Incollaggio con la semplice pressione di un pulsante
Adesivi microincapsulati: alla ricerca di partner nel settore industriale e della ricerca
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Le microcapsule contenenti un adesivo reattivo bicomponente possono semplificare i processi di incollaggio nell’industria e nell’assemblaggio, migliorando al contempo la sicurezza sul lavoro: l’adesivo è inizialmente racchiuso in modo sicuro nelle capsule, il contatto con i componenti reattivi esposti può essere ridotto e l’attivazione avviene solo durante la pressatura a temperatura ambiente. L’Istituto Fraunhofer per la ricerca applicata sui polimeri (IAP) nel Parco Scientifico di Potsdam è alla ricerca di partner dell’industria e della ricerca che desiderino contribuire con componenti specifici, materiali di supporto o processi di assemblaggio per test orientati alle applicazioni.
L'incollaggio unisce componenti su ampie superfici, mette insieme materiali diversi e consente di realizzare strutture leggere. Nella pratica industriale, tuttavia, l’applicazione dell’adesivo rappresenta spesso una fase di processo aggiuntiva: gli adesivi devono essere dosati, applicati e polimerizzati. La manipolazione diretta dei componenti reattivi dell’adesivo può inoltre comportare ulteriori esigenze in termini di sicurezza sul lavoro, gestione dei processi e formazione. A seconda del sistema di materiali, della temperatura, del substrato e del carico, anche l’effetto adesivo dei nastri adesivi convenzionali può variare.
In che modo la pressione si trasforma in forza adesiva?
Un nuovo approccio basato sulla microincapsulazione mira a semplificare queste fasi. Presso il Fraunhofer IAP, i ricercatori stanno sviluppando capsule microscopiche che contengono i componenti di un adesivo bicomponente nell’ambito del Cluster di Eccellenza Fraunhofer «Materiali Programmabili» (CPM).
«Si può pensare alle microcapsule come a tanti minuscoli serbatoi di adesivo», spiega il dott. Christian Neumann, ricercatore presso il Fraunhofer IAP. Ogni capsula contiene uno dei due componenti. Finché le capsule rimangono intatte, il sistema rimane inattivo. Quando viene applicata una pressione, le capsule si rompono. I componenti entrano in contatto e l’adesivo si reticola. Ciò crea un forte legame proprio sulla superficie di contatto. «Un vantaggio fondamentale è che questa reticolazione avviene a temperatura ambiente. Non sono quindi necessari riscaldamento aggiuntivo o ulteriori fasi di indurimento», afferma Neumann.
La sfida tecnica risiede proprio nell’incapsulamento: gli adesivi bicomponenti sono materiali reattivi e possono reagire con le sostanze chimiche utilizzate durante la produzione del guscio della capsula. Tuttavia, i ricercatori sono in grado di regolare la composizione chimica delle capsule con grande precisione. Di conseguenza, i componenti adesivi rimangono attivi, sono racchiusi in modo affidabile, possono essere conservati e lavorati e si aprono in modo mirato durante la pressatura.
Quali sono i due fattori che rendono più sicura la manipolazione dell’adesivo?
«Per le applicazioni industriali, è fondamentale che l’adesivo sia inizialmente racchiuso in modo sicuro», afferma Neumann. «Ciò significa che i dipendenti entrano meno direttamente in contatto con i componenti reattivi, poiché l’attivazione avviene solo durante la fase di giunzione».
Per i processi di incollaggio industriali, l’approccio combina due vantaggi. In primo luogo, l’incapsulamento riduce la manipolazione a cielo aperto degli adesivi: i componenti reattivi vengono rilasciati nella linea di incollaggio solo durante l’unione. Ciò può semplificare la manipolazione e favorire la sicurezza sul lavoro durante la lavorazione.
In secondo luogo, i ricercatori si stanno concentrando su sistemi adesivi privi di isocianati a base di acrilati o resine epossidiche. Ciò rende il sistema a capsula e supporto interessante per applicazioni in cui le aziende desiderano evitare l’uso di adesivi contenenti isocianati.
Come viene utilizzato il tessuto adesivo?
Nella fase successiva, le microcapsule saranno applicate su materiali di supporto in forma di foglio che possono essere lavorati come un materiale interstrato. Tra le opzioni adatte figurano supporti tessili, reti in fibra o altri materiali in forma di foglio. «In questo modo l’adesivo diventa un materiale maneggevole: può essere posizionato all’interno del componente e sviluppa la sua efficacia solo durante la fase di giunzione», spiega Neumann.
Tra i possibili campi di applicazione figurano i processi in cui i componenti devono essere incollati o uniti su ampie superfici, in modo controllato e senza applicazione a cielo aperto dell’adesivo. Nell’industria automobilistica, ad esempio, gli stack di batterie rappresentano un possibile caso d’uso. Altri campi di applicazione comprendono l’ingegneria meccanica, la produzione elettronica e i componenti microstrutturati con canali sottili, dove i metodi convenzionali di dosaggio e applicazione risultano tecnicamente complessi, di difficile accesso o economicamente poco vantaggiosi.
Per sviluppare questi tessuti adesivi, il Fraunhofer IAP combina la propria competenza nella microincapsulazione con test orientati all’applicazione. La resistenza dei legami risultanti viene studiata in collaborazione con l’Istituto Fraunhofer per le macchine utensili e la tecnologia di formatura (IWU) e costituisce la base per valutare in modo mirato i campi di applicazione idonei insieme ai partner.
Pronti per i test pratici?
L’approccio deve ora essere trasferito ad applicazioni concrete. A tal fine, il Fraunhofer IAP è alla ricerca di partner dell’industria e della ricerca in grado di contribuire con i propri componenti, materiali di supporto o processi di assemblaggio. Sono particolarmente rilevanti le aziende che desiderano semplificare i processi di giunzione di elementi in fogli, rendere più sicura la manipolazione degli adesivi o integrare in modo più efficace il processo di incollaggio nei flussi di lavoro di assemblaggio esistenti. «Insieme, possiamo verificare se il sistema a capsula e supporto possa essere adattato a requisiti specifici e quali quantità di materiale siano necessarie per i test orientati all’applicazione», afferma Neumann.
Se un partner propone un caso d’uso adeguato, il Fraunhofer IAP adatterà il sistema di capsule e supporti specificamente a tale caso. Presso l’impianto pilota di sintesi del Centro Fraunhofer per la sintesi e la lavorazione dei polimeri (PAZ) presso il Fraunhofer IAP, è inoltre possibile produrre microcapsule su scala fino a diverse tonnellate. Ciò significa che sono disponibili quantità di materiale sufficienti per testare la tecnologia in condizioni orientate all’applicazione.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
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