Come scegliere il sigillante in silicone adatto per la protezione delle schede a circuito stampato?

Capire i sigillanti in silicone: chimica, tipologie e proprietà prestazionali fondamentali

Il sigillante in silicone è un adesivo a base polimerica che presenta una struttura composita estremamente flessibile, termicamente stabile e resistente agli agenti atmosferici europei, grazie al suo scheletro silicio-ossigeno con gruppi laterali organici. È uno dei pochi materiali in grado di garantire prestazioni affidabili in condizioni di temperatura estrema e di resistere a elevati livelli di radiazioni UV industriali ed esterne, all’umidità, all’acqua dolce e salata, nonché a severe condizioni esterne e industriali caratterizzate da esposizione UV e umidità.

Gli aspetti chiave delle prestazioni comprendono:

Recupero elastico: (ASTM C736) 95–99% di rimozione della deformazione.

Accomodamento del movimento: perdita di coesione o adesione per movimenti del giunto pari a ±25–50%.

Resistenza chimica: acqua, ozono, acidi e basi deboli non costituiscono un problema.

Adesione a lungo termine: incollaggio su vetro, metalli e molti tipi di plastica (oltre 20 anni in applicazioni esterne)  
Le formulazioni dei sigillanti neutri e acetossici sono molto diverse. L'acetossico rilascia acido acetico durante la polimerizzazione, garantendo un tempo di indurimento rapido. Tuttavia, può corrodere rame, zinco e persino calcestruzzo preesistenti. Per questo motivo, molti appaltatori evitano di applicarlo in presenza di tali materiali. Dal lato positivo, i sigillanti a indurimento neutro tendono ad essere più costosi e richiedono più tempo per indurirsi. Dal lato negativo, non sono corrosivi per superfici verniciate, pietra o plastiche. Ciascuna di queste opzioni presenta vantaggi e svantaggi, e la scelta per gli appaltatori dipende fortemente dai materiali da sigillare e dalle condizioni operative cui sarà sottoposto il sigillante.

Scelta del sigillante in silicone in base alle proprie esigenze

Acetossico vs. indurimento neutro

I siliconi a cura acetossica sono soluzioni rapide, efficienti ed economiche per l’incollaggio di superfici in vetro e ceramica, ma presentano alcune limitazioni. Ad esempio, i siliconi che utilizzano metodi di polimerizzazione acetossica non possono essere impiegati in prossimità del cemento e, poiché rilasciano acidi corrosivi, non sono adatti per l’uso vicino a metalli facilmente corrodibili come il rame e l’acciaio zincato. È proprio in questo contesto che i siliconi a cura neutra risaltano. I siliconi a cura neutra rappresentano opzioni più sicure, utilizzabili su una gamma molto più ampia di superfici, inclusa una vasta gamma di plastiche e rivestimenti metallici (persino le pietre naturali). Tuttavia, i siliconi a cura neutra tendono ad essere significativamente più costosi e richiedono tempi di polimerizzazione più lunghi. Molti appaltatori professionali scelgono siliconi a cura neutra a causa delle preoccupazioni legate alla sicurezza e, tipicamente, offrono prestazioni migliori in applicazioni critiche, quali la costruzione di ospedali e altri giunti strutturali in cui il fallimento non è un’opzione praticabile.

Terminologia settoriale e norma ASTM C920

I sigillanti elastomerici per giunti nel vetro architettonico e strutturale devono rispettare gli standard ASTM C920, che includono la capacità di movimento (±25–50%), la resistenza ai raggi UV e alle intemperie e l’assenza di perdita di adesione dopo invecchiamento accelerato. Per ambienti critici sono richieste specifiche prestazionali, oltre ad altre certificazioni: nei processi alimentari, il contatto accidentale con alimenti richiede la certificazione NSF/ANSI 51; negli ambienti sanitari, gli interni devono presentare resistenza alla muffa secondo ASTM G21; nei trasporti, le infrastrutture devono soddisfare la norma AASHTO M198 per la resistenza chimica.

I dati di prova dei produttori devono contenere una sezione prestazionale per la verifica della conformità e devono essere confrontati con le specifiche del progetto per garantire tale conformità, non solo all’interno dei fogli tecnici.

Preparazione della superficie per l’adesione e sua applicazione

L'adesione duratura si ottiene grazie a una preparazione accurata delle superfici da unire, garantendo l'assenza di contaminanti, poiché la perdita di adesione può raggiungere anche il 70% (High Performance Coatings Council, 2023). La causa più comune di guasto prematuro è la mancanza di preparazione.

Principi di base della pulizia, dell'imprimitura e della progettazione dei giunti

Per iniziare, eseguire una pulizia meccanica per rimuovere eventuali particelle sciolte dalla superficie. Successivamente, asciugare i supporti con alcol isopropilico o un altro solvente approvato. Assicurarsi che tutto sia completamente asciutto prima di procedere. Questa operazione è particolarmente importante quando si applicano primer su materiali come alluminio anodizzato di recente, PVC o acciaio verniciato a polvere: queste superfici presentano una scarsa adesione intrinseca, pertanto l’uso del primer è necessario per favorire la formazione di legami molecolari. L’obiettivo è garantire che eventuali guasti del sigillante avvengano all’interno del sigillante stesso e non all’interfaccia con il supporto. A proposito, le giunture dovrebbero idealmente rispettare il classico rapporto 2:1 tra larghezza e profondità, in modo che il sigillante possa assorbire le dilatazioni causate dalle variazioni di temperatura senza subire sollecitazioni eccessive dovute ai movimenti.

Errori comuni: lavorazione (tooling) e condizioni di indurimento

Una volta applicato il sigillante, è necessario modellare immediatamente il cordolo conferendogli una forma concava. Ciò consente di spingere il sigillante verso il basso, garantendo un contatto completo su entrambi i lati delle superfici. Questo passaggio elimina inoltre parte delle bolle d’aria formatesi durante l’applicazione. Per ottenere risultati ottimali, lasciare indurire il sigillante per lunghi periodi a temperature specifiche. Il processo di presa e indurimento del sigillante può rallentare se le temperature sono troppo basse (inferiori a 40 gradi Fahrenheit, ovvero 5 gradi Celsius) o troppo elevate (superiori a 100 gradi Fahrenheit, ovvero 38 gradi Celsius), con conseguenti variazioni nelle prestazioni del sigillante. Se la temperatura è eccessivamente alta, la superficie si “incrosta” prima che il resto del sigillante sia completamente indurito, causando punti deboli. Si tratta di errori comuni, ma è fondamentale conoscerli.

Cedimento del sigillante dovuto all’applicazione di cordoli superiori a 1/2 pollice, che intrappolano l’umidità impedendo un indurimento profondo.

Esposizione del sigillante appena applicato a sollecitazioni o all'acqua prima che sia completamente indurito (questo processo può richiedere da 7 a 21 giorni, a seconda dello spessore e delle condizioni ambientali)

Intaglio, controllo della temperatura e dell'umidità: risoluzione dei problemi di fallimento del sigillante al silicone e prolungamento della vita utile dei sigillanti

Esposizione dei sigillanti alla luce solare diretta e a un'elevata umidità.

Individuazione delle cause di crepe, scolorimento e perdita di adesione

Nella maggior parte dei casi, i sigillanti sono sottoposti, giustificatamente o ingiustificatamente, a sollecitazioni oppure

il sigillante non ha avuto tempo sufficiente per indurirsi. Lo scolorimento può verificarsi a causa dell'esposizione ai raggi UV, poiché molti prodotti non sono stabilizzati contro i raggi UV. In alternativa, alcuni sigillanti possono subire una reazione chimica in presenza di ossidi di azoto o composti solforati, comuni nell'aria. Uno studio del 2022 pubblicato sul Facade Engineering Journal afferma che il 43% dei fallimenti adesivi è dovuto a scarsa adesione. Questi fallimenti sono causati principalmente

da tre fattori:

- Preparazione insufficiente della superficie (presenza di olio, umidità o polvere)

- Applicazione di sigillanti al di fuori del range di temperatura e umidità specificato

I substrati — in particolare i plastificanti nel PVC, i rivestimenti o i sistemi di sigillanti invecchiati — non sono stati autenticati in modo condiviso tra tutte le parti interessate del progetto.

Tecnologie di manutenzione e linee guida sui tempi di sostituzione

Per sistemi di lunga durata, effettuare ispezioni preventive semestrali. Verificare eventuali variazioni nell’elasticità (eseguire un test di pizzicamento e osservare se il materiale recupera la forma originale), fessurazioni (superiori a 3 mm) e sollevamento ai bordi all’interfaccia con il substrato. Non attendere il completo cedimento del giunto. Sostituire i sistemi che presentano segni di sfaldamento, formazione di muffa, perdita di elasticità o perdita di adesione. Per aumentare la durata utile del sigillante, si raccomanda di adottare le seguenti indicazioni e strategie per le caratteristiche sopra elencate.

Per sigillare le superfici sopra indicate, utilizzare sigillanti a presa neutra, poiché altri tipi di sigillanti potrebbero causare danni interni (i sigillanti a base di acido acetico innescano danni interni).

Per le caratteristiche sopra indicate, gli intervalli massimi consigliati per la sostituzione dei sigillanti esterni sono di 8–12 anni nelle zone temperate e di 5–7 anni nelle zone ad alta esposizione ai raggi UV o nelle aree costiere.

Per le caratteristiche sopra indicate, aumentare al massimo gli intervalli tra le ispezioni nelle aree soggette a invecchiamento esterno con temperature superiori a 30 °C durante il giorno.

Per le caratteristiche sopra indicate, assicurarsi sempre di verificare la compatibilità chimica dei nuovi sigillanti rispetto a quelli esistenti prima dell’applicazione, per evitare la formazione di strati interni e lasciare le superfici prive di copertura.

Sezione Domande Frequenti

Domanda. Quali sono i principali gruppi di sigillanti siliconici?

Risposta. I sigillanti siliconici si suddividono in due gruppi: quelli acetoxy e quelli neutri. I sigillanti acetoxy possono innescare fenomeni di corrosione, poiché durante la fase di polimerizzazione rilasciano acido acetico. I sigillanti neutri non causano corrosione, poiché la loro superficie è protetta da una pellicola costituita da un alcol o da una chetone.

D: Come ottenere la conformità alle linee guida del settore nell'uso di sigillanti in silicone?

R: Per la conformità ai criteri di prestazione, fare riferimento alla norma ASTM C920; per l'uso nel settore della lavorazione degli alimenti, consultare anche la norma NSF/ANSI 51; per il settore sanitario, consultare la norma ASTM G21; per il settore dei trasporti, consultare la norma AASHTO M198.

D: Perché la preparazione della superficie è importante prima dell'uso di sigillanti in silicone?

R: L'adesione dei sigillanti dipende fortemente e risulta influenzata dalla preparazione della superficie. Qualsiasi sostanza estranea compromette l'adesione, motivo per cui è fondamentale pulire e applicare un primer sulle superfici.

D: Con quale frequenza devono essere ispezionati i giunti sigillati e quando devono essere sostituiti?

R: Si consiglia di sostituire i sigillanti dopo 8–12 anni nelle zone temperate e dopo 5–7 anni nelle zone costiere o in quelle esposte a elevate quantità di radiazioni UV. Ispezioni regolari (ogni 6 mesi) consentono di identificare precocemente i segni di deterioramento.