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ENERGIA DE ENERGIA DE SUPERFICIESUPERFICIE

La energía superficial 

se define como la suma de todas las

fuerzas intermoleculares que se encuentran en la

superficie de un material, es decir el grado de atracción o

repulsión que la superficie de un

material ejerce sobre otro.

Para el caso de los líquidos tensión tensión

superficial.superficial.

Podemos definir la tensión superficial como la resistencia

que presenta un líquido a deformarse o

romperse, definida directamente por las

fuerzas fuerzas intermolecularesintermoleculares.

Para que exista adhesión, las superficies deben ser atraídas

entre sí

El aumento de temperatura produce una disminución de la tensión

superficial de todos los líquidos

A A mayormayor energía de energía de

superficie, superficie, mayormayor capacidad de adhesióncapacidad de adhesión

HumectaciónHumectación

Característica de unirse dos superficies sólidas (rugosas)

interponiendo una película de película de líquido entre elloslíquido entre ellos

Uno de los requisitos necesarios, pero no suficiente, para que se produzca el

fenómeno de adhesión entre 2 materiales es que un material moje al

otro.

Factores que afecta la Factores que afecta la humectaciónhumectación

Limpieza de la superficie(superficies sucias)

Energía superficial (baja)

Ejemplo: Interponer agua entre dos planchas de vidrio

Ángulo de Contacto Ángulo de Contacto del del

HumedecimientoHumedecimiento

Grado que se forma entre un adhesivo y un adherente

El ángulo depende de la intensidad de fuerza con la que se atraen las

superficies

El ángulo de contacto 

Se define como el ángulo que forma una gota del adhesivo al entrar en contacto con el sustrato.

La medida y valor de dicho ángulo nos indicará el grado de mojabilidad y por lo tanto el grado de adhesión del adhesivo sobre el sustrato.

Para ángulos de contacto superiores o superiores o iguales a 90º iguales a 90º decimos que el adhesivo no moja al sustrato, no generando adhesión entre el adhesivo y el sustrato, si el ángulo de contacto es inferior a 90º inferior a 90º decimos que el adhesivo moja al sustrato generando adhesión entre ambos materiales.

Cuanto menor sea el ángulo de contacto, mejor cubrirá

el adhesivo las irregularidades de la

superficie del adherente

CAPILARIDADCAPILARIDAD

Propiedad física (Tendencia de un líquido a ser arrastrado a surcos, espacios y

hendiduras angostasFenómeno por el cual un líquido asciende por

conductos capilares

La capilaridad, depende de

las fuerzas creadas por la tensión superficial y por el mojado de las

paredes del tubo

Cuando se introduce un cuerpo líquido en un sólido, y el líquido lo humedece

(superficie de forma cóncava)

Si el líquido no humedece al cuerpo, como sucede con el mercurio y el vidrio, el liquido

no se eleva en los extremos, sino que desciende

(superficie de forma convexa)

Ejemplo: Adhesivos para resinas

Penetración de la saliva alrededor de restauraciones (filtración)

Penetración de la saliva en prótesis de acrílico (retención)

ADHESIÓNADHESIÓN

Atracción entre las superficies de dos

cuerpos

Fuerza que hace que dos

substancias se unan cuando se ponen en íntimo

contacto

Las superficies pueden tener una composición química

diferente

La fuerza de atracción implicada se debe a interacciones

electromagnéticas producidas por variaciones en la distribución

de e- en las moléculas de las superficies enfrentadas

Las fuerzas o mecanismos se refieren tanto a las fuerzas

creadas por las fuerzas intermoleculares, los enlaces

químicos, así como mecanismos de anclaje mediante rugosidad,

adsorción y difusión.

La distancia entre las moléculas de las superficies es un factor

determinante para la adhesión adquirida

 materiales compuestos por polímeros orgánicos que se encuentran en un estado

líquido cuando se aplican y en su mayoría se transforman en

un estado sólido tras su posterior curado o endurecimiento.

Adhesivo - AdherenteAdhesivo - Adherente

Prehistoria – Los hombres de la prehistoria utilizaban la sangre animal, arcilla, así como otros

adhesivos de origen animal y vegetal como los adhesivos creados de la

corteza de abedul o de los huesos de animales.

Año 4000 A.C. – Los habitantes de Mesopotamia . Se encuentran restos funerarios datados de esta época,

donde vasijas de cerámica rotas eran reconstruidas mediante adhesivos de

la savia de los árboles.

Año 3000 A.C. – Los sumerios generan un adhesivo llamado “se-

gin” el cual proviene de la piel de los animales.

1845 – Horace H. Day inventa y patenta los primeros adhesivos de presión

basados en gomas naturales.

1909 – Leo Hendrik Baekeland patentó la resina fenólica, comenzado la era de los plásticos y adhesivos industriales.

1937 – Otto Bayer patenta los poliuretanos, siendo un hito para la

historia de los adhesivos.

1940 – Norman Adrian Bruyne descubrió la resina fenólica modificada, permitiendo realizar uniones

estructurales metálicas mediante adhesivos, este hecho impulso la

industria aeroespacial.

1944- Eduard Preiswerk descubre el adhesivo epoxi abriendo un gran campo de posibilidades de aplicación de adhesivos estructurales.

1967- Se desarrollan los primeros adhesivos resistentes altas temperaturas (300ºC) con base de poliamida.

1970 –Se desarrollan en Japón los adhesivos basados en silanos modificados

2000 – Se aplica la ciencia nanotecnología en el desarrollo y formulaciones de nuevos adhesivos

Los adhesivos permiten realizar uniones de sustratos con diferentes geometrías,

tamaños y composición, con los adhesivos podemos unir cristales, plásticos, metales,

materiales cerámicos…

Sistema de unión, protección y sellado

Tiempo de espera - La resistencia final de la unión adhesiva no se obtiene de inmediato

Envejecimiento - La resistencia a largo plazo de la unión adhesiva se encuentra afectada por diversas acciones físicas y químicas que se encuentran en el ambiente, acciones como la luz ultravioleta, ataques de agentes químicos en el ambiente, presencia de la humedad...

Preparación superficial, es necesario realizar una preparación superficial previo al proceso de aplicación de

adhesivos con el objetivo de conseguir una buena adhesión entre el adhesivo y el sustrato

En Odontología:

Fundamental importancia en la

resolución de filtraciones alrededor de materiales dentales de

restauración

Entre prótesis y saliva - saliva y tejido blando

Adhesión entre placa dental a la estructura dental

Dificultad de adhesión a Dificultad de adhesión a estructura dentalestructura dental

Eliminación inadecuada de restos de grabado

Barrido dentario

Contaminación agua y saliva

Composición no homogénea

Teoría de la adsorciónTeoría de la adsorción

La teoría o modelo de adsorción explica el fenómeno de la adhesión a partir de conceptos como el ángulo de contacto, ángulo de contacto, el mojado y la tensión superficial.el mojado y la tensión superficial.

Cuando el adhesivo dispone de una tensión superficial inferior a la energía superficial del sustrato, este es capaz de mojar la superficie, generando un ángulo de contacto inferior a 90º y generando por tanto la adhesión entre el adhesivo y el sustrato.

En contra al modelo mecánico y al modelo de difusión, el modelo de adsorción explica el fenómeno de adhesión sin necesidad de penetración por parte del adhesivo al sustrato, la adhesión se genera por contacto entre el adhesivo y el sustrato.

Teoría de la quimisorción

El adhesivo ha mojado correctamente al sustrato, el fenómeno de la adhesión se origina siempre y cuando se genere fuerzas intermoleculares o fuerzas fuerzas intermoleculares o fuerzas de Van der Waals de Van der Waals así como enlaces químicos entre el adhesivo y el sustrato.

Mediante el uso de dicha teoría es posible explicar el uso y funcionamiento de agentes compatibles entre el adhesivo y el sustrato.

Teoría de la difusiónExplica la adhesión mediante el concepto de la

compatibilidad entre polímeros y los movimientos que se producen en las cadenas poliméricascadenas poliméricas.

Cuando 2 polímeros son compatibles las cadenas poliméricas que los componen son capaces de mezclarse entre ambos, dando lugar a penetraciones parciales entre los 2 materiales, como resultado de dichas penetraciones se producen zonas de anclaje y de adhesión.

Teoría electrostática

Las cargas electrostáticas de signo opuesto se atraen mutuamente generando la adhesión entre el adhesivo y el sustrato.

Teoría mecánica de la adhesión

COHESIÓN COHESIÓN

Atracción entre las superficies de dos cuerpos con igual

composición química

Atracción de moléculas de la misma clase

Enlace Mecánico Enlace Mecánico

Teoría mecánica de la adhesión

La teoría mecánica explica el fenómeno de la adhesión relacionando directamente con la

porosidad y rugosidad de la superficie del sustrato con el grado de adhesión que se puede obtener.

Cualquier tipo de material si es observado a nivel microscópico, dispone de una superficie compuesta por valles y crestas, esta topografía superficial permite al adhesivo penetrar y rellenar los valles, produciéndose zonas de anclajes entre el adhesivo y el sustrato.

La teoría de adhesión mecánica no tiene en cuenta las incompatibilidades que puede existir entre el adhesivo y el sustrato, únicamente tiene en cuenta la topografíatopografía del sustrato y el poder de relleno del adhesivo.

Fuerte atracción de una sustancia a otra que se acompaña de un grado de

retención en lugar de atracción molecular

Puede implicar penetración de un adhesivo en irregularidades

microscópicas.

Ejemplo: resinas (materiales restauradores)

ADHESION a PORCELANAADHESION a PORCELANA Michael L. Swartz, DDSMichael L. Swartz, DDS

Esencialmente hay dos métodos viables para la adhesión a porcelana:

adhesión mecánica: adhesión mecánica: grabando la

porcelana con ácido fluorhídrico adhesión química: adhesión química: utilizando un

agente de acoplamiento a base de silano