Adhesivo
Adhesivo, también conocido como pegamento, cemento, mucílago o pasta, es cualquier sustancia no metálica aplicada a una o ambas superficies de dos elementos separados que los une y resiste su separación.
El uso de adhesivos ofrece ciertas ventajas frente a otras técnicas de encuadernación como el cosido, las fijaciones mecánicas o la soldadura. Estos incluyen la capacidad de unir diferentes materiales, la distribución más eficiente de la tensión en una junta, la rentabilidad de un proceso fácilmente mecanizado y una mayor flexibilidad en el diseño. Las desventajas del uso de adhesivos incluyen menor estabilidad a altas temperaturas, debilidad relativa para unir objetos grandes con un área de superficie de unión pequeña y mayor dificultad para separar objetos durante la prueba. Los adhesivos generalmente se organizan por el método de adhesión seguido de reactivo o no reactivo, un término que se refiere a si el adhesivo reacciona químicamente para endurecerse. Alternativamente, pueden organizarse ya sea por su fase física inicial o si su materia prima es de origen natural o sintético.
Los adhesivos se pueden encontrar de forma natural o producidos sintéticamente. El uso humano más antiguo de sustancias similares a los adhesivos fue hace aproximadamente 200.000 años, cuando los neandertales produjeron alquitrán a partir de la destilación seca de la corteza de abedul para usar en la unión de herramientas de piedra a mangos de madera. Las primeras referencias a los adhesivos en la literatura aparecieron aproximadamente en el año 2000 a. Los griegos y los romanos hicieron grandes contribuciones al desarrollo de los adhesivos. En Europa, el pegamento no se usó mucho hasta el período 1500-1700 d.C. Desde entonces hasta la década de 1900, los aumentos en el uso y descubrimiento de adhesivos fueron relativamente graduales. Solo desde el siglo pasado se ha acelerado rápidamente el desarrollo de adhesivos sintéticos, y la innovación en el campo continúa hasta el presente.
Historia
La evidencia del primer uso conocido de adhesivos se descubrió en el centro de Italia cuando se encontraron dos lascas de piedra parcialmente cubiertas con alquitrán de corteza de abedul y una tercera piedra descubierta de la era del Pleistoceno Medio (hace alrededor de 200 000 años). Se cree que este es el uso humano descubierto más antiguo de piedras con mango de alquitrán.
El adhesivo de corteza de abedul y alquitrán es un adhesivo simple de un componente. Un estudio de 2019 mostró que la producción de alquitrán de abedul puede ser un proceso muy simple, que simplemente involucra la quema de corteza de abedul cerca de superficies verticales lisas al aire libre. Aunque lo suficientemente pegajosos, los adhesivos a base de plantas son quebradizos y vulnerables a las condiciones ambientales. El primer uso de adhesivos compuestos se descubrió en Sibudu, Sudáfrica. Aquí, se descubrieron segmentos de piedra de 70.000 años de antigüedad que alguna vez se insertaron en mangos de hachas cubiertos con un adhesivo compuesto de goma vegetal y ocre rojo (óxido de hierro natural), ya que agregar ocre a la goma vegetal produce un producto más fuerte y protege la goma de desintegrarse. en condiciones húmedas. La capacidad de producir adhesivos más fuertes permitió a los humanos de la Edad de Piedra media unir segmentos de piedra a palos en mayores variaciones, lo que condujo al desarrollo de nuevas herramientas.
Se han encontrado ejemplos más recientes del uso de adhesivos por parte de humanos prehistóricos en los cementerios de tribus antiguas. Los arqueólogos que estudiaron los sitios descubrieron que hace aproximadamente 6.000 años, los miembros de la tribu enterraban a sus muertos junto con alimentos encontrados en vasijas de barro rotas reparadas con resinas de árboles. Otra investigación realizada por arqueólogos descubrió el uso de cementos bituminosos para sujetar globos oculares de marfil a estatuas en templos babilónicos que datan de aproximadamente 4000 a.
En 2000, un artículo reveló el descubrimiento de un hombre de 5200 años de antigüedad apodado el "hombre de hielo tirolés" o "Ötzi", que se conservó en un glaciar cerca de la frontera entre Austria e Italia. Se encontraron varias de sus pertenencias con él, incluidas dos flechas con puntas de pedernal y un hacha de cobre, cada una con evidencia de pegamento orgánico utilizado para conectar las piezas de piedra o metal a las astas de madera. El pegamento se analizó como brea, que requiere el calentamiento del alquitrán durante su producción. La recuperación de este alquitrán requiere una transformación de la corteza de abedul por medio del calor, en un proceso conocido como pirólisis.
Las primeras referencias a los adhesivos en la literatura aparecieron aproximadamente en el año 2000 a.C. Se encuentran más registros históricos del uso de adhesivos del período que abarca del 1500 al 1000 a. Los artefactos de este período incluyen pinturas que representan operaciones de pegado de madera y un ataúd hecho de madera y pegamento en la tumba del rey Tutankamón. Otros artefactos del antiguo Egipto emplean pegamento animal para unir o laminar. Se cree que este laminado de madera para arcos y muebles ha prolongado su vida útil y se logró utilizando pegamentos a base de caseína (proteína de leche). Los antiguos egipcios también desarrollaron pastas a base de almidón para unir el papiro a la ropa y un yeso de material parecido a París hecho de yeso calcinado.
Del 1 al 500 dC, los griegos y los romanos hicieron grandes contribuciones al desarrollo de los adhesivos. Se desarrollaron revestimientos de madera y marquetería, se refinó la producción de colas animales y de pescado y se utilizaron otros materiales. Se utilizaron pastas a base de huevo para unir hojas de oro que incorporaron varios ingredientes naturales como sangre, hueso, cuero, leche, queso, verduras y granos. Los griegos comenzaron a usar cal apagada como mortero, mientras que los romanos fomentaron el desarrollo del mortero mezclando cal con ceniza volcánica y arena. Este material, conocido como cemento puzolánico, se utilizó en la construcción del Coliseo y Panteón romanos. Los romanos también fueron los primeros que se sabe que usaron alquitrán y cera de abejas como masilla y sellador entre las tablas de madera de sus botes y naves.
En Asia Central, el ascenso de los mongoles aproximadamente en el año 1000 d. C. se puede atribuir en parte al buen alcance y poder de los arcos de las hordas de Genghis Khan. Estos arcos estaban hechos de un núcleo de bambú, con cuerno en el vientre (mirando hacia el arquero) y tendón en la parte posterior, unidos con pegamento animal.
En Europa, el pegamento cayó en desuso hasta el período 1500-1700 d.C. En ese momento, los fabricantes de muebles y gabinetes de renombre mundial, como Thomas Chippendale y Duncan Phyfe, comenzaron a usar adhesivos para unir sus productos. En 1690, se estableció la primera planta comercial de pegamento en los Países Bajos. Esta planta producía pegamentos a partir de pieles de animales. En 1750, se emitió la primera patente británica de cola de pescado. Las siguientes décadas del próximo siglo fueron testigos de la fabricación de colas de caseína en fábricas alemanas y suizas. En 1876, se emitió la primera patente estadounidense (número 183.024) a los hermanos Ross para la producción de cola de caseína.
Los primeros sellos postales de EE. UU. utilizaron adhesivos a base de almidón cuando se emitieron en 1847. La primera patente de EE. UU. (número 61.991) sobre el adhesivo de dextrina (un derivado del almidón) se emitió en 1867.
El caucho natural se utilizó por primera vez como material para adhesivos a partir de 1830, lo que marcó el punto de partida del adhesivo moderno. En 1862, se emitió una patente británica (número 3288) para el recubrimiento de metal con latón por electrodeposición para obtener una unión más fuerte con el caucho. El desarrollo del automóvil y la necesidad de amortiguadores de caucho requerían uniones de caucho y metal más fuertes y duraderas. Esto estimuló el desarrollo del caucho ciclado tratado con ácidos fuertes. En 1927, este proceso se utilizó para producir cementos de caucho termoplástico a base de solventes para la unión de metal con caucho.
Henry Day utilizó por primera vez adhesivos adhesivos a base de caucho natural en un soporte (patente de EE. UU. 3965) en 1845. Posteriormente, este tipo de adhesivos se utilizaron en cintas quirúrgicas y eléctricas con soporte de tela. En 1925 nació la industria de las cintas sensibles a la presión. Hoy en día, las notas adhesivas, Scotch Tape y otras cintas son ejemplos de adhesivos sensibles a la presión (PSA).
Un paso clave en el desarrollo de plásticos sintéticos fue la introducción de un plástico termoestable conocido como fenólico de baquelita en 1910. En dos años, la resina fenólica se aplicó a la madera contrachapada como barniz de revestimiento. A principios de la década de 1930, los fenoles ganaron importancia como resinas adhesivas.
Las décadas de 1920, 1930 y 1940 fueron testigos de grandes avances en el desarrollo y producción de nuevos plásticos y resinas debido a la Primera y Segunda Guerra Mundial. Estos avances mejoraron enormemente el desarrollo de adhesivos al permitir el uso de materiales recientemente desarrollados que exhibieron una variedad de propiedades. Con necesidades cambiantes y tecnología en constante evolución, el desarrollo de nuevos adhesivos sintéticos continúa hasta el presente. Sin embargo, debido a su bajo coste, los adhesivos naturales siguen siendo los más utilizados.
Importancia económica
Con el paso del tiempo y durante su desarrollo, los adhesivos han ganado una posición estable en un número creciente de procesos de producción. Muchos productos vitales involucran algún tipo de adhesivo en el proceso de producción. Los investigadores de mercado pronosticaron una facturación de casi US$50 mil millones para el mercado global de adhesivos en 2019. En particular, el desarrollo económico de países emergentes como China, India, Rusia y Brasil provocará una creciente demanda de adhesivos en el futuro.
Para fomentar el desarrollo continuo de la tecnología de adhesivos, el American Sealants Council tiene un premio anual a la innovación para nuevas tecnologías de adhesivos y selladores.
Tipos
Los adhesivos normalmente se organizan según el método de adhesión. Luego, estos se organizan en adhesivos reactivos y no reactivos, lo que se refiere a si el adhesivo reacciona químicamente para endurecerse. Alternativamente, pueden organizarse según si la materia prima es de origen natural o sintético, o según su fase física inicial.
Por reactividad
No reactiva
(feminine)Secado
Existen dos tipos de adhesivos que endurecen por secado: los adhesivos en base disolvente y los adhesivos en dispersión polimérica, también conocidos como adhesivos en emulsión. Los adhesivos a base de solventes son una mezcla de ingredientes (típicamente polímeros) disueltos en un solvente. La cola blanca, los adhesivos de contacto y los cementos de goma son miembros de la familia de los adhesivos de secado. A medida que el solvente se evapora, el adhesivo se endurece. Dependiendo de la composición química del adhesivo, se adherirá a diferentes materiales en mayor o menor grado.
Los adhesivos de dispersión de polímeros son dispersiones de color blanco lechoso a menudo basadas en acetato de polivinilo (PVAc). Se utilizan ampliamente en las industrias de carpintería y embalaje. También se utilizan con telas y componentes a base de telas, y en productos de ingeniería, como conos de altavoces.
Sensible a la presión
Los adhesivos sensibles a la presión (PSA) forman una unión mediante la aplicación de una ligera presión para casar el adhesivo con el adherente. Están diseñados para tener un equilibrio entre el flujo y la resistencia al flujo. La unión se forma porque el adhesivo es lo suficientemente suave para fluir (es decir, 'húmedo') hacia el adherente. La unión tiene fuerza porque el adhesivo es lo suficientemente duro para resistir el flujo cuando se aplica tensión a la unión. Una vez que el adhesivo y el adherente están muy cerca, las interacciones moleculares, como las fuerzas de van der Waals, se involucran en la unión, lo que contribuye significativamente a su resistencia final.
Los PSA están diseñados para aplicaciones permanentes o removibles. Los ejemplos de aplicaciones permanentes incluyen etiquetas de seguridad para equipos eléctricos, cinta de aluminio para conductos HVAC, ensamblaje de molduras interiores de automóviles y películas amortiguadoras de sonido/vibraciones. Algunos PSA permanentes de alto rendimiento exhiben altos valores de adhesión y pueden soportar kilogramos de peso por centímetro cuadrado de área de contacto, incluso a temperaturas elevadas. Inicialmente, los PSA permanentes pueden ser removibles (por ejemplo, para recuperar productos mal etiquetados) y crear una adhesión permanente después de varias horas o días.
Los adhesivos removibles están diseñados para formar una unión temporal e, idealmente, se pueden quitar después de meses o años sin dejar residuos en el adhesivo. Los adhesivos removibles se utilizan en aplicaciones tales como películas de protección de superficies, cintas adhesivas, marcadores y papeles para notas, etiquetas de códigos de barras, etiquetas de marcado de precios, materiales gráficos promocionales y para el contacto con la piel (vendajes para el cuidado de heridas, electrodos de EKG, cinta atlética, analgésicos y medicamentos transdérmicos). parches, etc). Algunos adhesivos removibles están diseñados para pegarse y despegarse repetidamente. Tienen baja adherencia y generalmente no pueden soportar mucho peso. El adhesivo sensible a la presión se utiliza en las notas Post-it.
Los adhesivos sensibles a la presión se fabrican con un vehículo líquido o en forma 100 % sólida. Los artículos están hechos de PSA líquidos recubriendo el adhesivo y secando el disolvente o el agua. Pueden calentarse más para iniciar una reacción de reticulación y aumentar el peso molecular. Los PSA 100 % sólidos pueden ser polímeros de baja viscosidad que se recubren y luego reaccionan con radiación para aumentar el peso molecular y formar el adhesivo, o pueden ser materiales de alta viscosidad que se calientan para reducir la viscosidad lo suficiente como para permitir el recubrimiento y luego se enfrían hasta su temperatura final. formulario. La principal materia prima para los PSA son los polímeros a base de acrilato.
Contacto
Los adhesivos de contacto se utilizan en uniones fuertes con alta resistencia al corte como los laminados, como la unión de fórmica a una encimera de madera, y en el calzado, como la unión de suelas a la parte superior. El caucho natural y el policloropreno (neopreno) son adhesivos de contacto de uso común. Ambos elastómeros sufren cristalización por deformación.
Los adhesivos de contacto deben aplicarse a ambas superficies y dejar que se sequen durante un tiempo antes de juntar las dos superficies. Algunos adhesivos de contacto requieren hasta 24 horas para secarse antes de que las superficies se mantengan juntas. Una vez que las superficies se juntan, la unión se forma muy rápidamente. Por lo general, no es necesario aplicar presión durante mucho tiempo, por lo que hay menos necesidad de abrazaderas.
Caliente
Los adhesivos en caliente, también conocidos como adhesivos de fusión en caliente, son termoplásticos aplicados en forma fundida (en el rango de 65 a 180 °C) que se solidifican al enfriarse para formar enlaces entre una amplia gama de materiales. Los adhesivos termofusibles a base de etileno-acetato de vinilo son particularmente populares para la artesanía debido a su facilidad de uso y la amplia gama de materiales comunes que pueden unir. Una pistola de pegamento (que se muestra a la derecha) es un método para aplicar adhesivos calientes. La pistola de pegamento derrite el adhesivo sólido, luego permite que el líquido pase a través de su cilindro hacia el material, donde se solidifica.
El pegamento termoplástico puede haber sido inventado alrededor de 1940 por Procter & Gamble como solución al problema de que los adhesivos a base de agua, comúnmente utilizados en los envases de la época, fallaban en climas húmedos, provocando que los envases se abrieran.
Reactiva
Anaeróbica
(feminine)Los adhesivos anaeróbicos curan en contacto con el metal, en ausencia de oxígeno. Funcionan bien en un espacio ajustado, como cuando se usan como fluidos de bloqueo de roscas.
Multiparte
Los adhesivos multicomponentes se endurecen al mezclar dos o más componentes que reaccionan químicamente. Esta reacción hace que los polímeros se entrecrucen en acrilatos, uretanos y epoxis .
Hay varias combinaciones comerciales de adhesivos multicomponentes en uso en la industria. Algunas de estas combinaciones son:
- resina de poliuretano
- Polyols " resina de poliuretano
- Polímeros acrílicos " resinas de poliuretano
Los componentes individuales de un adhesivo multicomponente no son adhesivos por naturaleza. Los componentes individuales reaccionan entre sí después de ser mezclados y muestran una adhesión completa solo al curar. Las resinas de múltiples componentes pueden ser a base de solventes o sin solventes. Los disolventes presentes en los adhesivos son un medio para el poliéster o la resina de poliuretano. El solvente se seca durante el proceso de curado.
Adhesivos premezclados y congelados
Los adhesivos premezclados y congelados (PMF) son adhesivos que se mezclan, desairean, envasan y congelan. Dado que es necesario que los PMF permanezcan congelados antes de su uso, una vez que se congelan a -80 °C, se envían con hielo seco y se requiere que se almacenen a -40 °C o menos. Los adhesivos PMF eliminan los errores de mezcla por parte del usuario final y reducen la exposición de agentes de curado que pueden contener irritantes o toxinas. Los PMF se introdujeron comercialmente en la década de 1960 y se usan comúnmente en la industria aeroespacial y de defensa.
De una pieza
Los adhesivos monocomponentes se endurecen mediante una reacción química con una fuente de energía externa, como la radiación, el calor y la humedad.
Los adhesivos de curado por luz ultravioleta (UV), también conocidos como materiales de curado por luz (LCM), se han hecho populares en el sector de la fabricación debido a a su rápido tiempo de curado y fuerte fuerza de unión. Los adhesivos de curado por luz pueden curar en tan solo un segundo y muchas formulaciones pueden unir sustratos (materiales) diferentes y soportar temperaturas extremas. Estas cualidades hacen que los adhesivos de curado UV sean esenciales para la fabricación de artículos en muchos mercados industriales, como la electrónica, las telecomunicaciones, la medicina, la industria aeroespacial, el vidrio y la óptica. A diferencia de los adhesivos tradicionales, los adhesivos de curado con luz UV no solo unen materiales, sino que también se pueden usar para sellar y recubrir productos. Generalmente son a base de acrílico.
Los adhesivos de curado por calor consisten en una mezcla prefabricada de dos o más componentes. Cuando se aplica calor, los componentes reaccionan y se entrecruzan. Este tipo de adhesivo incluye epoxis termoestables, uretanos y poliimidas.
Los adhesivos de curado por humedad curan cuando reaccionan con la humedad presente en la superficie del sustrato o en el aire. Este tipo de adhesivo incluye cianoacrilatos y uretanos.
Por origen
Naturales
Los adhesivos naturales están hechos de fuentes orgánicas como el almidón vegetal (dextrina), las resinas naturales o los animales (por ejemplo, la caseína de la proteína de la leche y las colas animales a base de piel). Estos se denominan a menudo bioadhesivos.
Un ejemplo es una pasta simple hecha cocinando harina en agua. Los adhesivos a base de almidón se utilizan en la producción de cartón corrugado y sacos de papel, bobinado de tubos de papel y adhesivos para papel tapiz. El pegamento de caseína se utiliza principalmente para adherir etiquetas de botellas de vidrio. Las colas animales se han utilizado tradicionalmente en encuadernación, unión de madera y muchas otras áreas, pero ahora se reemplazan en gran medida por colas sintéticas, excepto en aplicaciones especializadas como la producción y reparación de instrumentos de cuerda. La albúmina hecha del componente proteico de la sangre se ha utilizado en la industria de la madera contrachapada. Masonite, un tablero duro de madera, se unió originalmente con lignina de madera natural, un polímero orgánico, aunque la mayoría de los tableros de partículas modernos, como el MDF, usan resinas termoestables sintéticas.
Sintético
Los adhesivos sintéticos están hechos de compuestos orgánicos. Muchos se basan en elastómeros, termoplásticos, emulsiones y termoestables. Ejemplos de adhesivos termoendurecibles son: epoxi, poliuretano, cianoacrilato y polímeros acrílicos. El primer adhesivo sintético producido comercialmente fue Karlsons Klister en la década de 1920.
Solicitud
Los aplicadores de diferentes adhesivos se diseñan según el adhesivo que se utilice y el tamaño del área en la que se aplicará el adhesivo. El adhesivo se aplica a uno o ambos materiales que se van a unir. Las piezas se alinean y se agrega presión para ayudar en la adhesión y eliminar las burbujas de aire de la unión.
Las formas comunes de aplicar un adhesivo incluyen brochas, rodillos, usando películas o gránulos, pistolas rociadoras y pistolas aplicadoras (por ejemplo,, pistola de calafateo). Todos estos se pueden utilizar de forma manual o automatizada como parte de una máquina.
Mecanismos de adhesión
Para que un adhesivo sea efectivo debe tener tres propiedades principales. En primer lugar, debe poder humedecer el material base. La humectación es la capacidad de un líquido para mantener contacto con una superficie sólida. También debe aumentar su resistencia después de la aplicación y, finalmente, debe poder transmitir la carga entre las dos superficies/sustratos que se adhieren.
Adherencia, la unión entre el adhesivo y el sustrato puede ocurrir ya sea por medios mecánicos, en los que el adhesivo se abre paso en pequeños poros del sustrato, o por uno de varios mecanismos químicos. La fuerza de la adhesión depende de muchos factores, incluidos los medios por los que se produce.
En algunos casos, se produce una unión química real entre el adhesivo y el sustrato. En otros, las fuerzas electrostáticas, como en la electricidad estática, mantienen unidas las sustancias. Un tercer mecanismo implica las fuerzas de van der Waals que se desarrollan entre las moléculas. Un cuarto medio consiste en la difusión del pegamento en el sustrato con la ayuda de la humedad, seguida del endurecimiento.
Métodos para mejorar la adherencia
La calidad de la unión adhesiva depende en gran medida de la capacidad del adhesivo para cubrir (mojar) de manera eficiente el área del sustrato. Esto sucede cuando la energía superficial del sustrato es mayor que la energía superficial del adhesivo. Sin embargo, los adhesivos de alta resistencia tienen una alta energía superficial. Por lo tanto, se unen mal a polímeros de baja energía superficial u otros materiales. Para resolver este problema, se puede utilizar el tratamiento superficial para aumentar la energía superficial como paso de preparación antes de la unión adhesiva. Es importante destacar que la preparación de la superficie proporciona una superficie reproducible que permite resultados de unión uniformes. Las técnicas de activación de superficie comúnmente utilizadas incluyen activación por plasma, tratamiento con llama e imprimación química húmeda.
Fracaso
Hay varios factores que podrían contribuir al fracaso de dos superficies adheridas. La luz solar y el calor pueden debilitar el adhesivo. Los solventes pueden deteriorar o disolver el adhesivo. Las tensiones físicas también pueden causar la separación de superficies. Cuando se somete a carga, la desunión puede ocurrir en diferentes lugares de la junta adhesiva. Los principales tipos de fracturas son los siguientes:
Fractura cohesiva
Lafractura cohesiva se obtiene si se propaga una fisura en el polímero a granel que constituye el adhesivo. En este caso, las superficies de ambos adherentes después del descementado estarán cubiertas por adhesivo fracturado. La grieta puede propagarse en el centro de la capa o cerca de una interfaz. Para este último caso, se puede decir que la fractura cohesiva es "cohesiva cerca de la interfaz".
Fractura adhesiva
Fractura adhesiva (a veces denominada fractura interfacial) se produce cuando se produce la desunión entre el adhesivo y el adherente. En la mayoría de los casos, la aparición de fractura adhesiva para un adhesivo determinado va acompañada de una menor tenacidad a la fractura.
Otros tipos de fractura
Otros tipos de fractura incluyen:
- El mixto tipo, que ocurre si la grieta se propaga en algunos puntos en un cohesivo y en otros de manera interfacial. Las superficies mixtas de fractura pueden caracterizarse por cierto porcentaje de zonas adhesivas y cohesivas.
- El alternando el camino de crack tipo que ocurre si las grietas saltan de una interfaz a la otra. Este tipo de fractura aparece en presencia de pre-estrésiles en la capa adhesiva.
- La fractura también puede ocurrir en la adherencia si el adhesivo es más difícil que el adherente. En este caso, el adhesivo permanece intacto y sigue vinculado a un sustrato y restos del otro. Por ejemplo, cuando se elimina una etiqueta de precio, el adhesivo generalmente permanece en la etiqueta y la superficie. Esto es un fracaso cohesivo. Si, sin embargo, una capa de papel permanece pegada a la superficie, el adhesivo no ha fallado. Otro ejemplo es cuando alguien intenta separar las cookies de Oreo y todos los restos de relleno de un lado; esto es un fracaso adhesivo, en lugar de un fracaso cohesivo.
Diseño de juntas adhesivas
Como regla general de diseño, las propiedades materiales del objeto deben ser mayores que las fuerzas previstas durante su uso. (es decir, geometría, cargas, etc.). El trabajo de ingeniería consistirá en tener un buen modelo para evaluar la función. Para la mayoría de las uniones adhesivas, esto se puede lograr usando mecánica de fractura. Conceptos como el factor de concentración de tensión y la tasa de liberación de energía de deformación se pueden utilizar para predecir fallas. En tales modelos, se desprecia el comportamiento de la propia capa adhesiva y solo se consideran los adherentes.
La falla también dependerá mucho del modo de apertura de la junta.
- Modo I es un modo de apertura o tensión donde las cargas son normales a la grieta.
- Modo II es un modo deslizante o en plano donde las superficies de grieta se deslizan una sobre otra en dirección perpendicular al borde líder de la grieta. Este es típicamente el modo para el cual el adhesivo exhibe la mayor resistencia a la fractura.
- Modo III es un modo de desgarrador o antiplano.
Como las cargas suelen ser fijas, un diseño aceptable resultará de la combinación de un procedimiento de selección de materiales y modificaciones geométricas, si es posible. En las estructuras unidas con adhesivo, la geometría global y las cargas están fijadas por consideraciones estructurales y el procedimiento de diseño se centra en las propiedades del material del adhesivo y en los cambios locales en la geometría.
El aumento de la resistencia de la junta generalmente se obtiene diseñando su geometría de manera que:
- La zona de unión es grande
- Se carga principalmente en el modo II
- La propagación del crack estable seguirá la aparición de un fracaso local.
Vida útil
Algunos pegamentos y adhesivos tienen una vida útil limitada. La vida útil depende de múltiples factores, el más importante de los cuales es la temperatura. Los adhesivos pueden perder su eficacia a altas temperaturas, así como volverse cada vez más rígidos. Otros factores que afectan la vida útil incluyen la exposición al oxígeno o al vapor de agua.
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