1. Introduccin Las uniones entre plsticos se pueden realizar por tres vas: los adhesivos, los cierres mecnicos y las soldaduras. Los adhesivos presentan excelentes propiedades, pero son difciles de manipular y su proceso de endurecimiento es lento, adems de que requieren una limpieza superficial del substrato. Por otra parte, las juntas mecnicas, si bien pueden unir dos componentes rpidamente, no proporcionan una unin hermtica y, en algunas ocasiones, las tensiones localizadas que se producen pueden incluso causar que el material polimrico se separen de la estructura. En cambio en la soldadura genera una unin con ms propiedades similares a la de los componentes, si bien esta tcnica tiene una limitacin en cuanto que est restringida nicamente a los polmeros termoplsticos. Actualmente existen varios millares de tipos de adhesivos diferentes, cuya produccin mundial alcanza 10 millones de toneladas anuales. Sus aplicaciones abarcan desde sencillos objetos domsticos, hasta la fabricacin de complicados componentes microelectrnicos o en medicina.

2. ImportanciaLas uniones mediante adhesivos poseen ventajas frente a otras opciones, como la reduccin de los costes de produccin, el buen comportamiento en servicio del producto y su adecuado acabado (Kalpakjian & Schmid, 2002).3. HistoriaEl uso de adhesivos se remonta a la civilizacin egipcia (1500 a.C.), donde hay constancia de murales en los que se ilustra el proceso de elaboracin y utilizacin de colas en carpintera. Tambin has aparecido estatuas babilonias cuyos ojos estn pegados al cuerpo con alquitrn, sustancia que, por otra parte, ya era utilizada por los fenicios como sellante para calafatear cascos de barco. La invencin de la imprenta (siglo XV) conllevo un aumento importante en la demanda de adhesivos, ya que algunos componentes del papel son colas. El siglo XVIII marco el comienzo del desarrollo industrial, de los adhesivos, apareciendo en 1750 la primera patente en Inglaterra sobre la elaboracin de cola de pescado. Hasta finales del siglo XIX, todos los adhesivos disponibles eran de origen natural (colas animales y vegetales), y fue en 1910 cuando aparecieron los primeros adhesivos sintticos (resina de fenol-formaldehido). A partir de esta fecha los adhesivos has experimentado un desarrollo espectacular, con una evolucin paralela a la de los polmeros sintticos (Kalpakjian & Schmid, 2002). Un ejemplo caracterstico de la unin adhesiva es el plywood (la unin con pegamento) de varias capas de manera desarrollada en 1905. La unin adhesiva ha ganado cada vez ms aceptacin en la manufactura desde su primer uso en gran escala: el ensamble de componentes sometidos a cargas de los aviones durante la segunda guerra mundial (1939-1945).4. AdhesivosMuchos componentes y productos esos pueden unir y ensamblar usando un adhesivo, en lugar de algunos de los mtodos que hemos descrito hasta ahora. La unin con adhesivos ha sido un mtodo comn para unir y ensamblar en aplicaciones como etiquetado, empaque, encuadernacin, muebles y calzado.Es una sustancia utilizada para unir las superficies de dos materiales solidos llamados adherentes. Existen dos tipos de mecanismos de unin: Mecnico QumicoEn la unin mecnica tiene lugar una penetracin real del adhesivo en los poros y los intersticios de la superficieEn la unin qumica comprende las fuerzas intermoleculares entre el adhesivo y el adherente, las cuales pueden ser covalentes o fuerzas de van der Waals, la intensidad de los enlaces de van der Waals aumenta si el material adhesivo contiene grupos polaresAunque todava se emplean los adhesivos naturales Cola de caballo Casena Almidn ColofoniaEn muchas aplicaciones, se ha desarrollado una gran cantidad de material adhesivos nuevos a base de polmeros sintticos, entre ellos poliuretanos epoxis poliamidas acrlicos caucho sintticoLos adhesivos se utilizan para unir una gran cantidad de materiales, como metales, cermicas y polmeros materiales compuestos revestimientos, y la eleccin de cual adhesivo se usara depender de algunos factores como las propiedades de los materiales que se desea unirse como tambin la porosidad del material y un factor muy importante es tambin si se desea que la unin ser permanente o no permanente, temperatura mxima y mnima que soportara esta unin (Kalpakjian & Schmid, 2002).En todos los casos, con excepcin de los adhesivos sensibles a la presin, el material adhesivo se aplica como un lquido de baja viscosidad, a fin de cubrir completa y uniformemente las superficies adherentes y para permitir la interaccin mxima de la unin. La junta real de la unin se forma a medida de que el adhesivo experimental la transicin de lquido a slido, lo cual puede lograrse a travs de un proceso puede ser fsico o tambin qumico, las caractersticas de una junta solida deben incluir alta resistencia a la cizalladura, al desprendimiento y a la rotura (Smith & Hashemi, 2006).La unin con adhesivos tiene algunas ventajas sobre otras tecnologas como el remachado, el atornillado y la soldadura, incluyendo peso ms ligero, la capacidad de unir materiales disimiles y componentes delgados, una mejor resistencia a la fatiga y costos ms bajos de fabricacin asimismo, es la tecnologa de eleccin cuando son esenciales el posicionamiento exacto de los componentes as como la velocidad de procesamiento. El principal inconveniente de las juntas adhesivas es la limitacin de la temperatura de servicio. Los polmeros conservan su integridad mecnica solo a temperatura relativamente bajas, y la resistencia disminuye rpidamente al aumentar la temperatura. La temperatura mxima posible para el uso continuo de algunos polmeros avanzados es de 300 c las juntas adhesivas se encuentran en gran nmero de aplicaciones, especialmente en las industrias aeroespacial, automotriz y de la construccin en la industria de embalaje y en algunos enseres domsticos (Askeland, 2001).

Una clase especial de este grupo de materiales es la de los adhesivos sensibles a la presin como los que se encuentran en cintas auto adheribles, etiquetas y timbres portales, estos materiales estn diseados para adherirse prcticamente a cualquier superficie al hacer contacto y con la aplicacin de una ligera presin, a diferencia de los adhesivos antes descritos, la accin de unin no es resultado de una transformacin fsica e una reaccin qumica .Por el contrario , estos materiales contienen resinas polimricas al separarlas dos superficies de unin se forman pequeas fibrillas que se adhieren a las superficies y tienden a mantenerlas juntas (Askeland, 2001).Los adhesivos se consiguen en varias formas: Liquido Pasta Solucin Emulsin Polvo Cinta PelculaAl ser aplicados, tienen en general ms o menos 0.1 mm (0.004 pulg) de espesor, para satisfacer los requerimientos de determinada aplicacin, puede ser necesario que un adhesivo tenga una o ms de las siguientes propiedades: Resistencia(al cortante y a los desprendimientos) Tenacidad Resistencia a diversos fluidos y agentes qumicos Resistencia a diversos fluidos y agentes qumicos Resistencia de la degradacin ambiental, incluyendo por calor y humedad Capacidad de humedecer las superficies por unir

5. Mecanismos de adhesinNos e dispone de un modelo universal que explique el fenmeno de la adherencia, existiendo en su lugar diversos mecanismos microscpicos de interaccin que tiene en comn el hecho de que la adherencia entre dos cuerpos es importante solamente si existen un contacto ntimo entre sus superficies a nivel molecular. A continuacin se describen los cinco ms importantes (Callister, 2009).5.1. Entrelazado mecnico.- La adherencia en este caso se debe al anclaje puramente mecnico que parece tras la penetracin por capilaridad del adhesivo en las cavidades e irregularidades microscpicas de la superficie del substrato, y su solidificacin posterior. Las dimensiones de estas irregularidades varan desde varios nanmetros en el caso de las superficies pulidas, hasta varias micras en superficies torneadas o arenadas. La adherencia ser ms fuerte cuanto ms rugosa e irregular sea la superficie del substrato.5.2. Adsorcin.- Cuando se ponen en contacto ntimo dos sustancias, aparecen entre ellas fuerzas superficiales atractivas de Van der Waals que pueden llegar a ser lo suficientemente intensas para formar una unin estable. Puesto que estas fuerzas se manifiestan siempre que se acercan dos slidos, este mecanismo est presente en cualquier proceso de adhesin. Estas fuerzas pueden ser dipolares (debido a la atraccin entre molculas polares) o de naturaleza dispersiva o de London (entre molculas que poseen momentos dipolares elctricos transitorios que se producen espontneamente), que son ms dbiles que las primeras. Todas estas fuerzas son de corto alcance, y su intensidad disminuye rpidamente segn la 6 o 7 potencia de la distancia, por lo que dejan de ser efectivas a separaciones de unos pocos Angstrom (Smith & Hashemi, 2006).

5.3. Formacin de enlaces inicos o covalentes en la intercara adhesivo substrato.- Para que este mecanismo sea operativo es necesario que tanto el adhesivo como el substrato contengan en la superficie de contacto grupos funcionales o iones capaces de formar dichos enlaces, por lo que su incidencia es muy limitada. Algunos ejemplos se dan en las uniones de substratos polimricos con agentes de acoplamiento a base de silanos, del aluminio con adhesivos fenlicos (covalente), o en la adherencia entre los grupos carboxlicos presentes en los adhesivos acrlicos y los iones Ca2+ del hidroxiapatito dental (inico) (Smith & Hashemi, 2006).

5.4. Interdifusin molecular.- Este mecanismo es el resultado de la interdifusin de las molculas del adhesivo y del substrato en la intercara de contacto, que origina la desaparicin de est y la formacin en su lugar de una zona de transicin en la que las molculas de ambos componentes se encuentran entremezcladas. Para que este proceso se desarrolle, es necesario que las molculas de ambos componentes sean compatibles qumicamente y posean suficiente movilidad. Ejemplos de esta interaccin aparecen en las uniones de plsticos con adhesivos termo fusibles, o en los adhesivos de reconstruccin dental que contienen cementos de policarboxilato (Kalpakjian & Schmid, 2002).

5.5. Atraccin electrosttica entre superficies. En este mecanismo se considera que la intercara adhesivo/sustrato se comporta como un condensador plano cuyas placas estn constituidas por una doble capa elctrica que se forma cuando dos materiales de naturaleza diferente se ponen en contacto. Este mecanismo parece ser operativo en las uniones entre el vidrio y algunos adhesivos elastomricos (Kalpakjian & Schmid, 2002).

6. El proceso de formacin de una unin con adhesivos

a) Preparacin del substrato y del adhesivo, la adhesin es un fenmeno que se debe a la existencia de fuerzas cuya intensidad de pende en gran medida del estado superficial del adherente y que resultan debilitadas por la presencia de algunos elementos extraos. Por ello es necesario efectuar pretratamiento sobre las superficies de los adherentes, con la finalidad de lograr un grado ptimo de compatibilidad adhesivo/substrato.b) Aplicacin del adhesivo, en esta etapa el adhesivo liquido o de viscosidad baja entra en contacto con el adherente. Las fuerzas adhesivas que se desarrollen sern tanto ms intensas cuanto mayor sea el rea efectiva de contacto entre ambos, la cual depende bsicamente de la capacidad del adhesivo lquido para humectar o mojar la superficie del adherente y para penetrar en las irregularidades existentes en la superficie de este.c) Curado del adhesivo, tras su aplicacin el adhesivo se endurece o cura transformndose en un slido con consistencia mecnica. Las transformaciones responsables de este proceso dependen de la temperatura, del tiempo y de la presin, y puede ser de tres tipos: fsica, ya sea por la evaporacin del vehculo lquido en la que se encuentra disperso el adhesivo o bien por solidificacin desde el estado lquido; qumicas con procesos de polimerizacin por condensacin o adicin en los adhesivos termoplsticos, o de reticulacin y entrecruzamiento en los adhesivos termoestables o elastomricos; mixtas, en las que intervienen tanto procesos de evaporacin como de solidificacin, como es el caso de cintas adhesivas termoendurecibles o los adhesivos termofusibles (Askeland, 2001).

7. Formulacin y clasificacin de los adhesivosLos adhesivos industriales son productos en cuya formulacin entran a formar parte de diversas sustancias o constituyentes, que pueden agruparse en dos grandes categoras de acuerdo a su funcionalidad:

a) Componente de base.- es el componente que da nombre al adhesivo, y puede estar constituido ya sea por un nico producto, o bien por mezclas tanto de polmeros como de precursores de polimerizacin. La naturaleza fsico-qumica de este componente permite clasificar los adhesivos en dos categoras: los adhesivos con polmero preexistente o prepolimerizados, que son aquellos cuyo polmero de base ya se encuentra presente en el adhesivo antes de su aplicacin, y los adhesivos de curado reactivo, en los que la polimerizacin tiene lugar in situ durante el proceso de curado. Dentro de estos dos grandes grupos se establecen diversas subclases, en funcin del estado de agregacin, viscosidad, vehculo de dispersin, etc (Askeland, 2001).

TipoCaractersticasSubstratosPropiedadesAplicaciones

Cola de pescadoPolmero natural en disolucin acuosaMadera, papelPoco resistente al aguaUso general

Cola de contactoElastmero disuelto en disolventes orgnicosPVC, caucho, maderaBuena resistencia a disolvente y humedadCalzado

PlastisolPVC en emulsin (disolvente orgnico)Metales, plsticosSellanteIndustria del automvil

PVA (cola blanca)Acetato de polivinilo en emulsin acuosa.Papel, cartnResistencia moderada a la humedadCarpintera, bricolaje

Adhesivos piezosensiblesPolmeros en base resinosa, depositada sobre un substrato flexible. No curaUso generalSoportan cargas ligeras o moderadasCintas adhesivas

Adhesivos termofusiblesPoliolefinas (PE,PP,EVA) polisteres o poliamidasUso generalResistencia moderada mecnica. Curado rpidoIndustria del automvil, textil, calzado, encuadernacin

Tabla 1. Las principales familias de adhesivos con polmero preexistente

TipoCaractersticasSubstratosPropiedadesAplicaciones

AnaerbicosPolmeros acrlicos, poliadicin en ausencia de oxgeno, activada por la presencia de metales o humedadMetalesBuena resistencia a altas temperaturas. Curado rpido. Facilidad de limpieza de las uniones. Capacidad sellante.Fijacin y sellado de uniones roscada. Acoplamiento de bridas.

Cianocrilatos (superglue)Polmeros termoplsticos, poliadicin, catalizada por la humedad, muy rpidoPlsticos, cauchoBuena resistencia qumica. Rapidez de curado. Baja viscosidad.Procesos automticos de ensamblaje (automocin, industria elctrica y electrnica). Ciruga (suturas). Modelismo.

EpoxdicosMezclas de precursores y endurecedor, mono o bicomponentes, termoestable policondensacinUso generalMuy buena resistencia mecnica y qumica. Versatilidad de usoEstructurales: GFRP, construccin, aeronutica, electrnica

PoliuretanosMezclas de precursores y endurecedor, mono o bicomponentes, termoestable policondensacinUso generalResistentes al impacto y bajas temperaturas. Flexibles. Requieren la preaplicacin de imprimadoresGFRP, automviles, electrodomsticos, maquinaria, construccin

FenlicosMezclas de precirsores y endurecedor, mono o bicomponentes, termoestable, policondensacin con liberacin de aguaMetales, madera, substratos porososResistentes al impacto y a altas temperaturas. Poco resistentes al choque. Requieren presin durante el curado. Industria de la madera, contrachapados

SiliconasTermoestable, policondensacin con liberacin de cidos Vidrio, metales, corchoFlexibles, resistentes a altas temperaturas (