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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