Introduzione
Il tack o adesività nel contesto del comportamento dei materiali è associato all'adesività e può derivare da forze adesive tra due materiali a contatto o da forze coesive in un materiale che collega due substrati.
Per gli adesivi sensibili alla pressione, compresi i nastri e le etichette, il tack è definito come la capacità di formare un legame adesivo con un substrato sotto una leggera pressione e un breve contatto ed è un requisito essenziale per questi prodotti. Per altri materiali e applicazioni, il tack può essere una proprietà indesiderata, ad esempio i cementi ossei, che secondo la norma ISO5833 [3] devono essere privi di tack, per consentire all'utente di modellare e applicare il cemento senza che aderisca ai guanti o agli ausili per l'applicazione.
Il tack può anche influenzare il comportamento e la percezione dei prodotti di consumo, ad esempio l'estrusione di prodotti viscoelastici spessi come il dentifricio dai tubetti o la masticazione o la manipolazione di alimenti appiccicosi. Può anche essere usata per valutare le proprietà di una superficie e giudicare se è pulita o meno. Pertanto, la valutazione qualitativa dell'adesività può essere effettuata semplicemente attraverso il tatto o la sensazione, ma tali valutazioni sono soggettive, difficili da quantificare e possono essere influenzate da altri fattori aggiuntivi.
Per molte attività di ricercaarch e sviluppo, può essere utile vagliare, confrontare e quantificare il "tack" o "stickiness" utilizzando un semplice test oggettivo. Per l'industria degli adesivi sono disponibili molti test standard a seconda del tipo di prodotto, tra cui test come loop tack, quick stick e rolling ball.
Test della sonda invertita
Questa nota applicativa si riferisce a un altro test comunemente utilizzato nel settore degli adesivi, noto come test della sonda rovesciata. In questo test, una sonda rovesciata viene portata a contatto con l'adesivo a una velocità, una pressione e un tempo di contatto prestabiliti. Il tack viene quindi registrato come la forza massima necessaria per rompere il legame risultante.
In questo caso, il picco della forza normale negativa (tensione) può essere attribuito al "tack", l'area sotto la curva forza-tempo alla forza adesiva o coesiva e il tempo impiegato per il decadimento del picco della forza del 90% è una misura comparativa del tasso o del tempo di fallimento, come illustrato nella Figura 1.
Sperimentale
- Le proprietà di tack di Blu-Tack® sono state misurate utilizzando una serie di forze di contatto (5 N, 10 N, 15 N e 20 N).
- Le misure sono state effettuate utilizzando un reometro rotazionale Kinexus con una cartuccia a piastra di Peltier che utilizza una piastra superiore da 20 mm e una inferiore da 65 mm (in acciaio inossidabile) e una sequenza standard preconfigurata nel software rSpace.
- Una sfera di 1,3 g di campione è stata posta al centro della piastra inferiore senza applicare alcuna pressione e la piastra superiore è stata portata a contatto con il campione a una velocità di avvicinamento di 10 mm/s fino al raggiungimento della forza di contatto richiesta.
- Dopo un periodo di contatto di 2 secondi, la distanza è stata aumentata linearmente a 10 mm/s e la forza normale è stata registrata in funzione del tempo.
- Tutte le misure sono state eseguite a 25°C.
Risultati e discussione
La Figura 2 mostra il profilo della distanza e della forza normale per il Blu-Tack® con una forza normale di 10 N. Questa mostra l'avvicinamento della piastra superiore al campione a 10 mm/s e l'aumento della forza normale al momento del contatto. Dopo un periodo di contatto di 2 s, la distanza aumenta in modo lineare a 10 mm/s, in corrispondenza di una riduzione della forza di compressione, ma con una forza di trazione residua corrispondente all'adesione.
Tabella 1: Risultati dell'analisi basata sulla Figura 3 per diverse pressioni di contatto
| Descrizione del campione | Nome dell'azione | Tempo (azione) (s) | Forza normale (N) | Spazio (mm) | Risultato dell'area |
|---|---|---|---|---|---|
| 5 N | Forza normale di picco | 0.3573 | -1.677 | 7.8614 | |
| 5 N | Tempo di riduzione della forza del 90% del picco | 0.7006 | -1.677 | 11.288 | |
| 5 N | Area sotto la curva forza-tempo (N/s) | 0.4799 | |||
| 10 N | Forza normale di picco | 0.3525 | -3.492 | 6.6156 | |
| 10 N | Tempo di riduzione della forza del 90% del picco | 0.6906 | -0.3492 | 9.9909 | |
| 10 N | Area sotto la curva forza-tempo (N/s) | 0.8353 | |||
| 15 N | Forza normale di picco | 0.3690 | -4.220 | 6.0800 | |
| 15 N | Tempo di riduzione della forza del 90% del picco | 0.7127 | -0.4220 | 9.5118 | |
| 15 N | Area sotto la curva forza-tempo (N/s) | 1.977 | |||
| 20 N | Forza normale di picco | 0.3105 | -5.363 | 5.2124 | |
| 20 N | Tempo di riduzione della forza del 90% del picco | 0.6522 | -0.5363 | 8.6237 | |
| 20 N | Area sotto la curva forza-tempo (N/s) | 1.280 |
I risultati comparativi per le diverse pressioni di contatto sono mostrati nella Figura 3 e nella Tabella 1. Questi risultati si riferiscono solo alla forza di trazione (negativa), che corrisponde al tack e all'adesione.
I risultati mostrano che la tensione residua o l'aderenza aumentano con l'applicazione della forza normale, in particolare fino a 15 N, con solo un leggero aumento incrementale osservato con una forza normale applicata di 20 N. In termini di area sotto le curve, che si riferisce alla forza adesiva/coesiva del materiale, questa sembra aumentare con la forza di contatto fino a 15 N e poi si osserva una diminuzione a 20 N, indicando che esiste una forza di contatto ottimale tra 10 N e 20 N che dà la massima adesione in queste condizioni.
I tempi di decadimento della forza normale al 90% dei valori di picco sono simili per forze di contatto di 5 N, 10 N e 15 N, ma leggermente inferiori per 20 N, il che suggerisce un tasso di rottura leggermente più rapido dopo 20 N di pressione.
Conclusione
Un reometro rotazionale Kinexus con funzionalità avanzate di test assiale può essere utilizzato per valutare l'adesività o le proprietà coesive/adesive degli adesivi sensibili alla pressione. In questo studio, tali proprietà sono state valutate e confrontate per un campione di Blu-Tack® con diverse forze di contatto. Ciò suggerisce che esiste una pressione ottimale tra 10 N e 20 N che garantisce la massima adesione nelle condizioni del test.