Adesivi microincapsulati – Incollaggio alla pressione di un tasto

Le microcapsule contenenti un adesivo reattivo bicomponente può semplificare i processi di incollaggio in ambito industriale e di assemblaggio ottimizzando la sicurezza occupazionale: l’adesivo viene inizialmente racchiuso in modo sicuro in capsule, il contatto con componenti reattivi esposti può essere ridotto e l’attivazione ha luogo soltanto nel momento in cui si esercita la pressione a temperatura ambiente.
Il Fraunhofer Institute for Applied Polymer Research IAP nel Potsdam Science Park è alla ricerca di partners del mondo dell’industria e della ricerca intenzionati a contribuire con componenti specifici, materiali veicolo o processi di assemblaggio per eseguire test orientati all’applicazione. Incollare componenti di giunti su grandi aree superficiali unisce diversi materiali consentendo progettazioni a peso ridotto. Nella pratica industriale, tuttavia, applicare l’adesivo è spesso una fase procedurale aggiuntiva: gli adesivi devono essere dosati, applicati e reticolati. La manipolazione diretta dei componenti dell’adesivo reattivo può anche determinare nuove richieste in merito alla sicurezza occupazionale, alla gestione di processo e alla formazione professionale. In base al materiale, alla temperatura, al substrato e al carico, l’effetto adesivante dei nastri adesivi convenzionali può anch’esso cambiare.

COME PUÒ LA PRESSIONE DAR LUOGO A TENACITÀ ADESIVA?
Una nuova tecnica basata sul microincapulamento è finalizzata a semplificare queste fasi. Al Fraunhofer IAP i ricercatori stanno mettendo a punto capsule microscopiche che contengono i componenti di un adesivo bicomponente come parte integrante del Fraunhofer Cluster del Excellence Programmable Materials CPM.
“Si può pensare alle microcapsule come molti piccoli serbatoiper l’adesiv o”, afferma Dr. Christian Neumann, scienziato del Fraunhofer IAP. Ogni capsula contiene uno dei due componenti. Finché le capsule rimangono intatte, il sistema rimane inattivo. Nel momento in cui si applica pressione, le capsule scoppiano. I componenti entrano in contatto e l’adesivo reticola. Ciò crea un forte legame precisamente sulla superficie di contatto.
“Un importante vantaggio è rappresentato dal fatto che la reticolazione ha luogo a temperatura ambiente. Di conseguenza, non sono richieste la somministrazione aggiuntiva di calore o fasi di reticolazione ulteriori”, afferma Neumann. La sfida tecnica sta proprio nell’incapsulamento stesso: gli adesivi bicomponenti sono materiali reattivi e possono reagire con i prodotti chimici utilizzati durante il processo produttivo dell’involucro della capsula. Tuttavia, i ricercatori possono regolare il processo chimico della capsula con grande precisione. Di conseguenza, i componenti dell’adesivo rimangono attivi, racchiusi in modo affidabile e possono essere stoccati e trattati e si aprono in modo mirato quando si esercita pressione.

QUALI SONO I DUE FATTORI CHE RENDONO LA MANIPOLAZIONE DELL’ADESIVO SICURA?
“Per applicazioni industriali, è importante che l’adesivo sia racchiuso in modo sicuro”, afferma Neumann. “Ciò significa che gli operatori entrano meno in contatto diretto con i componenti reattivi in quanto l’attivazione ha luogo soltanto durante la fase di unione”.
Per quanto riguarda i processi di incollaggio industriale, la tecnica enuclea due vantaggi. Il primo è che l’incapsulamento riduce la manipolazione aperta degli adesivi: i componenti reattivi vengono rilasciati nella linea di incollaggio soltanto durante l’operazione di unione. Ciò può semplificare la manipolazione e supportare la sicurezza occupazionale durante il trattamento. In secondo luogo, i ricercatori si stanno concentrando sui sistemi adesivi esenti da isocianati a base di acrilate o di epossidiche, il che rende le capsule e i sistemi veicolo interessanti per le applicazioni in cui le aziende vogliano evitare di usare gli adesivi contenenti isocianate.

COME VIENE USATO IL TESSUTO ADESIVO?
Nella fase successiva, le microcapsule devono essere applicate su materiali veicoli come i laminati che possono essere trattati come materiale interstrato. Le opzioni idonee includono i veicoli tessili, tele di fibra o altri materiali simili a laminato. “In questo modo l’adesivo si trasforma in un materiale gestibile che può essere posizionato nel componente e che produce il proprio effetto durante la fase di unione”, spiega Neumann.
I campi di applicazione possibili includono i processi in cui i componenti devono essere incollati o uniti su grandi aree, in modo controllato e senza applicazione dell’adesivo con tempi di recupero. Nell’industria automobilistica, ad esempio, le pile delle batterie rappresentano un caso di utilizzo. Altri campi di applicazione includono l’ingegneria meccanica, la produzione di componenti elettronici e microstrutturati con canali sottili dove il dosaggio convenzionale e i metodi di applicazione sono tecnicamente complessi, di difficile accesso o economicamente poco interessanti. Per mettere a punto questi tessuti adesivi, Fraunhofer IAP associa la propria esperienza nel campo del microincapsulamento ai test a orientamento applicativo. La tenacità dei legami risultanti viene studiata con il Fraunhofer Institute for Machine Tools and Forming Technology IWU e forma le basi di una valutazione per campi di applicazione idonei con partner in modo mirato.

PRONTI PER I TEST PRATICI?
La tecnica dovrà poi essere trasferita ad applicazioni concrete. A tal fine, Fraunhofer IAP è alla ricerca di partner dal mondo dell’industria e della ricerca che possano contribuire con i loro componenti, materiali veicolo o processi di assemblaggio. Le aziende che vogliono semplificare i processi di incollaggio come – laminati, rendere la manipolazione degli adesivi più sicura oppure integrare il processo di incollaggio più efficacemente nel flusso di lavoro di assemblaggio esistente, rivestono un grande interesse. “Insieme, possiamo esaminare se la capsula e il veicolo possono essere adattate a requisiti specifici e quali quantità di materiale sono richieste per i test orientati all’applicazione”, ha aggiunto Neumann.
Se un partner contribuisce a un caso di utilizzo idoneo, Fraunhofer IAP personalizza la capsula e il veicolo in modo mirato e specifico. Nell’impianto pilota del Fraunhofer Pilot Plant Center for Polymer Synthesis and Processing PAZ di Fraunhofer IAP, le microcapsule possono essere prodotte su una scala di diverse tonnellate. Ciò significa che sono disponibili quantità sufficienti di materiale per testare la tecnologia nelle condizioni orientate all’applicazione.