Materie e tecno di Gerardo Masiello

Adesivi

Fra le più esaltanti novità offerte oggi sul panorama delle tecnologie costruttive c’è sicuramente l’utilizzo di unioni incollate, forti di un enorme bagaglio conoscitivo sviluppato dal mondo aeronautico, navale e automobilistico. Questa tecnica offre la possibilità di realizzare unioni di piccole dimensioni, a volte invisibili, con un risultato architettonico di indubbio valore. Un celebre esempio è il cubo di vetro del negozio Apple sulla 5th Avenue a NYC: l’evoluzione della tecnica di produzione di grandi lastre insieme alla sperimentazione sulle tecniche di incollaggio di elementi metallici e vetro ha ridotto sensibilmente il numero di unioni e di elementi strutturali rendendo l’intera costruzione ancor più evanescente.

Le unioni incollate offrono i seguenti vantaggi: possibilità di connettere materiali con proprietà differenti, assenza di indebolimenti localizzati come i fori, capacità di trasmettere gli sforzi in maniera uniforme, capacità di attenuare le vibrazioni grazie al basso modulo elastico, riduzione del peso grazie all’assenza di parti aggiuntive (bulloni), riduzione delle dimensioni geometriche della giunzione e capacità di essere meno evidente, capacità di compensare le tolleranze di unione. Per contro esse presentano alcuni svantaggi quali bassa resistenza rispetto ai materiali base degli elementi collegati, necessità di preparare accuratamente le superfici di incollaggio, durabilità fortemente legata all’invecchiamento, alla temperatura di esercizio, all’umidità e alla radiazione UV, comportamento a lungo termine influenzato dallo scorrimento ed infine un forte decadimento della resistenza in presenza di incendio.

Gli aspetti svantaggiosi possono tuttavia essere bilanciati o minimizzati mediante una appropriata progettazione della giunzione che faccia attenzione alla geometria, alla temperatura di esercizio, allo sforzo di progetto in funzione del tipo di adesivo utilizzato.

I principali criteri cui deve informarsi la progettazione di una giunzione incollata sono:

  • lo sforzo sollecitante deve essere per quanto possibile di scorrimento (evitare sforzi normali centrati o eccentrici);
  • il gradiente di tensione deve essere il più possibile uniforme (questo dipende principalmente dal modulo elastico, dalla duttilità e dallo spessore dell’adesivo);
  • possibilità di attenuare le autotensioni indotte dalle deformazioni termiche;
  • capacità di compensare le tolleranze di fabbricazione degli elementi di unione.

Comunemente gli adesivi possono essere classificati in base al valore del modulo elastico in adesivi elastici, come siliconi e adesivi poliuretanici, e adesivi rigidi, come le resine epossidiche e acrilati; gli adesivi rigidi possiedono una resistenza estremamente elevata ma per contro esibiscono una capacità di elongazione molto bassa, contrariamente agli adesivi elastici che presentano allungamenti a rottura anche superiori al 250%. Fra questi esistono già in commercio una enorme gamma di adesivi con caratteristiche meccaniche, sistema di polimerizzazione e di invecchiamento estremamente differenti.

Per le applicazioni pratiche occorre fare attenzione al differente comportamento dell’adesivo sotto carico; nella scelta occorre conoscere la stabilità dell’adesivo nei confronti della radiazione UV, il suo comportamento sotto carichi di lunga durata e la capacità di polimerizzazione per profondità superiori a 30 mm (per questo tipo di unioni particolarmente indicati sono gli adesivi bicomponenti). Altro aspetto fondamentale è la scelta dello spessore ottimale dell’adesivo in ordine al raggiungimento del compromesso ottimale tra rigidezza, resistenza ultima, allungamento a rottura e capacità di bilanciare le imperfezioni geometriche del supporto.

Infine, il processo di invecchiamento è un altro fattore fortemente condizionante il tipo di adesivo da utilizzare a seconda delle condizioni climatiche (temperatura, umidità e radiazione UV) che possono produrre una variazione nella struttura molecolare.

Un quadro normativo non è ancora disponibile ma esistono alcune indicazioni a livello europeo (ETAG – European Tachnical Approval Guidelines) come la ETAG 002 per le facciate in vetro.

 

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