Adhesivo que adhiere sobre superficies mojadas!!!

Hola de nuevo!!!

el otro día estuve “callejeando” por uno de esos centros comerciales especializados en bricolaje y “sin querer” me encontré con un adhesivo que era capaz de pegar, sellar, etc. incluso sobre superficies húmedas. Me llamó la atención porque se trataba de un adhesivo monocomponente de curado por humedad. Concretamente, se trataba de un silano modificado (adhesivo MS).

Me resultaba curioso (seguro que a ti también después de leer el post anterior) que este tipo de adhesivo en concreto fuera capaz de pegar sobre superficies húmedas o… qué tendríamos que entender por superficie húmeda?

Estrictamente, si hay humedad en el ambiente (normalmente la hay…) la Naturaleza nos dice que sobre todas las superficies que haya en contacto con ese ambiente habrá un nivel de humedad similar, por lo que podríamos decir que todas las superficies están húmedas (en mayor o en menor medida…). (Aclaración: que haya humedad no significa que haya agua como tal, sino que habrá moléculas de agua (H₂O) disociadas… muy técnico, no? Bueno, sin más, con que te quedes con la idea es suficiente.)

Por otro lado, teniendo en cuenta que este producto está dirigido al bricolaje en general, es de esperar que el fabricante (o, concretamente, su departamento de marketing) haya pensado en otro concepto de humedad. Es decir, en que la superficie esté, directamente, mojada.

Con esto, mi sospecha era la siguiente: si se trata de un adhesivo reactivo que cura por humedad, sería posible conseguir una adherencia de calidad estando la superficie mojada (tal y como nos lo indica el fabricante)? O, por el contrario, se formaría una piel más o menos instantánea en el contacto entre el adhesivo y la probeta que provocaría una adherencia deficiente?

Para comprobarlo, hice una simple prueba de adherencia: cogí una pieza (substrato, probeta…) formada por la combinación de dos materiales (policarbonato y aluminio) y la metí en una cámara sobresaturada de humedad con el objetivo de que se formaran gotitas de agua sobre la superficie de mi pieza. De esta forma, la superficie se mojaría uniformemente y de manera estable, lo que no conseguiría si metiera la probeta debajo del grifo…

Después, apliqué el producto en tres cordones: sobre el aluminio, sobre el policarbonato y sobre los dos, para ver si había diferencias entre los dos materiales. Y lo dejé curar a temperatura y humedad ambientales. Teóricamente, con 24 horas sería suficiente (según las indicaciones del fabricante), pero lo dejé sin tocar durante unos días.

Una vez curado, tiré de uno de los extremos de cada uno de los tres cordones. Si mis sospechas eran ciertas, se produciría un fallo adhesivo (el cordón se despegaría) nada más tirar. Si no, debería producirse un fallo cohesivo (el cordón se rompería internamente). Pues bien, qué esperas que pase?

Efectivamente, los tres cordones se rompen… el departamento técnico ha conseguido una formulación capaz de tener una adherencia bastante buena incluso sobre superficies mojadas tal y como se indica en el envase!!

Pero… también es verdad que los adhesivos en base a silano modificado tienen una cohesión interna relativamente baja (son elastómeros de módulo bajo). Por lo que, que la adherencia conseguida sea mayor que la cohesión interna del adhesivo no asegura que la adhesión sea alta…

Así que… el debate está abierto! Qué opinas?

adhesivos monocomponentes de curado por humedad

Hola!!!

el uso de los adhesivos monocomponentes de curado por humedad está bastante extendido (qué padre de familia no ha tenido alguna vez un día de vocación fontanera y ha utilizado un bote de silicona…?). Pero quizás, no esté igual de extendido su comportamiento, o por lo menos, el conocimiento de cómo curan. En este post, daré unas pequeñas pinceladas sobre esto

Dentro de esta familia de adhesivos reactivos podemos encontrar varios tipos de siliconas, poliuretanos, poliuretanos híbridos y silanos modificados (MS polymers). Seguramente, en el ámbito casero o en la construcción las más conocidas sean las siliconas. En la industria, el uso es más variado. No obstante, es habitual oír a alguien llamando “silicona” a un “adhesivo de poliuretano” por su parecido físico. Es algo que, por la parte que me toca, estoy cambiando. Como ya sabes, siempre es necesario un poco de formación para quien utiliza los adhesivos.

En general y sin profundizar demasiado en las reacciones que ocurren durante el fraguado (ya que dependen de la base química de cada uno de ellos), el mecanismo de curado de este tipo de adhesivos es más o menos el mismo: una vez aplicado sobre los substratos, la reacción comienza desde la superficie más exterior y avanza hacia el interior, ya que la humedad ambiental va penetrando, poco a poco, reaccionando con los monómeros del adhesivo hasta que éste está completamente curado.

El hecho de que la reacción empiece desde la superficie exterior hace que éste se “seque” de forma que parece que se ha formado una piel. No obstante, pese a que en unos minutos se haya formado esta piel, el interior del adhesivo sigue sin curar, ya que a la humedad le cuesta cada vez más penetrar en él hasta que llega al núcleo. Por lo tanto, hay que tener cuidado al manipular o al aplicar una carga a la unión adhesiva ya que, si no ha curado completamente, ésta carece de la resistencia total que debería tener.

La velocidad de curado depende de la base química del producto pero, más concretamente, de la humedad ambiental y, por supuesto, de la temperatura.

A estas alturas, es necesario decir que estos adhesivos no curan con el agua líquida si no que lo hacen con la humedad ambiental. Es decir, con el vapor de agua (moléculas de agua “rotas”) presente en el aire. En este punto, creo que es importante hablar de la humedad relativa, que se define como la relación entre la cantidad de vapor de agua que contiene el aire a cierta temperatura y presión y la cantidad de vapor de agua máxima que podría contener. Es decir, si tenemos una humedad relativa del 75%, quiere decir que el aire contiene el 75% del vapor de agua que podría contener si estuviera saturado (100%) de humedad.

Como el aire no puede contener una humedad relativa mayor que el 100%, cuando se supera este valor (puede ser porque haya bajado la temperatura), se condensa el vapor (se “forman” de nuevo las moléculas de agua), formándose agua líquida (primero, gotitas) en las superficies (no te suena esto al rocío sobre las hojas de los árboles…?) o incluso niebla o neblina.

Esto último puede limitar el uso de este tipo de adhesivos ya que, al haber gran cantidad de humedad ambiental (por equilibrio termodinámico) habrá gran cantidad de agua adsorbida (adsorber, con “d”, que no es lo mismo que absorber) en la superficie de los substratos por lo que corremos el riesgo de que, nada más aplicar el adhesivo sobre ésta, se forme inmediatamente la piel lo que afectará a la adhesión, pudiendo tener una unión deficiente.

Por este motivo, hay una serie de límites que hay que respetar. Es decir, hay un límite superior de humedad relativa por el cual no es aconsejable utilizar este tipo de adhesivos, que normalmente es del 95%; por el contrario, también hay un límite inferior, del 5%, porque es necesario un mínimo de humedad para que comience la reacción (si no, no se curaría nunca el adhesivo!).

En el caso de los poliuretanos, estos límites son un poco más estrictos debido a su formulación química. El límite inferior ronda el 40% y el superior, el 70%. Esto es debido a que, durante la reacción de curado de los adhesivos de poliuretano se genera CO₂. Si el nivel de humedad relativa supera el 70%, la reacción es muy rápida y por lo tanto, el CO₂ que se genera queda atrapado dentro del adhesivo curado en forma de burbujas, que pueden disminuir considerablemente la resistencia cohesiva de la unión adhesiva

Por lo tanto, por favor, cuando utilices un adhesivo monocomponente de curado por humedad, ten en cuenta los valores de temperatura y humedad relativa, ya que unos valores extremos pueden afectar a la calidad de la unión.

 
Muchas gracias por tu atención!!

Factor tiempo en el uso de los adhesivos

“Apegados”saludos!!!

Cuando queremos utilizar un adhesivo, siempre tenemos que tener en cuenta un factor muy importante, aunque últimamente parece un bien escaso: El tiempo.

Y es que todos los adhesivos, ya sean bicomponentes o monocomponentes, reactivos o no; de una formulación u otra; del mayor fabricante mundial o de uno pequeñito… todos, tienen alguna característica para su uso que depende del tiempo. Por lo tanto, para trabajar con los adhesivos, una cualidad que hay que desarrollar es la paciencia!!

Por ejemplo, los adhesivos instantáneos se llaman así porque curan en poco tiempo (esta era fácil, ya lo sabías, no?); el uso de los adhesivos bicomponentes depende del tiempo de trabajo o vida útil; los adhesivos de contacto tienen el tiempo de junta abierta… Algunas imprimaciones tienen un tiempo mínimo y un tiempo máximo para que sean eficaces y seguras (ya ves que el factor tiempo no afecta sólo a los adhesivos en sí… también a los demás productos asociados).

Por lo tanto, hoy voy a hablar de esos tiempos que hay que tener en cuenta cuando queremos utilizar un adhesivo (hasta que cura, endurece, fragua… como lo quieras llamar!). Para que no sea pesado, hablaré de los adhesivos más utilizados en general, pero si quieres saber algo más concreto sobre otro tipo de adhesivos, no tienes más que preguntármelo!

Los adhesivos monocomponentes de curado por humedad ambiental (poliuretanos, siliconas, MS (aquí no meto a los cianoacrilatos)) tienen una valor característico que es el tiempo de formación de piel. Aunque en otro post específico explicaré más a fondo su manera de curar, ahora adelantaré que este tiempo es el periodo que transcurre entre la aplicación del adhesivo sobre una pieza y el momento en el que su superficie “al aire” empieza a secarse, es decir, se forma algo parecido a una piel y deja de ser “pegajosa”. Es un tiempo muy importante a tener en cuenta ya que, una vez se forme la piel, no podremos unir las dos piezas que queríamos pegar.

En los adhesivos bicomponentes (epoxy, poliuretanos, resinas de poliéster insaturado, acrílicos en general…), el parámetro de tiempo fundamental es el tiempo de trabajo o vida útil que es el tiempo en el que se puede trabajar con el adhesivo, y empieza a contar desde que el primer monómero de uno de los componentes se encuentra con otro del otro componente cuando realizamos la mezcla.

Como se puede ver en la gráfica anterior, durante este intervalo de tiempo la viscosidad de la mezcla va aumentando, hasta que se llega a un punto (la vida útil) en el que la viscosidad es tal que el adhesivo no es capaz de mojar de manera eficiente la pieza a pegar (en un futuro post explicaré qué es eso de “mojar”). Por lo que, una vez superado el tiempo de trabajo, ya no se puede utilizar el adhesivo.

Además, en la gráfica anterior se definen otros tres momentos:

-     Punto de gelificación: la viscosidad ha aumentado tanto que la mezcla está a medio camino entre el líquido que era y el sólido que será. Cualquier movimiento de la unión antes de este punto afectará al crecimiento del polímero del adhesivo y por lo tanto a la resistencia de la unión. Por lo tanto, hay que hacer la unión bien a la primera y fijarla para evitar que se mueva.

-     Resistencia de manipulación: el adhesivo es lo suficientemente resistente como para que se puedan quitar los elementos de fijación de la unión y las piezas pegadas puedan manipularse.

-     Resistencia final: el adhesivo ya ha curado completamente y la unión ha adquirido la resistencia que queríamos (o así debería ser si lo hemos hecho bien…).

En otro tipo de adhesivos, como los de contacto (como ejemplo de los adhesivos no reactivos, que ya tienen el polímero formado y por tanto, no hace falta una reacción química), hay otros tiempos a tener en cuenta, como son los siguientes:

-     Tiempo de junta abierta: comprende el tiempo mínimo de espera para que se evapore el disolvente en el que está disuelto el polímero para favorecer el mojado y el tiempo máximo de contacto, que viene seguido del primero y es el tiempo en elque se deben unir las dos piezas (el adhesivo debe estar sobre las dos). Si se sobrepasa este tiempo, no se conseguirán unir las piezas.

-     Tiempo de junta cerrada: es el tiempo en el que la unión debe permanecer fijada. En este caso, como los adhesivos de contacto son relativamente rápidos, este tiempo de junta cerrada será muy corto.

Aunque lo he presentado más en detalle en los adhesivos bicomponentes y lo he mencionado en los no reactivos, en todos los adhesivos es necesario tener en cuenta el tiempo de fijación de la unión, para que la reacción ocurra de manera adecuada y tengamos una unión de buena calidad (hay muchos más aspectos a tener en cuenta, pero este es uno de los importantes para conseguirlo).

Para finalizar, hay un pequeño matiz a saber, que es el efecto de la temperatura. Como no podía ser de otra manera, la temperatura afecta enormemente a estos parámetros de tiempo ya que los polímeros están más “animados” cuando la temperatura es elevada; y por el contrario, están más “perezosos” cuando la temperatura es más baja (al igual que nos pasa a las personas!! O no…?). Por ejemplo, un cambio de 10ºC en la temperatura, para arriba o para abajo, puede disminuir a la mitad o aumentar a doble el tiempo de trabajo de un adhesivo bicomponente (casi nada!!):

Espero que te haya servido!