Soluciones de unión por adhesión

Ingeniería de procesos experta para desafíos complejos de unión en 2D y 3D: tecnologías avanzadas y métodos Six Sigma en los que confían fabricantes aeroespaciales, médicos, automotrices y de bienes de consumo en todo el mundo.

Fallas de adhesión y unión por adhesión de plásticos

Pruebas de plasma en sitio y capacitación en ciencia de superficies

Las fallas de pegado y las fallas de adhesión ocurren en la interfaz de dos superficies de sustrato similares o diferentes. Los procesos de unión involucran tanto fuerzas adhesivas como cohesivas. El tipo de falla de adhesión puede caracterizarse como falla adhesiva, cohesiva o del sustrato, según la resistencia de estas fuerzas. La falla adhesiva, o delaminación, generalmente es causada por las características del sustrato, incluyendo su química superficial y energía superficial, la preparación de la superficie y los procedimientos de aplicación. La falla cohesiva se relaciona con la resistencia interna del adhesivo. La falla del sustrato no está relacionada con el proceso de unión, sino con la resistencia del propio sustrato. En este caso, la unión es más resistente que el sustrato mismo.

Los problemas de adhesión pueden resolverse rápidamente con expertos en ingeniería de procesos especializados en polímeros y metales, química, adhesivos, imprimantes, recubrimientos, silanos, pretratamientos por plasma, calidad de superficie, operaciones de moldeo y métodos de prueba.

The Sabreen Group logra un éxito sobresaliente al resolver problemas complejos de unión en dos y tres dimensiones utilizando nuestras tecnologías avanzadas y métodos de proceso Six Sigma. Desarrollamos soluciones innovadoras para un amplio espectro de aplicaciones, incluyendo aviones de combate, productos médicos, automotrices, electrónicos, de consumo y más. Uno de nuestros procesos patentados se empleó para fabricar sistemas de armamento de "bombas inteligentes" durante la Operación Tormenta del Desierto y sigue utilizándose como estándar de excelencia en unión para aplicaciones militares y de la NASA. Otra tecnología permite un desempeño excepcional de adhesión de recubrimientos a base de agua sobre productos de poliolefina para aplicaciones de carcasas exteriores.

Las tecnologías de SABREEN se emplean para fabricar muchos de los productos militares y comerciales más reconocidos de la actualidad, desde la Estación Espacial Internacional y productos farmacéuticos hasta cámaras de acción submarinas. La ingeniería de SABREEN ha obtenido los principales premios de la industria para nuestros clientes, incluyendo el producto farmacéutico/médico del año en empaque, incorporado al Museo Nacional Smithsonian. Nuestra participación temprana en los proyectos permite acelerar los cronogramas.

Soluciones innovadoras de SABREEN

Tecnologías personalizadas de unión, curado y pretratamiento diseñadas para una amplia gama de materiales y aplicaciones.

Tecnologías personalizadas de unión y curado para sellado hermético de poliolefinas

Pretratamiento personalizado, química de inyección de tinta y curado UVLED

Pretratamiento por plasma y tinta personalizada en carátula de caja fuerte de PPS

Tecnología revolucionaria de inyección de tinta para dispositivos elastoméricos usables

Unión optomecánica antiempañante/antirreflejo/recubrimiento duro sobre policarbonato

Pretratamiento por plasma para cierres de poliolefina

Laminado por flama para asientos automotrices

Estuches anticonceptivos farmacéuticos/médicos de diseño galardonado

Tejas de polímero decoradas/recubiertas para simular pizarra y tejamanil de cedro, con garantía de 40 años en resistencia a la luz, fuego y viento

Impresión digital a todo color con capa protectora transparente resistente a químicos aprobada por la FDA, para estabilidad en lavavajillas

Decoración personalizada y recubrimientos de efectos especiales que simulan tacto suave y veta de madera

Referencia técnica completa

14 temas a profundidad que abarcan la ciencia, los materiales, los métodos y el control de calidad detrás de una unión por adhesión exitosa. Haga clic en cualquier tema para explorarlo.

Ángulo de contacto

El ángulo de contacto es el ángulo que normalmente se mide a través del líquido, en el punto donde una interfaz líquido-vapor se encuentra con una interfaz sólida. El ángulo de contacto cuantifica la mojabilidad de una superficie sólida por un líquido mediante la ecuación de Young.

Energía superficial y mojado

La razón principal por la que muchos plásticos son difíciles de unir es que son materiales hidrofóbicos no polares, químicamente inertes y con poca mojabilidad superficial, es decir, baja energía superficial. Si bien estas propiedades hidrofóbicas (que repelen el agua) son ideales para los diseñadores de piezas que buscan dichas propiedades, representan un gran obstáculo para los fabricantes que necesitan unir estos materiales. Una unión por adhesión robusta generalmente requiere superficies "hidrofílicas". Para que ocurra una adhesión óptima, un adhesivo (recubrimiento, tinta o pintura) debe "mojar" completamente la superficie (adherente) que se va a unir.

"Mojar" significa que el líquido fluye y cubre una superficie para maximizar el área de contacto y las fuerzas de atracción entre el adhesivo y la superficie de unión del adherente. Para que un líquido moje eficazmente una superficie, la energía superficial del adhesivo debe ser igual o menor que la energía superficial del adherente que se va a unir. De lo contrario, es necesario aumentar la energía superficial del sustrato.

Considere una sola gota de líquido sobre una superficie sólida plana en reposo (equilibrio). El ángulo formado entre la superficie sólida y la línea tangente a la superficie superior en el punto final se denomina ángulo de contacto; es el ángulo, medido a través del líquido, entre la línea tangente en el punto de contacto y la línea horizontal de la superficie sólida. La forma de burbuja/gota se debe a las fuerzas moleculares mediante las cuales todos los líquidos, al contraer su superficie, tienden a adoptar la forma con la menor área superficial posible para el volumen contenido. Las fuerzas intermoleculares que contraen la superficie se denominan "tensión superficial". La tensión superficial, una medida de la energía superficial, se expresa en dinas/cm (SI N/m).

Cuanto mayor sea la energía superficial del sustrato sólido en relación con la tensión superficial de un líquido (agua, tintas de impresión, adhesivos/encapsulantes, recubrimientos, etc.), mejor será su "mojabilidad" y menor será el ángulo de contacto. Como regla general, se logra una adhesión aceptable cuando la energía superficial de un sustrato es aproximadamente de 8 a 10 dinas/cm mayor que la tensión superficial del líquido.

"Mojado superficial" en superficies hidrofílicas frente a hidrofóbicas

Activación química de superficies

Existe una fuerte tendencia entre los fabricantes a enfocarse únicamente en los ángulos de contacto u otras mediciones de mojabilidad como único predictor de los problemas de unión y para realizar pruebas superficiales de rutina. La funcionalidad química de la superficie es igualmente importante, ya que mediante ella las superficies hidrofóbicas se activan y se convierten en superficies hidrofílicas aptas para la unión. Los procesos de pretratamiento por oxidación superficial en fase gaseosa, conocidos como "descarga luminiscente", se utilizan para la activación química de superficies. Estos procesos se caracterizan por su capacidad de generar "plasma gaseoso", un gas extremadamente reactivo compuesto por electrones libres, iones positivos y otras especies. El plasma a menudo se describe como un cuarto estado de la materia. A medida que se suministra energía, los sólidos se funden en líquidos, los líquidos se vaporizan en gases y los gases se ionizan en "plasmas".

Desde el punto de vista de la física, los mecanismos mediante los cuales se generan estos plasmas son diferentes, pero sus efectos sobre la mojabilidad superficial son similares. La reacción química y física básica que ocurre es que los electrones libres, iones, especies metaestables, radicales y radiación UV generados en el plasma pueden impactar una superficie con energías suficientes para romper los enlaces moleculares en la superficie de la mayoría de los sustratos poliméricos. Esto crea radicales libres muy reactivos en la superficie del polímero que, a su vez, pueden formarse, entrecruzarse o, en presencia de oxígeno, reaccionar rápidamente para formar diversos grupos funcionales químicos en la superficie del sustrato. Los grupos funcionales polares que pueden formarse y mejorar la capacidad de unión incluyen los grupos carbonilo (C=O), carboxilo (HOOC), hidroperóxido (HOO-) e hidroxilo (HO-). Incluso pequeñas cantidades de grupos funcionales reactivos incorporados a los polímeros pueden ser muy beneficiosas para mejorar la funcionalidad química superficial y la mojabilidad. Asimismo, los imprimantes/solventes químicos y la abrasión mecánica (incluyendo la textura de la herramienta de moldeo) pueden utilizarse solos o junto con los pretratamientos.

Factores que influyen en la adhesión y el envejecimiento por vida útil

El grado o calidad del pretratamiento necesario para lograr una resistencia de adhesión robusta se ve afectado por la limpieza de las superficies plásticas. La superficie debe estar limpia para lograr un pretratamiento óptimo y la adhesión posterior. Las fuentes de contaminación en las superficies del producto que inhiben el tratamiento incluyen suciedad, polvo, grasa y aceite. Los materiales de bajo peso molecular, como siliconas, desmoldantes y agentes antideslizantes, son particularmente perjudiciales para la unión. La pureza del material también es un factor importante. Además, ciertos agentes compuestos solubles o insolubles utilizados en colorantes de pigmentos y tintes pueden afectar negativamente la adhesión.

La vida útil (degradación por envejecimiento del tratamiento) de los plásticos tratados depende del tipo de resina, la formulación y el ambiente de almacenamiento. La vida útil de los productos tratados está limitada por la presencia de materiales oxidados de bajo peso molecular (LMWOM, por sus siglas en inglés) como antioxidantes, plastificantes, agentes deslizantes y antiestáticos, colorantes y pigmentos, estabilizadores, etc. La exposición de las superficies tratadas a temperaturas elevadas aumenta la movilidad de las cadenas moleculares. Cuanto mayor sea la movilidad de las cadenas, más rápido será el envejecimiento del pretratamiento. Las superficies tratadas con plasma envejecen a diferentes velocidades y en distinta medida según los factores del entorno circundante. Las características de envejecimiento y su vida útil de almacenamiento son esenciales para las operaciones del proceso de fabricación. Las superficies activadas pueden tener una vida útil de horas, días, meses o más. Se recomienda pegar, recubrir, pintar o decorar los productos lo antes posible después del pretratamiento.

Selección de un pretratamiento superficial por plasma

Reconozca que cada método de pretratamiento superficial es específico para cada aplicación y puede tener ventajas únicas y limitaciones potenciales. Para obtener resultados robustos, considere los siguientes factores:

• Los polímeros reaccionan de manera diferente a los procesos de oxidación. El tipo de sustrato polimérico y los requisitos de desempeño de uso final son fundamentales para determinar la selección del método de pretratamiento.
• ¿El sustrato (producto a tratar) es conductivo? Por ejemplo, los cuerpos de conectores electrónicos de plástico sin ensamblar, sin pines de contacto metálicos, pueden tratarse eléctricamente, mientras que los conectores ensamblados pueden presentar problemas de arqueo eléctrico.
• Geometría de la pieza: las superficies planas se tratan con mayor facilidad en comparación con las cavidades profundas, los ahusamientos extremos y otras irregularidades de forma. Las pruebas de mojado son difíciles de realizar en áreas pequeñas y en superficies muy texturizadas.
• Automatización del manejo de materiales: las bandas y cadenas conductoras pueden causar arqueo eléctrico con los tratadores clásicos de descarga corona eléctrica y de punto. Como alternativa, considere el uso de tratamiento a la flama, plasma frío de gas o plasma atmosférico de bajo potencial.
• Evite el sobretratamiento. Las superficies excesivamente oxidadas por plasma pueden afectar negativamente los procesos de ensamblaje posteriores, como el sellado térmico o la soldadura.
• No todo el equipo de pretratamiento es igual. Examine la calidad de los sistemas construidos en funcionamiento. Para los procesos de tratamiento eléctrico, observe la uniformidad de la descarga de plasma; para el tratamiento a la flama, considere las diferencias entre quemadores de listón y de puertos perforados, así como los componentes del sistema de combustión; para el plasma frío de gas, examine la calidad de la construcción de la cámara, los soportes de electrodos y, en particular, el fabricante de la bomba de vacío.

Limpieza superficial

El mejor método para inspeccionar la calidad de la superficie: el Surface Analyst™ 2001 es un dispositivo digital portátil para medir ángulos de contacto en línea de producción sin usar soluciones químicas dyne. El método es no destructivo, por lo que la pieza puede procesarse con normalidad, a diferencia de las pruebas con soluciones dyne, en las que la pieza se raspa. Inventado por BTG Labs, el Surface Analyst™ fue diseñado para poner tecnología de medición de superficies de precisión en manos de los técnicos de planta, en operaciones donde la condición de la superficie es de importancia crítica, como el pegado, la pintura, el recubrimiento, la impresión y la descontaminación.

Mediante una técnica patentada llamada "depósito balístico", el dispositivo deposita una gota de agua altamente purificada sobre la superficie del sustrato. Al conocer el volumen y el área de la gota de agua, el dispositivo calcula el ángulo de contacto del agua contra una superficie determinada. El dispositivo proporciona retroalimentación inmediata al usuario mediante un número cuantificable o una alerta de aprobado/reprobado. Los datos de inspección proporcionados por el dispositivo permiten a los usuarios determinar si el sustrato se ha preparado adecuadamente para los procesos de adhesión, como sustituto de las soluciones dyne destructivas. La unidad portátil funciona en cualquier orientación y trabaja tanto en superficies lisas como texturizadas, como los TPO con grano. Estos datos pueden utilizarse para la mejora continua del proceso, para identificar desviaciones de calidad que puedan indicar problemas inminentes, o para señalar la causa crítica de las fallas del producto.

Surface Analyst de BTG Labs. Fotografías cortesía de BTG LABS (513.469.1800).

Desventajas de las soluciones dyne

Para muchas aplicaciones, puede bastar con examinar el ángulo de contacto en equilibrio estático utilizando soluciones dyne conforme a un procedimiento de prueba documentado. Los kits de aplicación o "plumas/soluciones dyne" proporcionan información útil, pero no son mediciones precisas de la tensión superficial. Las mediciones de tensión superficial pueden variar considerablemente según la persona (técnica) y la interpretación del comportamiento del líquido en el "centro". Se sabe que las plumas/soluciones dyne son indicadores direccionales de diferencias significativas en la tensión superficial y son capaces de identificar superficies "buenas" y "malas" para la unión a un precio económico. Las soluciones dyne embotelladas pueden ser preferibles a las plumas debido a problemas de contaminación por el uso múltiple.

Mecanismos de falla en el pegado con adhesivos

El diseño óptimo de la junta es fundamental en cualquier aplicación de pegado con adhesivos. Las juntas pegadas pueden estar sujetas a fuerzas de tensión, compresión, cizalla, pelado o clivaje, a menudo en combinación. Generalmente existen tres tipos distintivos de mecanismos de falla en la unión:

• Falla de adhesión en la interfaz entre el adhesivo y uno de los adherentes
• Falla de cohesión por fractura de la capa adhesiva, dejando rastros de adhesivo en ambas superficies
• La falla de modo mixto presenta características tanto de falla de adhesión como de falla de cohesión

Las fallas de adhesión ocurren en la interfaz entre el adhesivo y el adherente (sustrato). Visualmente, quedará adhesivo residual en cualquier punto, pero únicamente sobre una de las superficies. Las fallas de adhesión que ocurren en campo casi siempre se originan en el proceso de fabricación: materiales, adhesivos, preparación de superficie, contaminación, procedimientos/mano de obra, entorno, pruebas de control de calidad, o combinaciones de estos. La causa restante es la degradación interfacial, en función de la vida útil en servicio. Este último problema puede prevenirse durante la fase de diseño y calificación del producto.

Las fallas de cohesión resultan en la fractura del adhesivo y se caracterizan por la presencia visual de material adhesivo en las caras correspondientes de ambos adherentes (sustratos). Las uniones que fallan por cohesión presentan un desempeño de alta resistencia (logrando propiedades óptimas de unión adhesiva en seco). La superficie del adhesivo puede verse "rugosa" y de un color más claro que el material adhesivo tal como se aplicó. La falla suele ser por cizalla, pero los esfuerzos de pelado o una combinación de cizalla y pelado también pueden producir falla de cohesión. Las fallas de cohesión que ocurren en campo suelen deberse a un diseño de junta deficiente, por ejemplo, una longitud de traslape insuficiente, o a fuerzas de pelado excesivas. La porosidad excesiva (por exposición a la humedad) y la presencia de vacíos por debajo de un tamaño crítico también pueden provocar falla de cohesión.

Las fallas de modo mixto presentan características tanto de falla de adhesión como de falla de cohesión, debido a que la interfaz está parcialmente degradada. En esencia, este modo de falla es una fase de transición en la que la resistencia de la unión adhesiva es menor que la resistencia a la falla por cohesión.

→ Conozca más sobre los modos de falla en uniones adhesivas

Rugosidad superficial

La rugosidad superficial es el grado de irregularidad de la superficie de un sólido, por debajo de la escala de magnitud de su forma u ondulación, pero por encima de la irregularidad de las estructuras de la red cristalina. El grado de rugosidad afecta la mojabilidad de un sólido. Dado que la rugosidad va de la mano con un área superficial ampliada, afecta la mojabilidad de un sólido, el ángulo de contacto de un líquido y la adhesión.

En cuanto a la textura superficial de la pieza a unir, tal como se moldea, una superficie texturizada aumentará la adhesión por anclaje mecánico, además de la limpieza con solvente y el pretratamiento por plasma. La textura puede lograrse dentro del molde o manualmente con una almohadilla Scotch-Brite. Incluso superficies ligeramente texturizadas, como el acabado C-3 (320 Stone), resultan beneficiosas. A continuación se muestra la guía de acabados SPI.

Datos de energía superficial de polímeros

Datos de energía superficial de los polímeros más comunes utilizados en aplicaciones de unión por adhesión. Haga clic en la tabla para ampliarla y verla con claridad.

Adhesivos y curado con epóxicos estructurales

Para muchas aplicaciones con polímeros, los adhesivos epóxicos estructurales de dos componentes, curables por calor, son ideales. El epóxico de dos componentes consiste en mezclar una resina epóxica con un endurecedor, o bien adquirir aplicadores "duo-pak". Se prefiere un espesor de línea de unión uniforme y delgado (0.002 a 0.007 pulgadas) para obtener propiedades óptimas de resistencia a la cizalla y a la tensión.

El tiempo de curado completo generalmente oscila entre siete (7) días a 75 °F, pero es variable según la aplicación y las condiciones ambientales. La velocidad de curado puede acelerarse aplicando calor (120–210 °F), lo que produce polimerización adicional y puede mejorar las propiedades del epóxico. El tiempo y la temperatura de horneado son específicos de cada aplicación. Los epóxicos de un componente eliminan la necesidad de mezclar, pero solo curan con la adición de calor (normalmente 250–300 °F). En comparación, la vida útil de trabajo de los epóxicos de dos componentes es limitada.

Una práctica errónea común es aplicar adhesivo adicional para mejorar la resistencia de la unión. El exceso de adhesivo es perjudicial y una causa principal de fallas de unión. Los adhesivos epóxicos tienen coeficientes de expansión térmica relativamente altos. Las líneas de unión deben mantenerse delgadas y de espesor uniforme (típicamente de 3 a 5 mil para máxima resistencia a la cizalla). El proveedor del adhesivo puede ofrecer orientación sobre el espesor óptimo de la línea de unión para su aplicación. Los aplicadores "duo-pak" premedidos eliminan los problemas de mezcla y proporcionan una proporción de mezcla más exacta. También proporcionan mejores reacciones químicas estequiométricas, lo que resulta en mejores propiedades de resistencia y desgasificación.

Métodos de proceso de unión por adhesión de nylon

La poliamida, comúnmente conocida como nylon, es un polímero semicristalino. Los dos grados más comunes son el nylon 6 y el nylon 6/6. Los nylons se utilizan en miles de aplicaciones automotrices, aeroespaciales, médicas e industriales donde se requieren piezas resistentes a altas temperaturas, a solventes y con blindaje eléctrico. Si bien estas características son excelentes para el desempeño, la baja mojabilidad superficial y la humedad representan retos de unión para los fabricantes.

Propiedades superficiales

Los polímeros de nylon son inherentemente difíciles de unir porque son hidrofóbicos, químicamente inertes y presentan poca mojabilidad superficial (es decir, baja energía superficial). Además, los nylons son higroscópicos y absorberán humedad de la atmósfera en más del 3% de su masa en agua. La humedad, por sí sola, genera problemas de adhesión. La velocidad de absorción de humedad depende del tiempo, la humedad relativa y la temperatura. Por lo tanto, es importante realizar los procesos de unión lo antes posible después de las operaciones de moldeo, o empacar las piezas herméticamente en bolsas no porosas con un desecante. El procedimiento adecuado de secado de las resinas de nylon es fundamental para el procesamiento y el desempeño de la pieza.

Un momento: a primera vista, las afirmaciones anteriores parecerían contradecirse entre sí. ¿El nylon es hidrofóbico o hidrofílico? La resolución de esta aparente paradoja consiste en reconocer que el comportamiento hidrofóbico del nylon es una propiedad superficial, mientras que el comportamiento hidrofílico es una propiedad del material en su conjunto (bulk).

Dado que el nylon es un polímero orgánico, tiene una energía superficial relativamente baja, al igual que la mayoría de los polímeros. Esto es consecuencia de la química y la física superficial de los polímeros y otros materiales orgánicos. Sin embargo, los grupos amida en la cadena del nylon atraen el agua y dan lugar al comportamiento hidrofílico de este material en cuanto a la ABSORCIÓN EN VOLUMEN de agua. Así, en volumen, el nylon puede comportarse como un material hidrofílico, pero en la superficie puede exhibir un comportamiento hidrofóbico.

Limpieza y pretratamientos

La preparación de la superficie es fundamental para lograr una alta resistencia de unión adhesiva. Las superficies deben estar limpias y libres de contaminación por suciedad, grasa y aceites. Los materiales de bajo peso molecular (LMWM, por sus siglas en inglés), como siliconas, desmoldantes y agentes antideslizantes, inhiben la unión. Para limpiar adecuadamente las superficies de nylon y eliminar los materiales LMWM, utilice tolueno, xileno, acetona o MEK (conforme a la política de solventes de la empresa y la legislación estatal). El alcohol es un solvente débil y solo elimina la suciedad superficial, no los contaminantes hidrocarbonados. Debe emplearse siempre la técnica adecuada, incluyendo el uso de paños libres de pelusa y guantes de protección para manos libres de polvo. El exceso de solvente crea capas límite débiles de químicos no eliminados, dejando una acumulación de neblina que inhibirá la unión.

Las aplicaciones de unión de nylon a menudo requieren pretratamiento por plasma inmediatamente después de la limpieza con solvente. Los pretratamientos de oxidación superficial en fase gaseosa para nylon incluyen: descarga corona eléctrica, plasma atmosférico eléctrico, plasma de aire eléctrico, plasma de flama y gas frío RF de baja presión. Estos procesos se caracterizan por su capacidad de generar "plasma gaseoso", un gas extremadamente reactivo compuesto por electrones libres, iones positivos y otras especies. También ocurre funcionalización química de la superficie. Desde el punto de vista de la física, los mecanismos mediante los cuales se generan estos plasmas son diferentes, pero sus efectos sobre la mojabilidad superficial son similares. Cada método es específico para cada aplicación y presenta ventajas y/o limitaciones. Por ejemplo, los pretratamientos eléctricos no eliminan/limpian todos los hidrocarburos poliaromáticos, por lo que puede ser necesario continuar con la limpieza por solvente. El pretratamiento de gas frío RF elimina los hidrocarburos, por lo que la limpieza previa no es necesaria.

Como regla general, se logra una adhesión de unión aceptable cuando la energía superficial del sustrato es aproximadamente 10 dinas/cm mayor que la tensión superficial del líquido o adhesivo. La energía superficial del nylon sin tratar es de aproximadamente 40 dinas/cm. Por lo tanto, la energía superficial deseada después del tratamiento debe estar en el rango de 50 a 54 dinas. En esta situación, se dice que el líquido "moja" o se adhiere a la superficie. Un método común para medir el "mojado" por energía superficial es el uso de soluciones dyne calibradas conforme al método de prueba ASTM D2578.

Problemas de adhesión debidos a desmoldantes y plastificantes

Existen algunos desmoldantes que admiten pintura, pero muchos otros desmoldantes afectan negativamente la adhesión de la pintura. Pueden requerirse diversas técnicas para eliminar estos agentes utilizados para facilitar la separación de las piezas plásticas de los moldes. Los desmoldantes tipo cera a veces pueden eliminarse mediante limpieza con solvente, pero este tipo de desmoldante no se recomienda para piezas que se van a pintar. El uso de solventes casi siempre se desaconseja debido a las restricciones de emisión de COV y a los posibles riesgos de incendio y salud asociados con muchos solventes. Los desmoldantes solubles en agua son mucho más preferibles. Su eliminación de la superficie plástica se logra fácilmente con soluciones detergentes acuosas comunes.

Los agentes desmoldantes también pueden incorporarse en las formulaciones plásticas; a estos se les denomina internos. Los desmoldantes internos deben evitarse siempre que sea posible. La pintabilidad puede o no verse afectada de inmediato, y las pruebas de adhesión de control de calidad pueden mostrar una excelente adhesión inicial. Sin embargo, en algunos casos, los desmoldantes internos han migrado lentamente a la superficie de la pieza y han provocado fallas de adhesión de la pintura meses después de haberse pintado la pieza. Los plastificantes pueden agregarse a las resinas de moldeo para aumentar la resistencia al impacto, pero a menudo pueden disminuir la adhesión de la pintura, al igual que los desmoldantes. Algunos plastificantes migran lentamente a la superficie y ablandan la interfaz entre el plástico y la pintura, ocasionando pérdida de adhesión. En este caso también, las pruebas iniciales de adhesión de pintura pueden resultar completamente satisfactorias, pero posteriormente ocurre el levantamiento o separación de la película de pintura de la superficie plástica. Esto puede derivar en costosas fallas de campo y reclamos de responsabilidad más adelante, mucho después de que la pieza haya entrado en servicio.

Técnicas para medir la durabilidad de adhesión y abrasión

La durabilidad de adhesión y abrasión de los recubrimientos y tintas curados son dos propiedades de desempeño críticas, y su medición y control son esenciales para una fabricación robusta. La durabilidad de adhesión y abrasión son propiedades físicas independientes y con frecuencia se diagnostican incorrectamente durante el análisis del modo de falla. La deficiente durabilidad de adhesión y abrasión son causas principales de fallas de campo, desperdicio y retrabajo, menores utilidades y clientes insatisfechos. Existen técnicas para medir estas propiedades.

Adhesión frente a abrasión

Durante la fabricación debe lograrse una durabilidad (resistencia) óptima de adhesión y abrasión de los recubrimientos y tintas curados sobre sustratos plásticos, a fin de producir productos de alta calidad que perduren durante toda su vida útil. Estas propiedades pueden ser interdependientes, pero a menudo son mutuamente excluyentes. Es decir, los recubrimientos y tintas curados pueden presentar buena adhesión y baja resistencia a la abrasión, o baja adhesión y buena resistencia a la abrasión. Las pruebas y la comprensión adecuadas de la adhesión y la abrasión garantizan el cumplimiento de especificaciones y resultan invaluables para resolver problemas de recubrimiento e impresión. La identificación del mecanismo de falla, ya sea de adhesión (cohesión), abrasión o ambos, determinará la solución del proceso de ingeniería. Existen métodos de prueba históricos e instrumentación nueva para medir y analizar estas propiedades.

Métodos de prueba de adhesión

El método de prueba estándar ASTM D 3359 para medir la adhesión mediante prueba de cinta es, históricamente, quizás el método más conocido y ampliamente utilizado para probar la adhesión de recubrimientos y tintas, debido a su simplicidad y bajo costo. El procedimiento más básico para realizar la prueba de cinta incluye lo siguiente:

• Acuerdo sobre la selección de la cinta
• Los recubrimientos y tintas deben estar completamente curados antes de la prueba.
• Realice cortes en X en la película conforme al Método A, o un patrón de rejilla con seis u once cortes en cada dirección conforme al Método B de la prueba.
• Retire y deseche dos vueltas de cinta del dispensador de rollo.
• Alise la cinta en su lugar con el dedo, luego frote firmemente con una goma de borrar en la punta de un lápiz o similar. El color debajo de la cinta es un buen indicador de contacto completo.
• Dentro de los 60 a 120 segundos posteriores a la aplicación, retire la cinta tirando rápidamente (sin dar un tirón brusco) del extremo libre hacia sí misma, en un ángulo lo más cercano posible a 180 grados.
• Inspeccione el área cortada para verificar el desprendimiento del recubrimiento del sustrato y califique la adhesión conforme a las descripciones e ilustraciones predeterminadas (0B, 1B, 2B, 3B, 4B, 5B).

Soluciones de ingeniería personalizadas en acción

Las tecnologías de SABREEN impulsan muchos de los productos más reconocidos de la actualidad, desde la Estación Espacial Internacional y productos farmacéuticos hasta cámaras de acción submarinas y sistemas de defensa militar.

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The Sabreen Group es ampliamente reconocido a nivel internacional como los expertos en transformación secundaria de plásticos. Desarrollamos e implementamos soluciones de proceso robustas para todo tipo de aplicaciones, incluyendo aquellas con exigencias extremas de confiabilidad ambiental. Desde sistemas de eyección de dosel de aviones de combate de misión crítica y cero defectos, hasta drones, electrónicos y estructuras submarinas. SABREEN, con más de 40 años de experiencia práctica y autor de más de 150 publicaciones técnicas, ofrece soluciones de proceso de unión por adhesión diseñadas a la medida. Cuando trabajamos en su instalación, llevamos equipo de pretratamiento por plasma y análisis de superficies para demostrar soluciones de adhesión directamente en su línea de producción.

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