FACTORES QUE INFLUYEN EN LA DURABILIDAD DE LAS UNIONES ADHESIVAS INDUSTRIALES

Investigados por: Marcela Correa

Al seleccionar un adhesivo para una aplicación determinada, una de las consideraciones más importantes es el ambiente al que se someterá la unión adhesiva. La fuerza que actúa sobre la unión adhesiva debe ser capaz de soportar la carga máxima esperada (sin excesiva deformación permanente) y de resistir la fatiga o las tensiones cíclicas.

Las tensiones cíclicas, en especial las lentas, son mucho más perjudiciales que una tensión continua. El adhesivo elegido para una aplicación determinada debe ser capaz de resistir estas cargas y tensiones, no solo al comienzo, sino también después de una exposición sostenida a los factores ambientales más severos que incidirán durante la vida de la unión adhesiva. El calor y la humedad suelen ser los factores ambientales más perjudiciales para la mayoría de las uniones adhesivas.

Las tensiones debidas a una dilatación térmica diferencial entre materiales distintos con muy diferentes coeficientes de dilatación, por ejemplo, en una unión adhesiva de plástico y metal, requieren adhesivos de módulo bajo (no frágiles) para que su comportamiento sea óptimo. Otros factores que afectan a la durabilidad de la unión son los disolventes y la luz ultravioleta. Se debe elegir siempre un adhesivo que sea resistente a estos factores; no volverse permeable a los disolventes o a la humedad.

Una vez que el adhesivo ha curado completamente y por lo tanto ha adquirido sus características físico-químicas definitivas, se verá sometida a una serie de agentes externos que puedan modificar sus propiedades. El medio puede debilitar la junta adhesiva y provocar el fallo frente a esfuerzos mecánicos más débiles que los previstos.

Por ello, es necesario caracterizar las propiedades físico-químicas de cada adhesivo y su variación frente a los agentes externos a los que pueda verse sometida. Esto es lo que se conoce como “durabilidad del adhesivo”.

Los valores de resistencia ambiental se dan siempre en relación a la resistencia definitiva que se logra en la junta adhesiva. Normalmente se emplean ensayos normalizados (atracción, desgarro, etc.) y se observa una pérdida de la resistencia inicial en porcentaje, tras exponer la probeta al agente concreto durante un número determinado de horas. Las gráficas resultantes nos dan una idea de la degradación de la unión adhesiva bajo tales condiciones.

Los factores que pueden afectar la unión adhesiva se pueden clasificar en los siguientes grupos:

1.      Temperatura.

2.      Humedad.

3.   Fluidos: aceites, combustibles, disolventes orgánicos y clorados, agentes químicos agresivos, gases refrigerantes, etc.

Para más información visite:

http://www.apresinas.com/Page/Index/adhesives

ADHESIVOS: TEORÍAS SOBRE INTERFASES DE ADHESIÓN

Investigado por: Marcela Correa

El fenómeno de adhesión se explica con varios modelos que justifican cada caso en particular sobre la unión adhesiva que se da entre adhesivo y sustrato, pero cada uno no podría explicarse totalmente este fenómeno siendo necesario usar la combinación de estos modelos.

   A)    Fenómenos físicos: La interacción física del adhesivo y sustrato es producida por la interacción-repulsión  electrostática entre moléculas de los diferentes materiales:

1)    Modelo de adhesión mecánica: Esta teoría toma en cuenta solo la topografía del sustrato y el poder del adhesivo. Explica que la adhesión depende de la porosidad y rugosidad de la superficie del material, ya que la zona de contracto real entre los materiales depende de la humectabilidad del adhesivo en la superficie del sustrato. Entonces es conveniente asegurarse de la buena humectación del adhesivo para que logre penetrar en la superficie porosa del material.

2)    Teoría de la difusión: Explica la interacción debido a la adhesión de los polímeros entre sí. Cuando existe compatibilidad entre dos polímeros, las cadenas poliméricas serán solubles entre ellas. Esta mezcla produce una difusión de las moléculas entre el adhesivo y el sustrato, que viene dado por el peso molecular. Las cadenas poliméricas cortas tienen alta movilidad, penetrando en el otro material antes que las cadenas poliméricas largas.

3)    Teoría eléctrica: Esta teoría explica que la adhesión entre el adhesivo y el sustrato se genera debido a que las cargas de signo opuesto se atraen entre sí. Compara la combinación adhesivo-sustrato a un condensador plano, cuyas placas lo constituyen la doble capa eléctrica formada por materiales de distintas naturalezas al ponerse en contacto.

   B)   Fenómenos químicos: Este tipo de interacción en este fenómeno es debida a la reacción química entre las moléculas del adhesivo y del sustrato.

1)    Teoría de la absorción termodinámica o mojado superficial: Al poner en contacto dos superficies no importa que existan o no difusión del adhesivo, porque las fuerzas intermoleculares que se dan en la interfase son suficientes para garantizar la adhesión. Estas fuerzas son llamadas de humectación o mojabilidad, porque al formar una unión se pasa por una fase de contacto entre el líquido y el sólido. Esta teoría es útil para explicar el uso y funcionamiento de agentes compatibles existentes entre el sustrato y el adhesivo.

Para más información visite: Adhesivos

CONTROL DE CALIDAD: ENSAYOS EN UNIONES ADHESIVAS INDUSTRIALES

Investigado por: Marcela Correa

1.  Ensayos destructivos. Se pueden usar 3 tipos de probetas para el control de calidad mediante ensayos destructivos:

• Probetas de ensayo estándar (tales como probetas de doble chapa).
• Probetas representativas de las uniones de montaje.
• Uniones terminadas.

El primer tipo y el segundo se usan mucho, por su simplicidad y bajo coste.

2.  Ensayos no destructivos. En la actualidad, los métodos de ensayo no destructivos (NDT), aunque no son adecuados para determinar el grado de éxito de las operaciones de unión, pueden indicar problemas potenciales para el uso de las uniones. Estos generalmente, no proporcionan indicaciones absolutas acerca de la forma de trabajo de las uniones. Algunos de los  métodos más comunes NDT se describen a continuación:

2a. Ensayos de carga. Se trata de ensayar una estructura con el mismo tipo de carga que soportará cuando trabaje en servicio, pero en magnitudes mayores, sin embargo, éstas no deben ser tan altas que provoquen deformaciones irreversibles o permanentes en la estructura.

2b.  Golpeando o ensayos de sonido. Este método se basa en el principio de que el sólido o las superficies de la unión, cuando se les golpea, emiten un sonido diferente del que emiten las piezas que contienen huecos en su interior. El ensayo se puede basar en la experiencia individual con una cuña, o de forma más objetiva, con instrumentación apropiada.

2c. Inspección visual. Se usa para determinar si una unión contiene una adecuada cantidad de adhesivo y si el aspecto del adhesivo es el adecuado, además es utilizado para comprobar si el estado de curado es pobre. Se debe de observar un cordón continuo de adhesivo todo alrededor de la unión.

2d. Resistencia a la temperatura. Los adhesivos son materiales orgánicos poliméricos y, por tanto, son sensibles a la temperatura. Para determinar los valores de resistencia a diferentes temperaturas, las probetas unidas se hacen curar en condiciones normalizadas y se almacenan durante siete días a temperatura ambiente. Esto garantiza que la mayoría de los adhesivos han curado completamente. Las piezas se calientan a la temperatura especificada y seguidamente se ensayan.

2e. Envejecimiento a temperatura. En este ensayo se investiga la influencia de altas temperaturas durante periodos más largos comparada con el ensayo de resistencia a la temperatura. El ensayo de resistencia propiamente dicho, se ejecuta a 22 °C después del envejecimiento a temperaturas elevadas. Antes del envejecimiento, los adhesivos se curan del mismo modo que para el ensayo de resistencia a la temperatura.

En los gráficos, el aumento o disminución relativos de la resistencia se muestra en función del periodo de exposición a una determinada temperatura. La resistencia inicial se fija en el 100%. En algunos adhesivos, el calor conduce a un endurecimiento en la fase inicial del ensayo y, por tanto, a un valor superior al 100%.

Productos para producción de adhesivos: Adhesivos