Adhesivo - Adhesive

Adhesivo de nitrocelulosa dispensado desde un tubo

El adhesivo , también conocido como pegamento , cemento , mucílago o pasta , es cualquier sustancia no metálica que se aplica a una o ambas superficies de dos elementos separados que los une y resiste su separación. Hoy en día existen adhesivos lo suficientemente fuertes como para reemplazar remaches y soldaduras mediante un proceso llamado hotmelt.

El uso de adhesivos ofrece ciertas ventajas frente a otras técnicas de encuadernación como la costura , los cierres mecánicos o la soldadura . Estos incluyen la capacidad de unir diferentes materiales, la distribución más eficiente de la tensión a través de una junta, la rentabilidad de un proceso fácilmente mecanizado y una mayor flexibilidad en el diseño. Las desventajas del uso de adhesivos incluyen una menor estabilidad a altas temperaturas, una relativa debilidad en la unión de objetos grandes con una pequeña superficie de unión y una mayor dificultad para separar objetos durante la prueba. Los adhesivos se organizan típicamente por el método de adhesión seguido de reactivo o no reactivo , un término que se refiere a si el adhesivo reacciona químicamente para endurecerse. Alternativamente, se pueden organizar por su fase física inicial o si su stock crudo es de origen natural o sintético.

Los adhesivos se pueden encontrar de forma natural o sintética. El primer uso humano de sustancias similares a adhesivos fue hace aproximadamente 200.000 años, cuando los neandertales producían alquitrán a partir de la destilación seca de la corteza de abedul para su uso en la unión de herramientas de piedra a mangos de madera. Las primeras referencias a los adhesivos en la literatura aparecieron aproximadamente en el año 2000 a. C. Los griegos y romanos hicieron grandes contribuciones al desarrollo de adhesivos. En Europa, el pegamento no se utilizó mucho hasta el período 1500-1700 d. C. Desde entonces hasta la década de 1900, los aumentos en el uso y descubrimiento de adhesivos fueron relativamente graduales. Solo desde el siglo pasado se ha acelerado rápidamente el desarrollo de adhesivos sintéticos y la innovación en el campo continúa hasta el presente.

Historia

Una reconstrucción del hacha de Ötzi , que usaba brea como adhesivo.
Cera de abejas
Moderna fábrica de cal apagada en Ucrania
Pegamento animal líquido
Preparación de cola de caseína

El primer uso conocido de adhesivos se descubrió en el centro de Italia cuando se encontraron dos escamas de piedra parcialmente cubiertas con alquitrán de corteza de abedul y una tercera piedra descubierta de la era del Pleistoceno medio (hace unos 200.000 años). Se cree que este es el uso humano más antiguo descubierto de piedras talladas en alquitrán .

El adhesivo de alquitrán de corteza de abedul es un adhesivo simple de un componente. Un estudio de 2019 mostró que la producción de alquitrán de abedul puede ser un proceso muy simple, que simplemente involucra la quema de corteza de abedul cerca de superficies verticales lisas en condiciones de aire libre. Aunque son lo suficientemente pegajosos, los adhesivos a base de plantas son frágiles y vulnerables a las condiciones ambientales. El primer uso de adhesivos compuestos se descubrió en Sibudu, Sudáfrica. Aquí, se descubrieron segmentos de piedra de 70.000 años que alguna vez se insertaron en los mangos del hacha cubiertos con un adhesivo compuesto de goma vegetal y ocre rojo (óxido de hierro natural), ya que agregar ocre a la goma vegetal produce un producto más fuerte y protege la goma de desintegrarse. en condiciones de humedad. La capacidad de producir adhesivos más fuertes permitió a los humanos de la Edad de Piedra media unir segmentos de piedra a palos en mayores variaciones, lo que condujo al desarrollo de nuevas herramientas.

Se han encontrado ejemplos más recientes de uso de adhesivos por humanos prehistóricos en los sitios de enterramiento de tribus antiguas. Los arqueólogos que estudiaron los sitios encontraron que hace aproximadamente 6.000 años los miembros de la tribu habían enterrado a sus muertos junto con alimentos encontrados en vasijas de arcilla rotas reparadas con resinas de árboles. Otra investigación realizada por arqueólogos descubrió el uso de cementos bituminosos para sujetar globos oculares de marfil a estatuas en templos babilónicos que datan aproximadamente del 4000 a. C.

En 2000, un documento reveló el descubrimiento de un hombre de 5.200 años apodado el "hombre de hielo tirolés " o "Ötzi", que se conservó en un glaciar cerca de la frontera entre Austria e Italia. Varias de sus pertenencias fueron encontradas con él, incluidas dos flechas con puntas de flecha de pedernal y un hacha de cobre, cada una con evidencia de pegamento orgánico utilizado para conectar la piedra o las partes metálicas a los ejes de madera. El pegamento se analizó como brea , que requiere el calentamiento de alquitrán durante su producción. La recuperación de este alquitrán requiere una transformación de la corteza de abedul mediante calor, en un proceso conocido como pirólisis.

Las primeras referencias a los adhesivos en la literatura aparecieron aproximadamente en el año 2000 a. C. Se encuentran más registros históricos del uso de adhesivos desde el período que abarca 1500-1000 aC. Los artefactos de este período incluyen pinturas que representan operaciones de encolado de madera y un ataúd hecho de madera y pegamento en la tumba del rey Tutankamón . Otros artefactos del antiguo Egipto emplean pegamento animal para pegar o plastificar. Se cree que dicha laminación de madera para arcos y muebles ha prolongado su vida útil y se logró utilizando colas a base de caseína (proteína de la leche). Los antiguos egipcios también desarrollaron pastas a base de almidón para unir el papiro a la ropa y un yeso de material similar a París hecho de yeso calcinado.

Desde el 1 al 500 d.C., los griegos y los romanos hicieron grandes contribuciones al desarrollo de adhesivos. Se desarrollaron el enchapado de madera y la marquetería, se refinó la producción de colas para animales y pescado y se utilizaron otros materiales. Se utilizaron pastas a base de huevo para unir hojas de oro que incorporaron varios ingredientes naturales como sangre, huesos, piel, leche, queso, verduras y granos. Los griegos comenzaron a usar cal apagada como mortero, mientras que los romanos avanzaron en el desarrollo del mortero mezclando cal con ceniza volcánica y arena. Este material, conocido como cemento puzolánico , se utilizó en la construcción del Coliseo y Panteón romanos. Los romanos también fueron las primeras personas que se sabe que usaron alquitrán y cera de abejas como masilla y sellador entre las tablas de madera de sus barcos y barcos.

En Asia Central, el ascenso de los mongoles aproximadamente en el año 1000 d.C. se puede atribuir en parte al buen alcance y poder de los arcos de las hordas de Genghis Khan. Estos arcos estaban hechos de un núcleo de bambú, con cuerno en el vientre (mirando hacia el arquero) y tendones en la espalda, unidos con pegamento animal .

En Europa, el pegamento cayó en desuso hasta el período 1500-1700 d. C. En ese momento, fabricantes de muebles y muebles de renombre mundial como Thomas Chippendale y Duncan Phyfe comenzaron a utilizar adhesivos para mantener unidos sus productos. En 1690, se estableció la primera planta comercial de cola en los Países Bajos. Esta planta producía colas a partir de pieles de animales. En 1750, se emitió la primera patente británica de pegamento para el pegamento de pescado. Las siguientes décadas del siglo siguiente fueron testigos de la fabricación de colas de caseína en fábricas alemanas y suizas. En 1876, se otorgó la primera patente estadounidense (número 183.024) a los hermanos Ross para la producción de pegamento de caseína.

Los primeros sellos postales de EE. UU. Utilizaron adhesivos a base de almidón cuando se emitieron en 1847. La primera patente de EE. UU. (Número 61.991) sobre el adhesivo de dextrina (un derivado del almidón) se emitió en 1867.

El caucho natural se utilizó por primera vez como material para adhesivos a partir de 1830, lo que marcó el punto de partida del adhesivo moderno. En 1862, se emitió una patente británica (número 3288) para el enchapado de metal con latón por electrodeposición para obtener una unión más fuerte al caucho. El desarrollo del automóvil y la necesidad de amortiguadores de caucho requirieron uniones de caucho y metal más fuertes y duraderas. Esto estimuló el desarrollo de caucho ciclado tratado con ácidos fuertes. En 1927, este proceso se utilizó para producir cementos de caucho termoplásticos a base de solventes para la unión de metal a caucho.

Los adhesivos pegajosos a base de caucho natural se utilizaron por primera vez en un soporte por Henry Day (patente de EE.UU. 3.965) en 1845. Más tarde, este tipo de adhesivos se utilizaron en cintas quirúrgicas y eléctricas con soporte de tela. En 1925, nació la industria de las cintas sensibles a la presión. Hoy en día, las notas adhesivas, la cinta adhesiva y otras cintas son ejemplos de adhesivos sensibles a la presión (PSA).

Un paso clave en el desarrollo de plásticos sintéticos fue la introducción de un plástico termoestable conocido como fenólico de baquelita en 1910. En dos años, se aplicó resina fenólica a la madera contrachapada como barniz de revestimiento. A principios de la década de 1930, los fenólicos ganaron importancia como resinas adhesivas.

Las décadas de 1920, 1930 y 1940 fueron testigos de grandes avances en el desarrollo y producción de nuevos plásticos y resinas debido a la Primera y Segunda Guerra Mundial. Estos avances mejoraron enormemente el desarrollo de adhesivos al permitir el uso de materiales recientemente desarrollados que exhibían una variedad de propiedades. Con necesidades cambiantes y tecnología en constante evolución, el desarrollo de nuevos adhesivos sintéticos continúa hasta el presente. Sin embargo, debido a su bajo costo, los adhesivos naturales todavía se utilizan con mayor frecuencia.

Importancia economica

Con el paso del tiempo y durante su desarrollo, los adhesivos han ganado una posición estable en un número creciente de procesos de producción. Casi no hay ningún producto en nuestro entorno que no contenga al menos un adhesivo, ya sea la etiqueta de una botella de bebida, los revestimientos protectores de los automóviles o los perfiles de los marcos de las ventanas. Los investigadores de mercado pronosticaron una facturación de casi 50.000 millones de dólares para el mercado global de adhesivos en 2019. En particular, el desarrollo económico de países emergentes como China, India, Rusia y Brasil provocará una creciente demanda de adhesivos en el futuro.

Tipos

Los adhesivos se organizan típicamente por el método de adhesión. Estos luego se organizan en adhesivos reactivos y no reactivos, lo que se refiere a si el adhesivo reacciona químicamente para endurecerse. Alternativamente, se pueden organizar según si la materia prima es de origen natural o sintético, o según su fase física inicial .

Por reactividad

No reactivo

El secado

Hay dos tipos de adhesivos que se endurecen por secado: adhesivos basados en disolventes y adhesivos de dispersión de polímero , también conocidos como adhesivos de emulsión . Los adhesivos a base de solventes son una mezcla de ingredientes (típicamente polímeros ) disueltos en un solvente . El pegamento blanco , los adhesivos de contacto y los cementos de caucho son miembros de la familia de adhesivos de secado . A medida que el solvente se evapora, el adhesivo se endurece. Dependiendo de la composición química del adhesivo, se adherirán a diferentes materiales en mayor o menor grado.

Los adhesivos de dispersión de polímeros son dispersiones de color blanco lechoso a menudo basadas en acetato de polivinilo (PVAc). Se utilizan ampliamente en las industrias de la madera y el embalaje. También se utilizan con telas y componentes a base de tela, y en productos de ingeniería como conos de altavoz.

Sensible a la presión

Los adhesivos sensibles a la presión (PSA) forman una unión mediante la aplicación de una ligera presión para unir el adhesivo con el adherente. Están diseñados para tener un equilibrio entre el flujo y la resistencia al flujo. La unión se forma porque el adhesivo es lo suficientemente suave para fluir (es decir, "húmedo") al adherente. La unión tiene fuerza porque el adhesivo es lo suficientemente duro para resistir el flujo cuando se aplica tensión a la unión. Una vez que el adhesivo y el adherente están muy cerca, las interacciones moleculares, como las fuerzas de van der Waals , se involucran en la unión, contribuyendo significativamente a su resistencia final.

Los PSA están diseñados para aplicaciones permanentes o removibles. Los ejemplos de aplicaciones permanentes incluyen etiquetas de seguridad para equipos eléctricos, cinta de aluminio para conductos de HVAC , ensamblaje de molduras interiores de automóviles y películas amortiguadoras de sonido / vibración. Algunos PSA permanentes de alto rendimiento exhiben altos valores de adhesión y pueden soportar kilogramos de peso por centímetro cuadrado de área de contacto, incluso a temperaturas elevadas. Inicialmente, los PSA permanentes pueden ser removibles (por ejemplo, para recuperar productos mal etiquetados) y construir adhesión a una unión permanente después de varias horas o días.

Los adhesivos removibles están diseñados para formar una unión temporal, e idealmente se pueden remover después de meses o años sin dejar residuos en el adherente. Los adhesivos removibles se utilizan en aplicaciones tales como películas de protección de superficies, cintas adhesivas , papeles para marcadores y notas, etiquetas de códigos de barras, etiquetas de marcado de precios, materiales gráficos promocionales y para el contacto con la piel (apósitos para el cuidado de heridas, electrodos de electrocardiograma, esparadrapo deportivo, analgésicos y medicamentos transdérmicos parches, etc.). Algunos adhesivos removibles están diseñados para pegarse y despegarse repetidamente. Tienen poca adherencia y, por lo general, no pueden soportar mucho peso. El adhesivo sensible a la presión se utiliza en las notas Post-it .

Los adhesivos sensibles a la presión se fabrican con un vehículo líquido o en forma 100% sólida. Los artículos se fabrican a partir de adhesivos adhesivos líquidos recubriendo el adhesivo y secando el disolvente o el portador de agua. Pueden calentarse más para iniciar una reacción de reticulación y aumentar el peso molecular . Los PSA 100% sólidos pueden ser polímeros de baja viscosidad que se recubren y luego reaccionan con radiación para aumentar el peso molecular y formar el adhesivo, o pueden ser materiales de alta viscosidad que se calientan para reducir la viscosidad lo suficiente para permitir el recubrimiento y luego se enfrían hasta su final. formulario. La principal materia prima de los PSA son los polímeros a base de acrilato .

Contacto

Los adhesivos de contacto se utilizan en uniones fuertes con alta resistencia al cizallamiento, como laminados , como la unión de formica a un mostrador de madera, y en el calzado , como para unir suelas a la parte superior. El caucho natural y el policloropreno (neopreno) son adhesivos de contacto de uso común. Ambos elastómeros experimentan cristalización por deformación .

Los adhesivos de contacto deben aplicarse a ambas superficies y dejarse secar un tiempo antes de que las dos superficies se junten. Algunos adhesivos de contacto requieren hasta 24 horas para secarse antes de que las superficies se mantengan juntas. Una vez que las superficies se juntan, la unión se forma muy rápidamente. Por lo general, no es necesario aplicar presión durante mucho tiempo, por lo que hay menos necesidad de abrazaderas .

Caliente
Una pistola de pegamento, un ejemplo de adhesivo caliente.

Los adhesivos en caliente , también conocidos como adhesivos de fusión en caliente , son termoplásticos aplicados en forma fundida (en el rango de 65–180 ° C) que solidifican al enfriarse para formar uniones fuertes entre una amplia gama de materiales. Los termofusibles a base de etileno-acetato de vinilo son particularmente populares para la artesanía debido a su facilidad de uso y la amplia gama de materiales comunes que pueden unir. Una pistola de pegamento (que se muestra a la derecha) es un método para aplicar adhesivos calientes. La pistola de pegamento derrite el adhesivo sólido y luego permite que el líquido pase a través de su cañón hacia el material, donde se solidifica.

El pegamento termoplástico puede haber sido inventado alrededor de 1940 por Procter & Gamble como una solución al problema de que los adhesivos a base de agua, que se usaban comúnmente en los empaques en ese momento, fallaban en climas húmedos y provocaban que los paquetes se abrieran.

Anaeróbico

Los adhesivos anaeróbicos curan cuando entran en contacto con metales, en ausencia de oxígeno. Funcionan bien en un espacio estrecho, como cuando se usan como líquido bloqueador de roscas .

De varias partes

Los adhesivos multicomponente se endurecen mezclando dos o más componentes que reaccionan químicamente. Esta reacción hace que los polímeros se reticulen en acrilatos , uretanos y epoxis (consulte Polímero termoendurecible ) .

Existen varias combinaciones comerciales de adhesivos multicomponente en uso en la industria. Algunas de estas combinaciones son:

  • Resina de poliéster - resina de poliuretano
  • Polioles - resina de poliuretano
  • Polímeros acrílicos - resinas de poliuretano

Los componentes individuales de un adhesivo multicomponente no son adhesivos por naturaleza. Los componentes individuales reaccionan entre sí después de mezclarse y muestran una adhesión total solo al curar. Las resinas multicomponente pueden ser a base de solvente o sin solvente. Los disolventes presentes en los adhesivos son un medio para el poliéster o la resina de poliuretano. El solvente se seca durante el proceso de curado.

Adhesivos premezclados y congelados

Los adhesivos premezclados y congelados (PMF) son adhesivos que se mezclan, desairean, envasan y congelan. Como es necesario que los PMF permanezcan congelados antes de su uso, una vez que se congelan a −80 ° C, se envían con hielo seco y deben almacenarse a −40 ° C o menos. Los adhesivos PMF eliminan los errores de mezcla por parte del usuario final y reducen la exposición de los agentes de curado que pueden contener irritantes o toxinas. Los PMF se introdujeron comercialmente en la década de 1960 y se utilizan comúnmente en la industria aeroespacial y de defensa.

Una parte

Los adhesivos de un componente se endurecen mediante una reacción química con una fuente de energía externa, como la radiación , el calor y la humedad .

Los adhesivos de curado por luz ultravioleta (UV) , también conocidos como materiales de curado por luz (LCM), se han vuelto populares en el sector de la fabricación debido a su rápido tiempo de curado y su fuerte fuerza de unión. Los adhesivos fotopolimerizables pueden curar en tan solo un segundo y muchas formulaciones pueden unir sustratos (materiales) diferentes y soportar temperaturas extremas. Estas cualidades hacen que los adhesivos de curado UV sean esenciales para la fabricación de artículos en muchos mercados industriales como la electrónica, las telecomunicaciones, la medicina, la aeroespacial, el vidrio y la óptica. A diferencia de los adhesivos tradicionales, los adhesivos de curado por luz UV no solo unen materiales entre sí, sino que también se pueden usar para sellar y recubrir productos. Generalmente son de base acrílica.

Los adhesivos de curado por calor consisten en una mezcla prefabricada de dos o más componentes. Cuando se aplica calor, los componentes reaccionan y se entrecruzan. Este tipo de adhesivo incluye epoxis termoendurecibles , uretanos y poliimidas .

Los adhesivos de curado por humedad curan cuando reaccionan con la humedad presente en la superficie del sustrato o en el aire. Este tipo de adhesivo incluye cianoacrilatos y uretanos .

Por origen

Natural

Los adhesivos naturales están hechos de fuentes orgánicas como almidón vegetal ( dextrina ), resinas naturales o animales (por ejemplo, la proteína de la leche, caseína y colas de animales a base de pieles ). Suelen denominarse bioadhesivos .

Un ejemplo es una pasta simple hecha cocinando harina en agua. Los adhesivos a base de almidón se utilizan en la producción de cartón ondulado y sacos de papel, bobinado de tubos de papel y adhesivos para papel tapiz . El pegamento de caseína se utiliza principalmente para adherir etiquetas de botellas de vidrio. Las colas para animales se han utilizado tradicionalmente en la encuadernación, la unión de madera y muchas otras áreas, pero ahora son reemplazadas en gran medida por colas sintéticas, excepto en aplicaciones especializadas como la producción y reparación de instrumentos de cuerda. La albúmina elaborada a partir del componente proteico de la sangre se ha utilizado en la industria de la madera contrachapada . La masonita , un tablero de madera, se unió originalmente con lignina de madera natural , un polímero orgánico , aunque la mayoría de los tableros de partículas modernos, como el MDF, usan resinas termoendurecibles sintéticas.

Sintético

Los adhesivos sintéticos se basan en elastómeros , termoplásticos , emulsiones y termoestables . Ejemplos de adhesivos termoendurecibles son: epoxi , poliuretano , cianoacrilato y polímeros acrílicos . El primer adhesivo sintético producido comercialmente fue Karlsons Klister en la década de 1920.

Solicitud

Los aplicadores de diferentes adhesivos se diseñan de acuerdo con el adhesivo que se utiliza y el tamaño del área a la que se aplicará el adhesivo. El adhesivo se aplica a uno o ambos materiales que se unen. Las piezas se alinean y se agrega presión para ayudar en la adhesión y eliminar la unión de las burbujas de aire.

Las formas comunes de aplicar un adhesivo incluyen cepillos, rodillos, películas o gránulos, pistolas rociadoras y pistolas aplicadoras ( por ejemplo , pistola de calafateo ). Todos estos se pueden utilizar de forma manual o automatizada como parte de una máquina.

Mecanismos de adherencia

Para que un adhesivo sea eficaz, debe tener tres propiedades principales. Debe poder mojar el sustrato . Debe aumentar su resistencia después de la aplicación y finalmente debe ser capaz de transmitir carga entre las dos superficies / sustratos a adherir.

La adhesión, la unión entre el adhesivo y el sustrato puede ocurrir por medios mecánicos, en los que el adhesivo se abre camino en los pequeños poros del sustrato, o por uno de varios mecanismos químicos. La fuerza de la adhesión depende de muchos factores, incluidos los medios por los que se produce.

En algunos casos, se produce una unión química real entre el adhesivo y el sustrato. En otros, las fuerzas electrostáticas, como en la electricidad estática, mantienen unidas las sustancias. Un tercer mecanismo involucra las fuerzas de van der Waals que se desarrollan entre moléculas. Un cuarto medio implica la difusión del pegamento en el sustrato con ayuda de la humedad, seguida de un endurecimiento.

Métodos para mejorar la adherencia.

La calidad de la unión del adhesivo depende en gran medida de la capacidad del adhesivo para cubrir (mojar) eficientemente el área del sustrato. Esto sucede cuando la energía superficial del sustrato es mayor que la energía superficial del adhesivo. Sin embargo, los adhesivos de alta resistencia tienen una alta energía superficial. Por tanto, su aplicación es problemática para materiales de baja energía como los polímeros . Para resolver este problema, se puede utilizar un tratamiento de superficie para aumentar la energía de la superficie como un paso de preparación antes de la unión adhesiva. Es importante destacar que la preparación de la superficie proporciona una superficie reproducible que permite resultados de unión consistentes. Las técnicas de activación de superficies comúnmente utilizadas incluyen la activación por plasma , el tratamiento con llama e imprimación química húmeda.

Falla

La falla de la junta adhesiva puede ocurrir en diferentes lugares

Hay varios factores que pueden contribuir al fallo de dos superficies adheridas. La luz solar y el calor pueden debilitar el adhesivo. Los solventes pueden deteriorar o disolver el adhesivo. Las tensiones físicas también pueden provocar la separación de superficies. Cuando se somete a una carga, el desprendimiento puede ocurrir en diferentes lugares de la junta adhesiva. Los principales tipos de fracturas son los siguientes:

Fractura cohesiva

Se obtiene una fractura cohesiva si se propaga una grieta en el polímero a granel que constituye el adhesivo. En este caso, las superficies de ambos adherentes después del despegue quedarán cubiertas por adhesivo fracturado. La grieta puede propagarse en el centro de la capa o cerca de una interfaz. Para este último caso, se puede decir que la fractura cohesiva es "cohesiva cerca de la interfaz".

Fractura adhesiva

La fractura del adhesivo (a veces denominada fractura interfacial ) se produce cuando se produce el desprendimiento entre el adhesivo y el adherente. En la mayoría de los casos, la aparición de fracturas adhesivas para un adhesivo determinado va de la mano con una menor tenacidad a la fractura.

Otros tipos de fractura

Otros tipos de fracturas incluyen:

  • El tipo mixto , que ocurre si la grieta se propaga en algunos puntos de manera cohesiva y en otros de manera interfacial. Las superficies de fracturas mixtas se pueden caracterizar por un cierto porcentaje de áreas adhesivas y cohesivas.
  • El tipo de ruta de fisura alterna que se produce si las fisuras saltan de una interfaz a la otra. Este tipo de fractura aparece en presencia de tensiones previas a la tracción en la capa adhesiva.
  • La fractura también puede ocurrir en el adherente si el adhesivo es más resistente que el adherente. En este caso, el adhesivo permanece intacto y todavía está unido a un sustrato y a los restos del otro. Por ejemplo, cuando se quita una etiqueta de precio, el adhesivo generalmente permanece en la etiqueta y en la superficie. Este es un fracaso cohesivo. Sin embargo, si queda una capa de papel adherida a la superficie, el adhesivo no ha fallado. Otro ejemplo es cuando alguien intenta separar las galletas Oreo y todo el relleno permanece en un lado; esta es una falla adhesiva, más que una falla cohesiva.

Diseño de juntas adhesivas

Modos de falla

Como regla general de diseño, las propiedades del material del objeto deben ser mayores que las fuerzas anticipadas durante su uso. (es decir, geometría, cargas, etc.). El trabajo de ingeniería consistirá en disponer de un buen modelo para evaluar la función. Para la mayoría de las juntas adhesivas, esto se puede lograr mediante la mecánica de fracturas . Conceptos como el factor de concentración de esfuerzos y la tasa de liberación de energía de deformación pueden usarse para predecir fallas. En tales modelos, se descuida el comportamiento de la propia capa adhesiva y solo se consideran los adherentes.

La falla también dependerá en gran medida del modo de apertura de la articulación.

  • El Modo I es un modo de apertura o tracción donde las cargas son normales a la grieta.
  • El Modo II es un modo de corte deslizante o en el plano donde las superficies de la grieta se deslizan una sobre otra en dirección perpendicular al borde de ataque de la grieta. Este es típicamente el modo por el cual el adhesivo exhibe la mayor resistencia a la fractura.
  • El modo III es un modo de desgarro o cizallamiento antiplano.

Como las cargas generalmente son fijas, un diseño aceptable resultará de la combinación de un procedimiento de selección de material y modificaciones de geometría, si es posible. En estructuras unidas con adhesivo, la geometría global y las cargas se fijan mediante consideraciones estructurales y el procedimiento de diseño se centra en las propiedades del material del adhesivo y en los cambios locales de la geometría.

El aumento de la resistencia de la junta se obtiene generalmente diseñando su geometría de manera que:

  • La zona adherida es grande
  • Se carga principalmente en modo II
  • La propagación estable de grietas seguirá la aparición de una falla local.

Duracion

Algunas colas y adhesivos tienen una vida útil limitada . La exposición al calor, oxígeno, vapor de agua, congelación, etc. puede degradar el adhesivo con el tiempo, impidiendo que funcione correctamente.

Ver también

Referencias

Bibliografía

enlaces externos