Parte 1: Energía Superficial vs. Tensión Superficial
Un objeto sólido al entrar en contacto con un fluido genera diferentes reacciones que se relacionan con la morfología y estructura molecular tanto a nivel microscópico como macroscópico. Estos factores incluyen la rugosidad de la superficie del sustrato y las fuerzas intermoleculares dentro del fluido (los enlaces de hidrógeno y las fuerzas de Van der Waals) que nos brindan una buena primera aproximación de la capacidad de unión potencial entre un adhesivo y un sólido. Dado que muchas de estas características se encuentran a nivel molecular, es difícil anticipar cómo sería un adhesivo ideal. La capacidad de un adhesivo para extenderse por una superficie (también conocida como humectación) es probablemente la mejor y más fácil forma de identificar un adhesivo adecuado para un sustrato específico. Idealmente, un sustrato con alta energía superficial combinado con un adhesivo con baja tensión superficial tendrá buenas características de humectación, como se muestra en la figura 1 a continuación.
La goniometría del ángulo de contacto (ángulos formados por la intersección de los ejes longitudinales) es una técnica que mide el ángulo de contacto entre el fluido (el adhesivo) y el sólido (el sustrato). Un ángulo de contacto más pequeño se correlaciona con un mayor grado de humectación. Como regla general, cuando 10˚< Ɵ < 90˚, hay una humectación favorable, mientras que los ángulos donde Ɵ > 90˚ se relacionan con una mala humectación.
Se logra una buena humectación con un adhesivo que tenga la estructura y morfología molecular correctas y con una preparación adecuada de la superficie, donde el sustrato se limpia adecuadamente y se trata más para aumentar la energía superficial general. La Parte 2 de este informe técnico abordará las técnicas de pretratamiento de superficies utilizadas para mejorar la humectación de los adhesivos y la posterior adhesión.
Parte 2: Preparación de la superficie
El primer paso y probablemente el más importante de la preparación de la superficie es la limpieza de esta. Contaminantes como aceites, grasas, fundentes, polvo y subproductos de la corrosión pueden afectar negativamente el contacto entre el sustrato y el adhesivo, reduciendo así la capacidad del adhesivo para saturar la superficie. Antes de cualquier tratamiento de superficie posterior, se deben eliminar todas las impurezas de la superficie. Por ejemplo, al lijar antes de limpiar cualquier aceite o grasa en una superficie porosa, los contaminantes pueden penetrar más profundamente en el sustrato y causar problemas de adhesión una vez que el aceite se libera a la superficie. Al elegir los agentes de limpieza correctos, se debe considerar tanto el material del sustrato como el tipo de contaminación. Los solventes orgánicos como las cetonas son excelentes para remover los contaminantes polares como las sales fundentes; sin embargo, potencialmente pueden dañar ciertos termoplásticos y hacer que se ablanden o se empañen. Es necesario revisar que limpiadores son adecuados para los diferentes sustratos y tipos de contaminación presentes.
En algunos casos, la limpieza por sí sola no es suficiente para una superficie adecuada para la adhesión. En esos casos, es necesario tratar la superficie con diferentes métodos, que podemos clasificar en: mecánicos, químicos y físicos.
Métodos Mecánicos
Los métodos mecánicos de preparación de las superficies, aumentan el área superficial de contacto del sustrato, dando al adhesivo más puntos de contacto para el ensamble con el sustrato. La forma más sencilla de aumentar la superficie es lijando; sin embargo, el sanblasteado (pulido con chorro de arena) o abrasión de la superficie son otras opciones cuando se dispone de equipo especializado. Algunos inconvenientes de los métodos mecánicos son la apariencia visual de la superficie y que cualquier residuo generado debe eliminarse de la superficie con una limpieza adicional, lo que agrega tiempo, mano de obra y materiales adicionales al proceso.
Grabado químico
En esta técnica, el sustrato se sumerge en un baño líquido que ataca la superficie creando imperfecciones como en los métodos mecánicos. Con las superficies metálicas, los ácidos inician la formación de picaduras y generan grupos de hidróxido a lo largo de la superficie que pueden unirse covalentemente con el adhesivo para formar enlaces adhesivos más resistentes. Los plásticos se pueden grabar con disolventes orgánicos fuertes como cetonas y ésteres para aumentar la energía superficial.
Método físico
Las técnicas en este método incluyen tratamiento con plasma, llama y corona. El grabado con plasma cambia la reactividad química de los átomos en la capa más externa del sustrato, lo que permite la unión covalente entre la superficie y el adhesivo. El tratamiento con llama logra el mismo objetivo, pero utiliza una reacción de combustión en lugar de gas ionizado para cambiar la química de los átomos superficiales más externos. Por último, el tratamiento corona utiliza una descarga corona de alta frecuencia que descompone las moléculas de oxígeno en oxígeno atómico, que puede reaccionar químicamente con los tratamientos superficiales, incluidos los revestimientos y adhesivos.
Promotores
Los promotores de adhesión son sustancias que se aplican sobre la superficie del sustrato antes de aplicar un recubrimiento o adhesivo. Estos compuestos se adhieren fuertemente al sustrato en la capa superior, pero carecen de las propiedades de curado del adhesivo y, por lo tanto, no se pueden usar como un producto independiente para lograr la adhesión. Se debe tener especial consideración con el tipo de sustrato ya que la eficacia del promotor de adherencia varía dependiendo del sustrato y adhesivo utilizados. Un silano, por ejemplo, es muy eficaz para adherirse al vidrio; sin embargo, no es un promotor de adhesión ideal para el metal, que a menudo utiliza compuestos químicos epoxi o alquídicos como promotores. Los formuladores de productos terminados como adhesivos y recubrimientos a menudo agregan promotores de adhesión en sus formulaciones para ofrecer productos con adhesión sin imprimación para una mayor facilidad de aplicación. MG Chemicals tiene varias formulaciones de adhesivos que se adhieren a varios sustratos como vidrio, metal, madera y plástico sin necesidad de aplicar un promotor de adhesión.
Si requieres información técnica, contacta a Uniones Adhesivas, distribuidor autorizado de MG Chemicals.
