Ciencia De Lso Materiales

Adhesivos

Introducción

El adhesivo es una sustancia en estado líquido o semilíquido con capacidad de mantener dos materiales juntos mediante la adhesión de superficies.

Los adhesivos pueden provenir ya sea de una fuente natural o sintética. Los tipos de materiales que se pueden unir son enormes, pero son especialmente útiles para la unión de materiales delgados. Los adhesivos pueden curar (endurecer) por evaporación de un disolvente o por reacciones químicas que ocurren entre dos o más componentes.

Los adhesivos son ventajosos para la unión de materiales delgados o diferentes, la reducción del peso, y cuando una amortiguación de las vibraciones se necesita. Una desventaja de los adhesivos es que no forman un conjunto instantáneo, a diferencia de la mayoría de los otros procesos de unión, porque el adhesivo necesita tiempo para curar

Historia

En la antigüedad, y desde tiempos inmemoriales, se han usados ceras, resinas naturales, gomas y breas asfálticas como adhesivos calientes (fundidos) para unir una variedad de materiales, y muchos de estos aún son usados hoy en día con éxito. Se sabe que adhesivos resinosos eran usados por los egipcios hace 6000 años atrás para unir vasijas de cerámica. Otros adhesivos, tales como la caseína de la leche, almidón, azúcar, y cola de animales y pescado.

El más antiguo adhesivo conocido, que data de alrededor de 200.000 años antes de Cristo, es a partir de corteza de abedul-alquitrán para unir una punta de lanza de piedra pegado a la madera, encontrada en el centro de Italia. El uso de colas compuestas en mangos de lanzas de piedra y madera se remonta a alrededor de 70.000 años antes de Cristo. La evidencia de esto se ha encontrado en Sudáfrica y las colas compuestas utilizadas fueron hechas de goma vegetal y rojo ocre

En el presente siglo se han descubierto resinas, elastómeros, derivados de la celulosa y otros productos que han traído un mayor número de aplicaciones de los adhesivos en la industria. Por ejemplo: Empaquetamiento, se han logrado grandes procesos con los adhesivos termooclusivos que se aplican en capas delgadas de papel, celofán, etc. Algunos adhesivos que experimentan reacciones químicas y que son los más recientes, prometen reemplazar a las soldaduras, los remaches, etc. Los adhesivos que operan por presión, como los que usan en cintas facilitan muchas operaciones industriales.

Factores que modifican la adherencia

Afinidad del adhesivo por el material de los objetos que se van a unir. En algunos adhesivos que contienen ingredientes con grupos reactivos, puede ser importante la afinidad del adhesivo con la superficie, y en algunos casos se producen reacciones químicas.

Tendencia del adhesivo a mojar la superficie del material facilitando el contacto entre éste y la superficie.

Consistencia y continuidad de la materia adhesiva.

Tendencia del adhesivo a penetrar la superficie del material.

Espesor y flexibilidad de la capa adhesiva.

Fuerzas de adherencia

La adherencia se basa en 2 tipos de fuerzas intermoleculares: enlaces van der Waals y uniones químicas.

Las fuerzas de van der Waals son la base de la adherencia. Estas fuerzas de atracción actúan entre el adhesivo y el sustrato.

Los enlaces químicos producen el tipo de adherencia más resistente. Estas fuerzas se desarrollan cuando el sustrato tiene grupos químicos que reaccionan con el adhesivo.

El trabado mecánico tiene un papel en la adherencia; sin embargo, no suele ser el mecanismo primario.

Algunos grupos químicos destacan por su capacidad para formar enlaces de van der Waals. Estos grupos pueden mejorar la adherencia cuando están presentes en el adhesivo o en el sustrato.

En la tabla se incluyen estos grupos en orden descendente aproximado de propiedades de adherencia.

Grupo Atracción de van der Waals

Acido orgánico Alta

Nitrilo Alta

Amida Alta

Oxhidrilo Intermedia

Ester Intermedia

Acetato Intermedia

Cloruro Intermedia

Éter Baja

Etileno Baja

Los polímeros que tienen propiedades bajas de adherencia pueden mejorarse con la adición de un pequeño porcentaje de un ácido orgánico o de acrilonitrilo. Los recubrimientos y películas de tipo Sarán son excelentes ejemplos de este procedimiento.

Las resinas de recubrimiento de cloruro de polivinilideno exhiben una notable mejora de adherencia al copolimerizarse con 1-2% de un ácido orgánico. Los adhesivos de tipo epoxi tienen adhesiones altas sin necesidad de aditivos. Las resinas epoxi tienen grupos oxidrilo o amina en el polímero curado.

Para lograr la adherencia es necesario que los materiales queden en contacto íntimo. Este principio se basa en el fenómeno de la tensión superficial.

Tensión superficial

Todos los materiales, ya sean líquidos o sólidos, tienen fuerzas superficiales. A estas fuerzas se les llama tensión superficial en los líquidos y energía superficial en los sólidos. Imagínese una gota de un líquido sobre una superficie plana. La tensión del líquido tiende a darle forma de montículo. El sólido en cambio, trata de extenderla hacia una forma plana.

Si la energía superficial del sólido es mayor que la del líquido, la gota se extenderá.

Preparación de las superficies

La limpieza de una superficie aumenta la tensión superficial y, por consiguiente, la adherencia.

Existen diversas técnicas para preparar las superficies metálicas que se desean pegar. Primero es necesario eliminar la grasa y el aceite (generalmente por medio de disolventes). la limpieza con disolventes no suele ser suficiente para obtener una superficie adecuada para la adherencia. Puede ser necesario tratar las superficies por medio de métodos químicos o mecánicos, para eliminar los óxidos, etc. El método más adecuado es el ataque químico con mezcla crómica, que produce mejores resultados con el tiempo que la abrasión metálica. Los cromatos reaccionan con la superficie, proporcionando una protección contra la oxidación.

Es importante que las superficies se peguen inmediatamente después de la limpieza. Los contaminantes suspendidos en el aire pueden reducir la adherencia a la mitad en menos de una hora.

Tratamientos de superficies

El polietileno, el polipropileno, el teflón y los acetales requieren preparaciones especiales de sus superficies para funcionar con adhesivos normales. Un ataque apropiado es adecuado para todos estos materiales. El polietileno, el polipropileno y los acetales pueden tratarse con diversos procesos para aumentar la tensión superficial por encima de la del adhesivo. El teflón,

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