La grande guida all'incollaggio, parte 1: Come funzionano gli adesivi e il loro uso nella costruzione di yacht

I contenuti di questo speciale

• Parte 1: Modalità d'azione degli adesivi e uso nella costruzione di yacht
• Parte 2: Nozioni di base sulla resina epossidica miracolosa
• Parte 3: Quale resina per quale scopo?
• Parte 4: Rivestimento, rivestimento e fori
• Parte 5: Tubi, riempitivi, travi e raccordi

Il bonding non ha una buona immagine: le delusioni subite sono troppo grandi e molte persone hanno poca fiducia nei bond. Ma questo è del tutto ingiustificato. 20 anni fa, in un'auto c'erano circa 3.000 viti, oggi ce ne sono solo circa 1.000. Il resto è incollato. Anche le saldature a punti, che causano sempre problemi di corrosione, sono sempre più tenute insieme chimicamente. La ruggine è quindi un ricordo del passato, con almeno la stessa rigidità dei veicoli.

Anche aerei di grandi dimensioni come l'A 380 non possono essere realizzati senza l'incollaggio, perché i materiali da unire sono troppo diversi: Alluminio, titanio, fibra di carbonio. Saldare? Impossibile! La parola d'ordine è leggerezza e l'incollaggio è all'ordine del giorno. Dopo tutto, ogni cittadino tedesco consuma in media circa 6,5 kg di adesivo all'anno e la tendenza è in aumento. Quindi l'incollaggio è in aumento.

Prodotti da utilizzare a bordo

Naturalmente, questo sviluppo non si ferma alla costruzione di yacht, supportato dal fatto che la manipolazione di resina e indurente fa comunque parte dell'attività quotidiana nella maggior parte dei cantieri navali. Gli Strongback sono incollati e non necessariamente sempre incollati allo scafo con un laminato angolare. Spesso non è nemmeno necessario. Le paratie sono fissate con polimeri MS. Laminazione? Non è necessario! Anche le finestre dello scafo sono incollate. Niente viti, niente fissaggi meccanici, solo l'adesivo. E morbido non è necessariamente la prima parola che viene in mente con le navi moderne, anzi. L'incollaggio non sembra danneggiare la struttura e quindi la rigidità dei progetti odierni.

Come funziona l'adesivo?

Anche i pannelli del soffitto sono tenuti in posizione con la pasta miracolosa, così come i singoli strati di vele in laminato o la coperta dello scafo, che fornisce un'ulteriore porzione di rigidità longitudinale. "Questo collegamento è così buono quando viene incollato, che le viti sarebbero d'intralcio", commenta Dennis Hennevanger del cantiere Saffier. L'azienda olandese incolla i ponti di tutti i modelli più grandi. "Nessun problema, sempre ben salde. E chiunque navighi su una delle nostre barche con vento forte sa quanto siano strette".

Il processo fa quindi parte della vita quotidiana dei cantieri navali. Ma cos'è esattamente l'incollaggio e quando è utile a bordo? Quali sono i diversi tipi di adesivo e a cosa servono? Ed è possibile per gli armatori lavorare da soli con gli adesivi?

Adesione e coesione

Gli adesivi sono generalmente liquidi o pastosi e diventano più solidi o addirittura duri durante l'uso. L'unione dei componenti e il relativo indurimento costituiscono la coesione, cioè il legame tra l'adesivo e se stesso.

Questo aspetto può essere controllato abbastanza bene. I prodotti monocomponenti reagiscono con l'ambiente circostante, ad esempio con l'umidità. Per questo motivo le istruzioni di lavorazione del produttore sono molto importanti. Gli adesivi multicomponente, come le resine, polimerizzano per reazione dei componenti tra loro. Questa reazione può essere facilmente controllata, ma richiede un rapporto preciso tra i due componenti e le condizioni ambientali corrette, come la giusta temperatura, affinché la reazione avvenga completamente. La resina epossidica, ad esempio, ha bisogno di almeno 10 gradi Celsius per reagire. In ogni caso, è fondamentale attenersi esattamente alle specifiche di lavorazione del produttore. Solo così l'adesivo raggiungerà la resistenza desiderata.

L'altra parte di un buon incollaggio è l'adesione, cioè l'adesione dell'adesivo alla superficie da incollare. La preparazione di entrambi i lati è estremamente importante. È chiaro che nulla aderisce a una superficie polverosa o grassa. Anche uno strato di contatto particolarmente liscio è sfavorevole. In poche parole, l'adesivo deve essere in grado di aderire alla sua controparte. Bagnare è la parola chiave.

La domanda fondamentale è: la superficie rimarrebbe umida se vi si versasse sopra dell'acqua? Se il laminato è rivestito con una vernice di finitura, l'acqua si depositerà immediatamente. Tuttavia, se il colore è stato carteggiato, il laminato è ruvido, sgrassato e privo di polvere, la superficie rimarrà inizialmente umida. I primer speciali possono anche preparare le superfici difficili per gli adesivi. Come la polvere, il grasso presente su una superficie impedisce all'acqua, e quindi agli adesivi, di aderirvi.

In questo caso, solventi come l'acetone aiutano a preparare al meglio le superfici. Anche i diversi substrati devono essere carteggiati in modo diverso: Il legno, ad esempio, va carteggiato con grana 80, il poliestere con grana 120, l'acciaio ha bisogno di grana 100 e l'alluminio addirittura di grana 300. Queste sono indicazioni di massima per la preparazione.

Primario o secondario?

Nell'incollaggio si distingue tra legami primari e secondari. Il primo si ha quando il substrato è ancora chimicamente attivo, cioè l'indurimento non è ancora completo quando si applica l'elemento da incollare. Nel caso della resina epossidica, si tratta in genere di 24 ore. Lo strato successivo non solo si legherà meccanicamente alla superficie, ma formerà anche un legame chimico, poiché nel substrato sono ancora disponibili partner di reazione adatti all'incollaggio - si crea così una coesione. Anche questa è molto più forte dell'adesione puramente meccanica.

Questo non è indifferente, perché se si rispettano gli intervalli di lavorazione, non è necessaria una carteggiatura intermedia per consentire l'adesione meccanica. Questo aspetto può essere preso in considerazione nella pianificazione dei vari strati quando si ricostruiscono i numerosi strati dello scafo dopo il trattamento con osmosi. Dopo tutto, chi vuole carteggiare di nuovo lo scafo subacqueo se questo può essere evitato con la pianificazione?

Tuttavia, sia nella costruzione di yacht che per l'armatore che deve incollare qualcosa alla propria barca, si tratta per lo più di un incollaggio secondario. Questo perché il substrato di solito è già indurito quando viene attaccato qualcosa. La coperta di uno yacht, ad esempio, viene incollata solo molti giorni dopo l'indurimento dello scafo. "Non c'è altro modo", dice Hennevanger, spiegando il punto di vista dei cantieri. "Per far uscire lo scafo dallo stampo, bisogna farlo indurire. E lo stampo è necessario per la costruzione successiva. Naturalmente, lo stampo viene rimosso prima di montare il ponte, quindi il matrimonio deve avvenire in un secondo momento. E poi inizia l'incollaggio".

Gli esperti concordano sul fatto che questo non è uno svantaggio o un punto debole della costruzione: "Un vincolo ben calcolato ed eseguito è una buona cosa", afferma Uli Manigel. È un esperto di strutture presso l'ufficio di certificazione IMCI. Matthias Bröker di Judel/Vrolijk & Co concorda: "Se si conoscono le forze, che oggi possono essere facilmente determinate, l'adesivo e la superficie possono essere progettati di conseguenza. Se poi il cantiere lavora con sufficiente precisione, ad esempio rispettando le dimensioni delle fessure specificate dal produttore dell'adesivo e se le condizioni ambientali sono quelle giuste, allora l'incollaggio ha molto da dire a favore". Questo perché sono note anche le proprietà e le capacità dei materiali. Si tratta quindi di un problema matematico e di una sfida a lavorare con precisione e attenzione.

Sapere con cosa incollare

Se si desidera effettuare un incollaggio a bordo, si dovrà sempre effettuare un collegamento secondario, perché tutti gli incollaggi su uno yacht vengono polimerizzati alla consegna. Non importa se un nuovo passaggio a scafo viene sigillato con polimero MS - anche questo è un giunto incollato - o se una piattaforma per un azionamento autopilota deve essere installata in modo più complesso. L'incollaggio è anche il metodo preferito per sostituire le lastre di plexiglas invecchiate o semplicemente per fissare una staffa per un tubo di riscaldamento all'interno della fusoliera.

Ciò solleva la questione del prodotto giusto, perché non è solo la forza dell'adesivo a fare la differenza, ma anche la forza allo stato indurito. Indurito non significa sempre effettivamente duro. I sigillanti permanentemente elastici, come suggerisce il nome, rimangono flessibili e possono quindi in primo luogo sigillare molto bene e in secondo luogo compensare eventuali movimenti. Ad esempio, i diffusori metallici e lo scafo che li circonda hanno coefficienti di espansione termica significativamente diversi.

"Anche la dilatazione termica è un problema importante per le lastre di plexiglas. Già solo per questo motivo, le viti sono molto sfavorevoli, perché ostacolano l'espansione e il plexiglass si crepa. Ma anche gli adesivi raggiungono i loro limiti. È meglio utilizzare vetri di sicurezza o lastre di plexiglas prefabbricate in telai metallici", spiega Bröker. Uno strato più spesso e un'ampia cucitura adesiva aiutano a compensare i movimenti causati dalla dilatazione termica. Nel caso di finestre montate in superficie, è quindi consigliabile spingersi fino ai limiti massimi delle specifiche del produttore. Se necessario, dividere sensibilmente le superfici delle finestre, riducendo così anche la distanza di espansione.

Uso dei polimeri MS

Se il materiale sigillante non è in grado di compensare i movimenti che si verificano tra i meno 20 gradi in inverno e i più 30 gradi in estate, il legame si perde. Una resina epossidica mista dura e fragile è assolutamente inadatta in questo caso. Al contrario, un adesivo permanentemente elastico nelle aree strutturalmente centrali non avrebbe senso. La chiglia, ad esempio, deve essere incollata il più saldamente possibile allo scafo e allo strongback; non c'è spazio per cuciture flessibili. Il gioco causato dalle continue variazioni di carico, ad esempio in caso di mare mosso, solleciterebbe costantemente i giunti e i bulloni, causando un cedimento prematuro. Un adesivo molto resistente è la prima scelta in questo caso: ad esempio, una resina epossidica con un riempitivo che garantisce anche lo spessore ottimale della giunzione, spesso inferiore a un millimetro a causa delle dimensioni dei suoi componenti. Questo aspetto è particolarmente importante per i giunti sotto pressione.

Altrettanto importante è la questione della possibilità di sostituirli in un secondo momento. I rubinetti, ad esempio, devono essere sostituiti regolarmente. Questo è un altro motivo per cui il collegamento con polimeri MS, piuttosto facile da rimuovere, è una buona opzione. La piattaforma dell'autopilota, invece, può rimanere al suo posto; la soluzione con resina ed eventualmente anche con laminati angolari è un'opzione. Se ben realizzata, questa soluzione può essere rimossa solo con la forza bruta, cioè con una smerigliatrice angolare.

Laminato angolato per il giusto collegamento

È facile calcolare se è necessario un laminato angolare. Un buon adesivo a base di resina epossidica offre una resistenza al taglio di 35 Newton per millimetro quadrato. Secondo il produttore, l'azionamento autopilota di tipo 1 di Raymarine sviluppa una spinta massima di 295 kg. Questa spinta deve essere assorbita. Circa 295 chilogrammi corrispondono a 3000 Newton, con un margine del 15% a circa 3500 Newton. Quindi, se la superficie di incollaggio può essere più grande di 100 millimetri quadrati, e lo sarà, l'incollaggio con epossidica e senza laminato angolare è già sufficiente. Tuttavia, una superficie maggiore è meglio, perché in questo esempio non si tiene conto della leva con cui agisce la forza. Tuttavia, l'esempio mostra quanto possano essere forti i legami.

Per ottenere risultati ottimali si consiglia la resina epossidica. Presenta vantaggi rispetto alla resina poliestere nell'area dell'incollaggio secondario, in quanto bagna meglio e quindi aderisce meglio. Inoltre, è meno dannosa per la salute durante la lavorazione. È inoltre importante che i filetti dell'adesivo emergente siano puliti: "Se si formano delle tacche, questo è il punto in cui inizia la fessurazione. Un filetto omogeneo è quindi estremamente importante", afferma Matthias Bröker.

Questo vale anche nel caso in cui si debba applicare successivamente un laminato angolare. Senza una copertura, l'angolo sarebbe troppo netto per uno scrim in fibra di vetro; nel raggio rimarrebbero sempre delle bolle d'aria, che indebolirebbero enormemente l'incollaggio.

Gli adesivi moderni sono sensibili e sofisticati

I moderni adesivi sono diventati parte integrante degli yacht. E non è detto che lo siano, perché consentono ai progettisti una maggiore libertà di progettazione. E fanno risparmiare tempo ai cantieri navali nella produzione. Prendiamo ad esempio le finestre dello scafo, che difficilmente potrebbero essere realizzate nelle dimensioni attuali senza questi prodotti miracolosi. Sebbene non sia previsto dal CE, sarebbe addirittura concepibile incollare le finestre come componenti strutturalmente efficaci.

Nella moderna costruzione di imbarcazioni, è possibile progettare giunti facili da produrre e ottimizzati per l'incollaggio fin dalla fase di progettazione. In definitiva, sono i cantieri navali che devono attenersi alle specifiche del progettista per quanto riguarda l'adesivo da utilizzare. Inoltre, le istruzioni di lavorazione dei produttori devono essere seguite quasi pedissequamente. Solo così il giunto raggiungerà la resistenza desiderata.

"Per questo motivo sottoponiamo regolarmente dei campioni ad analisi distruttive per verificare se l'adesivo è a posto e se stiamo lavorando correttamente", afferma Hennevanger, parlando per esperienza pratica. Secondo il direttore del cantiere, finora non si sono verificate anomalie.