Preguntas frecuentes sobre adhesivos estructurales

  • Cada situación es diferente, pero nuestro equipo de ingenieros expertos al final acaba recibiendo preguntas similares. Estas son algunas de las dudas más comunes que los clientes les plantean. Estas respuestas no están destinadas específicamente a su aplicación Sin embargo, servirán para que se haga una idea de los tipos de factores que hay que considerar al revisar diseños, procesos y opciones de adhesivos para ver cómo los adhesivos estructurales de 3M™ pueden ayudarle a hacer mejor las cosas.


  • Pregunta frecuente 1: ¿Cómo incide la temperatura en el curado de mi adhesivo?

    Esta es una pregunta común, y es muy importante: por ejemplo, en una fábrica al aire libre en Sevilla se pueden experimentar variaciones de 4 a 40 °C. Los adhesivos estructurales se basan en reacciones químicas, y estas dependen de la temperatura, por lo que la consideración número uno es que las temperaturas más bajas ralentizan la reacción y las más cálidas la aceleran.

    La ecuación de Arrhenius es una fórmula...

  • Vídeo de un ingeniero de aplicaciones explicando que la temperatura incide en el perfil de curado de los adhesivos

La ecuación de Arrhenius es una expresión matemática para comprobar la dependencia de la velocidad respecto a la temperatura en una reacción. A modo de indicación general, por cada desviación de 10 grados Celsius se duplica o reduce a la mitad la tasa de reacción. Tomemos como ejemplo un adhesivo que tiene un tiempo de curado de 20 minutos a 25 °C, o sea, temperatura ambiente. Si se cambia la temperatura a 35 °C,se reducirá tiempo de curado a la mitad, a alrededor de 10 minutos. En el sentido inverso, si se reduce temperatura a 15 °C,aumentará cerca de 40 minutos el tiempo de curado total.

No se trata solo del tiempo de curado, la reacción total progresa de la misma manera. Si a temperatura ambiente tardó dos horas en alcanzar la sujeción de piezas, con 10 °C menos le llevaría cuatro horas. Esto no es importante solo para operaciones al aire libre y cambios estacionales: también se puede utilizar en la mejora de la producción. Si desea aumentar su productividad sin reducir el tiempo abierto, puede montar las piezas a temperatura ambiente y, a continuación, desplazarlas a otro sitio donde haga 10 o 20 grados más para acelerar el curado. De hecho, por encima de unos 50 °C, las reacciones se producen incluso más rápido, por lo que si busca información en un boletín técnico sobre el incremento de la velocidad de reacción de un adhesivo curado con calor, una vez que supera 50 °C, aproximadamente, en cuestión de horas, pueden curar completamente unos adhesivos que tardarían días a temperatura ambiente.

  • Vídeo de un ingeniero de aplicaciones explicando la resistencia a temperatura de un adhesivo en un conjunto unido
  • Pregunta frecuente 2: Una vez realizada la unión ¿Cómo puedo saber cual es su resistencia a temperatura? 

    Esta es una pregunta que a menudo recibimos de clientes y que no tiene una respuesta clara y directa, ya que depende de una serie de factores. No podemos facilitar una sola cifra, y hay una serie de factores que se deben tener en cuenta al pensar en la exposición a temperaturas.

    Si el adhesivo tiene...

¿Cómo de curado está el adhesivo?
Si el adhesivo acaba de alcanzar la sujeción de piezas o sigue algo líquido, la exposición a temperatura actuará de una manera un poco distinta que si está totalmente curado, tres semanas o seis meses después de montarlo.

¿Cuál es la magnitud absoluta de temperatura que se experimentará en la aplicación?
¿Cuáles son los extremos superior e inferior? Esto ayuda a comprender si habrá problemas de degradación térmica debido a que el adhesivo alcance dichos extremos.

¿Durante cuánto tiempo experimenta la unión estos extremos de temperatura y los puntos intermedios?
Si una pieza experimenta una temperatura máxima absoluta de 150 °C, es diferente si la experimenta durante cinco minutos o cinco semanas, así que tienes que considerar la exposición a temperatura total, ya que los efectos de degradación se basarán en ella. La frecuencia también importa: ¿con qué frecuencia pasa la pieza a los extremos de temperatura? Una aplicación de exteriores en el desierto que pase cada 24 horas de 4 °C durante la noche a 46 °C durante el día es muy diferente que otra que experimente los mismos extremos, pero durante meses cada vez, a lo largo de un ciclo de un año.

¿Cuál es la carga real aplicada al adhesivo mientras está expuesto a la temperatura?
Esta última pregunta puede que sea la más importante. Aunque el adhesivo no sufra una degradación térmica, sigue siendo un polímero y experimenta cambios físicos. Específicamente, cuando la temperatura pasa de un cierto punto (la temperatura de transición vítrea), comenzará a evolucionar de un estado rígido y vidrioso a otro más flexible y gomoso. Las propiedades físicas del adhesivo cambiarán al calentarse y enfriarse a través de la fase de transición, incluida la rigidez, el coeficiente de expansión térmica y la capacidad térmica, entre otras, y esto puede afectar a la capacidad de soporte de carga del adhesivo.

  • Pregunta frecuente 3:¿Cómo se prepara el sustrato de una unión?

    No hay una respuesta directa a cómo preparar cualquier sustrato para la aplicación de un adhesivo sin disponer de más información. Los sustratos y los adhesivos suponen probablemente la cuestión más complicada, ya que depende en gran medida de todo lo demás que se necesite: los requisitos de rendimiento general del adhesivo se elegirán según las temperaturas, las condiciones ambientales, la resistencia global requerida y las condiciones del proceso, como la velocidad de curado necesite.Si y cómo preparar un sustrato depende en gran medida del tipo de adhesivo que elija, e incluso dentro de los propios sustratos hay diferentes grados: no todo el ABS es ABS, así que no se pueden emitir unas instrucciones genéricas sobre cómo preparar dicha superficie.

    Dicho esto, en general hay cuatro categorías de sustratos...

  • Vídeo de un ingeniero de aplicaciones explicando cómo preparar un sustrato.

Dicho esto, hay en general cuatro categorías de sustratos, e incluso dentro de cada una hay diferentes composiciones químicas adhesivas que se unen de manera diferente entre sí.

Los metales tienen una alta energía superficial, por lo que si la superficie está limpia y seca, el adhesivo debería curar rápidamente, pero todos los metales no son iguales. Tomemos el aluminio en comparación con el cobre. El aluminio es un metal pasivo (inactivo) y bastante inerte, mientras que el cobre es un metal activo que seguirá corroyéndose, por lo que incluso con las consideraciones para la preparación de las superficies, hay que tener en cuenta si se producirá una degradación por corrosión a lo largo del tiempo.

Los materiales tradicionales son elementos como el vidrio, la madera, el cuero y el hormigón. Presentan un rango medio de energías superficiales, pero normalmente cada uno tiene algún factor único que se debe tener en cuenta. Un ejemplo es la rugosidad. Otro es que el cuero natural contiene aceites provenientes del proceso de curtido: con el tiempo, estos podrán filtrarse en el adhesivo, plastificarlo y degradar la unión. La hidrólisis del vidrio significa que la penetración de la humedad es importante cuando se une vidrio hay que tenerlo en cuenta para asegurarse de que no se degrada.

Los plásticos técnicos son plásticos de una mayor energía superficial, como el acrílico, el policarbonato, el ABS y los composites de resina epoxi. Estos materiales son verdaderamente únicos, porque su unión no depende solo de la energía superficial: el adhesivo podría curar en toda la superficie, pero su capacidad de unión también vendrá dictada por la cristalinidad y la polaridad del plástico. Un material como el nailon tiene una energía superficial bastante alta, pero es muy cristalino y no muy polar. Cuando se observan algunos de los mecanismos de la adhesión, muchos de los adhesivos pueden unirse al principio, pero con el tiempo el adhesivo fallará a menos que se efectue una preparación de la superficie más rigurosa.

Los plásticos con baja energía superficial (plásticos LSE) son plásticos básicos como el polipropileno y el polietileno, y también otros materiales de energías superficiales realmente bajas, como los plásticos fluorados y las siliconas. Las poliolefinas y los plásticos LSE son una especie de categoría en sí mismos, que necesitan una imprimación o algún tipo de tratamiento corona o usar un adhesivo especializado diseñado para penetrar en dicho plástico y crear una interfaz con el propio polímero del sustrato.

Todas estas variables demuestran por qué no hay una respuesta fácil y normalmente habría que realizar pruebas y prototipos para asegurarse de que un adhesivo funciona en su proceso. Un buen primer recurso al que acudir para consultar información sobre los sustratos son las páginas de Unión y Montaje de 3M.com, que tienen datos más exhaustivos sobre estos temas.

Una segunda sugerencia es revisar las páginas de datos técnicos de los adhesivos que está valorando, ya que, en ellas se indica su adhesión a numerosos sustratos diferentes. En dichas páginas se indican normalmente dos valores: un número que muestra la resistencia bajo tensión en psi o megapascales (para cizalladura superpuesta) o libras por pulgada (para pelado), y también un modo de fallo. Un modo de fallo cohesivo significa que el adhesivo probado en las condiciones indicadas permaneció unido a ambos sustratos tras tensionarlo hasta el fallo: fue el adhesivo en sí el que falló, y no la unión. El fallo del adhesivo indica que el adhesivo se desprendió de uno de los sustratos. Esto puede facilitar una orientación aproximada para saber si un adhesivo podría ser adecuado y se debería seguir considerando entre las opciones disponibles.

La tercera opción, si tiene un sustrato específico en mente o una cuestión sobre un aditivo que podría estar infiltrándose en el adhesivo, es ponerse en contacto con 3M™. Nuestro equipo técnico podrá analizar qué podría estar sucediendo y efectuar una solicitud al servicio técnico para tratar de ayudarle a comprender qué adhesivos serían la mejor opción en función de la duración de la pieza.

¿Cuáles son las tensiones a las que suelen estar sometidos los adhesivos estructurales?

  • Tracción

    Tracción

    El esfuerzo de tracción se ejerce de manera perpendicular al plano y en dirección opuesta a la unión adhesiva. La fuerza se distribuye uniformemente por toda la superficie de unión. (El esfuerzo de compresión es en la dirección opuesta, cuando los sustratos se presionan perpendicularmente al plano de unión).
  • Cizalladura

    Cizalladura

    El esfuerzo de cizalladura es una tensión ejercida tangencialmente respecto del adhesivo, y que hace que los sustratos se solapen entre sí. En este caso, la fuerza se ejerce en el mismo plano de la unión y se distribuye por toda la superficie.
  • Desgarro

    Desgarro

    El esfuerzo de desgarro se concentra en un borde de la unión, ejerciendo una fuerza de palanca sobre esta al separarse los sustratos. Mientras que ese extremo de la unión adhesiva experimenta una tensión concentrada, el otro borde de la unión está sometido, teóricamente, a una tensión igual a cero. El desgarro se produce entre dos sustratos rígidos.
  • Pelado

    Pelado

    El pelado también se concentra en un borde de la unión. Al menos uno de los sustratos es flexible, lo que se traduce en una concentración aún mayor en el borde inicial que en el caso del esfuerzo de desgarro.

Composiciones químicas de los adhesivos estructurales

  • Adhesivos acrílicos

    Estos adhesivos bicomponentes ofrecen una gran resistencia y flexibilidad de diseño.

  • Adhesivos epoxi

    Estos adhesivos proporcionan una excelente durabilidad y resistencia a entornos extremos.

    Epoxi de un componente

    Epoxi bicomponente

  • Adhesivos PUR

    Estos productos de un componente combinan la velocidad de los adhesivos termofusibles con las ventajas estructurales de las composiciones químicas curadas por humedad.

  • Adhesivos de poliuretano

    Estas formulaciones son ideales para crear uniones resistentes y flexibles entre materiales diferentes.

  • Adhesivos anaeróbicos

    Estos adhesivos proporcionan ajustes y sellados firmes en aplicaciones de bloqueo de roscas, sellado de tuberías y afines.

  • Adhesivos instantáneos

    Estos productos alcanzan la sujeción de piezas en 5-10 segundos y llegan a tener resistencias a tracción extremadamente altas.


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