Prove di adesione e modi di rottura del giunto

Un giunto incollato si valuta in due modi: quanto regge e come cede. Le prove meccaniche — pelatura, taglio a sovrapposizione — misurano la forza; l’esame della superficie di frattura — rottura adesiva, coesiva o del substrato — rivela dove sta il punto debole. Leggere il modo di rottura e spesso piu istruttivo del numero di resistenza.

Vediamo le principali prove di adesione, che cosa misurano, i tre modi di rottura e come si interpretano per migliorare un incollaggio.

Misurare la forza di un giunto

La resistenza di un incollaggio non e una proprieta univoca: dipende da come si applica il carico. Per questo esistono prove diverse, ciascuna che sollecita il giunto in un modo. Le piu comuni sono la prova di pelatura (peel), in cui un substrato flessibile viene staccato a un certo angolo, e la prova di taglio a sovrapposizione (lap shear), in cui due aderendi sovrapposti vengono tirati nel piano del giunto. La pelatura misura la resistenza al distacco progressivo, il lap shear la resistenza al taglio dell’intera area incollata.

Pelatura e taglio a confronto

La differenza fra le due prove non e formale: riflette come gli sforzi si distribuiscono. Nel taglio a sovrapposizione il carico si ripartisce su tutta l’area incollata (anche se concentrato ai bordi), e il giunto regge sforzi elevati. Nella pelatura lo sforzo si concentra su una linea sottile, il fronte di distacco, e basta una forza molto piu piccola per propagare la separazione. Per questo un giunto fortissimo a taglio puo essere debole a pelatura: e una distinzione fondamentale in progettazione, perche un incollaggio va concepito per lavorare a taglio e non a pelatura.

giunto progettato per lavorare a taglio  →  evitare carichi di pelatura/clivaggio

I tre modi di rottura

Dopo la prova si esamina la superficie di frattura, e qui si legge l’informazione piu utile. Esistono tre modi di rottura. La rottura adesiva avviene all’interfaccia adesivo/substrato: l’adesivo si stacca «pulito» dal substrato, segno che il legame interfacciale e il punto debole — tipicamente per una preparazione superficiale inadeguata. La rottura coesiva avviene dentro l’adesivo stesso, che si spezza lasciando residui su entrambi gli aderendi: segno che l’interfaccia e piu forte dell’adesivo, condizione in genere desiderabile. La rottura del substrato avviene quando cede il materiale incollato prima del giunto: e il caso ideale, perche significa che l’incollaggio e piu resistente del materiale.

Interpretare i risultati

Il numero di resistenza dice quanto regge il giunto; il modo di rottura dice perche cede e dove intervenire. Una bassa resistenza con rottura adesiva chiama un miglioramento della preparazione superficiale; una bassa resistenza con rottura coesiva chiama un adesivo piu performante o uno spessore di giunto corretto; la rottura del substrato indica che l’incollaggio non e piu il punto critico. Per questo i due dati vanno sempre letti insieme: una resistenza alta ottenuta con rottura adesiva e un risultato fragile e poco affidabile, perche dipende da un’interfaccia che potrebbe degradarsi nel tempo.

Perche conta nella pratica

Saper interpretare una prova di adesione e cio che trasforma un collaudo in una diagnosi. Davanti a un giunto che cede, la superficie di frattura indica subito la strada: lavorare sulla superficie se la rottura e adesiva, sull’adesivo se e coesiva. Conoscere la differenza fra taglio e pelatura evita di progettare incollaggi che lavorano nel modo sbagliato. Nel controllo qualita degli incollaggi, leggere insieme forza e modo di rottura — e puntare a una rottura coesiva o del substrato — e la chiave per giunti affidabili e ripetibili.

Domande frequenti

Quali sono le principali prove di adesione?

Le piu comuni sono la prova di pelatura (peel), che stacca un substrato flessibile a un certo angolo e misura la resistenza al distacco progressivo, e la prova di taglio a sovrapposizione (lap shear), che tira due aderendi sovrapposti nel piano del giunto e ne misura la resistenza a taglio in MPa. Esistono anche prove di clivaggio e trazione normale. Ciascuna sollecita il giunto in modo diverso.

Che differenza c’e fra prova di pelatura e di taglio?

Nel taglio a sovrapposizione lo sforzo si distribuisce su tutta l’area incollata e il giunto regge carichi elevati; nella pelatura lo sforzo si concentra su una linea sottile, il fronte di distacco, e basta una forza molto minore per propagarlo. Per questo un giunto fortissimo a taglio puo essere debole a pelatura, e un incollaggio andrebbe sempre progettato per lavorare a taglio.

Quali sono i modi di rottura di un giunto incollato?

Tre: la rottura adesiva, all’interfaccia adesivo/substrato (l’adesivo si stacca pulito, segno di interfaccia debole); la rottura coesiva, dentro l’adesivo che si spezza lasciando residui su entrambi i lati (segno di buona interfaccia); e la rottura del substrato, quando cede il materiale incollato prima del giunto (caso ideale, l’incollaggio supera il materiale).

Cosa indica una rottura adesiva?

Indica che il punto debole e l’interfaccia adesivo/substrato, quasi sempre per una preparazione superficiale inadeguata: contaminazione residua, energia superficiale insufficiente o uno strato di confine debole non rimosso. Per migliorare si interviene sulla pulizia e sull’attivazione della superficie. Una rottura adesiva, anche se la forza misurata e alta, e un risultato poco affidabile.

Perche la rottura coesiva e considerata desiderabile?

Perche significa che l’interfaccia adesivo/substrato e piu forte dell’adesivo stesso: il legame con la superficie tiene e il cedimento avviene nel materiale adesivo. E il segno che la preparazione superficiale ha funzionato. Nei collaudi si quantifica spesso la percentuale di area coesiva: piu e alta, piu l’incollaggio e robusto e ripetibile nel tempo.