Come funziona una colla

In un perfetto gioco di molecole che si attirano o si respingono interviene l’adesivo tessendo una fitta rete di legami. Analisi fisica alla base del funzionamento di una colla

Cercando di descrivere in soldoni e in modo comprensibile a tutti il meccanismo alla base del quale una colla svolge la funzione per cui è nata, bisogna far riferimento alla forza che la lega alle molecole di un determinato materiale: se la scodella rimane scodella, e le molecole che la compongono non se ne vanno a spasso per la cucina, vuol dire che esiste un forte legame di…parentela che le convince a rimanere unite e compatte.

Attrazione verso l’esterno

Quelle che rimangono in prossimità della superficie, affacciandosi sul mondo circostante, sono però portate ad esercitare una parte della loro attrazione verso l’esterno e, in misura diversa a seconda delle sostanze, cercano di attirare molecole appartenenti ad altre famiglie: se l’acqua viene assorbita dalla stoffa vuol dire che l’attrazione molecolare di quest’ultima è superiore alla forza che lega le molecole della prima; quando un oggetto si rompe cadendo, vuol dire che la forza dell’urto è stata superiore a quella che legava le molecole.

Rimettere assieme i cocci e sperare che le molecole si attirino e si leghino di nuovo in maniera spontanea è del tutto illusorio perché, a causa della rottura, alcune di esse si sono rotte o disperse: sui lembi dei vari pezzi, inoltre, si sono depositati il pulviscolo e l’umidità atmosferica, che creano una sorta di barriera. Che fare per colmare i vuoti e ristabilire il legame? Ci servirebbe un…”qualcosa” dalle caratteristiche molto particolari: dapprima dotato di un legame molecolare molto debole, in modo da essere attratto e in qualche modo assorbito dalle superfici, ma capace poi di sviluppare un legame molecolare molto forte, in modo da realizzare una riparazione perfetta.

Questa sostanza è ovviamente la colla, ed il cambiamento di…carattere (da debole a forte o fortissima) avviene grazie al meccanismo di reticolazione o, per dirla in modo più semplice, di indurimento.

Materiali porosi o impermeabili

Per scegliere la colla più adatta al nostro scopo dobbiamo, in via preliminare, prendere in considerazione la natura delle superfici su cui ci dobbiamo ancorare, per sfruttarne a nostro vantaggio le caratteristiche: da questo deriva che è sempre più facile unire due pezzi dello stesso materiale (poroso o no), perché possiamo contare su un identico comportamento nei confronti dell’adesivo. In caso di incollaggi eterogenei (ad esempio legno e metallo) si tratterà di trovare il miglior compromesso possibile, tenendo anche conto di altre esigenze come il tempo di presa, la resistenza alla fatica ed agli agenti atmosferici, ecc.

Materiali rigidi o flessibili

Determinati oggetti, come ad esempio le scarpe, sono soggetti a continue flessioni durante l’uso: se incollassimo la suola con un adesivo molto efficace, ma che una volta indurito crea un film rigido, avremmo trasformato le nostre calzature in un… paio di zoccoli. Il discorso è del tutto diverso, invece, se dobbiamo assemblare le parti di un mobile in legno: potremo avere nel tempo piccolissime variazioni di dimensione dovute alla temperatura ed al grado di umidità dell’ambiente, ma il tutto rimane sostanzialmente un blocco monolitico. Il grado di rigidità del materiale e le sollecitazioni che deriveranno dall’uso sono quindi un ulteriore elemento di cui bisogna necessariamente tenere conto.

Materiali combacianti o sconnessi

Dato per scontato che una colla lavora al meglio se viene erogata in bassi spessori, resta il fatto che deve creare un legame indissolubile tra i pezzi da unire: se questi combaciano alla perfezione (nelle applicazioni pratiche succede molto di rado) potremo usare un prodotto molto fluido mentre, se ci sono dei vuoti (per quanto microscopici) da colmare, avremo bisogno di un adesivo più consistente. Quando i pezzi da unire non sono combacianti, però, si ha il vantaggio che la superficie reale su cui la colla può fare presa è molto superiore a quella teorica.

Impossibili da incollare

Se un determinato materiale ha un’attrazione di superficie molto bassa, sarà difficile trovare una sostanza con una forza ancora inferiore, che possa quindi legarsi alla prima: ecco perché alcuni materiali come il polietilene, il polipropilene o il teflon risultano impossibili da incollare con i consueti adesivi (non per nulla il teflon viene usato per rivestimenti antiaderenti, ad esempio sul fondo delle padelle …).

Come dei bottoni

Se paragoniamo le molecole di colla a dei bottoni ed il meccanismo di reticolazione ad un filo che progressivamente attraversa i diversi fori, ci rendiamo conto del fatto che il legame, dapprima debole, diventa sempre più solido man mano che il nostro filo continua a passare tra i fori, fino a che li ha interessati tutti. Morale della favola: per quanto apparentemente robusto, un incollaggio non va mai sollecitato subito, anche se si tratta di un adesivo di tipo “istantaneo”. Nel mondo delle colle esistono poche regole senza eccezioni, salvo questa: il tempo di presa apparente non coincide mai con quello reale, ma è sempre notevolmente più lungo. Anche i collanti cosiddetti “a contatto”, usati ad esempio per incollare il cuoio, hanno bisogno di circa 24 ore per dare il massimo delle prestazioni

La presa iniziale della colla

La forza sviluppata dall’adesivo al momento dell’incollaggio (o subito dopo) dipende dalla rapidità con cui avviene la prima fase della reticolazione o, per stare al nostro esempio, da quante passate di filo attraversano i bottoni che simboleggiano le molecole. I pezzi stanno insieme, ma…

Tenuta finale della colla

La giunzione offre il massimo della resistenza solo dopo che il processo di reticolazione è terminato, ed i nostri bottoni formano una solida catena. La scelta di privilegiare la tenuta iniziale o quella finale, in funzione della destinazione d’uso dell’adesivo, influisce sulla formulazione chimica.

La bagnabilità di una colla

Volendo ricreare un legame tra i componenti di una famiglia separati da un evento traumatico (la famosa scodella che cade e si rompe) o stabilire una nuova parentela tra due famiglie simili (legno con legno, ferro con ferro, ecc,) o addirittura diverse (legno e muro, plastica e ceramica, ecc.), la colla non può restare fuori della porta, appoggiandosi soltanto sulla superficie: la capacità di penetrare all’interno del materiale e di creare i presupposti per un’ottima presa viene appunto definita “bagnabilità”.

Stendere la colla con il pennello

Restando tra il serio ed il faceto, potremmo dire che le setole del pennello fanno il solletico alle molecole e, mettendole di buon umore, le rendono disposte ad accogliere la colla come gradito ospite; in realtà ogni singola setola esercita una pressione forte e progressiva, che fa penetrare l’adesivo.

Stendere la colla con la spatola

Con tutti quei denti sembra un tantino aggressiva ma, proprio grazie alla… dentatura, ha il vantaggio di creare un film di spessore uniforme, pareggiando le eccedenze e colmando i vuoti: basta scegliere la spatola adatta e manovrarla nel modo corretto per stendere in fretta la giusta quantità di prodotto.

In definitiva è fondamentale utilizzare una colla specifica per un utilizzo specifico: la gamma di colle proposta da Pattex Henkel risponde a questa specifica esigenza.