Tipos de adhesivos y aditivos utilizados en polímeros Adhesivos
Se llama aditivo en la industria de plásticos, a cualquier sustancia que mejore las propiedades físicas, químicas o mecánicas de un polímero o que reduzca su coste.
Lo que les permite unir dos o más cuerpos por contacto superficial.
Aditivos utilizados en polímeros
Se clasifican en dos grandes grupos: a) aditivos ayudantes del procesado y b) aditivos modificadores de las propiedades del producto (entre estos últimos se encuentran los colorantes, plastificantes, ignífugos, rellenos o cargas, etc. Los aditivos ayudantes del procesado cumplen dos funciones básicas: i) facilitar el flujo del plástico fundido, evitando su adherencia al molde y ii) evitar la degradación térmica y oxidativa del polímero durante el proceso de transformación durante el cual se somete a altas temperaturas (conocidos como estabilizantes).
Relleno: se adicionan a los polímeros para aumentar la resistencia a la tracción, a la compresión, a la abrasión, la tenacidad y la estabilidad térmica y dimensional. Se puede utilizar serrín, sílice, arena, vidrio, arcilla, talco, caliza e incluso otros polímeros sintéticos finamente pulverizados. El coste final del producto disminuye porque estos materiales (más baratos) ocupan parte del volumen del polímero comercial.
Plastificantes: mejoran la flexibilidad, ductilidad y tenacidad de los polímeros. Su presencia reduce la dureza y fragilidad. Los plastificantes suelen tener baja presión de vapor y bajo peso molecular. Estas pequeñas cadenas se sitúan entre las grandes del polímero y reducen las interacciones intermoleculares (enlaces
secundarios). P. ej. Se utilizan para el PVC y algunos acetatos ya que son demasiado frágiles.
El caso del PVC (frágil sin aditivos) es especial puesto que es uno de los polímeros más utilizados y generalmente contiene hasta un 40 % de di-(2-etilhexil)ftalato
DEHP
“di -(2-ethylhexyl)pthalate”,
que
actúa
como
elemento
plastificante. Se usa mucho en contenedores, en juguetes para niños pequeños, y en medicina, y el agente plastificante puede migrar del plástico al exterior lo que es peligroso ya que hay pruebas de toxicidad reproductiva en animales, agente cancerígeno y puede causar problemas hepáticos. La toxicidad en humanos se está estudiando.
Estabilizantes: evitan que algunos polímeros se degraden en la condiciones de operación,
generalmente
por
integridad
mecánica,
exposición
a
la
luz
(especialmente UV) y también debido a la oxidación. Son variados y dependen del polímero a estabilizar y la propiedad que se necesita proteger.
Colorantes: obviamente dan un color determinado a un polímero. Se pueden utilizar tintes o pigmentos. También se pueden añadir aditivos para dar opacidad. Ignífugos: La inflamabilidad de los polímeros es del máximo interés sobre todo en la fabricación de productos textiles y de juguetes. La mayoría de los polímeros en estado puro son inflamables a excepción de los que contienen fluoruros y cloruros. Estos compuestos tienen la misión de interferir el proceso de la combustión mediante una fase gaseosa o iniciando una reacción química que enfría la zona y cesa el fuego.
Adhesivos.
Un adhesivo es aquella sustancia capaz de mantener unidas las superficies en contacto de dos sólidos, ya sean del mismo o distinto material.
Aunque la adherencia puede obedecer a diversos mecanismos de naturaleza física y química, como lo son el magnetismo o las fuerzas electrostáticas, desde el punto de vista tecnológico los adhesivos son los integrantes del grupo de productos, naturales o sintéticos, que permiten obtener una fijación de carácter mecánico.
Fundamentos Físicos:
Adherencia: Resistencia que se produce en la superficie de contacto de dos cuerpos en la que hay una interacción de dichas superficies. Son interacciones electromagnéticas producidas por variaciones en la distribución de electrones. Cohesión: Atracción molecular que mantiene unidas las partículas adyacentes dentro de un mismo cuerpo; depende de cómo se encuentren distribuidos los átomos, las moléculas y los iones.
Propiedades de los adhesivos.
Consistencia: Los adhesivos no son simples fluidos al consistir de polímeros usualmente en solventes y también de compuestos con polvos de diversas propiedades físicas y químicas. Los adhesivos con alta consistencia o viscosidad presentan una cierta resistencia al fluir.
Tiempo de almacenamiento: Cuando un adhesivo es guardado por un tiempo considerablemente grande en condiciones
extremas de temperatura, pueden
ocurrir cambios físicos y químicos. El tiempo de almacenamiento de un adhesivo es el tiempo en el que puede ser almacenado en condiciones controladas y permanece adecuado para su uso.
Tiempo de trabajo: Lapos que transcurre entre el momento en que un adhesivo está listo para su uso y aquel en donde el adhesivo ya no se puede usar. Se encuentra determinado por la consistencia y la fuerza conjuntiva del adhesivo.
Cobertura: Propiedad que determina la extensión en la que un adhesivo puede ser expandido uniformemente en un área que va a ser unida con otra superficie con una unidad de peso y volumen determinado.
Bloqueo: Adhesión indeseable entre dos capas de materiales similares, tal como ocurre cuando se ejerce una moderada presión o durante el almacenamiento.
Pegajosidad: Característica de un adhesivo que causa que una superficie recubierta con este se adhiera a otra al contacto, esencialmente es la glutinosidad. Penetración: Efectividad de los adhesivos aplicados en materiales porosos, este debe hacer un íntimo contacto con las dos superficies que se van a ligar; aquí no puede haber una alta penetración del substrato ya que se desperdicia adhesivo. Velocidad de cura: Tiempo en que tarda un adhesivo para lograr unir eficientemente dos superficies.
Actualmente, el uso de estos productos, está aumentando rápidamente para todo tipo de aplicaciones, constituyendo una auténtica revolución de los métodos tradicionales para fijar y unir.
Procesos clásicos tales como soldadura y remachado están siendo sustituidos por procesos de encolado, principalmente desde la aparición de los modernos adhesivos sintéticos de tipo polímero, cuya utilización es hoy en día totalmente general, ya que incluso objetos tan dispares como puentes, coches y aeroplanos incorporan procesos de encolado en su fabricación, sin olvidar su presencia insustituible en industrias tales como calzado, madera y muebles, cartonaje, etc. Factores que modifican la adherencia
• Afinidad del adh esivo por el material de los objetos que se van a unir. En
algunos adhesivos que contienen ingredientes con grupos reactivos, puede ser importante la afinidad del adhesivo con la superficie, y en algunos casos se producen reacciones químicas.
• Tendencia del adhesivo a mojar la superficie del material facilitando el
contacto entre éste y la superficie. • Consistencia y continuidad de la materia adhesiva. • Tendencia del adhesivo a penetrar la superficie del material. • Espesor y flexibilidad de la capa adhesiva.
El polietileno, los fluorocarbonos y los silicones, tienen poca adherencia debido a que sus tensiones superficiales son menores que la mayor parte de los adhesivos. Por consiguiente, ningún grado de limpieza con un disolvente ni la formación de rugosidades en la superficie producirán una buena adherencia.
Preparación de las superficies
La limpieza de una superficie aumenta la tensión superficial y, por consiguiente, la adherencia.
La limpieza con disolventes no suele ser suficiente para obtener una superficie adecuada para la adherencia. Puede ser necesario tratar las superficies por medio químicos o mecánicos, para eliminar los óxidos, etc. El método más adecuado es el ataque químico con mezcla crómica, que produce mejores resultados con el tiempo que la abrasión metálica.
Tratamientos de superficies
El polietileno, el polipropileno, el teflón y los acetales requieren preparaciones especiales de sus superficies para funcionar con adhesivos normales. Un ataque apropiado es adecuado para todos estos materiales.
Tipos de adhesivos
Existen una gran cantidad de adhesivos de diferentes naturalezas y origen. Eso hace que la clasificación de los mismos se haya realizado de muy diversas maneras.
Clasificación se divide en dos grandes grupos:
Adhesivos reactivos: No contienen agua ni disolventes orgánicos. Polimerizan por diferentes tipos de reacciones químicas teniendo así lugar el fraguado del adhesivo.
Adhesivos reactivos como siliconas, cianoacrilatos o espumas de poliuretano necesitan humedad (ambiental o de los materiales) para polimerizar. El curado se realiza después de su aplicación.
Adhesivos no reactivos: pre polimerizados antes de su aplicación: colas y adhesivos de contacto, PVC, colas blancas, cintas adhesivas, etc.
