A cosa serve l'adesivo hot melt? Spiegazione di tutte le principali applicazioni

Adesivo termofusibile viene utilizzato per l'incollaggio nei settori dell'imballaggio, della lavorazione del legno, della legatoria, dell'assemblaggio automobilistico, dell'elettronica, dei tessuti non tessuti, delle calzature e dell'edilizia, rendendolo uno dei sistemi adesivi industriali più versatili nella produzione globale. A adesivo hot melt (HMA) è un composto polimerico termoplastico solido a temperatura ambiente, applicato allo stato fuso a temperature di 120–200°C (248–392°F) e raggiunge un forte legame in pochi secondi mentre si raffredda e solidifica, senza solventi, senza acqua e senza tempi di polimerizzazione richiesti. Secondo il Rapporto sul mercato degli adesivi hot melt di Grand View Research (2023) , il globale adesivo hot melt il mercato era valutato 9,53 miliardi di dollari nel 2022 e si prevede che crescerà a un CAGR del 5,2% fino al 2030, guidato dalla crescente domanda di imballaggi per l’e-commerce, dalle tendenze di alleggerimento nel settore automobilistico e dalla sostituzione degli adesivi a base solvente con normative sempre più severe sulle emissioni di COV. Questo articolo copre tutte le principali applicazioni di adesivo hot melt , i tipi di formulazione specifici utilizzati in ciascun settore e una guida pratica per selezionare l'adesivo giusto per la vostra applicazione.

Come funziona l'adesivo hot melt: la scienza dietro l'incollaggio

Adesivo termofusibile incolla i substrati attraverso una combinazione di incastro meccanico, bagnatura della superficie e forze intermolecolari di van der Waals, il tutto attivato dal calore e completato in pochi secondi dall'applicazione, rendendolo la tecnologia adesiva con il legame più rapido nell'uso industriale. Il processo di incollaggio segue tre fasi distinte:

1. Fusione e applicazione: L'adesivo solido, fornito sotto forma di bastoncini, pellet, blocchi o pellicole, viene riscaldato in una pistola, un serbatoio o un sistema di estrusione fino a una temperatura superiore alla sua temperatura di fusione (tipicamente 120–190°C / 248–374°F). Allo stato fuso, l'adesivo ha una bassa viscosità (500–50.000 cP a seconda della formulazione) che gli consente di fluire nei pori superficiali, nelle fibre e nelle irregolarità del substrato, creando punti di ancoraggio meccanico che contribuiscono per il 30–50% alla forza di adesione finale.
2. Bagnatura e penetrazione: Fuso adesivo hot melt bagna la superficie del substrato a livello molecolare. Il "tempo aperto" - il periodo durante il quale l'adesivo rimane fuso e incollabile dopo l'applicazione - varia da meno di 1 secondo per le formulazioni di imballaggio a presa rapida a 30-60 secondi per i tipi di costruzione e assemblaggio. La temperatura del substrato, la massa adesiva e la temperatura ambiente influenzano tutti il ​​tempo aperto; i substrati freddi (sotto i 15°C / 59°F) possono ridurre il tempo aperto del 40–60% rispetto alle condizioni temperate.
3. Solidificazione e formazione di legami: Quando l'adesivo si raffredda al di sotto del punto di rammollimento, le catene polimeriche cristallizzano o solidificano, bloccando in posizione i legami meccanici e molecolari. A differenza degli adesivi a base solvente o a base acqua che richiedono minuti o ore per polimerizzare, adesivo hot melt raggiunge la resistenza alla manipolazione entro 5-30 secondi e la piena forza di adesione entro 1-5 minuti dall'applicazione: un vantaggio in termini di velocità che consente processi di assemblaggio in linea che funzionano a centinaia di unità al minuto.

La base polimerica centrale determina le proprietà fondamentali dell'adesivo. Le quattro principali famiglie di polimeri utilizzate in adesivo hot melt formulazione sono EVA (etilene-vinil acetato), poliolefina (PO/APAO), poliammide (PA) e poliuretano reattivo (PUR), ciascuno adatto a diverse temperature di applicazione, substrati e condizioni di servizio, come dettagliato nelle sezioni applicative di seguito.

A cosa serve l'adesivo hot melt negli imballaggi?

L'imballaggio è il settore di utilizzo finale più grande adesivo hot melt , pari a circa Il 40% del consumo globale di HMA in volume (Fonte: Consiglio per adesivi e sigillanti, rapporto sul mercato ASC, 2023 ). La combinazione di incollaggio istantaneo, basso costo e compatibilità con le linee automatizzate ad alta velocità rende adesivo hot melt la tecnologia dominante per la sigillatura di cartoni, la formatura di cartoni, la formazione di vassoi e l'applicazione di etichette.

Sigillatura di cartoni e formazione di scatole

Basato su EVA adesivo hot melt applicato a 160–180°C (320–356°F) è lo standard per sigillare casse di spedizione in cartone ondulato su linee di imballaggio automatizzate che funzionano a velocità di 10–60 casse al minuto. Potrebbe applicarsi una singola linea di confezionamento in uno stabilimento di beni di consumo 50–200 kg di adesivo hot melt per turno di 8 ore . Il legame formato tra le superfici del cartone ondulato deve resistere alle vibrazioni di spedizione, ai carichi di compressione impilabili pari a 2-4 volte il peso della scatola e alle escursioni termiche nella distribuzione della catena del freddo fino a -20°C (-4°F): requisiti che hanno guidato lo sviluppo di formulazioni EVA flessibili alle basse temperature con temperature di transizione vetrosa inferiori a -30°C (-22°F).

Applicazione di etichette ed etichettatura di bottiglie

Adesivo termofusibile viene utilizzato per la realizzazione di etichette autoadesive e per l'incollaggio diretto di etichette di carta su bottiglie di vetro e plastica su linee di etichettatura fino a 80.000 contenitori all'ora . Le etichette applicate a caldo sulle bottiglie per bevande sono progettate per resistere alla condensa, all'immersione in bagni di ghiaccio e ai ripetuti cicli di frigorifero senza delaminazione: requisiti prestazionali che gli adesivi solventi e le pellicole sensibili alla pressione non possono soddisfare in modo affidabile a costi equivalenti.

Imballaggi flessibili e sigillatura di buste

A base di poliolefine e APAO adesivo hot melts strati laminati di materiali di imballaggio flessibili (polietilene, polipropilene, fogli di alluminio e carta) in buste stand-up, confezioni storte e involucri per alimenti. Approvato per il contatto con gli alimenti adesivo hot melt le formulazioni sono conformi FDA 21 CFR 175.105 (additivi alimentari indiretti) e Regolamento UE N. 10/2011 (materiali plastici a contatto con gli alimenti), consentendo il loro utilizzo diretto negli imballaggi alimentari e farmaceutici senza rischio di migrazione.

A cosa serve l'adesivo hot melt nella lavorazione del legno e nei mobili?

La lavorazione del legno rappresenta circa 12% del consumo globale di adesivi hot melt (Fonte: Rapporto sul mercato europeo degli adesivi e dei sigillanti, FEICA, 2022 ) e rappresenta una delle applicazioni tecnicamente più impegnative, che richiede incollaggi in grado di resistere a stress meccanici, cicli di umidità, calore proveniente dalla luce solare e decenni di durata di servizio in mobili e mobili.

Bordatura dei bordi

Adesivo termofusibile — in particolare formulazioni a base di EVA e poliolefine applicate a 180–200°C (356–392°F) — è il metodo di incollaggio universale per applicare PVC, ABS, impiallacciatura di legno e bordi in melammina sui bordi esposti di MDF, pannelli di particelle e pannelli di compensato. Le bordatrici applicano l'adesivo e premono il nastro sul bordo del pannello in un funzionamento continuo a velocità di 15-60 metri al minuto, producendo incollaggi che soddisfano Norme EN 14256 sulla resistenza meccanica dei mobili . Per applicazioni su mobili da cucina in cui vapore, umidità e detergenti sono esposti costantemente, poliuretano reattivo (PUR) adesivo hot melt è specificato su EVA: i legami PUR formano una rete reticolata igroindurente dopo l'applicazione che raggiunge forza di sbucciatura 3-5 volte superiore rispetto all'EVA in condizioni di servizio umido per Scienza e ingegneria dell'adesione, volume 2 (2020) .

Avvolgimento e laminazione del profilo

Il rivestimento dei profili (incollaggio di carta decorativa, fogli di PVC o impiallacciatura di legno attorno a profili di stampaggio di forma complessa) utilizza materiali a bassa viscosità adesivo hot melt applicato come film sottile (25–50 g/m²) per garantire la copertura completa della superficie attorno a raggi stretti e sottosquadri senza trasparenza dell'adesivo o distorsione della superficie. Le linee di avvolgimento dei profili funzionano a 15–40 metri al minuto, rendendo la natura di presa rapida adesivo hot melt essenziale: un adesivo ad acqua a base di PVA a questa velocità non raggiungerebbe mai la resistenza al verde prima che la lamina si delamini dal profilo.

Inserimento dei tasselli e assemblaggio congiunto

Nella produzione di mobili componibili, adesivo hot melt applicato ai fori dei tasselli o ai giunti a tenone fornisce una forza di posizionamento istantanea che consente di movimentare il pannello assemblato in pochi secondi, consentendo l'assemblaggio in linea senza tempi di fissaggio. L'incollaggio raggiunge la piena resistenza strutturale dopo 24 ore di raffreddamento ambientale, integrando l'incastro meccanico del giunto a tassello.

A cosa serve l'adesivo hot melt nella produzione automobilistica?

Applicazioni automobilistiche di adesivo hot melt si sono ampliati in modo significativo negli ultimi dieci anni poiché gli obiettivi di alleggerimento dei veicoli spingono alla sostituzione di elementi di fissaggio metallici, saldature e attacchi meccanici pesanti con legami adesivi a film sottile che distribuiscono lo stress, riducono il peso e semplificano l’assemblaggio. Il segmento automobilistico rappresenta circa 8-10% del consumo globale di HMA per valore (Fonte: Rapporto MarketsandMarkets sugli adesivi per autoveicoli, 2023 ).

Rivestimenti interni e incollaggio del cielo

Adesivo termofusibile sotto forma di nastri, pellicole e applicazioni a spruzzo, incollano i rivestimenti del tetto, i substrati dei pannelli delle porte, i tappeti e le pelli dei pannelli degli strumenti ai pannelli di supporto strutturali. Le applicazioni per interni automobilistici richiedono adesivo hot melts che superano rigorosi test di invecchiamento termico, in genere 1.000 ore a 85°C (185°F) per Standard di invecchiamento degli interni automobilistici SAE J1756 — senza delaminazione, generazione di odori o appannamento delle superfici di vetro interne. Le formulazioni a base di poliolefine con composizioni prive di plastificanti sono preferite per applicazioni per interni automobilistici a basso appannamento, sostituendo i precedenti gradi EVA che rilasciavano composti plastificanti volatili a temperature elevate.

Fissatura e raggruppamento di cablaggi

Adesivo termofusibile fissa i cablaggi ai pannelli della carrozzeria del veicolo e raggruppa i cavi prima dell'applicazione della guaina protettiva. Questa applicazione richiede formulazioni ritardanti di fiamma conformi Grado di infiammabilità UL 94 V-0 e funzionano in modo affidabile durante l'intero ciclo termico automobilistico da -40°C a 85°C (da -40°F a 185°F). Un moderno veicolo passeggeri contiene in media 4–6 kg di massa del cablaggio con punti di passaggio incollati ogni 150–300 mm lungo il percorso dell'imbracatura.

Attacco del cuscinetto di smorzamento acustico

I cuscinetti smorzanti acustici a base di bitume e gli fonoassorbenti in schiuma di poliuretano sono incollati ai pannelli della carrozzeria, al pianale e alle superfici del firewall utilizzando adesivo hot melt applicato come cordone di posizionamento che fornisce adesione istantanea durante il posizionamento robotico, prima che il supporto sensibile alla pressione del tampone di smorzamento raggiunga la completa adesione all'area di contatto. Questo approccio di incollaggio in due fasi (legame dell'area PSA di posizionamento HMA) è ora standard nelle celle automatizzate di assemblaggio di materiali acustici nella maggior parte degli impianti di produzione di veicoli OEM.

A cosa serve l'adesivo hot melt nei non tessuti e nei prodotti per l'igiene?

Il settore dei non tessuti e dei prodotti per l'igiene è l'area di applicazione in più rapida crescita adesivo hot melt , che ora rappresenta circa 18% del consumo globale di HMA in volume e in crescita a un CAGR del 6,8% — superiore alla media complessiva del mercato (Fonte: Ricerca Grand View, 2023 ). Ultrasottile, peso ridotto adesivo hot melt applicati come spray a spirale, cappotti a fessura o tele soffiate a fusione, uniscono gli strati di pannolini usa e getta, prodotti per l'incontinenza degli adulti, articoli per l'igiene femminile e teli chirurgici, spesso con pesi di applicazione inferiori 1–3 g/m² .

• Legame di integrità del nucleo del pannolino: Le cinture elastiche, i polsini delle gambe e lo strato di acquisizione/distribuzione dei pannolini usa e getta sono incollati utilizzando materiali morbidi e sicuri per la pelle adesivo hot melt formulazioni che mantengono l'elasticità attraverso cicli di allungamento e esposizione alla temperatura corporea. Un singolo pannolino usa e getta contiene circa 1,5–3,5 grammi di adesivo hot melt distribuito su 5-8 linee obbligazionarie per Rapporto tecnico dell'INDA Nonwovens Industry Association (2022) .
• Costruzione di teli chirurgici e camici medici: Di livello medico adesivo hot melts incollano gli strati di pellicola impermeabile al supporto in tessuto non tessuto dei teli chirurgici e dei camici isolanti, sostituendo le cuciture che creano percorsi forati per la penetrazione dei fluidi. I legami devono essere certificati biocompatibili secondo ISO10993 e mantenere l'integrità attraverso cicli di sterilizzazione a vapore per gli articoli riutilizzabili.
• Strisce stringi-slip per l'igiene femminile: Sensibile alla pressione adesivo hot melt applicate come strisce rimovibili sugli assorbenti igienici forniscono un attacco riposizionabile al tessuto dell'indumento che si stacca in modo pulito senza strappare il tessuto o lasciare residui adesivi: requisiti prestazionali che richiedono formulazioni basate su APAO o SIS meticolosamente progettate con caratteristiche di adesione e forza di pelatura controllate con precisione.

Quali altri settori utilizzano l'adesivo hot melt?

Al di là dei quattro settori primari di cui sopra, adesivo hot melt viene utilizzato in una gamma notevolmente diversificata di settori, ciascuno dei quali sfrutta una combinazione specifica di velocità, versatilità e compatibilità del substrato:

• Rilegatura (rilegatura a colla): L'incollaggio del dorso dei libri con copertina morbida, dai romanzi tascabili ai report aziendali, viene universalmente eseguito con EVA adesivo hot melt applicato a 150–170°C (302–338°F) sul bordo irruvidito del dorso. Il dorso di un libro con rilegatura perfetta deve resistere a cicli di apertura ripetuti senza rompersi: un requisito che spinge all'uso di gradi EVA flessibili con durezza Shore A di 60-75 piuttosto che dei gradi EVA più duri e fragili utilizzati negli imballaggi.
• Produzione di calzature: L'attacco della suola delle scarpe tradizionalmente utilizzava cemento di contatto in neoprene a base solvente, un processo che genera significative emissioni di COV. Adesivo termofusibile I sistemi ora uniscono la suola all'intersuola nelle calzature sportive e nella costruzione di scarpe casual, eliminando le emissioni di solventi e ottenendo allo stesso tempo la stessa o migliore forza di adesione. Poliuretano reattivo (PUR) adesivo hot melt è particolarmente dominante in questa applicazione, fornendo legami impermeabili e flessibili che resistono alla fatica da flessione superiore 100.000 cicli flessibili secondo il protocollo di test delle calzature SATRA STM 92.
• Assemblaggio elettronico: Adesivo termofusibile incapsula le connessioni dei cavi, collega le protezioni antistrappo ai gruppi di cavi e fissa i componenti negli alloggiamenti dell'elettronica di consumo. Elettricamente isolante adesivo hot melts con rigidità dielettrica superiore a 20 kV/mm sono specificati per le terminazioni dei cavi ad alta tensione e l'isolamento dei trasformatori nell'elettronica di potenza.
• Prodotti per l'edilizia e l'edilizia: Sigillatura delle giunture delle membrane per tetti, produzione di nastri per vetri per finestre e laminazione di pannelli decorativi sono tutti utilizzi adesivo hot melt . Nelle applicazioni di copertura, modificato con bitume adesivo hot melt le cuciture resistono all'esposizione ai raggi UV, ai cicli termici da -30°C a 80°C (da -22°F a 176°F) e ai carichi di vento per periodi di servizio di 15–25 anni per Standard sulle membrane impermeabilizzanti ASTM D1970 .
• Tessile e Abbigliamento: I tessuti di interfaccia termoadesivi, i nastri per l'unione degli orli e le nastrature per abbigliamento sportivo si basano tutti su poliammide o poliolefina adesivo hot melt film. I legami adesivi degli indumenti lavabili devono sopravvivere ad un minimo di 50 cicli di lavaggio a 60°C (140°F) senza delaminazione: il parametro di riferimento specificato in Standard di durabilità del lavaggio tessile ISO 6330 .
• Materassi e mobili imbottiti: Usi della laminazione dello strato di schiuma nei materassi e nei cuscini di seduta adesivo hot melt applicato come spruzzo fine a 1–3 g/m² per unire insieme gli strati di schiuma di poliuretano senza comprimere la struttura cellulare della schiuma: un requisito fondamentale poiché la compressione della schiuma distrugge le proprietà acustiche e di comfort del sistema di materasso.

Tipi di adesivi hot melt a confronto: quale formulazione è adatta per ogni applicazione?

Selezionando quello corretto adesivo hot melt Il tipo è la decisione di specifica più importante in qualsiasi applicazione di incollaggio: la base polimerica sbagliata comporterà il fallimento dell'adesione, problemi di lavorazione o costi inutilmente elevati. La tabella seguente mette a confronto i quattro principali adesivo hot melt famiglie attraverso i criteri che determinano l’idoneità dell’applicazione:

Tabella 1: Confronto delle quattro principali famiglie di polimeri adesivi hot melt in base a temperatura di applicazione, forza di adesione, resistenza al calore, resistenza all'umidità e miglior caso di utilizzo industriale. Fonti: ASC (2023), Adhesion Science and Engineering vol. 2 (2020), Ricerca Grand View (2023).

Adesivo hot melt e altri tipi di adesivo: quale scegliere?

Adesivo termofusibile non è la scelta giusta per ogni applicazione di incollaggio: la sua reversibilità a temperature elevate, la limitata resistenza al calore nei gradi EVA standard e l'incapacità di incollare alcune superfici a bassa energia lo rendono inadatto per alcuni usi in cui gli adesivi epossidici, poliuretanici o cianoacrilati offrono prestazioni migliori. La tabella seguente fornisce un confronto diretto per guidare la selezione dell'applicazione:

Tabella 2: Confronto delle prestazioni dell'adesivo hot melt con quello epossidico, PVA a base acqua e adesivo a contatto a base solvente attraverso criteri di selezione chiave per applicazioni di incollaggio industriali e commerciali.

Domande frequenti sugli usi degli adesivi hot melt