Cargas y Sus Efectos Sobre Los Adhesivos

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CARGAS Y SUS EFECTOS SOBRE LOS ADHESIVOS

CARGASObjetivos

Materiales slidos capaces de cambiar las propiedades fsicas y qumicas de otros, por medio, de interacciones superficiales o por sus propias caractersticas fsicas

Reduccin de costos Densidad del material Propiedades pticas Color Propiedades trmicas Propiedades elctricas Permeabilidad Funcionamiento de otros aditivos

Permeabilidad Propiedades mecnicas Reactividad qumica Reologa Reactividad qumica Morfologa Durabilidad del material Impacto ambiental

Propiedades tpicas de las cargas

ndice Fsico: mayoritariamente se encuentran en estado Estadode refraccin slido Color Humedad Composicin qumica: Orgnicos o inorgnicos, producto Propiedades trmicas natural, de un solo componente o mezcla de varios. pH Forma de la partcula Propiedades magnticas Tamao de partcula Relacin de aspecto: 1(efricas y cubicas) 1,6 (fibras) Estructura interna de la partcula Densidad

Clasificacin de Cargas

Origen mineral y composicin qumica Por tamaos de partcula

Propiedades de las cargas que deben estar dentro de una clasificacin Tamao de partculas y distribucin Composicin qumica Propiedades mecnicas de las partculas Conductividad trmica y elctrica Descripcin cuantitativa de la interacciones Composicin de la mezcla Propiedades ptica

Efectos de las Cargas en las Propiedades Mecnicas de los Adhesivos

Tensin y Elongacin

Tamao de partcula: relacin inversamente proporcional entre el tamao de partcula y la resistencia a la tensinCarga/polmetro Tamao de partcula (m) 3.6 CaCO3/P Ac 5.2 16.8 % incremento +70-+75 +50-+58 +40-0

Forma de partcula:En un rango determinado un aumento de la relacin de aspecto mejora la resistencia a la tensin

1 00 80 60 40 20 0 0,05 0,1

0,1 5

0,2

0,25

0,3

fracci n Vo um rica de la carga

Efectos de las Cargas en las Propiedades Mecnicas de los Adhesivos

Tensin y Elongacin Interaccin con la matriz: a mayor interaccin la resistencia a la tensin puede mejorar Concentracin: la resistencia no guarda una relacin lineal con la concentracin de la carga. Se tiene una concentracin crtica Par carga-matriz: debera existir buena interaccin entre la carga y la matriz La elongacin es inversamente proporcional a la tensin, lo que significa que un incremento en la resistencia a la tensin con lleva a un decrecimiento en la elongacin

Efectos de las Cargas en las Propiedades Mecnicas de los Adhesivos

Mdulo de Elasticidad

E ! E o (1 2.5J 1.4J2 )Mdulo de Young2,4 2,2 2 ,8M dulo de Yooug

El modulo de Young E aumenta como aumenta la concentracin de la carga Los materiales rgidos ermiten redecir este com ortamiento a diferencia que cuando se aaden cargas no rgidas8

, 5 9 3 5

Talco

oncentracin de la carga ( / )

5 4 3 2

a O3 EPR, rac c in ,2 ,3 ,4

olum tric a de la c arga

Efectos de las Cargas en las Propiedades Mecnicas de los Adhesivos

Mdulo de FlexibilidadLas cargas contribuyen al incremento de la rigidez La flexin depende del tamao y forma de partculas. A mayor tamao mayor mdulo de Flexin A mayor relacin de aspecto mayor es el mdulo de Flexinerlas de vidrio

dulo de flexibilidad G a

esistencia a la Flexin a

fraccin olum trica de la carga volum trico de carga

mica a= w ollastonita a= a a=

Fibras de vidrio

vidrio a=

Efectos de las Cargas en las Propiedades Mecnicas de los Adhesivos

Resistencia al impactoTamao de partculas: dentro de un cierto rango un aumento del tamao de partcula aumenta la resistencia al impacto. Forma de partcula: el uso de fibras es el mtodo mas exitoso para mejorar esta propiedad Rigidez de la partcula: partculas huecas y cargas con baja dureza restan resistencia al impacto Concentracin: en cargas que mejoran esta propiedad a mayor concentracin mayor resistencia Nucleacin: La presencia de cargas con agentes de nucleacin contribuyen a cambios en la cristalinidad, lo que puede conducir a mejorar la resistencia al impacto

Efectos de las Cargas en las Propiedades Mecnicas de los Adhesivos

DurezaSe tiene poca data del efecto de las cargas sobre la dureza pero la que esta disponible indica que la adicin de cargas incrementa esta propiedad Cargas con un tamao de partcula relativamente grande no interactan y por lo tanto el efecto sobre la dureza del material se debe a la dureza como tal de la carga. Cuando se usan cargas con grados semi-reforzados se observan mejores resultados en cuanto a dureza. Esto se debe a a la formacin de una intercapa con propiedades mecnicas similares a la carga. En este caso, el tamao real de partcula se ve aumentado por una capa fijada por adsorcin. Esto lleva a la formacin de reticulaciones fsicas, las cuales reforzarn

Efectos de las Cargas en las Propiedades Mecnicas de los Adhesivos

Fuerza al rasgado1. Formando obstculos en la trayectoria del rasgado lo cual interrumpe la superficie lisa y cambia la direccin de la grieta 2. Interactuando con la matriz y adhirindose a ella de tal modo que la tensin es transferida a la matriz sobre una alta rea superficial Una carga con alta area superficial incrementa la interaccin con la matriz Las fibras por su alta relacin de aspecto son las mas eficientes para mejorar la fuerza de rasgado En cuanto a la cantidad de carga se tiene un valor optimo para alcanzar el mejor funcionamiento. Este valor debe llevar a la formacin de una monocapa sobre la matriz.

Efectos de las Cargas en las Propiedades Mecnicas de los Adhesivos

Resistencia a la FracturaEsta cualidad de los materiales depende de todas las propiedades mencionadas anteriormente. Por lo tanto, las cargas son factores determinantes en la resistencia a la fractura. Dependiendo del: Tamao de partcula Grado de adhesin a la matriz Concentracin de la carga Es imposible predecir un comportamiento o una tendencia, ya que es un conjunto de factores los que llevan o no a la fractura

Efectos de las Cargas en las Propiedades Mecnicas de los Adhesivos

FatigaLa falla ocurre en dos pasos: 1. Iniciacin de la grieta 2. Propagacin de la grieta

Las cargas pueden interferir de manera positiva en el paso de propagacin y por restarle homogeneidad a la matriz contribuye en la iniciacin de la grieta. Si la matriz tiene un carcter quebradizo, la resistencia a la fatiga depende de la iniciacin de la grieta. En matrices flexibles la resistencia a la propagacin de la grieta es grande, Por lo tanto la introduccin de un sitio de iniciacin de la grieta, no es tan grave en la resistencia a la fatiga.

Efectos de las Cargas en las Propiedades Mecnicas de los Adhesivos

AdhesinEn general, las cargas pueden incrementar la capacidad de adhesin de los plsticos hacia otros materiales si: Participan en el mecanismo de adhesin. Cambian las propiedades u orientacin del polmero Sin embargo, en muchos casos las cargas pueden: Disminuir la adhesin si no estn concentradas en la interfase. Incrementar el mdulo de los materiales (mayormente en la interfase). Incrementar la viscosidad (retardar la adherencia).

Efectos de las Cargas en las Propiedades Mecnicas de los Adhesivos

Deformacin Trmica La temperatura de distorsin de los plsticos puede ser mejorada con el uso de cargas La ganancia de los materiales reforzados se puede obtener en polmetros cristalinos. Las cargas fibrosas son mas efectivas que tienen forma de partculas

Contraccin El modulo de contraccin puede ser disminuido a la mitad de el valor para resinas no cargadas mediante la incorporacin de cargas. Una adicional reduccin puede ser alcanzada si la interaccin carga-matriz es aumentada. La reduccin ser mas o menos eficiente dependiendo de la carga y su forma.

Efectos de las Cargas en la reologa de los Adhesivos

ViscosidadIncrementando la cantidad de carga mejora la fuerza al corte y la viscosidad El incremento de la viscosidad con la adicin de cargas depende de el factor mximo de empaquetamiento,,

Jm!0.

6

Jm!0.25

iscosisdad

,

Jm!0.58

La velocidad de incremento depende de la relacin J / J

m

,

,

,

,

,

,

,

,

,

raccin volum trica

J

Efectos de las Cargas en la reologa de los Adhesivos

Viscosidad La viscosidad aumenta al principio de la mezcla pero cae continuamente corto tiempo despus, este rpido decrecimiento ocurre solo a comienzos del proceso.

iscosidad

iempo de mezclado min

Efectos de las Cargas en la reologa de los Adhesivos

FlujoEl flujo o fluidez de los materiales puede ajustarse a conveniencia, en la industria, por medio del uso de cargas, a fin de satisfacer los requerimientos. La fluidez puede tambin verse afectada de manera inversa por fenmenos relacionados con la presencia de las cargas en forma de suspensiones. Tales suspensiones son fluidos no Newtonianos con tensiones debidas a la fuerte interaccin de las partculas. Es de esperarse, que al aumentar la viscosidad, disminuya la fluidez; sin embargo esto depende de: La concentracin de la carga Factor de empaquetamiento

Efectos de las Cargas en la reologa de los Adhesivos

TorqueEl Torque incrementa a medida que la viscosidad aumenta, lo cual es un resultado tpico en un aumento de la cantidad de carga. La viscosidad de una mezcla cargada depende de: Forma y tamao Interaccin con la matrizTorque N m # "!

La naturaleza de la carga

Con el carbonato de magnesio se tiene baja interaccin matriz-carga

ontenido de carga

Para la fibra de vidrio el comportamiento extremo se debe a su alta relacin de aspecto

Fi ra de vidrio Wollastonita ar onato