ADHESIVOS INDUSTRIALESIntegrantes: Héctor Valdebenito

José Valdebenito

Jaime Alarcón

HISTORIA

� La historia de los adhesivos y pegamentos comociencia, tecnología y medio para unir materialesnace en los primeros vestigios de los hombres dela prehistoria, durante esta época de la historiase utilizaban adhesivos de origen natural para lacreación de pinturas así como la fabricación dearmas y utensilios.armas y utensilios.

� Con objeto de conocer la historia de los adhesivosy pegamentos, a continuación se expone una seriede hitos donde podemos comprender y entenderla cronología de este mismo.

� Prehistoria – Los hombres de la prehistoria utilizaban la sangre animalcomo adhesivo para la fabricación de pinturas que utilizaban durante losprimeros vestigios del arte rupestre, también utilizaron la arcilla comomaterial de unión para la edificación así como otros adhesivos de origenanimal y vegetal como los adhesivos creados de la corteza de abedul o delos huesos de animales.

� Año 4000 A.C. – Los habitantes de Mesopotamia utilizaban cementos deorigen vegetal para la edificación de sus construcciones. Se encuentranrestos funerarios datados de esta época, donde vasijas de cerámica rotaseran reconstruidas mediante adhesivos de la savia de los árboles.

� Año 3000 A.C. – Los sumerios generan un adhesivo llamado “se-gin” elcual proviene de la piel de los animales.

� Año 2000 A.C. – Aparecen los primeros procedimientos escritos para lafabricación de adhesivos de origen animal y vegetal.fabricación de adhesivos de origen animal y vegetal.

� Año 1750 – Se realiza en Inglaterra la primera patente sobre unadhesivo, siendo el adhesivo de origen animal.

� 1845 – Horace H. Day inventa y patenta los primeros adhesivos depresión basados en gomas naturales.

� 1909 – Leo Hendrik Baekeland patentó la resina fenólica, comenzado laera de los plásticos y adhesivos industriales.

� 1967- Se desarrollan los primeros adhesivos resistentes altastemperaturas (300ºC) con base de poliamida.

� 2000 – Se aplica la ciencia nanotecnología en el desarrollo y formulacionesde nuevos adhesivos, se consigue desarrollar en Estados Unidos unadhesivo basado en el gecko, de tal forma que se pueda pegar y despegarel adhesivo sin perder adherencia ni sus propiedades mecánicas, sobre unamplio abanico de superficies.

¿QUE ES UN ADHESIVO?� Definimos el adhesivo como un material no-

metálico el cual es capaz de unir 2 substratosmediante los mecanismos de adhesión(desarrollados entre el adhesivo y el substrato) ylos mecanismos de cohesión (desarrollados en elinterior del propio adhesivo).

� Los adhesivos son materiales compuestos� Los adhesivos son materiales compuestospor polímeros orgánicos que se encuentran en unestado líquido cuando se aplican y se transformanen un estado sólido tras su posterior curado oendurecimiento.

¿QUE ES UN ADHESIVO?

Atendiendo a la figura anterior y a la definición de adhesivo, necesitamos definir 3 conceptos importantes:

• Substrato : Corresponde al material que pretendemos adhesivar o unir.• Adhesión : a todas las fuerzas o mecanismos que mantiene unido el adhesivo con cada substrato.• Cohesión : Corresponde a todas las fuerzas o mecanismos que mantiene unido el propio adhesivo.

Tanto en la definición de adhesión y cohesión se hace referencia a lasfuerzas que permiten mantener unidas el adhesivo con el substrato(adhesión) y el propio adhesivo (cohesión), dichas fuerzas corresponden a

• Los enlaces químicos.

• Las fuerzas intermoleculares.

� Los enlaces químicos se desarrollan entre losátomos, permitiendo la creación de moléculas ypolímeros, así mismo los enlaces químicospermiten unir diferentes cadenas poliméricascreando estructuras compactas.

� Las fuerzas intermoleculares ocurren entremoléculas permitiendo crear estructuras amorfascon una excelente elasticidad y deformabilidad.

� Tanto los enlaces químicos como las fuerzasintermoleculares son los elementos de anclaje quemantienen unido el adhesivo con el substrato(adhesión) y el propio adhesivo (cohesión).

� Se refieren tanto a las fuerzas creadas por lasfuerzas intermoleculares, los enlaces químicos,así como mecanismos de anclaje medianterugosidad, adsorción y difusión.

� Podemos definir la adsorción como la adhesióndel adhesivo sin penetración al substrato.Podemos definir la difusión como la adhesión del

¿QUE ES LA ADHESIÓN?

� Podemos definir la difusión como la adhesión deladhesivo con penetración al substrato.

� Podemos definir que la rugosidad es el conjuntode irregularidades que posee una superficie.

TEORÍA MECÁNICA DE LA ADHESIÓN

� La teoría mecánica explica elfenómeno de la adhesiónrelacionando directamente laporosidad y rugosidad de lasuperficie del substrato conel grado de adhesión que sepuede obtener.

� Cualquier tipo de material sies observado a niveles observado a nivelmicroscópico, dispone de unasuperficie compuesta porvalles y crestas, estatopografía superficialpermite al adhesivo penetrary rellenar los valles,produciéndose zonas deanclajes entre el adhesivo yel substrato.

TEORÍA DE LA ADSORCIÓN

� La teoría o modelo de adsorción explica elfenómeno de la adhesión a partir de conceptosfenómeno de la adhesión a partir de conceptoscomo el ángulo de contacto, el mojado y la tensiónsuperficial.

� Cuando el adhesivo dispone de una tensiónsuperficial inferior a la energía superficial delsubstrato, este es capaz de mojar la superficie,generando un ángulo de contacto inferior a 90º ygenerando por tanto la adhesión entre eladhesivo y el substrato.

TEORÍA DE LA DIFUSIÓN

� El modelo de la difusión explicala adhesión mediante el conceptode la compatibilidad entrepolímeros y los movimientos quese producen en las cadenaspoliméricas.

� Cuando 2 substratos son� Cuando 2 substratos soncompatibles las cadenaspoliméricas que los componenson capaces de mezclarse entreambos, dando lugar apenetraciones parciales entre los2 materiales, como resultado dedichas penetraciones se producenzonas de anclaje y de adhesión.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS� ¿Por qué utilizar los adhesivos como

materiales para unir cosas?,

� actualmente existen diversas técnicas para realizar uniones, como la soldadura, el remachado, el atornillado, etc..., el uso el remachado, el atornillado, etc..., el uso de los materiales adhesivos, pegamentos y sellantes como materiales utilizados para realizar uniones se encuentran en un momento de expansión y auge, dado a que presentan las siguientes ventajas y beneficios comparadas con otras métodos de unión

� Los adhesivos permiten realizar uniones de substratos con diferentes geometrías, tamaños y composición, con los adhesivos podemos unir cristales, plásticos, metales, materiales cerámicos…

� El uso de los adhesivos eliminan la corrosión asociada a la unión de metales diferentes con distinto potencial galvánico, por ejemplo la unión de acero con aluminio.

� El uso de adhesivos como materiales de unión no produce ninguna deformación en las piezas o substratos, eliminando los procesos de rectificado de chapa (rectificado y masillado), reduciendo el coste de fabricación y mejorando la estética del producto final.

� No produce ningún tipo de agresión mecánica al substrato, evitando cualquier daño a la estructura del material.No produce ningún tipo de agresión mecánica al substrato, evitando cualquier daño a la estructura del material.

� Gran flexibilidad en el diseño de los productos, así como un mejor aspecto estético.

� Reducción del peso del producto, en el caso de productos de tracción (coches, barcos, locomotoras….) la reducción de peso está directamente ligada a la reducción de consumo de energía y emisión de contaminantes al ambiente

� Incremento de la resistencia frente a impactos y resistencia a fatiga mediante el uso de adhesivos elásticos, aumentando la fiabilidad y ciclo de vida del producto.

� Distribución homogénea de las tensiones a lo largo de toda la unión permitiendo la eliminación de concentraciones de tensiones que pueden producir la fractura de la unión.

� Disminución de ruido y vibraciones.� Reducción del número de componentes como tornillos, � Reducción del número de componentes como tornillos,

tuercas, arandelas, remaches, etc... necesarios para realizar la unión, reduciendo el coste de la fabricación de la propia unión.

� Función de sellado y protección frente a la corrosión.� Adhesivos especiales preparados para conducir

electricidad o como aislante eléctrico, generalmente utilizados en el campo de la electrónica.

DESVENTAJAS

� Tiempo de espera - La resistencia final de la unión adhesiva no se obtiene de inmediato, al contrario que ocurre con un remachado o un atornillado, es necesario esperar un tiempo para que se solidifique o cure el adhesivo.

�

� Resistencia a las temperaturas - Los adhesivos al ser � Resistencia a las temperaturas - Los adhesivos al ser materiales basados en polímeros disponen de una resistencia media a la temperatura, los adhesivos más resistentes a temperatura son los adhesivos con base silicona, los cuales pueden llegar a soportar temperaturas puntuales de 800 ºC.

� Envejecimiento - La resistencia a largo plazo de la unión adhesiva se encuentra afectada por diversas acciones físicas y químicas que se encuentran en el ambiente, acciones como la luz ultravioleta, ataques de agentes químicos en el ambiente, presencia de la humedad.

� Preparación superficial - Al igual que ocurre en el proceso de pintura, es necesario realizar una preparación superficial previo al proceso de aplicación de adhesivos.

� Desmontaje - Al igual que ocurre en el proceso de soldadura, el proceso de desmontaje de uniones adhesivas pueden llegar a destruir o deformar los substratos unidos, siendo un proceso destruir o deformar los substratos unidos, siendo un proceso costoso de realizar.

� Seguridad y medioambiente - Dado que la base de los adhesivos son compuestos químicos, es necesario definir las acciones necesarias para evitar la exposición del ser humanos a estos productos durante el momento de aplicación, dichas medidas dependerá de la cantidad de aplicación así como el tipo de adhesivo, pegamento o sellador utilizado.

APLICACIONES

� Debido a las diversas ventajas que proporciona el uso de materiales adhesivos como sistema de unión, protección y sellado, este tipo de material o tecnología está experimentando una crecimiento enorme en su uso en las áreas de construcción, fabricación y mantenimiento.mantenimiento.

� Actualmente un amplio abanico de sectores e industrias utilizan los adhesivos como parte de sus procesos, desde el uso de adhesivos como sistema de cierre en el sector de packaging, hasta el uso de adhesivos como sistema de construcción de estructuras complejas como por ejemplo rascacielos, aviones, locomotoras o autobuses

� A parte de la función principal de los adhesivos como materiales usados para unir substratos, los adhesivos pueden ser utilizados para otros fines, como por ejemplo el sellado de tuberías u otros elementos que requieran estanqueidad, fijación de tornillos con el objetivo de eliminar el efecto del autoaflojamiento producido por cargas dinámicas, sellado de áreas que se desea evitar la oxidación y corrosión, impermeabilizantes, aislamiento acústico y eléctrico, etc...

�Al igual que ocurre en las pinturas los adhesivos están formados por diversos componentes químicos donde cada uno de estos adhesivos están formados por diversos componentes químicos donde cada uno de estos compuestos tiene una función específica, dentro de un adhesivo además del polímero principal que lo forma y aporta las propiedades principales, se encuentran otros compuestos como los aditivos y las cargas que aportan una serie de propiedades específicas al adhesivo

ADHESIVOS DE CURADO QUÍMICO

�Los adhesivos de curado químico son aquellos adhesivos cuyas cadenas poliméricas se forman y se unen entre ellas para formar el adhesivo, mediante diversas reacciones químicas también denominas polireacciones.Los adhesivos de curado químico disponen de �Los adhesivos de curado químico disponen de unas propiedades mecánicas, físicas y químicas superiores que los adhesivos de curado físico, es por ello la utilización de estos tipos de adhesivos para la realización de uniones que requieran ciertos niveles de resistencia y seguridad

PROPIEDADES DE LOS ADHESIVOS DE

CURADO QUÍMICO

� :� Resistencia a altas temperaturas sobre los 180 ºC, para

adhesivos con base silicona pueden alcanzar los 300 ºC.� Alta resistencia a la fractura frente cargas o impactos.� Alta elongación previa a la fractura, llegando alcanzar � Alta elongación previa a la fractura, llegando alcanzar

elongaciones superiores al 600% como los adhesivos de poliuretano y los adhesivos en base silicona.

� Generalmente los adhesivos de curado químico presentan una buena resistencia a la humedad y al ambiente

LOS ADHESIVOS DE CURADO FÍSICO

�Son aquellos adhesivos que disponen del polímero base ya formada pero disuelta, siendo necesarias la aplicación de efectos físicos como la temperatura o la presión para que se genere el fenómeno de adhesión y cohesión del el fenómeno de adhesión y cohesión del adhesivo.

�Los adhesivos de curado físico disponen de unas propiedades mecánicas y resistencia al ambiente y efectos físicos (temperatura, radiación), menores que los adhesivos de curado químico.

PROPIEDADES DE LOS ADHESIVOS DE

CURADO FÍSICO

� Resistencia a temperaturas sobre los 100 ºC, para adhesivos como los hotmelts con base de poliamida pueden alcanzar los 190 ºC.

� Media resistencia a la fractura frente cargas o impactos.Alta elongación previa a la fractura, llegando alcanzar � Alta elongación previa a la fractura, llegando alcanzar elongaciones superiores al 600%.

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