Durability study of glues for exterior panel bonding

The purpose of this dissertation is to study the durability of two adhesives, namely Versabond and Adheseal, focusing on the weather effects that may create problems for long lifespan applications, common in the construction sector. For this reason, extended–term accelerated aging processes are performed, simulating likely conditions such as exposure to high relative humidity or submersion in stagnant water. Moreover, the substrates considered are made of panels used for facades and roofs, such as EPDM, PVC or Bitumen. \\ Firstly, the degradation has been studied from a chemical, physical and microstructural point of view by means of FTIR, TGA, DSC and SEM, to investigate the water-related aging effects. To corroborate these results DMTA is used to determine the glass transition temperature as a parameter to compare reference and aged samples. Even if no important chemical degradation is found, the lap shear tests report a decrease in the mechanical properties of both, when subjected to the harsh conditions simulated. Finally, water absorption tests proves that water penetrate into the adhesive and degradation occurs mainly at the interface with the substrate. Given the strong dependence of the results on the material, that constitutes the substrate, this work opens the door to study the role of plasticizers, which could explain the different kind of degradation found.

Il presente lavoro riguarda lo studio della durabilità di due adesivi polimerici, utilizzati per applicazioni strutturali come la produzione di veicoli e l'incollaggio di pannelli nel campo dell'edilizia. I prodotti sono forniti direttamente dalla PCS Innotec International NV, nell'ambito di un progetto con la University of Technology di Eindhoven e il Materials Innovation Institute. Gli adesivi strutturali sono impiegati poiché presentano per i loro numerosi vantaggi: sono economici e facili da applicare, contribuiscono ad alleggerire la struttura e prevenire problemi di corrosione. Tuttavia, nelle applicazioni all’esterno, l'effetto degli agenti atmosferici, le variazioni di temperatura, la presenza di raggi UV e altri fattori possono causare la degradazione dell'adesivo. Lo scopo di questa tesi è di studiare la durabilità di due adesivi, chiamati Versabond e Adheseal, concentrandosi sugli effetti metereologici che possono creare problemi per applicazioni di lunga durata, tipiche del settore edilizio. Per questo motivo, si eseguono processi di invecchiamento accelerato a lungo termine, simulando condizioni probabili come l'esposizione a un'umidità relativa elevata o l'immersione in acque stagnanti. Inoltre, i substrati utilizzati sono presi da pannelli realmente impiegati in edilizia, come EPDM, PVC o bitume, usati in tetti e facciate. Innanzitutto, la degradazione è stata studiata dal punto di vista chimico, fisico e microstrutturale mediante FTIR, TGA, DSC e SEM, al fine di esaminare i diversi effetti causati dall'acqua. A conferma di questi risultati, sono state condottei analisi dinamico-meccanico-termiche per determinare la temperatura di transizione vetrosa, parametro necessario per confrontare i campioni di riferimento con quelli invecchiati. Pur non riscontrando alcun importante degrado chimico, entrambe le colle mostrano una diminuzione delle loro proprietà meccaniche a causa delle severe condizioni simulate, come riportato nei risultati ottenuti con il lap shear test. Infine, i test di assorbimento d'acqua ne confermano la penetrazione nell'adesivo, provando che la degradazione si verifica principalmente all'interfaccia tra il substrato e l'adesivo.