetici rispetto a quelli naturali.

Si sono sviluppate ricerche per la creazione di tipi nuovi e per l'ulteriore miglioramento di tipi esistenti.

Attualmente si fa distinzione fra le diverse funzioni che gli a. possono esplicare, e si definiscono: a) strutturali, quelli che uniscono i due aderendi con un legame di resistenza molto elevata alle sollecitazioni meccaniche: per es., quelli impiegati nelle costnuzioni aeronautiche nell'unione di strutture metalliche portanti; b) di tenuta, quelli che uniscono i due aderendi senza una particolare resistenza a sollecitazioni esterne, come nell'incollaggio delle etichette e delle carte da parati; c) sigillanti, quelli che hanno per funzione principale di chiudere la giuntura fra due aderendi per impedire infiltrazioni di umidità, di gas, di vapori, come, per es., quelli impiegati nell'industria automobilistica per sigillare la giunzione fra due lamiere saldate a punti.

In confronto ai tradizionali sistemi di giunzione, gli a. hanno i seguenti vantaggi: 1) non provocano indebolimenti nella resistenza meccanica propria degli aderendi, come invece fanno i fori per i chiodi o le viti; 2) la sollecitazione meccanica da un aderendo all'altro è trasferita in modo molto più efficace e uniforme attraverso tutta la superficie di contatto, anziché attraverso un numero limitato e discreto di punti o attraverso l'area limitata della saldatura; è così possibile realizzare strutture molto leggere e resistenti; 3) non provocano sporgenze sulle superfici esterne dei corpi aderendi: quindi non viene disturbata l'estetica del manufatto, per es. dei pannelli prefabbricati per l'edilizia oppure, come nel caso delle costruzioni aeronautiche, non vengono alterate le prestazioni della struttura a causa di una modifica del profilo; 4) evitano la corrosione nella giunzione di due superfici, sia perché vengono eliminati i fenomeni elettrochimici dovuti alla presenza di metalli diversi, sia perché vengono evitati l'infiltrazione e il ristagno di acqua, di umidità, di sostanze aggressive.

Inoltre gli a. offrono possibilità non realizzabili con i sistemi tradizionali, per es.: rendono possibile in modo pratico ed economico accoppiamenti non facilmente realizzabili altrimenti, come nel caso delle etichette sulle scatole e sulle bottiglie, delle carte abrasive, dei tessuti - non-tessuti, dei materiali di frizione, degl'isolanti termici e acustici; permettono di migliorare, attraverso accoppiamenti incrociati, le caratteristiche di materiali anisotropi, come nel caso dei pannelli dì legno compensato, nei quali l'incollaggio di fogli con venatura perpendicolare l'uno all'altro migliora la stabilità dimensionale e la resistenza all'umidità; permettono l'accoppiamento dei materiali più dissimili e quindi l'ottenimento di materiali nuovi che assommano le caratteristiche positive dei materiali di partenza: è il caso degli accoppiati plastici, degli accoppiati plastica-carta, alluminio-carta, ecc.

Naturalmente per ogni problema esiste l'a. più adatto, a seconda se è prevalente una sollecitazione meccanica di trazione oppure di taglio, oppure di pelatura, e se è più importante la resistenza alla temperatura o agli agenti chimici. Un sensibile progresso è stato realizzato anche nelle tecnologie di accoppiamento e si prevede nel futuro la continuazione e l'accelerazione di questa tendenza.

I moderni a. sintetici possono essere classificati anche in base al meccanismo con il quale avviene il processo di presa.

a) Per essiccazione all'aria. Interessa gli a. sciolti in solventi organici, come le soluzioni di gomma impiegate nell'industria delle calzature e nell'industria automobilistica; oppure gli a. sciolti o dispersi in acqua, impiegati in legatoria o per usi domestici (colle acetoviniliche per impiego generale, colle cellulosiche per carta da parati). La presa avviene per evaporazione della fase volatile: questo processo è facilitato da una certa porosità di almeno uno dei due aderendi; in sede di lavorazione industriale può essere accelerato con il calore. Talvolta l'a. viene steso su almeno una delle due superfici e se ne lascia evaporare la fase volatile fino al raggiungimento di uno stato gelatinoso e appiccicoso, quindi si procede all'accoppiamento degli aderendi.

Da ricordare che in tutte le nazioni socialmente avanzate esistono disposizioni legislative che vietano l'impiego di alcune sostanze volatili, come il benzolo, un tempo largamente usate perché economiche, rapide a evaporare e dotate di buon potere solvente. Accurate osservazioni hanno dimostrato la nocività della ripetuta esposizione a queste sostanze: in Italia in proposito è stata promulgata la l. 5 marzo 1963, n. 245.

b) Per solidificazione. Interessa gli a. che devono essere fusi o rammolliti per essere applicati: il processo di presa avviene durante il raffreddamento e la conseguente solidificazione. Esempio tipico di questo tipo di a. è la tradizionale colla da falegname, di origine animale, d'impiego sempre più raro. A. che fanno presa per solidificazione sono oggi usati in legatoria e nell'etichettatura e possono essere a base di esteri o eteri della cellulosa, esteri e acetali polivinilici, poliammidi. La principale limitazione al loro impiego è la loro scarsa resistenza al calore.

c) Per pressione (pressure-sensitive). Interessa gli a. che presentano uno stato appiccicoso permanente. Di solito per facilità d'impiego questi a. sono posti in commercio spalmati su una sola o su entrambe le facce di supporti di carta, di plastica, di tessuto o di metallo, sui quali vengono applicati mediante calandre o rulli applicatori. La presa avviene per semplice pressione e dà origine a un legame di non grande resistenza. Appartengono a questo tipo i vari nastri ed etichette autoadesivi, i nastri impiegati nei lavori di verniciatura per mascherare le parti che non devono essere verniciate, i cerotti usati a scopo sanitario. Questi a. hanno generalmente una composizione complessa, nel quale come ingrediente base possono esservi resine terpeniche, esteri della colofonia e loro derivati, resine fenoliche, polimeri dell'isobutilene e degli esteri isobutilvinilici.

d) Per reazione chimica. Gran parte degli a. oggi usati industrialmente fanno presa per reazione chimica. Questa può consistere in reazioni di polimerizzazione o di poliaddizione o di reticolazione, ecc. Può essere provocata da un aumento di temperatura, oppure dalla miscelazione di due componenti, eseguita subito prima dell'applicazione dell'adesivo. Fanno presa per reazione chimica provocata da aumento di temperatura gli a. a base di resine ureiche o fenoliche o epossidiche impiegati nell'industria del legno, della carta, o come a. strutturali. Gli a. a due componenti sono a base di resine epossidiche o isocianiche e trovano impiego nei più diversi settori, dalle sofisticate costruzioni aeronautiche o missilistiche fino agli usi domestici.

Gli a. sintetici sono oggi prevalenti sugli a. naturali sia perché attraverso la sintesi chimica è possibile "costruire" a. particolarmente idonei per determinati impieghi, sia perché un requisito fondamentale dell'impiego industriale è la costanza di carattetistiche, che solo un prodotto sintetico riesce a offrire.

A. a base di diversi tipi di gomma sintetica, come polimeri o copolimeri a base stirene-butadiene, isobutilene, butadiene-acrilonitrile, neoprene, sono usati da soli o in miscela con a. fenolici nelle diverse fasi della lavorazione dei pneumatici, nell'industria delle calzature, negli autoadesivi, nell'accoppiamento di tessuti, di materie plastiche, di metalli, di gomme, di legno.

Gli a. a base di resine fenoliche raggruppano una grande varietà di tipi, che si differenziano per il tipo di resina fenolica che ne costituisce la base; questa spesso è miscelata con resine di altro tipo, quali le epossidiche, le gomme nitriliche, il neoprene, le resine viniliche, le poliammidi. Si ottiene così una vasta gamma di a., con un largo spettro di caratteristiche e di possibilità d'impiego. Sono infatti a. che fanno presa per azione della temperatura e che formano giunzioni resistenti entro un ampio intervallo di temperatura e a molte sostanze chimiche come acqua, solventi organici, combustibili, oli. Gl'impieghi principali si hanno nell'incollaggio di materiali fibrosi come acetato di cellulosa, nailon, fibre acriliche e soprattutto legno; ma si possono ottenere anche ottimi a. strutturali per accoppiare i più diversi materiali come acciaio inossidabile, leghe di titanio, vetro, ceramica.

Gli a. a base di resine epossidiche costituiscono la famiglia più versatile e più ricca di tipi. Le resine epossidiche reticolano sia per effetto del calore, sia a freddo per miscelazione con un induritore; possono essere variamente modificate esaltando la caratteristica preferita (elasticità, durezza, resistenza al calore, resistenza chimica); sono compatibili con numerose altre resine. Gli a. a base di resine epossidiche da sole o in miscela trovano impiego ovunque siano richieste prestazioni elevate.

Fra gli a. vinilici i tipi più importanti sono quelli a base di miscele di alcole polivinilico e di acetato di polivinile. Sono usati nell'industria della carta per migliorarne il comportamento alla stampa; negl'imballaggi per usi alimentari; nel trattamento dei tessuti grazie alla loro eccellente adesione alle fibre naturali e sintetiche; negli a. idro-sensibili per buste, etichette, francobolli. Un altro tipo di resina vinilica è il polivinilacetato, usato soprattutto negli a. impiegati per la produzione dei vetri di sicurezza.

Infine meritano un cenno gli a. a base di ciano-acrilati. Trattasi di prodotti dalle straordinarie proprietà, per i quali solo l'altissimo costo costituisce ostacolo alla diffusione. Questi a. fanno presa in un tempo estremamente breve per reazione con l'umidità presente sulle superfici degli aderendi o nell'atmosfera. Aderiscono a superfici di tipo più diverso, dando origine a legami di eccezionale resistenza. Aderiscono molto bene anche ai tessuti biologici e hanno trovato impiego in medicina, soprattutto in odontoiatria.

Bibl.: I. Skeist, Handbook of adhesives, New York 1962; R. Houwink, G. Salomon, Adhesion and adhesives, Amsterdam e New York 1965; P. Taylor, R. S. R. Parker, Adhesion and adhesives, New York 1965; F. Sabbioni, Adesivi, in Enciclopedia della chimica, vol. I, Firenze 1974.