Perché il nastro adesivo si stacca col tempo: è più complicato di quello che sembra

Li usiamo quasi tutti i giorni: poster, adesivi, nastri biadesivi. Quando li applichiamo su una superficie, aderiscono grazie alle proprietà viscoelastiche del materiale adesivo e alla qualità del contatto tra adesivo e superficie. Tuttavia, poiché non si formano veri e propri legami chimici, l’adesione non è permanente e con il passare del tempo tende a ridursi, fino al punto in cui, prima o poi, il poster si stacca. La causa, come al solito, è scientifica e va ricercata nella natura del “collante”, che può venire meno alla sua funzione per una serie di fattori: dalla degradazione del polimero (in pratica, la sua struttura si "rompe"), all'affaticamento sotto carichi ripetuti. A influire sulla longevità del nostro adesivo contribuisce anche l'età (contact aging) e condizioni ambientali, soprattutto temperatura e umidità che possono accelerare la perdita di adesione.

Come aderiscono gli adesivi: la chimica dei PSA

Gli adesivi usati nei nastri biadesivi o nei poster sono chiamati “Pressure-Sensitive Adhesives (PSA)”, materiali che aderiscono a una superficie non tramite una reazione chimica, ma grazie a interazioni più deboli attivate da una leggera pressione. Per intenderci, l’adesione si “attiva” quando premiamo con il dito il post-it che vogliamo appendere al muro: se lo appoggiassimo senza premere, cadrebbe. I PSA sono costituiti da polimeri con proprietà viscoelastiche: sono solidi, ma si muovono – scorrendo tra loro – un po’ come se fossero liquidi. Questa caratteristica permette ai PSA di espandersi (proprio come farebbe una bibita rovesciata sulla tavola) sulla superficie dove li applichiamo e di adattarsi “elasticamente” anche a una superficie non perfettamente liscia, come il muro di casa. Il legame è dovuto a deboli forze attrattive tra adesivo e superficie che vengono amplificate proprio dalla pressione che applichiamo. In sostanza, l’adesione dei PSA non dipende da un “incollaggio chimico” con forti legami, ma dalla combinazione tra viscoelasticità del materiale e stretto contatto fisico con la superficie.

Perché i PSA perdono l’adesività col tempo: le cause

Anche se permettono di ottenere un ottimo potere adesivo senza reazioni chimiche particolari o sforzi sovraumani (d’altronde, basta una leggera pressione con il dito), non sono eterni. Vi sarà capitato di vedere staccarsi il vostro poster preferito appeso in cameretta quando eravate piccoli: purtroppo, non è altro che una conseguenza inevitabile dovuta sia alla chimica dei PSA che all'ambiente della nostra stanza.

Degradazione del PSA

Partiamo dalla chimica stessa degli adesivi: con il passare del tempo il materiale adesivo in sé può cambiare, degradandosi lentamente. I PSA sono polimeri e, come altri materiali di natura polimerica, con il tempo tendono a perdere parte delle proprietà che li caratterizzano e che permettono loro di esibire proprietà adesive. In scienza, si parla di “aging” (invecchiamento, proprio come gli esseri viventi) dei polimeri, dovuto principalmente a una modifica della struttura polimerica nel tempo.

Contact aging (invecchiamento da contatto)

Un fenomeno correlato ma distinto è il cosiddetto “contact aging” (invecchiamento da contatto); non solo la struttura del PSA, ma anche l’interfaccia tra l’adesivo e la superficie cambia nel tempo. Tenendo l’adesivo a contatto con una superficie per periodi molto lunghi, le catene polimeriche possono riorganizzarsi all’interfaccia con la superficie, modificando gradualmente la qualità del contatto. Per adesioni prolungate, alcune catene polimeriche possono spostarsi in aree diverse, influenzando il contatto con la superficie, portando a una qualità di adesione diversa da quella iniziale.

Affaticamento da sollecitazione

Anche quando non ci sono grandi modifiche (come strappi o colpi), un adesivo può indebolirsi gradualmente perché è sottoposto a piccole sollecitazioni ripetute. Si tratta di un fenomeno chiamato “affaticamento” o fatigue: micro-vibrazioni, piccoli movimenti della superficie… possono portare a rotture progressive delle deboli interazioni tra adesivo e la superficie, con propagazione di micro-cricche all’interfaccia. Ogni ciclo di “stress” produce una minima degradazione, ma accumulandosi porta a un cedimento lento e progressivo.

Fattori ambientali: umidità, temperatura

Per ultimo, ma non per importanza, va considerato l’ambiente circostante. In particolare, temperatura e umidità possono accelerare l’indebolimento di un adesivo, anche se questo non subisce nel tempo sollecitazioni significative o eccessiva usura. Diversi studi mostrano come i due fattori ambientali vadano a influenzare gradualmente le proprietà dei materiali polimerici:

• la temperatura può portare a variazioni della viscoelasticità del polimero, rendendo l’adesivo più morbido o fragile a seconda delle condizioni;
• l’umidità può essere assorbita nel materiale adesivo, alterando le proprietà di deformazione e adesione e favorendo la degradazione chimica del PSA.

Considerate insieme, l’accoppiata umidità-temperatura è fra le cause più incisive per la perdita di resistenza meccanica dell’adesivo e del suo potere adesivo, accelerando i processi di degradazione, invecchiamento e affaticamento descritti sopra. Attenzione quindi a come conserviamo i nostri poster, se non vogliamo spiacevoli sorprese!

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