Adhesivos Estructurales: - Revista Metal Actual

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INSUMOS
Resisten
esfuerzos de
corte mayor
a 1.000 psi
en metales.
Adhesivos Estructurales:
Alternativa Potente y Eficaz para la Unión de
Metales
Paola Andrea Ruiz Rojas
Periodista Metal Actual
Los sistemas de unión
y sellado para metal,
diferentes de las
fijaciones convencionales
como tornillos, tuercas,
remaches y soldaduras,
han ido ganando
terreno en industrias
como la metalmecánica y
permiten la construcción
de estructuras y
montajes más resistentes
y livianos.
Foto: image.musclemustangfastfords.com
Como adhesivo, se definen todas aquellas sustancias químicas
que pueden ser aplicadas entre las superficies de
dos materiales, para lograr así, la unión resistente de los
mismos e imposibilitar su separación.
Aunque los desarrollos más importantes en este campo
se han venido generando desde finales del siglo XIX, los
conocedores del tema afirman que la historia de los adhesivos
es tan antigua como la de la humanidad misma y
que desde siempre se han utilizado elementos naturales
como sustancias adhesivas.
El surgimiento de las industrias fabricantes de adhesivos
se dio hacia la primera mitad del siglo XX, con la
aparición de materiales como los epoxis, las resinas
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anaeróbicas y los cianoacrilatos, sustancias
químicas que revolucionaron
el tema del sellado de superficie.
La evolución de los adhesivos ha
sido tal, que hoy en día existen sistemas
de unión de materiales -que
compiten directamente con soluciones
convencionales de fijación y sellado-,
y que son utilizados en áreas
tan complejas como la aeronáutica,
aeroespacial, marina, metalmecánica
y electrónica entre muchas otras.
En un futuro no muy lejano, estos
materiales para la adhesión ganarán
terreno frente a las fijaciones de tipo
mecánico y podrán incluso reemplazarlas
en muchas aplicaciones.
Composición de los Adhesivos
La composición de los adhesivos, varía según
su uso y referencia, sin embargo existen
elementos que se hacen presentes en la
gran mayoría de las soluciones adhesivas.
Polímero: es el elemento encargado de formar
la masa del adhesivo y contribuir a su
resistencia.
Solvente: posibilita que el adhesivo tenga un
estado líquido.
Cargas: se agregan para mejorar las condiciones
de fluidez y resistencia al despegue.
Adhesivadores: son las sustancias que contribuyen
al pegado.
Plastificantes: imparte flexibilidad al adhesivo
Aditivos Varios: entre aditivos más comúnmente
utilizados se encuentran los retardadores
de inflamación, estabilizadores de luz, colorantes
y agentes de control de viscosidad.
Los anteriores componentes sumados a
otras sustancias y al estudio de la naturaleza
y propiedades del adhesivo y del adherente
o sustrato, ha permitido el desarrollo de una
amplia gama de soluciones adhesivas, desde
aquellos creados para el uso doméstico,
como los fabricados para el sector industrial.
Estructurales, Pegando con
Fuerza Industrial
Específicamente para unir metales
se emplean los adhesivos estructurales.
El término “Adhesivo estructural”,
se refiere a aquellos adhesivos
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Estabilidad al
Calor
Termoplásticos :son
aquellos que se ablandan
y fluyen cuando
son calentados y se
solidifican al enfriarse.
Termoendurecibles:
que no se ablandan
con el calor y por el
contrario corren el riesgo
de carbonizarse al
someterse a elevadas
temperaturas.
capaces de soportar grandes cargas
tanto dinámicas como estáticas; poseen
una resistencia al esfuerzo de
corte mayor a 1.000 psi, lo que permite
un excelente desempeño de la
unión.
Ofrecen además, muy buena resistencia
a la fuerzas de corte y fatiga,
así como a la exposición ambiental,
altas temperaturas, corrosión y ataque
químico.
Son soluciones más livianas que otras
uniones como por ejemplo las mecánicas
–tornillos, remaches, tuercas
entre otras–, lo que contribuye a
Foto: cfnewsads.thomasnet.com
Clasificación General de los Adhesivos
Composición
Química
De tipo o fuente
animal: creados
con proteínas
animales.
De tipo o fuente
vegetal: hechos
a base de almidones
Sintéticos: basados
en materiales
producidos por la
industria química.
Método de Curado
Curados mediante solidificación.
Curados por evaporación de
solvente.
Curados por reacción
química (dentro de esta
clasificación existen los
de tipo anaeróbico, los de
exposición a luz ultravioleta,
los de reacción anionica,
curado húmedo y sistemas
de activación).
INSUMOS
Requerimientos de
Uso
Adhesivos selladores: que
se aplican para evitar el
paso de fluidos a través de
las juntas.
Los adhesivos de sostén
creados para soportar
el peso del adherente o
material a pegar.
Los adhesivos estructurales
desarrollados para el
soporte de cargas mayores
que el peso del adherente.
eliminar las concentraciones de tensión
que generan daños en las piezas.
Generalmente, se utilizan para
pegar superficies pequeñas, piezas
rígidas, plásticos, metales, elastómeros
(polímeros que cuentan con
la particularidad de ser elásticos pudiendo
incluso, recuperar su forma
luego de ser deformado) y otros materiales
en los que se requiere que el
adhesivo sea parte de la estructura
de los sustratos a pegar, mantenga
su rigidez y soporte las cargas.
Según Alejandro Gómez, Coordinador
de Mercadeo, División Cintas
y Adhesivos Industriales de 3M
La utilización de adhesivos estructurales
en estructuras metálicas, posibilita
el mejoramiento de los diseños, ya
que los pegues o juntas no requieren
elementos de fijación mecánica que a
veces son difíciles de esconder.
Foto: actituds.files.wordpress.com/
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INSUMOS
Colombia, este tipo de adhesivos se
constituye como una de las mejores
opciones para el pegado de metales
por cuanto une materiales disímiles,
distribuye uniformemente las cargas,
evita puntos de stress, amortigua
la vibración y no daña los sustratos
que adhiere.
Clasificaciones y Usos
Los primeros adhesivos de este tipo,
aparecieron hacia la década de los
50 y fueron creados con base en resinas
termoestables fenólicas y epoxis
a los que se les adicionaba un elastómero
o caucho sintético para proporcionarles
flexibilidad.
Los adhesivos pueden ser monocomponentes
o bicomponentes, los
primeros curan por efecto de la humedad,
mientras que los segundos
curan por la mezcla entre una base
y un catalizador. Dentro de los adhesivos
estructurales más comúnmente
utilizados se hallan los epóxicos, los
uretanos y los acrílicos.
Epóxicos
Uretanos
Acrílicos
Foto:/www.esacademic.com
Adhesivos estructurales valoración comparativa
Ventajas Desventajas
Son los productos más antiguos y utilizados en el
mercado
Presenta la mayor fuerza y resistencia a las
temperaturas elevadas
La mejor combinación para unir metales, plásticos y Exige preparación de superficies
gomas
Los ciclos de curado dependen
Para productos Rígidos, para productos flexibles de los componentes del
Para productos Reforzados
adhesivo.
Alta adhesión final
Durabilidad
Contracción del 2 %
Presentación en diferentes colores
No se recomienda su uso en
Buena flexibilidad y resistencia al impacto
metales desnudos ni cristales.
Adecuados para unir goma, plásticos y madera Menor adhesión final que los
epoxis
Muy buena resistencia a la temperatura en metales
y plásticos
Alta resistencia al esfuerzo de corte y pelado en
metales y plásticos
Une rápidamente la mayoría de metales
Resistencia al impacto y durabilidad
Preparación de superficies
Pueden unir sobre superficies levemente aceitosas
Contracción del 7%
Fácil aplicación
Excelente adhesión final
Curado Rápido
Une un amplio rango de sustratos, desde acero
inoxidable, gomas, plástico, hasta madera y
cerámicas
De acuerdo a la utilización y requerimientos
industriales, los adhesivos pueden representar
una excelente solución para la fijación de
metales con metales, o con diferentes sustratos.
Sin embargo y como lo afirma Gómez,
antes de elegir entre cualquiera
de los adhesivos estructurales
comúnmente comercializados –uretanos,
acrílicos o resinas epoxi–, se
debe precisar aspectos tan relevantes
como para qué se necesitan, el
tipo de entorno o condiciones ambientales
(temperatura y humedad)
al momento de la aplicación y las
condiciones y esfuerzo a las que estará
sometida la unión durante su
vida útil, es decir, se debe conocer
a fondo los requerimientos y necesidades
del cliente, para ofrecer el
producto adecuado.
Los adhesivos estructurales cuentan
con algunas propiedades adhesivas
importantes como: la fuerza de adhesión
–dada por la unión entre el
adhesivo y el sustrato–, la cohesión
o fuerza interna del adhesivo, y la
flexibilidad que le permite adaptarse
a movimientos como el impacto o
dilatación térmica.
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Máximo Desempeño
Sin duda alguna, una de las preguntas más frecuentes
que deben resolver quienes brindan asesoría en el tema
de adhesivos, es precisamente, cómo lograr el máximo
desempeño de estos elementos de unión. El adecuado
desempeño de un adhesivo depende de varios factores:
• Selección: Escoger acertadamente el adhesivo, determina
el éxito de las uniones. Existen criterios de selección
que se debe tener en cuenta, como el tipo de sustrato
que se va a unir, el tipo de anclaje que se necesita, y los
requerimientos del industrial.
Es importante conocer además que cada adhesivo cuenta
con características específicas (conjunto de interacciones
físicas y químicas que tienen lugar en la interfase
adhesivo/adherente) que determinan la perdurabilidad
de las uniones. Al conocer las propiedades mecánicas del
adhesivo se puede evaluar y, por lo tanto, predecir el
comportamiento mecánico de una unión adhesiva. De
igual forma, es importante que previamente a la selección,
se establezca la naturaleza y la magnitud de los esfuerzos
que se esperan durante la vida útil de la unión,
pues estos datos influyen directamente en la decisión
del tipo de adhesivo que se debe emplear.
Adhesivos Estructurales Vs Fijadores Mecánicos
Adhesivos Estructurales Fijadores Mecánicos
Unen materiales disímiles
Distribución uniforme de cargas (elimina
puntos de stress que existen en tornillos,
remaches y soldadura)
No daña a los sustratos (rellena, protege,
aísla y evita daños térmicos)
Permite una unión delgada en metales
Une y sella simultáneamente
Amortigua la vibración y aísla el sonido
Reduce la corrosión galvánica
Mejora la apariencia y permite diseños
únicos
No es necesario perforar la superficie
Reduce ruido y otros riesgos a empleados
(Aplicación de soldadura)
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Pruebas visuales de los
accesorios.
Percepción de fuerza y
durabilidad con sujetadores
mecánicos.
Manejo inmediato.
Inalteración de desempeño
sobre un amplio rango de
temperaturas y humedad.
Materiales económicos
(tornillos/remaches/clavos).
Mínima preparación de
superficie.
Bajo desorden / limpieza.
Todos los fabricantes de adhesivos suministran los datos
técnicos de sus productos con valores de ensayos normalizados,
estos datos son de gran ayuda a la hora de seleccionar
un adhesivo y predecir su comportamiento; sin
embargo hay que tener en cuenta que sólo son comparables
entre sí, los resultados obtenidos mediante un mismo
tipo de ensayo. Por lo tanto los expertos recomiendan,

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INSUMOS
que antes de la utilización de cualquier
tipo de adhesivo, se realicen
pruebas propias, con el fin de establecer
si el adhesivo seleccionado
funciona adecuadamente.
• Diseño de las uniones: La construcción
inadecuada de uniones o
juntas influye directamente en el
anclaje del adhesivo en el sustrato,
por ello los industriales deben,
si es posible, trabajar de la mano
de diseñadores para crear las juntas
o pegues adecuados que posibiliten
el uso de adhesivos. En este
proceso se debe tener en cuenta
propiedades como, las tolerancias
de montaje (holguras), los tiempos
de manipulación requeridos y los
límites aceptables para cualquiera
de tales pruebas.
Existen además, otras consideraciones
que se deben tener en cuenta
para el diseño adecuado de juntas
como por ejemplo, utilizar siempre
la mayor área posible, respetando
las limitaciones de costo de la aplicación,
alinear correctamente las uniones
de modo que las tensiones puedan
ser absorbidas en la dirección
de mayor resistencia de la unión,
maximizar esfuerzos de cortadura
Foto: 3M
y minimizar esfuerzos de rotura y
de desgarramiento, así como evitar
partes con curvaturas complejas.
• Preparación de superficies: Las superficies
en las que se vaya a aplicar
el adhesivo, deben tener una
preparación previa con la que se logre
la limpieza total de materiales
como aceites de protección y procesamiento,
capas de óxido, huellas
dactilares, polvo y humedad, ya
que estos factores impiden la adhesión
del material a los sustratos. El
Este tipo de aplicadores
de pistola, ayudan a
optimizar el producto y
mejorar el método de
aplicación.
grado de limpieza debe responder
a los requerimientos del adhesivo,
mientras mejor sea la preparación
de la superficie, mayor será la mojabilidad
del adhesivo.
Algunos metales que presentan
grandes niveles de suciedad, oxido o
grasa, deben someterse a tratamientos
adicionales a la limpieza como lijado,
chorro de arena, tratamientos
químicos, eléctricos, de flameado,
entre otros, según sea la necesidad
de preparación de la superficie.
Soluciones de diseño para ensambles adheridos
Correcto Incorrecto Correcto Incorrecto
Cuadro orientativo con soluciones de diseño a los problemas de ensamblaje que pueden darse en cada caso práctico.
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Sin embargo, algunas industrias han desarrollado tecnologías
de adhesivos para metales que requieren menor
preparación superficial, inclusive con buen desempeño
en metales grasosos.
• Tiempos de trabajo: Para que se pueda generar uniones
estructurales firmes y potentes, se deben respetar las
cuatro fases o etapas del proceso de adhesión. El incumplimiento
de los tiempos de trabajo modifica la capacidad
de adhesión.
- Worklife (Tiempo o Vida Laboral): Es el tiempo durante
el cual las piezas pueden ser reposicionadas,
luego de ser aplicado el adhesivo. Durante esta fase
el adhesivo no posee resistencia, es aún líquido, por
lo que reposicionar las piezas no implica romper la
unión.
- Clamp/Fixturing Time (Tiempo de Fijación): Lapso durante
el cual las piezas deben mantenerse unidas por
algún elemento (pieza mecánica, propio peso, entre
otros) antes de tener la fuerza suficiente para mantenerse
unidas por la unión adhesiva. Este tiempo
varía según cada aplicación particular. Durante esta
etapa, el adhesivo pasa de un estado líquido a gel y
eventualmente a un plástico termoestable. Si en esta
etapa se intenta reposicionar, la unión adhesiva puede
romperse, y sus partes no podrán volver a unirse.
- Handling Strength (Manejo de Fuerza): Es el tiempo
que transcurre entre el momento en el que las piezas
unidas ya no requieren soporte y el curado final.
Generalmente el cliente no reconoce la diferencia
entre handling strenght y curado final, por lo que es
importante tener en cuenta que el curado total se da
cuando la adhesión se ha generado en su totalidad,
Foto: Cortesía 3M
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Los adhesivos
cuentan con tres
propiedades
adhesivas
importantes
la fuerza o
resistencia; la
cohesión, es
decir, la fuerza
interna del
adhesivo y la
flexibilidad o
la habilidad de
movimientos.

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INSUMOS
Mercado Aplicaciones
Aparatos Eléctricos Ensamblado y pegado de cojinetes, tubos deretorno, válvulas, paletas de
ventilador, forros y manijas en refrigeradores, lavadoras, secadores yaire
acondicionado.
Construcción Marcos de metal de ventanas y paneles.
Electrónica Bocinas, relays, controles, bobinas sincrotron, gabinetes, estator de motores,
pegado de imanes y forros.
Accesorios Grifos, regadores de césped, pipas y rociadores para grifos.
Marina Cubiertas de aluminio, travesaños, gabinetes y pegado de fibra de vidrio.
Oficina Divisores y muebles de metal.
Deportes Palos de golf, miras telescópicas para rifles, cascos y raquetas de tenis.
Transporte Ensamblado de tanque de combustible, luces delanteras, forros de frenos,
copas de llantas, remolques, mantenimiento.
Utensilios Cuchillos y tenedores hechos de metal y madera.
Letreros Unión de metal y plásticos. Avisos y señales de tránsito
Fuente: 3M Colombia
Foto: /www.basqueresearch.com
mientras que en la fase handling
strengt aún el adhesivo
no ha adquirido la resistencia
final.
- Full Cure (Curado Total): Es la
cuarta y última fase. En esta
etapa se logra la resistencia final
del adhesivo. Los tiempos
de curado final varían según
el producto. Se puede acelerar
este tiempo mediante calor (se
acelera la reacción química).
Aplicaciones
Debido a su comportamiento y a su
funcionalidad, los adhesivos estructurales
son utilizados para unir piezas
de plástico, metales ferrosos y no
ferrosos, metales nobles y elastómeros,
entre otros. En la actualidad, son
ampliamente usados en industrias
como la automotriz, la metalmecánica,
la aeronáutica, la aeroespacial,
la electrónica, la energía renovable,
Para muchos
desarrollos médicos
se utilizan adhesivos
de alto impacto,
ya que ofrecen
gran capacidad
de adherencia y
posibilita diseños
estéticos y
funcionales.
la construcción, materiales médicos
y odontológicos, ingeniería naval,
transporte, entre otros.
Prestaciones y Periféricos
Las presentaciones de los adhesivos
varían de acuerdo a las industrias
que los fabrican, sin embargo se
pueden encontrar cartuchos desde
50 milímetros, hasta tambores de
diversos tamaños de acuerdo a los
requerimientos del sector industrial.
Para su aplicación no se requiere de
periféricos especiales, de hecho, algunas
de las presentaciones están pensadas
para que su aplicación se haga
directamente del cartucho con mediante
la utilización de boquillas mezcladoras
que aseguran la proporción
exacta de la mezcla, otros adhesivos
se usan con la ayuda de pistolas manuales
o neumáticas de fácil manejo.
Para industrias con grandes líneas de
producción se puede adaptar una estación
donde se aplique el adhesivo
mediante máquinas diseñadas para
tal fin y de acuerdo a las necesidades
empresariales. Este tipo de montaje
más especializado es asesorado por
los expertos en el tema.
Los últimos desarrollos en el tema
de adhesivos estructurales, sumado
a las ventajas que ofrecen y a los
precios que manejan, han permitido
que este sector industrial, se posicione
como uno de los preferidos
en cuanto a sistemas de fijación en
la industria nacional, de hecho, las
cifras demuestran que año a año, el
crecimiento en ventas de adhesivos,
aumenta considerablemente.
Fuentes
• Alejandro Gómez Gutiérrez. Coordinador de
Mercadeo, División de Cintas y Adhesivos Industriales,
3M Colombia. agomezgutierrez@
mmm.com
• Los nuevos materiales en la construcción,
Antonio Miravete. Editorial Reverté S.A.
3ra Reimpresión, enero de 2002. Impreso
en España.
• Seminario sobre adhesivos. Mario Madrid
Vega. Departamento Técnico LOCTITE
• www.3M.com.co - www.gestandoideas.com.ar
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