Vincere la sfida dell’incollaggio del polipropilene nella produzione industriale

Man mano che il polipropilene diventa più comune nella costruzione dei veicoli commerciali, in particolare di pannelli dal peso ridotto per interni, molti produttori della piccola- media impresa devono affrontare le sfide dell’incollaggio che gli OEM di estensione superiore risolvono con i trattamenti superficiali automatizzati. Questa domanda crescente ha portato allo sviluppo di un nuovo sistema adesivo, specificatamente studiato per il trattamento manuale e che offre un’alternativa pratica a coloro che lavorano senza attrezzature al plasma o alla fiamma. Il polipropilene (PP) è ampiamente apprezzato per la sua bassa densità, resistenza chimica e per le proprietà meccaniche, qualità che lo rendono un materiale ideale nei settori automotive, del trasporto e della produzione di elettrodomestici. Tuttavia, questi vantaggi pongono una sfida unica: il polipropilene è notoriamente difficile da incollare con gli adesivi per la sua ridotta tensione superficiale, tipicamente pari a meno di 30 dyn/cm. Ciò rende la superficie ‘non collosa’ per la maggior parte degli adesivi convenzionali.

PERCHE’ IL PROBLEMA è DIFFICILE DA INCOLLARE

A livello molecolare, la mancanza di gruppi polari funzionali e la natura idrofobica, non-polare della superficie PP previene la formazione di forti legami adesivi. Di conseguenza, gli adesivi tendono a depositarsi sulla superficie e non a formare legami chimici o meccanici duraturi. Ciò rende i PP non trattati candidati poco funzionali ad applicazioni di incollaggio strutturale a meno che la superficie non venga modificata.

TRATTAMENTO SUPERFICIALE FISICO: L’APPROCCIO STANDARD

Per permettere il legame adesivo, le superfici PP vengono da sempre modificate con i trattamenti fisici superficiali. Le tecniche più comunemente usate sono le seguenti:

-trattamento alla fiamma: sulla superficie viene applicata una fiamma anodizzante che incrementa l’energia superficiale e introduce gruppi polari.  È ampiamente utilizzata nella produzione ad alto rendimento.
– Trattamento al plasma: il plasma ionizza il gas in prossimità della superficie creando radicali liberi che reagiscono con il polimero alterandone la sua composizione Esso offre un controllo maggiore ed è efficace con geometrie complesse. Questi metodi migliorano in modo significativo la prestazione adesiva, ma richiedono un investimento di capitali, il controllo di processo e in molti casi sono circoscritti ad ambienti produttivi automatizzati e dai volumi elevati (ad es. produttori OEM automotive, di apparecchiature).

LE SFIDE ALLA PRODUZIONE MANUALE E DAI VOLUMI RIDOTTI

I produttori delle piccole-medie imprese come i costruttori RV, gli allestitori di veicoli, i produttori di furgoni da carico, operano spesso a volumi ridotti e si affidano a processi manuali o semi automatici. Per questi, l’applicazione del trattamento alla fiamma o al plasma non è possibile a causa:

• degli alti costi delle attrezzature.
• Della necessità di addestrare gli operatori.
• Della variabilità del processo in ambienti non controllati.
• Della sicurezza e della tutela dell’ambiente.

Di conseguenza, questi produttori si trovano in un ‘collo di bottiglia’ quando si parla di incollaggi sicuri di pannelli PP senza investire in costose infrastrutture per il pretrattamento

PREPARAZIONE CHIMICA COME ALTERNATIVA PRATICA

Per questi ambienti di produzione più flessibili, i promotori di adesione chimici rappresentano un’alternativa possibile all’attivazione superficiale fisica. In particolare, le recenti attività di sviluppo si sono concentrate sui primer a base solvente per substrati PP rinforzati con fibra vetrosa, che sono solitamente presenti nei pannelli a nido d’ape dal peso ridotto, utilizzati per parti interne di mezzi di trasporto e per la costruzione di furgoni da carico.

Uno di questi sistemi associa gli adesivi Sika® Primer-518 PP a Sikaflex®-500 Series, STP (polimero a terminazione silanica). Questa unione ha dimostrato un’adesione sicura sui pannelli PP-GF non trattati senza dover ricorrere al trattamento alla fiamma o al plasma. Esso è stato sviluppato per applicazioni manuali, con tempi brevi di appassimento e la possibilità di un controllo di processo mediante rilevamento degli UV, per la ripetibilità alle condizioni di lavoro in officina. I test meccanici quali la resistenza alle forze di taglio e alla torsione indicano che la prestazione di incollaggio raggiunta con questo sistema primer-adesivo è sufficiente in molte applicazioni non critiche e semi-strutturali del settore del trasporto. Nella Figura 4 sono presentati i risultati soddisfacenti dei test dell’adesione alla pelatura su vari substrati di polipropilene nel ciclo dell’invecchiamento.