Le basi sulla scienza della superficie

Durante la progettazione di un prodotto, i substrati vengono scelti per una vasta gamma di motivi, tra cui le prestazioni, l'estetica, il peso o altre considerazioni. Il design del prodotto tende anche a dettare la geometria del giunto incollato. Di conseguenza, quando si sceglie un adesivo, comprendere come la chimica dell'adesivo interagisce con le superfici dei substrati diventa una considerazione importante.

"Substrato" e "superficie" possono entrambi riferirsi al materiale da fissare per creare un assemblaggio, come legno o ferro. Tecnicamente, il substrato comprende tutte le proprietà del materiale: proprietà generali come flessibilità o smorzamento delle vibrazioni, nonché proprietà superficiali come resistenza all'abrasione o alla struttura. Generalmente, "substrato" e "superficie" sono intercambiabili nel contesto del legante adesivo e si riferiscono alla porzione specifica a cui si sta effettivamente aderendo, dove l'adesivo entra in contatto.

Superficie contro massa

È importante essere consapevoli che la superficie di un substrato può comportarsi in modo molto diverso dalla massa di un substrato. Considera il metallo verniciato: la "superficie" è una pittura che ha proprietà molto diverse, sia su una scala micro o macro, rispetto che sulla "massa" del metallo. Ecco tre esempi in cui le superfici di un substrato si comportano in modo molto diverso della massa.

Legno verniciato

Il legno grezzo è solo legno, ma se il legno è verniciato alla fine l'adesivo sta in realtà aderendo alla superficie verniciata.
Ferro arrugginito

In caso di ferro arrugginito, l'adesivo si lega parzialmente al ferro e in parte all'ossido di ferro; la quantità di ciascuno dipende dalla quantità di ruggine e dalla preparazione della superficie.
Parti in plastica

Molte parti in plastica vengono create utilizzando agenti di rilascio dallo stampo per facilitare la produzione. Se l'agente distaccante non viene rimosso prima del legante, l'adesivo deve essere in grado di legarsi all'agente di rilascio.

L'importanza della superficie di contatto

Gli adesivi creano un legame che unisce due materiali. Per una corretta applicazione, è fondamentale che l'adesivo venga in contatto con la superficie di ciascun materiale. Questo differisce da altri processi come il fissaggio meccanico in cui la superficie è perforata o il processo di saldatura in cui i materiali sono fusi.

Per ottenere un buon contatto con una superficie, un adesivo deve avere le giuste proprietà. Ciò include la sua chimica e la sua viscosità: queste sono trattate in dettaglio in altri articoli appositi, ma la superficie deve avere anche le giuste proprietà. Le tre proprietà elencate di seguito (energia di superficie, pulizia e rugosità) sono i fattori più importanti per stabilire un contatto stretto.

Energia superficiale

Materiali con valori a bassa energia superficiale resistono al flusso dell'adesivo, evitando il contatto stretto. Materiali con alta energia superficiale supportano il flusso di adesivo, supportano il contatto stretto. È possibile abbinare l'adesivo all'energia di superficie del substrato oppure è possibile modificare l'energia superficiale del substrato mediante una mano di primer, acquaforte o altri metodi.
Dispositivi per la pulizia

Sporcizia, olio, grasso o polvere possono formare uno strato che impedisce all'adesivo di entrare in contatto con la superficie effettiva del materiale. Le contaminazioni possono essere gestite a due vie. La superficie può essere pulita da tutti i contaminanti, oppure può essere usato un adesivo che è formulato per essere compatibile con un certo livello di contaminazione.
Fissaggio a superfici ruvide

La rugosità può aumentare l'area totale per un fissaggio, consentendo un giunto più forte. Tuttavia, un'eccessiva rugosità può ostacolare il flusso di adesivo sulla superficie. L'adesivo può essere adattato alla ruvidità della superficie modificando la superficie o scegliendo un adesivo più appropriato.

Serie didattica sulla scienza dell’adesione

La serie didattica sulla scienza dell'adesione è progettata per essere un'introduzione completa alla tecnologia dell'adesione e all'utilizzo di nastri e adesivi in attività di progettazione. Visita la pagina Scienza dell'adesione per visualizzare tutti gli articoli o scegli tra i seguenti argomenti selezionati.

Le basi sulla scienza della superficie

Superficie contro massa

L'importanza della superficie di contatto

Energia superficiale

Dispositivi per la pulizia

Fissaggio a superfici ruvide

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