TECNOLOGIA - ADHESIVOS DE BASE ACUOSA

El hombre primitivo, descubrió y utilizó los primeros adhesivos; sustancias pegajosas, como la miel, cera de abejas, huevos, sangre, arcilla y breas húmedas, les permitían unir elementos.
Mas tarde las proteínas de la piel y los huesos fueron utilizadas por los egipcios para el pegado y recubrimiento de la madera.

Los mongoles, en Asia, utilizaban un compuesto de cuernos y limoneros, como cola adhesiva, que les permitía laminar las maderas de sus poderosos arcos.

Ya en el siglo XIX, los químicos, modificaron las sustancias naturales para producir adhesivos. La vulcanización del caucho fundó una nueva industria. La reacción de fenoles y aldehídos produjo adhesivos fenólicos. La caseína se utilizó para producir un adhesivo duro muy resistente al agua.

La química de polímeros en el siglo XX, trajo un profundo cambio en la sociedad, produciendo una familia interminable de polímeros termoplásticos.
Hoy los adhesivos y su diversidad, son esenciales en la producción de casi todos los productos que se utilizan.

La actualidad de los adhesivos
Un adhesivo es un material no metálico, capaz de unir diversos sustratos superficialmente, mediante fuerzas internas (cohesión y adhesión).
La fuerza de adhesión actúa en las superficies de contacto entre dos sustratos iguales o diferentes. Las fuerzas de pegado son generadas en la interfase entre el sustrato (adherente) y el adhesivo.
La fuerza interna de la película de adhesivo (su estructura), se la denomina cohesión.

La cohesión es la fuerza que ejercen entre si las moléculas; esta película de adhesivo debe estar fuertemente unida a la superficie adhesivada, a fin de resistir tensiones y evitar la delaminación.
Algunos factores a considerar en el funcionamiento de los adhesivos

No existen superficies totalmente lisas. Cuando se aplica el adhesivo a la superficie del soporte, este fluye hacia los microporos existentes. Al secarse se entrelaza en dicha superficie.

En sustratos muy porosos como el papel, cartulina, cartón, cuero, el adhesivo
penetra en dichos microporos y se une firmemente. En sustratos no porosos
como el plástico, metal, cuya superficie esta mas cohesionada se limita la
eficacia del contacto o acercamiento.

La tensión superficial critica, propiedad de todos los sustratos, indica que un
adhesivo de menor tensión superficial debe utilizarse para asegurar que el
sustrato se humecte y permita producir el contacto intimo asegurando la
adhesión.

La atracción molecular o fuerzas de Van der Waals, producen el pegado o
cohesión molecular de los estados líquidos y sólidos a través de adhesiones
químicas, electroestáticas, covalentes, metálicas, etc.

Todos los sustratos tienen algún grado de polaridad, según su naturaleza química.

Estas fuerzas electroestáticas conforman una capa eléctrica; en la interfase de
adhesión, las fuerzas positivas y negativas se atraen mutuamente.

Los sustratos desarrollan pegados o adhesiones fuertes, en particular cuando el
adhesivo y el sustrato son compatibles en composición polimérica, teniendo
largas cadenas moleculares con capacidad de movimiento.

En la mayoría de los pegados, la superficie real que esta siendo adherida, no es un material puro, sino un compuesto de materiales. Existen en ella, una saturación de humedad, con contaminaciones de aceites y polvos, su presencia disminuye la fuerza de pegado o adherencia.

Fuerza de pegado o adherencia
Es la cantidad de fuerza necesaria para romper una unión. La ruptura se produce en el punto mas débil del sistema. La fuerza de adhesión es característica de cada sustrato (adhesión específica). Diferentes sustratos requieren diferentes adhesivos.

Para que la fuerza de adhesión sea eficiente y actué correctamente sobre el sustrato, es necesario que el sustrato sea humectado completamente por el adhesivo.

Tensión superficial-humectabilidad
Una perfecta humectabilidad la proporcionan solo líquidos de baja tensión superficial. Por ello todos los adhesivos deben ser líquidos en el momento de la aplicación.

Los adhesivos sólidos deben poder pasar a una fase liquida, por disolución, dispersión, o derretimiento antes de ser aplicados.

Cuanto mas fácilmente el adhesivo humecte el sustrato, mayor será la adhesión adquirida. Un excelente pegado exige una baja tensión superficial del adhesivo y una alta tensión superficial del sustrato.

Factores que influyen en la fuerza de pegado.
*La composición química del adhesivo y del sustrato.
*La limpieza del sustrato (libre de impurezas, etc.).
*La fuerza interna del sustrato y su capacidad para resistir esfuerzos.
*La capacidad de la película de adhesivo para soportar esfuerzos.
*Requerimientos de un buen adhesivo
*Capacidad de pegar firmemente un sustrato.
*Los diseños con superficies difíciles de pegar limitan la elección del adhesivo.
*No atacar o degradar el o los sustrato, una vez aplicados.
*Algunos adhesivos pegan pero debilitan al sustrato, lo que produce una falla prematura.
*La fuerza de pegado debe ser acorde a los requerimientos del diseño.
*No es necesario romper el sustrato para que el pegado entre superficies se produzca.
*Que el tiempo de curado/secado, permita una veloz acumulación de fuerza.
*Balanceando entre un alistamiento rápido y las necesidades de uso.

Tipos de adhesivos
Los adhesivos de base acuosa, son soluciones dispersas o solubles en agua. Cola animal, almidones, dextrinas y alcoholes polivinilicos pertenecen a esta clase. Otros necesitan la ayuda de caseínas, lacas, copolimeros de vinilo o acrilatos que contienen grupos carboxyl.

Adhesivos base almidón
El almidón es un polímero natural, que produce adhesivos con excelente
afinidad a superficies polares como la celulosa. Como resultado de su origen,
estructura, carácter hidrofilico y facilidad de dispersión, es sensible a el agua y
propenso a ser atacado por microorganismos.

Adhesivos base dextrina
Las dextrinas son carbohidratos solubles, gomosos, formados por la descomposición del almidón, la acción del calor, ácidos o encimas.

Adhesivos de dispersión
Las dispersiones acuosas de resinas termoplasticas insolubles, de 1 a 5 micrones de diámetro, se consideran adhesivos de dispersión. Estas dispersiones contienen agentes de dispersión, de humectación, plastificantes, catalíticos, etc.
Ventajas y limitaciones de los adhesivos PVA

Ventajas
*Mejor distribución del esfuerzo.
*El esfuerzo se distribuye sobre toda la superficie pegada comparada con la concentración de esfuerzo que se produce en una unión mecánica.
*Los polímeros son flexibles y pueden absorber esfuerzo.
*Mayor área de resistencia al esfuerzo.
*Alta resistencia a la fatiga.
*Aíslan y sellan los sustratos con una película de polimérica.
*Mayor fuerza comparada, en la relación peso.
*Aunque los adhesivos se emplean sobre una gran superficie, la cantidad que se
necesita para proveer la fuerza, por lo general pesa menos.
*Mejor distribución del esfuerzo.
*Permite que se utilicen sustratos mas livianos.

Desventajas
*No existe un adhesivo universal.
*Cada proceso de manufactura determina que adhesivo se requiere.
*La fuerza de los adhesivos es direccional.
*Son resistentes a la tracción y más fuertes al cizallado que al delaminado.
*La preparación de su superficie es esencial.
*Una adhesión buena y consistente depende de la superficie del sustrato.
*Factores que afectan el tiempo de secado. La inadecuada evaporación de sus solventes (agua, etc.).

Felix Aracri, CEO de FCA Consultants Co.