Parliamo di nastri adesivi

Partiamo dal basso, dal perchè un nastro adesivo si appiccica?
Ovvio, grazie alla colla.
Però...
Intanto si chiama adesivo, ed è un adesivo sensibile alla pressione in modo che sviluppi tutta la sua forza adesiva solo quando viene sottoposto a pressione meccanica. E tutto il resto?

Sfondo del titolo basato sull'immagine dell'utente rithban

Quando si valuta un nastro adesivo, le prime due considerazioni vanno fatto su quanto tempo il nastro e la superficie devono rimanere accoppiati (adesione) e con che forza il nastro deve restare sulla superficie (coesione). Queste due prime valutazioni già possono portare a restringere il campo, ma i parametri di valutazione sono molti altri!
In realtà, la scelta viene dominata dalla tensione superficiale e dall'energia superficiale dei materiali da accoppiare.
La tensione superficiale (per i nostri scopi) è la forza con la quale l'adesivo farà presa.
Un test veloce è vedere come le gocce d'acqua reagiscono sulla superficie, se le gocce mantengono la forma sferica la tensione superficiale è elevata. Per l'energia superficiale, ne parliamo più avanti :-)

Intanto la prima grande scelta va fatta tra nastro adesivo e biadesivo.
Solo che il nastro adesivo, in realtà, si chiama nastro monolaterale :-)

La struttura del nastro
La struttura di un nastro monolaterale è solitamente composta da 4 strati (da quello più esterno a quello effettivamente adesivo) :

• rivestimento di rilascio
• supporto
• primer
• adesivo
• manicotto (detto anche anima)

Mentre il nastro biadesivo è composto come segue :

• rivestimento di rilascio
• supporto
• primer
• adesivo
• liner di rilascio
• adesivo (chiuso)
• primer
• supporto
• primer
• adesivo (aperto)
• manicotto (detto anche anima)

Vediamo nel dettaglio i componenti che ho elencato qui sopra

Il rivestimento di rilascio

Questa è la parte più esterna del nastro adesivo e per un monolaterale è la parte cosiddetta "a vista". A seconda del tipo di prodotto, può essere in carta o in materie plastiche.

Il liner di rilascio (detto anche release)

Solitamente è usato nei nastri biadesivi per evitare che il nastro si appiccichi su se stesso. Nella maggior parte dei casi si usa la carta pergamina o carta siliconata , ma se deve essere fustellato prima della posa si tende ad usare un liner in MOPP. Qualunque sia la composizione, viene trattato con un rivestimento di rilascio per agevolare lo svolgimento del nastro. Per i nastri monolaterali invece è un materiale che viene applicato sopra al rivestimento di rilascio per agevolarne la posa.

Il primer

Questo materiale è parte integrante del nastro, sia monolaterale che biadesivo. Grazie a questo sottile strato, viene rinforzato (oppure abbassato) il potere dell'adesivo sottostante. Per esempio il nastro di carta per le mascherature avrà un primer "debole", mentre per un nastro che deve tenere insieme vetro e metallo avrà un primer molto "forte". Quando si è in presenza di materiali a bassa energia superficiale, il primer gioca un ruolo di primo piano per evitare che adesivo e supporto si stacchino tra loro.

Il materiale di supporto

Questo è il componente sul quale viene depositato l'adesivo ed il primer. Sempre tenendo presenti le caratteristiche finali che si cercano in un nastro, il supporto può essere trasparente, metallico, sensibile ad una determinata forza, resistere a vibrazioni o quant'altro. Per esempio, potrebbe essere trasparente otticamente per tenere insieme il vetro ed il supporto touch del telefono. Lo spessore potrebbe essere di pochi micron oppure di un paio di millimetri. La scelta è enorme!



Ogni materiale che si usa come supporto può essere più o meno duro, per esempio il PVC può essere morbido (adatto per mascherature di pareti), morbidissimo (rivestimento di cavi elettrici) oppure duro (per incollare imballaggi).  Invece, per esempio, il PP è usato nei nastri da ufficio perchè resiste bene alla trazione ed è anche otticamente quasi trasparente.
Oppure il PET è indicato per la trasmissione del calore, proprietà che lo rende un supporto ideale per trasmettere e/o dissipare calore nei dispositivi elettronici. Oltre a questo il PET può essere stabilizzato contro i raggi UV permettendo quindi l'uso dell'adesivo in esterna. Senza contare che  si usa come supporto tra due primer nei biadesivi.

Esistono anche i supporti in tessuto, specie cotone e viscosa, senza dimenticare il pile. Il classico adesivo prodotto con supporto in tessuto è il nastro americano, molto resistente alla rottura ma che si può strappare comodamente a mano.

I supporti in schiuma (LDPE ed HDPE, così come PUR) invece sono adatti per le superfici irregolari oppure dove sia necessario garantire sempre un buon contatto ed abbassamento delle vibrazioni.

La categoria di supporti con la quale bene o male tutti hanno familiarità è quella in carta. Questa particolare carta è prodotta con una tecnica di increspatura che consente la realizzazione di curve ed un'estensione anche molto importante. Può essere trattata per resistere al calore fino a 180°C.

Categoria a parte la fanno i supporti acrilici, ovvero supporti che possono resistere a temperature superiori ai 200°C e sono viscoelastici (ovvero a lento ritorno). Queste proprietà fanno si che il supporto disperda gli sforzi, distribuisca la forza e compensi l'espansione da sbalzi termici. Sono impiegati in campo automotive per l'applicazione di decorazioni alla carrozzeria (loghi, particolari dei fianchi) e nei pannelli fotovoltaici. Considerando quante condizioni atmosferiche diverse sopporta una macchina nella sua vita, direi che non sono malaccio...

Il MOPP è usato nell'industria al posto del film plastico per il fissaggio dei bancali. Permette una riduzione dei costi di macchina, un carico di rottura paragonabile ma un costo decisamente inferiore. Solitamente è spesso 50 micron. Il "fratello maggiore" è il BOPP che ha un carico di rottura molto più elevato ed uno spessore solitamente di 80 micron. Questa tipologia di nastri viene anche chiamata "di cinturaggio".

Supporti che non sono quasi mai usati dall'utente finale sono quelli a base metallica, quasi sempre rame. Ne esistono anche in alluminio, per carità, ma quelli a base rame sono i più diffusi perchè conducono elettricità e resistono anche a 140°C. Quelli in alluminio invece sono usati come barriere per il calore. Esistono anche supporti in piombo usati in ambito medicale (per schermature di raggi x, per esempio) o per la protezione del prodotto da lavorazioni chimiche.

Altri nastri speciali sono quelli in teflon che permettono uno scivolamento ottimale ed un'elevatissima antiaderenza, il loro supporto generalmente è in PTFE. Esistono anche nastri in PA trattati per essere antistatici, usatissimi nell'industria elettronica per assemblare prodotti sempre più piccoli.

L'adesivo

Banalmente chiamata appunto colla, è la parte adesiva del nastro. Può essere acrilato (con ottime capacità ottiche e resistenza agli UV), in gomma sintetica, in gomma naturale mista a lattice ed a resine varie (ideale per le basse temperature). Quest'ultima categoria di adesivi ha dalla sua il vantaggio di avere potenzialmente un'altissima adesione delaminabile anche su materiali difficili quali teflon o vetro. Un tipo di nastro che usa la gomma naturale è il nastro da mascheratura. Per temperature entro i 70°C e dove non sia richiesta resistenza agli UV, la gomma naturale non ha rivali, ma quando si parla di esterni, alte temperature o trasparenza ottiche, passa la palla agli acrilati.
A dirle tutte esistono anche adesivi in gomma sintetica come SBC, SBS, SIS e SEBS. Rispetto alla gomma naturale sono migliori sul lungo periodo temporale grazie all'elastomero molto più stabile. Inoltre hanno un tack elevato ed un'ottima resistenza al taglio. Non sono il massimo per l'esposizione ai raggi UV anche se possono essere caricati con stabilizzatori appositi. Parlando invece della categoria degli acrilati si "pagano" le prestazioni elevate con un un basso tack iniziale ed un tempo maggiore di messa in opera per arrivare alle proprietà richieste ma possono essere la soluzione ideale per superfici a bassa energia.

Il manicotto (detta volgarmente anima oppure mandrino)

Solitamente è realizzata in cartone multistrato, talvolta in plastica rigida. Le misure sono tutto sommato poche,

I difetti
Possono presentarsi dei difetti nel nastro, sia imputabili alla produzione che all'errato stoccaggio (vuoi per umidità, calore troppo basso o troppo alto), i principali sono i seguenti :
buco d'ago : riferito alla produzione, si nota quando il nastro appare (a tratti o continuativamente) microforato
telescopio : riferito tanto alla produzione quanto allo stoccaggio, il rotolo assume una forma cilindrica, a "telescopio" appunto
manicotto sporgente : riferito tanto alla produzione quanto allo stoccaggio, il manicotto sporge dal nastro
occhio di pesce : riferito alla produzione, quando restano delle bolle d'aria imprigionate tra le spire del nastro
gobbe : riferito allo stoccaggio, quando il nastro sembra quasi essersi ritratto su se stesso lasciando gobbe su tutta la superfice.

Le caratteristiche "secondarie"

Alcune caratteristiche usate nella produzione o nella definizione dei nastri adesivi sono riportate qui di seguito per comodità, diciamo una sorta di glossario commentato.

I materiali
I materiali utilizzati sono identificati da sigle, vi riporto per comodità le principali :
PVC = cloruro di polivinile (polivinilcloruro)
PE = polietilene
LDPE = schiuma di polietilene a bassa densità
HDPE = schiuma di polietilene ad alta densità
PP = polipropilene
MOPP = polipropilene mono orientato
BOPP = polipropilene bi orientato
PET = polietilene tereftalato (poliestere)
PU = poliuretano
PA = poliammide
CA = acetato di cellulosa
SBC = copolimero stirenico a blocchi
SBS = stirene butilene stirene
SIS = stirene isoprene stirene
SEBS = stirene etilene butilene stirene

Il tack

Questa caratteristica indica in quanto tempo e con quanta forza si ha la massima aderenza del nastro. Un tack elevato è dato dalla minima forza di pressione applicata per il minimo tempo possibile che deve risultare nella massima forza adesiva. Un esempio di adesivi con tack elevato sono quelli in gomma sintetica. Per misurare il tack ci sono diverse metodologie, solitamente il valore riportato nella scheda tecnica dell'adesivo riporta anche il metodo di misurazione.

Spessore

Si misura in micron oppure in millimetri quando lo spessore è "importante".

Grammatura

Il peso del nastro, espresso in grammi per metro quadro.

La coesione

Detta banalmente, è la capacità di "restare insieme" del nastro. Questo si ottiene bilanciando la tipologia di adesivo, di primer e di supporto.

La resistenza al taglio (detta anche shear)

Questa resistenza in realtà sarebbe più intelligente chiamarla capacità di slittamento ma amen... Questo valore indica il tempo nel quale uno spezzone di nastro viene applicato ad un pannello di acciaio da un lato e dall'altro ad un peso. Quando il peso fa scivolare completamente il nastro dal pannello il test è concluso. Questo valore indica anche la capacità di scivolamento ed è importante per applicazioni dove due forse contrapposte agiscono sul nastro.

L'adesione delaminabile

Questa tipologia di adesione è relativa in realtà alla forza necessaria per levare un nastro adesivo dalla superficie alla quale è applicato. Diciamo, brutalmente, che è la misura di quanto "tiene" un adesivo, tenendo conto della superficie alla quale è applicato, al tempo di posa ed alle condizioni ambientali. Per esempio, un nastro da mascheratura avrà un'adesione delaminabile molto bassa ma che tende ad aumentare con il tempo. Un nastro da mascheratura pensato appositamente per periodi di posa lunghi invece avrà sempre la stessa adesione delaminabile anche al variare della tempistica. Il classico esempio è il cosiddetto nastro carta contro il nastro carta di colore blu. Il primo è di uso generico, ma passata una settimana la rimozione sarà difficoltosa e verranno lasciati residui di colla, mentre il secondo si leverà senza problema alcuno.

Adesività

Solitamente nelle schede tecniche vengono riportate due adesività, una a 180° ed una "a dorso". La prima indica quanta forza è necessaria per rimuovere con un angolo di 180° il nastro dalla superficie alla quale è applicato. La seconda, a dorso, riporta quanta forza è necessaria per rimuovere il nastro dal proprio dorso. Per l'utente medio è la "forza" necessaria a srotolare un pezzo di nastro, nulla di più semplice. Per le applicazioni automatiche invece questa "forza" deve essere predeterminata a seconda delle macchine applicatrici.

Allungamento

Indica in che percentuale il nastro è in grado di allungarsi senza rompersi. Anche qui, per le macchine automatiche questa percentuale deve essere predeterminata e tenuta in considerazione in relazione al tack ed all'adesività.

Carico di rottura

Solitamente si esprime in Newton ed è ovviamente la forza per rompere un segmento di nastro già applicato.

Forza di trazione

Un'altro paramentro da tenere presente è la resistenza alla trazione del nastro. Questa forza è importante per applicazioni tipo chiusura di scatole, mentre per i nastri biadesivi viene tenuta poco in considerazione, a meno che le due superfici da fissare non siano a loro volta estensibili. Al pari della forza di trazione è utile considerare l'allungamento del supporto prima dell'effettiva rottura.

L'energia superficiale dei materiali

Oltre a tutto quanto detto prima, bisogna sempre anche considerare l'energia superficiale del materiale sul quale si applicherà il nastro. Le superfici a bassa energia non permetteranno un'adesione ottimale, quelle ad alta energia si. Per esempio il silicone ed il PTFE sono a bassa energia, mentre il PVC o l'acciaio sono ad alta energia. Non è detto però che sul silicone o sul PTFE non si possano fare incollaggi, quasi sempre è possibile grazie al primer.



Gli enti del settore
Nel campo dei nastri, sono attivi diversi enti ed associazioni, le principali a livello mondiale sono:

AFERA = Association des Fabricants Europèens de Rubans Auto-Adhèsifs
PSTC = Pressure Sensitive Tape Council

Tutti questi enti hanno metodologie di misurazione spesso non comparabili tra loro, per questo motivo diversi colossi produttori di nastri hanno le loro metodologie interne. Questo perchè non vi è (stranamente) una norma ISO del settore. Per chi volesse approfondire gli argomenti trattati, entrambe le associazioni hanno biblioteche enormi e gratuite.

Un bellissimo articolo di approfondimento sulla storia della nascita del nastro adesivo è stato pubblicato dalla Arix sul loro blog, ti consiglio di leggerlo!

Piccola nota a margine, un particolare uso dei nastri è quello artistico, il principale inventore di questa forma d'arte è Max Zorn, qui sotto potete vedere che con del nastro da pacchi ed un taglierino crea delle cose meravigliose!