El mundo de los adhesivos
¿Por qué una sustancia líquida (adhesivos) tiene la capacidad de adherir dos sustratos iguales o con diferentes propiedades en la superficie?
¿Qué es un adhesivo?
Un adhesivo es una sustancia en estado líquido capaz de unir dos a más superficies diferentes entre sí, utilizando una cantidad mínima de material en relación con el área unida.
En la ciencia de superficies el término “adhesión” siempre se refiere a una adhesión dispersiva. En un sistema sólido-líquido-gas normal (como una gota de un líquido sobre una superficie rodeada de aire) el ángulo de contacto (figura 1) es usado para cuantificar la adhesividad. En los casos donde el ángulo de contacto es bajo, la adhesión está muy presente. Esto se debe a que una mayor superficie entre el líquido y el sólido conlleva una energía superficial mayor.
Tipos de adhesión
Para comprender por qué dos sustratos con diferente superficie se adhieren, es importante mencionar los mecanismos involucrados en la unión:
1.- Adhesión mecánica
El adhesivo líquido, aplicado en la superficie de los sustratos para unir, rellena los huecos o poros (porosidad) presentes en esta. Es un método similar a la tensión superficial
2.- Adhesión química
La adhesión química se produce cuando los átomos de la interfaz de dos superficies separadas forman enlaces iónicos, covalentes o enlaces de hidrógeno. Dos materiales pueden formar un compuesto al unirse. Las uniones más fuertes se producen entre átomos donde hay permutación (enlace iónico) o se comparten electrones (enlace covalente). Un enlace más débil se produce cuando un átomo de hidrógeno que ya forma parte de una partícula se ve atraída por otra de nitrógeno, oxígeno o flúor, en ese caso hablamos de un puente de hidrógeno.
3.- Adhesión por difusión
Se produce cuando las moléculas de los materiales son móviles y solubles el uno en el otro o al ejercer una presión para compactar mediante el proceso de sinterización. La unión se produce cuando las especies de una superficie penetran en otra que es adyacente. La libertad de movimiento de los polímeros tiene efecto en la capacidad para entrelazarse, con ello se genera la adhesión por difusión.
4.- Adhesión electrostática
Se produce cuando la superficie cargada del adhesivo es atraída hacia el sustrato con carga opuesta. Este fenómeno es común en la unión de cartón-plástico ( las superficies plásticas deben contar con tratamiento corona).
5.- Adhesión dispersiva
Los materiales se mantienen unidos por las fuerzas de van der Waals: la atracción entre dos moléculas, cada una de las cuales tiene regiones de carga positiva y negativa. En este caso, cada molécula tiene una región de mayor carga positiva o negativa que se une a la siguiente de carga contraria. Puede ser una propiedad permanente o temporal debido al movimiento continuo de los electrones en una región.
La unión de los sustratos se dan por uno o varios de los cinco mecanismos descritos, es decir, por las fuerzas intermoleculares, los enlaces químicos, las fuerzas mecánicas, de difusión y los fenómenos de transferencia de masa de un punto a otro ( transferencia de la superficie a los poros o huecos de la superficie de los sustratos).
En el desarrollo e innovación de los adhesivos a nivel microscópico intervienen los cinco mecanismos de fuerzas de adhesión referidas anteriormente y el conocimiento de propiedades fisicoquímicas de los adhesivos, como viscosidad, contenido de sólidos, potencial de hidrógeno (pH) que dependen de los sustratos que serán unidos y la tecnología para hacerlo.
Adhesivos a base agua
Los adhesivos a base de agua tienen muchas aplicaciones en diversas industrias, a menudo se usan en procesos de producción industrial debido a su alta eficiencia y bajo costo. Son fáciles de usar en muchos procesos de fabricación con máquinas automatizadas de alta velocidad y/o procesos manuales. Los tiempos de prensado cortos o paradas más largas de estas máquinas no son un problema para los adhesivos a base de agua. Aunque estos adhesivos son eficientes y pueden proporcionar enlaces fuertes. La ventaja, regularmente, es que un adhesivo a base de agua no agrega volumen a, por ejemplo, cajas apiladas planas.
En las últimas décadas se ha registrado un incremento del consumo de adhesivo de más del 20% en la industria del empaque y embalaje, así como en la industria de la transformación del papel en general.
Algunos de los productos que se fabrican con adhesivos en la industria de la transformación del papel son:
- Formado de tubo en espiral y convoluto
- Empaque y embalaje (cajas y bolsas multiusos)
- Industria de los Higiénicos
- Corrugado y honeycomb
Otra área de gran consumo de adhesivos es la de la industria de la madera:
- Fabricación de muebles
- Fabricación de tableros comprimidos
En Adhesivos Industriales Géminis S.A. de C.V. (AIGSA) nos dedicamos a la fabricación de adhesivos sintéticos a base de agua. Todas nuestras formulaciones cumplen con normas nacionales e internacionales y regulaciones de productos químicos (FDA, CONEG, RoHS, REACH, entre otras).
Bibliografía
- ↑ K. Kendall (1994). «Adhesion: Molecules and Mechanics». Science 263 (5154): 1720-5. PMID 17795378. doi:10.1126/science.263.5154.1720.
- Transport Phenomena, R.B. Bird/Walter W.E. Stewart/E.N. Lightfoot, Edición,1987 Ed. Reverté, S.A.
- Handbook of Adhesives, Irving Skeist, Third edition
- ↑ N. Maeda; Chen, N; Tirrell, M; Israelachvili, JN (2002). «Adhesion and Friction Mechanisms of Polymer-on-Polymer Surfaces». Science 297 (5580): 379-82. PMID 12130780. doi:10.1126/science.1072378.