Soluzioni di incollaggio per adesione

Ingegneria di processo specializzata per complesse sfide di incollaggio 2D e 3D — tecnologie avanzate e metodi Six Sigma affidati da produttori aerospaziali, medicali, automotive e di beni di consumo in tutto il mondo.

Difetti di adesione, incollaggio per adesione delle materie plastiche

Test al plasma in loco e formazione sulla scienza delle superfici

I difetti di adesione si verificano all'interfaccia tra due superfici di substrato simili o dissimili. I processi di incollaggio coinvolgono sia forze adesive sia forze coesive. Il tipo di difetto di adesione può essere caratterizzato come difetto adesivo, coesivo o del substrato, a seconda dell'intensità di queste forze. Il difetto adesivo, o delaminazione, è generalmente causato dalle caratteristiche del substrato, inclusa la sua chimica e energia superficiale, la preparazione della superficie e le procedure di applicazione. Il difetto coesivo riguarda la resistenza interna dell'adesivo. Il difetto del substrato non è legato al processo di incollaggio, bensì alla resistenza del substrato stesso: in questo caso il legame è più resistente del substrato stesso.

I problemi di adesione possono essere risolti rapidamente grazie a esperti di ingegneria di processo competenti nei campi dei polimeri e dei metalli, della chimica, degli adesivi, dei primer, dei rivestimenti, dei silani, dei pretrattamenti al plasma, della qualità superficiale, delle operazioni di stampaggio e dei metodi di collaudo.

The Sabreen Group ottiene risultati eccezionali nella risoluzione di complessi problemi di incollaggio bidimensionale e tridimensionale grazie alle nostre tecnologie avanzate e ai metodi di processo Six Sigma. Sviluppiamo soluzioni innovative per un'ampia gamma di applicazioni, tra cui caccia militari, settore medicale, automotive, elettronica, prodotti di consumo e molto altro. Uno dei nostri processi brevettati è stato impiegato per la produzione di sistemi d'arma "smart bomb" durante l'Operazione Desert Storm e continua a essere utilizzato come standard di eccellenza nell'incollaggio per applicazioni militari e NASA. Un'altra tecnologia consente prestazioni eccezionali di adesione dei rivestimenti a base acquosa su prodotti in poliolefina per applicazioni di rivestimento esterno.

Le tecnologie di SABREEN sono impiegate nella produzione di molti dei prodotti militari e commerciali più riconoscibili di oggi, dalla Stazione Spaziale Internazionale ai prodotti farmaceutici, fino alle action cam subacquee. L'ingegneria di SABREEN ha fatto guadagnare ai nostri clienti importanti premi di settore, incluso il prodotto dell'anno per il packaging farmaceutico/medicale, entrato a far parte dello Smithsonian National Museum. Il nostro coinvolgimento fin dalle prime fasi del progetto consente di accelerare le tempistiche.

Le soluzioni innovative di SABREEN

Tecnologie personalizzate di incollaggio, polimerizzazione e pretrattamento progettate per un'ampia gamma di materiali e applicazioni.

Tecnologie personalizzate di incollaggio e polimerizzazione per la sigillatura ermetica delle poliolefine

Pretrattamento personalizzato, chimica a getto d'inchiostro e polimerizzazione UVLED

Pretrattamento al plasma e inchiostro personalizzato su quadrante di serratura di sicurezza in PPS

Tecnologia innovativa a getto d'inchiostro per dispositivi indossabili elastomerici

Incollaggio optomeccanico antiappannamento/AR/hardcoat su policarbonato

Pretrattamento al plasma per chiusure in poliolefina

Laminazione a fiamma per sedili automotive

Custodie per la contraccezione dal design premiato in ambito farmaceutico/medicale

Tegole in polimero decorate/rivestite per simulare ardesia e scandole di cedro, garanzia di 40 anni su resistenza alla luce, fuoco e vento

Stampa digitale a colori con topcoat trasparente resistente ai prodotti chimici conforme FDA per la stabilità in lavastoviglie

Decorazione personalizzata e rivestimenti superiori a effetto speciale che simulano il tocco morbido e la venatura del legno

Riferimento tecnico completo

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Angolo di contatto

L'angolo di contatto è l'angolo tipicamente misurato attraverso il liquido, nel punto in cui un'interfaccia liquido-vapore incontra un'interfaccia solida. L'angolo di contatto quantifica la bagnabilità di una superficie solida da parte di un liquido tramite l'equazione di Young.

Energia superficiale, bagnabilità

Le ragioni di fondo per cui molte materie plastiche sono difficili da incollare risiedono nel fatto che sono materiali idrofobici non polari, chimicamente inerti e con scarsa bagnabilità superficiale, ovvero bassa energia superficiale. Se da un lato queste proprietà idrofobiche (che respingono l'acqua) sono ideali per i progettisti di componenti che le ricercano, dall'altro rappresentano un ostacolo per i produttori che devono incollare tali materiali. Un incollaggio per adesione robusto richiede generalmente superfici "idrofiliche". Per ottenere un'adesione ottimale, un adesivo (rivestimento, inchiostro o vernice) deve "bagnare" completamente la superficie (l'aderente) da incollare.

"Bagnare" significa che il liquido scorre e ricopre una superficie in modo da massimizzare l'area di contatto e le forze attrattive tra l'adesivo e la superficie aderente da incollare. Perché un liquido bagni efficacemente una superficie, l'energia superficiale dell'adesivo deve essere pari o inferiore all'energia superficiale dell'aderente da incollare. In alternativa, è necessario innalzare l'energia superficiale del substrato.

Si consideri una singola goccia di liquido su una superficie solida piana a riposo (equilibrio). L'angolo formato dalla superficie solida e dalla linea tangente alla superficie superiore nel punto finale è detto angolo di contatto: è l'angolo attraverso il liquido tra la linea tangente nel punto di contatto e la linea orizzontale della superficie solida. La forma della bolla/goccia è dovuta alle forze molecolari per cui tutti i liquidi, contraendo la superficie, tendono a disporre il volume contenuto nella forma con la minima area superficiale possibile. Le forze intermolecolari che contraggono la superficie sono dette "tensione superficiale". La tensione superficiale, una misura dell'energia superficiale, si esprime in dyne/cm (SI N/m).

Quanto maggiore è l'energia superficiale del substrato solido rispetto alla tensione superficiale di un liquido (acqua, inchiostri da stampa, adesivi/incapsulanti, rivestimenti, ecc.), tanto migliore sarà la sua "bagnabilità" e tanto minore sarà l'angolo di contatto. Come regola generale, si ottiene un'adesione accettabile quando l'energia superficiale di un substrato è di circa 8-10 dyne/cm superiore alla tensione superficiale del liquido.

"Bagnabilità superficiale" con superfici idrofiliche e idrofobiche a confronto

Attivazione chimica della superficie

I produttori tendono spesso a concentrarsi esclusivamente sugli angoli di contatto o su altre misurazioni di bagnabilità come unico indicatore predittivo dei problemi di incollaggio e per l'esecuzione di test superficiali di routine. La funzionalità chimica superficiale è altrettanto importante: le superfici idrofobiche vengono attivate trasformandole in superfici idrofiliche idonee all'incollaggio. Per l'attivazione chimica della superficie si utilizzano processi di pretrattamento a ossidazione superficiale in fase gassosa, noti come "scarica a bagliore" (glow-discharge). Questi processi sono caratterizzati dalla capacità di generare un "plasma gassoso", un gas estremamente reattivo costituito da elettroni liberi, ioni positivi e altre specie. I plasmi possono spesso essere descritti come un quarto stato della materia. Man mano che viene fornita energia, i solidi fondono in liquidi, i liquidi evaporano in gas e i gas si ionizzano in "plasmi".

Nella scienza della fisica, i meccanismi con cui questi plasmi vengono generati sono diversi, ma i loro effetti sulla bagnabilità superficiale sono simili. La reazione chimica e fisica di base che si verifica consiste nel fatto che elettroni liberi, ioni, specie metastabili, radicali e raggi UV generati nel plasma possono colpire una superficie con energie sufficienti a rompere i legami molecolari sulla superficie della maggior parte dei substrati polimerici. Ciò crea radicali liberi molto reattivi sulla superficie del polimero che, a loro volta, possono formarsi, reticolarsi o, in presenza di ossigeno, reagire rapidamente per formare vari gruppi funzionali chimici sulla superficie del substrato. I gruppi funzionali polari che possono formarsi e migliorare l'attitudine all'incollaggio includono carbonile (C=O), carbossile (HOOC), idroperossido (HOO-) e idrossile (HO-). Anche piccole quantità di gruppi funzionali reattivi incorporati nei polimeri possono essere estremamente utili per migliorare la funzionalità chimica superficiale e la bagnabilità. Inoltre, primer/solventi chimici e abrasione meccanica (inclusa la texture dello stampo) possono essere utilizzati da soli o in combinazione con i pretrattamenti.

Fattori che influenzano l'adesione e l'invecchiamento a magazzino

Il grado o la qualità del pretrattamento per una resistenza di adesione robusta è influenzato dalla pulizia delle superfici plastiche. La superficie deve essere pulita per ottenere un pretrattamento ottimale e una conseguente buona adesione. Le fonti di contaminazione sulle superfici del prodotto che ostacolano il trattamento includono sporco, polvere, grasso e olio. I materiali a basso peso molecolare come siliconi, distaccanti e agenti antiscivolo sono particolarmente dannosi per l'incollaggio. Anche la purezza del materiale è un fattore importante. Inoltre, alcuni agenti composti solubili o insolubili utilizzati nei coloranti per pigmenti e tinture possono influire negativamente sull'adesione.

La shelf life (degrado da invecchiamento del trattamento) delle materie plastiche trattate dipende dal tipo di resina, dalla formulazione e dall'ambiente circostante dell'area di stoccaggio. La shelf life dei prodotti trattati è limitata dalla presenza di materiali ossidati a basso peso molecolare (LMWOM) come antiossidanti, plasticizzanti, agenti antiscivolo e antistatici, coloranti e pigmenti, stabilizzanti, ecc. L'esposizione delle superfici trattate a temperature elevate aumenta la mobilità delle catene molecolari. Quanto maggiore è la mobilità delle catene, tanto più rapido è l'invecchiamento del pretrattamento. Le superfici trattate al plasma invecchiano a ritmi e in misure diverse in base ai fattori dell'ambiente circostante. Le caratteristiche di invecchiamento e la relativa shelf life di stoccaggio sono essenziali per le operazioni di processo produttivo. Le superfici attivate possono avere una shelf life di ore, giorni, mesi o più. Si consiglia di incollare, rivestire, verniciare o decorare i prodotti il prima possibile dopo il pretrattamento.

Selezione di un pretrattamento superficiale al plasma

Tenga presente che ogni metodo di pretrattamento superficiale è specifico per l'applicazione e può presentare vantaggi unici e potenziali limitazioni. Per ottenere risultati robusti, consideri i seguenti fattori:

• I polimeri reagiscono in modo diverso ai processi di ossidazione. Il tipo di substrato polimerico e i suoi requisiti prestazionali di utilizzo finale sono fondamentali per determinare la scelta del metodo di pretrattamento.
• Il substrato (il prodotto da trattare) è conduttivo? Ad esempio, i corpi dei connettori elettronici in plastica non assemblati — privi di piedini di contatto metallici — possono essere trattati elettricamente, mentre i connettori assemblati possono presentare problemi di arco elettrico.
• Geometria del componente — le superfici piane sono più facili da trattare rispetto a rientranze profonde, rastremature estreme e altre irregolarità di forma. I test di bagnabilità sono difficili da eseguire su aree piccole e superfici fortemente strutturate.
• Automazione della movimentazione dei materiali: nastri e catene conduttivi possono causare problemi di arco elettrico con i tradizionali sistemi a scarica corona elettrica e trattatori puntuali. In alternativa, si consideri l'uso della fiamma, del plasma freddo a gas o del plasma atmosferico a basso potenziale.
• Eviti il sovratrattamento. Superfici eccessivamente ossidate dal plasma possono influire negativamente sui successivi processi di assemblaggio, come la termosaldatura.
• Non tutte le apparecchiature di pretrattamento sono uguali. Esamini la qualità dei sistemi costruiti in funzione. Per i processi di trattamento elettrico, osservi l'uniformità della scarica al plasma; per il trattamento a fiamma, consideri le differenze tra bruciatori a nastro e a foro trafilato e i componenti del sistema di combustione; per il plasma freddo a gas, esamini la qualità della costruzione della camera, dei supporti degli elettrodi e in particolare del produttore della pompa per vuoto.

Pulizia della superficie

Il metodo migliore per ispezionare la qualità della superficie — il Surface Analyst™ 2001 è un dispositivo digitale portatile per la misurazione degli angoli di contatto in linea di produzione senza l'uso di soluzioni dyne chimiche. Il metodo è non distruttivo, pertanto il componente può essere lavorato normalmente, a differenza del test con soluzione dyne in cui il pezzo viene raschiato. Inventato da BTG Labs, il Surface Analyst™ è stato progettato per mettere una tecnologia di misurazione superficiale di precisione nelle mani dei tecnici di reparto, per operazioni in cui la condizione della superficie è di importanza critica, come incollaggio adesivo, verniciatura, rivestimento, stampa e decontaminazione.

Utilizzando una tecnica brevettata chiamata "deposizione balistica", il dispositivo deposita una goccia di acqua altamente purificata sulla superficie del substrato. Conoscendo il volume e l'area di una goccia d'acqua, il dispositivo calcola quindi l'angolo di contatto dell'acqua rispetto a una determinata superficie. Il dispositivo fornisce un riscontro immediato all'utente con un valore quantificabile o un avviso di superamento/mancato superamento. I dati di ispezione forniti dal dispositivo consentono agli utenti di determinare se il substrato è stato preparato correttamente per i processi di adesione, in sostituzione delle soluzioni dyne distruttive. L'unità portatile funziona in qualsiasi orientamento e su superfici lisce o strutturate, come i TPO granulati. Questi dati possono essere utilizzati per il miglioramento continuo del processo, per identificare derive di qualità che potrebbero segnalare problemi imminenti o per individuare la causa critica dei difetti del prodotto.

Surface Analyst di BTG Labs. Foto per gentile concessione di BTG LABS (513.469.1800).

Svantaggi delle soluzioni dyne

Per molte applicazioni può essere sufficiente esaminare l'angolo di contatto statico all'equilibrio utilizzando soluzioni dyne secondo una procedura di test documentata. I kit applicativi o "penne/soluzioni dyne" forniscono informazioni utili, ma non sono misurazioni precise della tensione superficiale. Le misurazioni della tensione superficiale possono variare considerevolmente in base all'operatore (tecnica) e all'interpretazione del comportamento del liquido "al centro". Le penne/soluzioni dyne sono note per essere indicatori direzionali di differenze significative nella tensione superficiale e in grado di identificare superfici incollabili "buone" e "cattive" a un prezzo economico. Le soluzioni dyne in flacone possono essere preferibili rispetto alle penne per via dei problemi di contaminazione dovuti all'uso multiplo.

Meccanismi di difetto dell'incollaggio adesivo

Una progettazione ottimale del giunto è fondamentale in qualsiasi applicazione di incollaggio adesivo. I giunti incollati possono essere soggetti a forze di trazione, compressione, taglio, distacco (peel) o clivaggio, spesso in combinazione. Esistono generalmente tre tipi distinti di meccanismi di difetto dell'incollaggio:

• Difetto di adesione all'interfaccia tra l'adesivo e uno degli aderenti
• Difetto di coesione per frattura dello strato adesivo, con tracce di adesione residue su entrambe le superfici
• Il difetto a modalità mista presenta caratteristiche sia del difetto di adesione sia del difetto di coesione

I difetti di adesione si verificano all'interfaccia tra l'adesivo e l'aderente (substrato). Visivamente, sarà presente adesivo residuo in una sola posizione su una singola superficie. I difetti di adesione che si verificano sul campo hanno quasi sempre origine nel processo produttivo: materiali, adesivi, preparazione della superficie, contaminazione, procedure/manodopera, ambiente, test di controllo qualità e loro combinazioni. La causa residua è il degrado interfacciale, in funzione della vita utile in servizio. Quest'ultimo problema può essere prevenuto durante la fase di progettazione/qualifica del prodotto.

I difetti di coesione comportano la frattura dell'adesivo e sono caratterizzati dalla presenza visiva del materiale adesivo su entrambe le superfici corrispondenti degli aderenti (substrati). I giunti che presentano difetti di coesione mostrano prestazioni ad alta resistenza (raggiungendo proprietà ottimali di adesione a secco). La superficie dell'adesivo può apparire "ruvida" e più chiara rispetto al materiale adesivo così come applicato. Il difetto è generalmente da taglio, ma sollecitazioni di distacco (peel) o una combinazione di taglio e distacco possono produrre un difetto di coesione. I difetti di coesione che si verificano sul campo sono in genere causati da una progettazione del giunto inadeguata, ad esempio una lunghezza di sovrapposizione insufficiente, o forze di distacco eccessive. Anche una porosità eccessiva (esposizione all'umidità) e la presenza di vuoti sotto una dimensione critica possono causare un difetto di coesione.

I difetti a modalità mista presentano caratteristiche sia del difetto di adesione sia del difetto di coesione, poiché l'interfaccia è parzialmente degradata. In sostanza, questa modalità di difetto rappresenta una fase transitoria in cui la resistenza del giunto adesivo è inferiore alla resistenza a difetto di coesione.

→ Per saperne di più sulle modalità di difetto del giunto adesivo

Rugosità superficiale

La rugosità superficiale è il grado di irregolarità della superficie di un solido, al di sotto della scala di grandezza della sua forma o ondulazione ma al di sopra dell'irregolarità delle strutture del reticolo cristallino. Il grado di rugosità influisce sulla bagnabilità di un solido. Poiché la rugosità va di pari passo con un'area superficiale ampliata, essa influisce sulla bagnabilità di un solido, sull'angolo di contatto di un liquido e sull'adesione.

In relazione alla texture superficiale del componente da incollare, così come stampato, una superficie strutturata aumenterà l'adesione per interconnessione meccanica, oltre alla pulizia con solvente e al pretrattamento al plasma. La texture può essere ottenuta all'interno dello stampo oppure manualmente utilizzando un panno Scotch-Brite. Anche superfici leggermente strutturate come la C-3 (320 Stone) risultano vantaggiose. La guida alle finiture SPI è riportata di seguito.

Dati sull'energia superficiale dei polimeri

Dati sull'energia superficiale per i polimeri più comuni utilizzati nelle applicazioni di incollaggio per adesione. Clicchi sulla tabella per ingrandirla e leggerla per intero.

Adesivi e polimerizzazione con epossidici strutturali

Per molte applicazioni polimeriche, gli adesivi epossidici strutturali bicomponente termoindurenti sono ideali. L'epossidico bicomponente consiste nel miscelare una resina epossidica con un indurente, oppure nel procurarsi applicatori "duo-pak". Uno spessore uniforme e sottile della linea di incollaggio (0,002 – 0,007 pollici) è preferibile per ottenere proprietà ottimali di resistenza al taglio e alla trazione.

Il tempo di polimerizzazione completa è tipicamente compreso tra sette (7) giorni a 75°F, ma varia in base alle applicazioni e alle condizioni ambientali. La velocità di polimerizzazione può essere accelerata aggiungendo calore (120-210°F), il che comporta un'ulteriore polimerizzazione e può conferire all'epossidico proprietà migliori. Il tempo e la temperatura di cottura sono specifici per l'applicazione. Gli epossidici monocomponente eliminano la necessità di miscelazione, ma polimerizzano solo con l'aggiunta di calore (normalmente 250-300°F). In confronto, la vita utile in esercizio degli epossidici bicomponente è limitata.

Una prassi scorretta comune consiste nell'applicare adesivo in eccesso per migliorare la resistenza del giunto. L'adesivo in eccesso è dannoso ed è una delle principali cause dei difetti di incollaggio. Gli adesivi epossidici presentano coefficienti di dilatazione termica relativamente elevati. Le linee di incollaggio devono essere mantenute sottili e di spessore uniforme (tipicamente 3-5 mil per la massima resistenza al taglio). Il fornitore dell'adesivo può fornire indicazioni sullo spessore ottimale della linea di incollaggio per la Sua applicazione. Gli applicatori "duo-pak" premisurati eliminano i problemi di miscelazione e garantiscono un rapporto di miscelazione più preciso. Inoltre, favoriscono migliori reazioni chimiche stechiometriche, con conseguente miglioramento delle proprietà di resistenza e di degassaggio.

Metodi di processo per l'incollaggio per adesione del nylon

La poliammide, comunemente nota come nylon, è un polimero semicristallino. Le due qualità più comuni sono il Nylon 6 e il Nylon 6/6. I nylon sono utilizzati in migliaia di applicazioni automotive, aerospaziali, medicali e industriali che richiedono componenti resistenti alle alte temperature, ai solventi ed elettricamente schermati. Sebbene queste caratteristiche siano eccellenti dal punto di vista prestazionale, la scarsa bagnabilità superficiale e l'umidità rappresentano sfide di incollaggio per i produttori.

Proprietà superficiali

I polimeri di nylon sono intrinsecamente difficili da incollare perché idrofobici, chimicamente inerti e con scarsa bagnabilità superficiale (ovvero bassa energia superficiale). Inoltre, i nylon sono igroscopici e assorbono umidità dall'atmosfera in misura superiore al 3% della loro massa in acqua. L'umidità, di per sé, crea problemi di adesione. Il tasso di assorbimento dell'umidità dipende dal tempo, dall'umidità relativa e dalla temperatura. Pertanto, è importante eseguire i processi di incollaggio il prima possibile dopo le operazioni di stampaggio, oppure confezionare ermeticamente i componenti in sacchetti non permeabili con un essiccante. Una corretta procedura di essiccazione delle resine di nylon è fondamentale per la lavorazione e le prestazioni del componente.

Un attimo: a prima vista le osservazioni precedenti sembrerebbero contraddittorie. Il nylon è idrofobico o idrofilico? La soluzione di questo apparente paradosso sta nel riconoscere che il comportamento idrofobico del nylon è una proprietà superficiale, mentre il comportamento idrofilico è una proprietà di massa (bulk).

Poiché il nylon è un polimero organico, ha un'energia superficiale relativamente bassa, come la maggior parte dei polimeri. Ciò è conseguenza della chimica e della fisica superficiale dei polimeri e di altri composti organici. Tuttavia, i gruppi ammidici nella catena del nylon attraggono l'acqua e danno origine al comportamento idrofilico di questo materiale in termini di ASSORBIMENTO DI MASSA dell'acqua. Quindi, in massa il nylon può comportarsi come un materiale idrofilico, ma in superficie può presentare un comportamento idrofobico.

Pulizia e pretrattamenti

La preparazione della superficie è fondamentale per ottenere un'elevata resistenza del giunto adesivo. Le superfici devono essere pulite e prive di contaminazione da sporco, grasso e oli. I materiali a basso peso molecolare (LMWM) come siliconi, distaccanti e agenti antiscivolo inibiscono l'incollaggio. Per pulire adeguatamente le superfici di nylon e rimuovere i materiali LMWM, utilizzi toluene, xilene, acetone o MEK (in conformità con la politica aziendale sui solventi e la normativa vigente). L'alcol è un solvente debole e rimuove solo lo sporco superficiale, ma non i contaminanti idrocarburici. È necessario utilizzare sempre la tecnica corretta, inclusi panni privi di lanugine e guanti di protezione senza polvere. Un eccesso di solvente crea strati limite deboli di sostanze chimiche non rimosse, lasciando un accumulo di velatura che inibirà l'incollaggio.

Le applicazioni di incollaggio del nylon richiedono spesso un pretrattamento al plasma immediatamente dopo la pulizia con solvente. I pretrattamenti a ossidazione superficiale in fase gassosa per il nylon includono: trattamento corona elettrico, plasma atmosferico elettrico, plasma d'aria elettrico, plasma a fiamma e plasma freddo a gas RF a bassa pressione. Questi processi sono caratterizzati dalla capacità di generare un "plasma gassoso", un gas estremamente reattivo costituito da elettroni liberi, ioni positivi e altre specie. Si verifica anche la funzionalizzazione chimica della superficie. Nella scienza della fisica, i meccanismi con cui questi plasmi vengono generati sono diversi, ma i loro effetti sulla bagnabilità superficiale sono simili. Ogni metodo è specifico per l'applicazione e presenta vantaggi e/o limitazioni. Ad esempio, i pretrattamenti elettrici non rimuovono/puliscono tutti gli idrocarburi poliaromatici, pertanto potrebbe essere necessario proseguire con la pulizia a solvente. Il pretrattamento al plasma freddo RF rimuove gli idrocarburi, per cui la pre-pulizia non è necessaria.

Come regola generale, si ottiene un'adesione accettabile quando l'energia superficiale del substrato è di circa 10 dyne/cm superiore alla tensione superficiale del liquido o dell'adesivo. L'energia superficiale del nylon non trattato è di circa 40 dyne/cm. Pertanto, l'energia superficiale desiderata dopo il trattamento deve rientrare nell'intervallo di 50-54 dyne. In questa situazione, si dice che il liquido "bagna" o aderisce alla superficie. Un metodo comune per misurare la "bagnabilità" tramite energia superficiale è l'uso di soluzioni dyne calibrate secondo il metodo di test ASTM D2578.

Problemi di adesione dovuti a distaccanti e plasticizzanti

Alcuni distaccanti verniciabili sono disponibili in commercio, ma molti altri distaccanti compromettono negativamente l'adesione della vernice. Possono essere necessarie diverse tecniche per rimuovere questi agenti utilizzati per facilitare la separazione dei componenti in plastica dagli stampi. I distaccanti a base di cera possono talvolta essere rimossi mediante pulizia con solvente, ma questo tipo di distaccante non è consigliato per componenti da verniciare. L'uso di solventi è quasi sempre sconsigliato a causa delle restrizioni sulle emissioni di COV e dei potenziali rischi di incendio e per la salute legati a molti solventi. I distaccanti idrosolubili sono nettamente preferibili. La loro rimozione dalla superficie in plastica si ottiene facilmente con normali soluzioni detergenti acquose.

Gli agenti distaccanti possono anche essere miscelati nelle formulazioni della plastica; in questo caso sono detti interni. I distaccanti interni devono essere evitati ove possibile. La verniciabilità può risultare compromessa immediatamente oppure no, e i test di adesione del controllo qualità possono mostrare un'adesione iniziale eccellente. In alcuni casi, tuttavia, i distaccanti interni sono migrati lentamente verso la superficie del componente, causando un difetto di adesione della vernice mesi dopo la verniciatura. I plasticizzanti possono essere aggiunti alle resine di stampaggio per aumentare la resistenza all'impatto, ma spesso possono ridurre l'adesione della vernice proprio come i distaccanti. Alcuni plasticizzanti migrano lentamente verso la superficie e ammorbidiscono l'interfaccia tra la plastica e la vernice, con conseguente perdita di adesione. Anche in questo caso, i test di adesione iniziale della vernice possono risultare del tutto soddisfacenti, ma successivamente si verifica il sollevamento o il distacco della pellicola di vernice dalla superficie in plastica. Ciò può comportare costosi difetti sul campo e reclami di responsabilità civile in seguito, molto tempo dopo che il componente è stato messo in servizio.

Tecniche per la misurazione della durabilità di adesione e abrasione

L'adesione e la durabilità all'abrasione dei rivestimenti e degli inchiostri polimerizzati sono due proprietà prestazionali fondamentali, e la loro misurazione e controllo sono essenziali per una produzione robusta. L'adesione e la durabilità all'abrasione sono proprietà fisiche distinte e spesso diagnosticate erroneamente durante l'analisi delle modalità di difetto. La scarsa adesione e durabilità all'abrasione sono cause principali di difetti sul campo, scarti e rilavorazioni, minori profitti e clienti insoddisfatti. Esistono tecniche per misurare queste proprietà.

Adesione contro abrasione

Un'ottimale durabilità (resistenza) di adesione e abrasione dei rivestimenti e degli inchiostri polimerizzati su substrati plastici deve essere ottenuta durante la produzione per realizzare prodotti di alta qualità che dureranno per tutta la loro vita utile. Queste proprietà possono essere interdipendenti, ma spesso sono reciprocamente esclusive. Vale a dire, i rivestimenti e gli inchiostri polimerizzati possono presentare buona adesione e scarsa abrasione, oppure scarsa adesione e buona abrasione. Un test e una comprensione adeguati di adesione e abrasione garantiscono la conformità alle specifiche e sono preziosi per risolvere i problemi di rivestimento e stampa. L'identificazione del meccanismo di difetto — adesione (coesione), abrasione o entrambi — determinerà la soluzione di processo ingegneristica. Esistono metodi di test storici e nuova strumentazione per misurare e analizzare queste proprietà.

Metodi di test dell'adesione

Il metodo di test standard ASTM D 3359 per la misurazione dell'adesione mediante test del nastro è storicamente forse il metodo più noto e diffuso per testare l'adesione di rivestimenti e inchiostri, grazie alla sua semplicità e basso costo. La procedura di base per eseguire il test del nastro include quanto segue:

• Accordo sulla selezione del nastro
• I rivestimenti e gli inchiostri devono essere completamente polimerizzati prima del test.
• Effettuare tagli a X nella pellicola secondo il Metodo A, oppure secondo uno schema a reticolo con sei o undici tagli in ciascuna direzione secondo il Metodo B del test.
• Rimuovere e scartare due giri di nastro dal distributore a rullo.
• Levigare il nastro in posizione con le dita, quindi strofinare con decisione utilizzando una gomma da cancellare posta sull'estremità di una matita o strumento simile. Il colore visibile sotto il nastro è un buon indicatore di contatto completo.
• Entro 60-120 secondi dall'applicazione, rimuovere il nastro tirando rapidamente l'estremità libera (senza strappi) ripiegandola su sé stessa con un angolo il più possibile vicino a 180 gradi.
• Ispezionare l'area tagliata per verificare la rimozione del rivestimento dal substrato e valutare l'adesione in base alle descrizioni e classificazioni illustrative predeterminate (0B, 1B, 2B, 3B, 4B, 5B).

Soluzioni ingegnerizzate personalizzate in azione

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The SABREEN Group è ampiamente riconosciuto a livello internazionale come esperto nella trasformazione secondaria delle materie plastiche. Sviluppiamo e implementiamo soluzioni di processo robuste per ogni tipo di applicazione, inclusa l'affidabilità in condizioni ambientali estreme, dai sistemi di espulsione della cupola dei caccia militari a zero difetti e missione critica, ai droni, all'elettronica e alle strutture subacquee. SABREEN, con oltre 40 anni di esperienza pratica e autore di oltre 150 pubblicazioni tecniche, offre soluzioni di processo di incollaggio per adesione ingegnerizzate su misura. Quando lavoriamo presso la Sua sede, portiamo con noi apparecchiature di pretrattamento al plasma e analisi superficiale per dimostrare le soluzioni di adesione direttamente sulla Sua linea di produzione.

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