Scopri la varietà di applicazioni nel settore degli adesivi e come Rheonics vPer il monitoraggio dei fluidi in linea vengono utilizzati e installati sensori di iscosità e densità.
Tabella dei Contenuti
- Cosa sono gli adesivi e i sigillanti?
- Mercato degli adesivi
- Tipi di adesivi – Produzione e applicazioni
- Viscosità per adesivi e sigillanti
- Densità per adesivi e sigillanti
- Monitoraggio e controllo della viscosità e della densità in un processo di produzione di adesivi
- Installazione di SRV e SRD nei processi adesivi
Cosa sono gli adesivi e i sigillanti?
Adesivi e sigillanti sono due termini correlati quando si tratta di incollare e unire due o più parti. Questa giunzione richiede solitamente l'uso di una pasta o di un liquido trattati chimicamente per creare un legame forte sulla superficie su cui viene applicata.
Le origini di adesivi e sigillanti provengono dalla natura stessa e sono presenti in noi fin dalla notte dei tempi. Oggigiorno, adesivi e sigillanti sono necessari in tutto ciò che usiamo e vediamo, dalle officine domestiche ai prodotti ad alta tecnologia. Alcuni esempi di settori includono l'imballaggio, la produzione di carta, la produzione di aeromobili, l'industria aerospaziale, l'edilizia, il settore calzaturiero, automobilistico, dei dispositivi elettronici, medicale, ecc.
Questa nota applicativa spiega come la viscosità e la densità siano rilevanti per la produzione e l'applicazione degli adesivi e come Rheonics Per monitorare queste variabili è possibile utilizzare i sensori di viscosità e densità in linea SRV e SRD.
Mercato degli adesivi
Il mercato degli adesivi e dei sigillanti ha un valore stimato di 76.1 miliardi di dollari nel mercato globale nel 2024 e si prevede che raggiungerà quasi i 90 miliardi entro il 2029 [2]. La crescita del mercato può essere contestualizzata considerando che ha chiuso il 20° secolo con un valore di circa 10 miliardi di dollari [3].
I paesi leader nel settore degli adesivi e dei sigillanti sono Cina, Giappone, Stati Uniti, Regno Unito e Germania. Questo settore multimiliardario comprende circa 750 aziende, di cui le più grandi, elencate di seguito, detengono quasi il 50% del mercato globale di adesivi e sigillanti.
- maneggiare
- Sika
- 3M
- HB Fuller
- Cacciatore
- Polimero ad alte prestazioni ITW
- RPM Internazionale
- Avery Dennison
- DOW
L'attuale crescita del settore degli adesivi e dei sigillanti si basa principalmente sulle applicazioni in edilizia e costruzioni, nonché sulla crescente domanda in ambito medico. Il settore è rigidamente regolamentato per il rispetto degli standard ambientali, il che incoraggia i produttori a trovare nuove tecnologie per utilizzare le risorse in modo efficiente e ridurre gli sprechi.
Tipi di adesivi - Produzione e applicazioni
Gli adesivi possono essere generalmente classificati in base alla loro origine, al tipo di applicazione (metodo di polimerizzazione) o alla loro struttura chimica.
L'adesivo può derivare da risorse naturali (animali, vegetali o minerali) o da materiali sintetici (elastomeri, termoplastici o termoindurenti).
Tabella 1: Tipi di adesivi per origine [1]
| Origine principale | Tipi di adesivi | Esempi |
|---|---|---|
| Naturale | Animale | Albumina, colla animale, caseina, gommalacca, cera d'api |
| Vegetale | Resine naturali, Oli e cere, Amido e destrina - carboidrati, Proteine | |
| Minéraux | Asfalto, bitume, silicati, cere minerali, resine minerali | |
| Sintetico | elastomero | Silicone, gomma, poliuretano, polisolfuro, butile |
| termoplastico | Polimeri vinilici, poliesteri saturi, polivinile | |
| termoindurente | Epossidici, poliesteri insaturi, amminoplastiche |
Adesivi naturali
Gli adesivi naturali sono ottenuti da fonti organiche, dove l'adesione è ottenuta grazie a sostanze naturali come proteine, amido e cellulosa. Un vantaggio degli adesivi naturali è che possono essere considerati più ecologici rispetto alle alternative. Alcuni adesivi naturali, come colla di gelatina, può essere biodegradabile e riciclabile al 100%, anche dopo essere stato lavorato.
Gli adesivi naturali più comuni sono gli adesivi di amido e colle di destrina Utilizzati principalmente nell'industria della carta e degli imballaggi. Sono relativamente facili da produrre, quindi sono facili da trovare sul mercato a prezzi bassi.
La colla è un tipo di adesivo formato da molte sostanze naturali, tra cui proteine come gelatina, amido e cellulosa [4].
Adesivi di amido Sono a base di amido, un carboidrato o polimero naturale, normalmente presente nelle piante. Le fonti più comuni sono mais, grano, patate e piselli.
Gli adesivi a base di amido hanno registrato una rapida crescita nel settore grazie alla possibilità di migliorarne le proprietà di adesione e resistenza attraverso processi chimici. Ad esempio, borace (tetraborato di sodio decaidrato) e metaborato di sodio (borace e idrossido di sodio) possono essere aggiunti per modificare le proprietà adesive dell'amido tra cui viscosità, aderenza e coesione [3].
Adesivi sintetici
Gli adesivi sintetici si basano su prepolimeri or polimeriI polimeri utilizzati possono essere classificati come termoplastici o termoindurenti.
I progressi nell'industria della plastica consentono la produzione in serie di questi tipi di adesivi con caratteristiche specifiche per ogni applicazione. Gli adesivi sintetici vengono utilizzati nella costruzione di vari oggetti, dai mobili agli aeroplani.
Gli esempi principali di adesivi sintetici sono epossidici, uretani e cianoacrilatiAlcuni di questi adesivi sono adesivi bicomponenti, il che significa che vengono applicati come due o più componenti che, una volta miscelati, reagiscono chimicamente per formare un giunto reticolato.
Gli adesivi sintetici sono il tipo di adesivo più diffuso al mondo. Ciononostante, devono affrontare numerose sfide dovute alla scarsità di materie prime (riserve di petrolio) e all'impatto negativo dei composti sintetici sulla salute umana e sull'ambiente.
La tabella seguente mostra un elenco di tipi di adesivi, specificando brevemente la produzione (come vengono realizzati), l'applicazione (come o dove vengono utilizzati) e i casi d'uso.
Tabella 2: Tipi di adesivi, produzione e applicazione
| Tipi di adesivo | Produzione | Applicazioni | Utilizzo Tipico |
|---|---|---|---|
| Adesivo di amido Destrina Adesivi vegetali Colle a base di destrina acquosa | Prodotto da amido, cotto a circa 90 °C (200 °F) in acqua. La soluzione viene poi modificata per migliorarne l'adesività e altre proprietà. Hanno un colore che va dal paglierino chiaro all'ambrato o al marrone | Fluido sensibile alla pressione Semplicemente applicato sul substrato, l'adesivo si solidifica grazie alla sua superficie appiccicosa e alla leggera pressione applicata | Carta e cartone Incollaggio della carta Packaging Etichettatura Pharmaceutical Cibo e bevande |
| Colle animali/proteiche colla calda colla gelatinosa | Preparato in acqua facendo bollire ossa animali e tessuti connettivi che contengono proteine Una colla derivata dal latte scremato è chiamata colla di caseina Una colla derivata dalla pelle di pesce ricca di collagene è chiamata colla di pesce Di solito di colore ambrato o marrone | La maggior parte viene applicata a circa 60°C (140°F). Può anche essere precedentemente sciolto in acqua. All'applicazione, l'adesivo ha un'aderenza o una viscosità molto elevata, ma si asciuga formando una pellicola non appiccicosa. Non utilizzare per alte temperature o alta umidità La colla di caseina viene applicata a temperatura ambiente, ma forma un legame con un elevato grado di resistenza all'umidità | Rilegature Cofanetti Carpenteria bottiglie di birra |
| Adesivo in polivinile acetato (PVA) adesivo sintetico Cemento resinoso | Derivato da monomeri di acetato di vinile A base d'acqua, colore bianco A volte mescolato con colle destriniche per creare un adesivo ibrido | Può essere sciolto in acqua Applicazione a temperatura ambiente Ha una polimerizzazione rapida Buona resistenza all'umidità L'incollaggio è in una certa misura flessibile e trasparente con un impatto minimo sull'estetica del substrato | Lavorazione del legno Lavorazione Packaging Stampa (rilegatura) Carta e cartone Edilizia |
| Adesivi hot melt ie Adesivo EVA a base di etilene vinil acetato | Esistono diversi adesivi hot melt, la maggior parte dei quali si basa sulla miscelazione di copolimeri di EVA Possono essere aggiunti altri polimeri, cere, oli, gomma e resine Basso livello di composti organici volatili (COV) | Termoplastico, applicato a determinate temperature superiori a quelle ambientali Il tempo di presa varia. Alcuni adesivi hot melt si fissano subito dopo l'applicazione, mentre altri mantengono l'adesività più a lungo, consentendo un'adesione "ritardata". Ad esempio, la carta siliconata può essere staccata in un secondo momento e applicata sul substrato. | Scarpa, pelle Igiene, mobili e imballaggi Medicale Elettronico Automotive |
| epossidici | È costituito da due adesivi separati, uno è chiamato resina di base con solitamente un'elevata viscosità, l'altro è chiamato indurente o catalizzatore e di solito ha una viscosità inferiore | Richiede la miscelazione di entrambi gli adesivi La maggior parte dei tipi saranno impostati a temperatura ambiente, ma alcuni richiedono riscaldamento per raggiungere, migliorare o accelerare la reazione di reticolazione Di solito richiede un tempo di polimerizzazione di circa 24 ore | vetri Adesivi per legno Medicale Cura personale Coperture e pavimentazioni Automotive Aeronautico |
| Silicone | Il silicone è a base di silice (biossido di silicio - SiO₂), un minerale comune presente in sabbia, terreno, granito e rocce. La sabbia estratta viene purificata, riscaldata e raffreddata, ottenendo una polvere di silicio. Il processo continua con l'aggiunta di cloruro di metile, silicone polimerizzato e altri. | Disponibile come adesivo monocomponente (RTV - silicone vulcanizzante a temperatura ambiente) e bicomponente Il silicone RTV viene polimerizzato durante l'applicazione mediante reazione con l'umidità ambientale Il silicone bicomponente può essere utilizzato con metallo, vetro e ceramica Gli adesivi e i sigillanti siliconici sono adatti per applicazioni ad alta temperatura, fino a 260°C (500°F) | Sigillanti vetri Adesivi per legno Materiali di guarnizione Elettronica |
| poliuretano | Miscelato con un materiale di supporto come il solvente Prodotto in diverse gamme di viscosità e rapporti di miscelazione Richiede una buona miscelazione per ottenere un'ottima qualità Alcuni contengono isocianati o catalizzatori di metalli pesanti che richiedono precauzioni extra per evitare rischi per la salute degli operatori | Disponibile come adesivo monocomponente e bicomponente. Legami flessibili ma forti Può essere utilizzato con gomma, plastica, metallo, lana, carta, ceramica e tessuti Per lo più limitato per applicazioni al di sotto di 120°C (250°F) | Sigillanti cartoni ondulati Laminazioni multiple |
Viscosità per adesivi e sigillanti
In termini semplici, la viscosità può essere definita come la resistenza di un fluido allo scorrimento. Adesivi e sigillanti allo stato fluido sono classificati come fluidi non newtoniani, il che significa che le loro letture di viscosità dipendono dalla velocità di taglio a cui vengono misurate.
La viscosità è di grande importanza durante la produzione e l'applicazione dell'adesivo e può anche fornire informazioni sulle variazioni di densità, stabilità, contenuto di solvente, velocità di miscelazione, peso molecolare, ecc. La viscosità è un indicatore efficace della consistenza dell'adesivo o della distribuzione granulometrica.
La viscosità degli adesivi può variare notevolmente a seconda dell'utilizzo finale (ad esempio sigillatura, incollaggio, ecc.). Si possono trovare adesivi a bassa, media e alta viscosità.
- Adesivi a bassa viscosità: utilizzati per incapsulamento, riempimento e impregnazione.
- Adesivi a media viscosità: utilizzati principalmente per applicazioni di incollaggio e sigillatura.
- Adesivi ad alta viscosità: utilizzati per esigenze anti-goccia o anti-colatura. Comune per alcune resine epossidiche.
Tradizionalmente, le tecnologie di misurazione della viscosità richiedevano il campionamento manuale e le letture di laboratorio. Questo processo richiede tempo e ore di lavoro e non è adatto al controllo in tempo reale del processo. Le proprietà rilevate in laboratorio non sono rappresentative del fluido nelle linee, a causa del tempo trascorso, della sedimentazione o dell'invecchiamento del fluido.
. Rheonics L'SRV è un viscosimetro di processo in linea adatto per letture in linea di viscosità e temperatura. L'SRV legge il prodotto tra viscosità e densità del fluido e restituisce il risultato come viscosità dinamica.
Il sensore SRV è adatto per installazioni in tubazioni, reattori, serbatoi di miscelazione e stoccaggio di diverse dimensioni, consentendo la completa tracciabilità del processo di applicazione del fluido adesivo. Il sensore SRV consente un processo di controllo completamente automatizzato degli adesivi, inviando le letture di viscosità a un controller per gestire l'aggiunta di solventi o diluenti al fine di ottenere il risultato desiderato. Le letture del sensore SRV vengono inoltre utilizzate per monitorare in tempo reale il rapporto di miscelazione o la consistenza dell'adesivo nel reattore, per intraprendere le azioni necessarie al raggiungimento del rapporto di miscelazione desiderato.
Densità per adesivi e sigillanti
La densità di un fluido è il rapporto tra la sua massa e il volume. La densità degli adesivi viene utilizzata per monitorare il contenuto di composti aggiunti in fase di produzione o il contenuto di solidi e le dimensioni delle particelle nel fluido prima e dopo la miscelazione. Pertanto, la densità di un adesivo in un processo di miscelazione può essere utilizzata come indicatore della corretta composizione finale.
. Rheonics L'SRD è un misuratore di densità e viscosità in linea, ideale per la lettura in linea di densità, viscosità e temperatura. L'SRD può anche fornire dati di viscosità cinematica, percentuali di concentrazione, ecc. Rheonics offre l'SRD in diverse varianti e dimensioni per soddisfare le esigenze di installazione.
Monitoraggio e controllo della viscosità e della densità in un processo di produzione di adesivi
La produzione di un adesivo si basa solitamente sulla miscelazione o dispersione di diversi materiali per ottenere la resistenza chimica, le caratteristiche termiche, la resistenza agli urti, il restringimento, la flessibilità, la manutenibilità e la resistenza desiderate nel prodotto finale.
. Rheonics Il viscosimetro in linea SRV e il misuratore di densità e viscosità in linea SRD sono adatti per l'installazione in diversi punti dei processi di produzione di adesivi, colle o amidi. I sensori di tipo SR consentono il monitoraggio in linea di viscosità, densità e temperatura, nonché di parametri derivati come concentrazione e rapporto di miscelazione. L'installazione può essere effettuata direttamente nel serbatoio di miscelazione per comprendere l'evoluzione della viscosità e determinare quando viene raggiunta la miscelazione richiesta; nei serbatoi di stoccaggio per verificare il mantenimento delle proprietà del fluido; o nelle tubazioni, durante il flusso del fluido tra le unità.
Installazione di SRV e SRD nei processi adesivi
In vasche
La misurazione della viscosità all'interno di un serbatoio di miscelazione di un fluido adesivo consente di intervenire rapidamente sul controllo della consistenza del fluido. Ciò si traduce in una maggiore produzione e un minore spreco di risorse.
Il viscosimetro SRV può essere installato in un serbatoio di miscelazione dal coperchio superiore, dalla parete o dal fondo. Se installato dall'alto, si consiglia una sonda a inserimento lunga -X5. Scopri di più su SRV-X5 e SRD-X5La lunghezza di inserimento (A) deve essere sufficientemente lunga da consentire all'elemento sensibile di entrare in contatto con il fluido. L'installazione sulla parete e sul fondo del serbatoio può essere effettuata utilizzando una variante di sonda corta come SRV-X1 or SRV-X3Se sul serbatoio sono disponibili porte esistenti, il cliente può valutare di riutilizzarle per l'installazione della valvola di sicurezza (SRV).
Il misuratore di densità e viscosità SRD non è raccomandato per i processi di miscelazione, poiché l'azione di miscelazione può aggiungere troppo rumore alle letture. Se il serbatoio di miscelazione è dotato di una linea di pompa di ricircolo, l'SRD può essere installato facilmente lì, come spiegato nella sezione successiva.
Contattare l' Rheonics Team di supporto presso Per consigli sull'installazione. Il cliente è tenuto a fornire disegni o immagini del serbatoio, specificando eventuali porte disponibili e le condizioni operative (temperatura, pressione, viscosità prevista, ecc.).
Nelle condutture
La posizione migliore possibile per SRV e SRD nelle tubazioni di fluidi adesivi è un'installazione a gomito. Si tratta di un'installazione assiale con l'elemento sensibile della sonda rivolto verso il flusso del fluido. Questa soluzione richiede solitamente un sensore a inserimento lungo -X5. Scopri di più su SRV-X5 e SRD-X5.
L'utilizzo di una sonda a inserimento lungo -X5 consente al cliente di personalizzare la lunghezza di inserimento (A) e la connessione al processo, a seconda dei requisiti di installazione, come il diametro della linea. La lunghezza di inserimento A deve essere sufficiente a garantire il contatto dell'elemento sensibile della sonda (nella zona blu nella figura successiva) con il fluido in movimento, evitando zone morte o di ristagno in prossimità della porta di installazione. Il posizionamento dell'elemento sensibile nel tratto rettilineo del tubo offre l'ulteriore vantaggio di mantenerlo pulito mentre il fluido scorre lungo il design aerodinamico della sonda.
Se la linea è piccola (meno di 1.5”) il cliente può prendere in considerazione l'uso di Rheonics celle a flusso o le varianti di sonda Slimline -X6 con diametro inferiore. Per saperne di più:
Si tenga presente che gli adesivi ad alta viscosità possono facilmente creare depositi sulle superfici della sonda e del tubo. In questo caso, evitare zone morte attorno all'elemento sensibile è fondamentale per ottenere letture affidabili. Se la sonda necessita di pulizia manuale, consultare l'articolo: Come pulire le sonde Type-SR?
Bibliografia
[1]: Manuale di adesivi e sigillanti
[3]: Boro e adesivi “noiosi” | 2014-09-02 | Settore adesivi e sigillanti (adhesivesmag.com)
[4]: Colle naturali per applicazioni industriali (lddavis.com)
