Adhesivos en la industria metal-mecánica

Índice

1 Introducción 2

2 Objetivo 11

3 Justificación 11

4 Adhesivos en la industria metal-mecánica 12

4.1 Teorías de la adhesión 13

4.1.1 Teoría de la adhesión mecánica 13

4.1.2 Teoría de la adhesión electrostática 14

4.2 Tipos de adhesivos 14

4.2.1 Adhesivos Acrílicos 15

4.2.2 Adhesivos Epoxi 17

4.3 Aplicaciones 18

5 Conclusiones 19

6 Recomendaciones 20

6 Bibliografía 21

Anexos 22

Los adhesivos estructurales y su aplicación en la industria metal - mecánica

Isaías Rodríguez González

Seminario de tesis I, 8º “1”, 195665

1 Introducción

La historia de los adhesivos y pegamentos como ciencia, tecnología y medio para unir materiales nace en los primeros vestigios de los hombres de la prehistoria, durante esta época de la historia se utilizaban adhesivos de origen natural para la creación de pinturas así como la fabricación de armas y utensilios, durante un largo periodo de la historia antigua los adhesivos eran conocidos y utilizados por las diversas culturas y civilizaciones de la Tierra, los sumerios, babilonios, egipcios, chinos, romanos y griegos entre otros utilizaron los adhesivos en numerosas edificaciones y construcciones de objetos de diversa índole.

La ciencia y el estudio de los adhesivos desaparecen por completo durante un largo periodo de tiempo tras la caída del imperio romano en occidente, dando paso a una época de oscurantismo en este campo.

Fue a partir del siglo XVIII donde comienza de nuevo el estudio y aplicación de los materiales adhesivos como medio de unión, siendo los comienzos del siglo XX, gracias a la revolución industrial, la época donde se desarrolló la ciencia de los polímeros y con ello nacieron los adhesivos sintetizados en el laboratorio permitiendo crear nuevos materiales y nuevos diseños utilizados en una amplia gama de industrias.

Con objeto de conocer la historia de los adhesivos y pegamentos, a continuación se expone una serie de hitos donde podemos comprender y entender la cronología e importancia que los adhesivos han ocupado en nuestra civilización:

• Prehistoria – Los hombres de la prehistoria utilizaban la sangre animal como ligante adhesivo para la fabricación de pinturas que utilizaban durante los primeros vestigios del arte rupestre, también utilizaron la arcilla como material

de unión para la edificación así como otros de origen animal y vegetal como los adhesivos creados de la corteza de abedul o de los huesos de animales.

• Año 6000 A.C. – Los babilonios utilizaban y conocían los adhesivos, existen estatuas de este periodo cuyos ojos de marfil están unidos mediante adhesivos a los cuencos de los ojos.

• Año 4000 A.C. – Los habitantes de Mesopotamia utilizaban cementos de origen vegetal para la edificación de sus construcciones. 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.

• Año 2000 A.C. – Aparecen los primeros procedimientos escritos para la fabricación de adhesivos de origen animal y vegetal.

• Año 1500 A.C. – Los egipcios conocían y producían adhesivos de origen animal y vegetal, en la tumba de Rekhmara en Tebas el proceso de utilización de adhesivos como medio de unión estaba representado en un mural pintado, los egipcios utilizaban los adhesivos para la construcción de estatuas, laminación de artículos de madera e incluso como sellantes en las tumbas de los faraones.

• Año 79 D.C. – El científico e inventor griego Gaius Plinius Secundus escribe en su libro “Historia de la naturaleza” sobre la utilización de los adhesivos en las puertas de entrada del templo de artemisa en Efeso, describiendo varios tipos de maderas y clasificándolas entre aquellas maderas que se pueden pegar y las que no, introduce por primera vez en la historia escrita el concepto de adhesión para los adhesivos.

• Año 530 D.C. – Theoduros of Samos menciona por primera vez la unión de metales mediante adhesivos.

• Año 1750 – Se realiza en Inglaterra la primera patente sobre un adhesivo, siendo este de origen animal.

• Año 1771 –Henry Duhamel du Monceau publica en París un tratado íntegramente sobre adhesivos titulado “El arte de hacer diferentes tipos de adhesivos”, donde escribe diferentes recetas para la fabricación de adhesivos, en este tratado se explica que el ajo se puede utilizar sobre la madera para mejorar las propiedades de adhesión, por primera vez se escribe sobre promotores de adhesión.

• 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.

• 1920 – Richard G. Drew desarrolla los primeros adhesivos para las cintas de enmascaramiento utilizados en el proceso de pintura de la industria automovilística.

• 1926 – Richard G. Drew patenta el celofán utilizado en el sector de empaquetado o packaging.

• 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

• 1980- Se desarrollan en USA los Hotmelts o adhesivos termofusibles.

• 2000 – Se aplica la ciencia nanotecnología en el desarrollo y formulaciones de nuevos adhesivos, se consigue desarrollar en Estados Unidos un adhesivo basado en la naturaleza del gecko, de tal forma que se pueda pegar y despegar el adhesivo sin perder adherencia ni sus propiedades mecánicas sobre un amplio abanico de superficies.

Un adhesivo es un material no-metálico el cual es capaz de unir 2 sustratos mediante los mecanismos de adhesión (desarrollados entre el adhesivo y el sustrato) y los mecanismos de cohesión (desarrollados en el interior del propio adhesivo).

Tal y como expone la definición anterior, un adhesivo es un material no metálico, generalmente nos referimos a los adhesivos a materiales compuestos por polímeros orgánicos que se encuentran en un estado líquido cuando se aplican y se transforman en un estado sólido tras su posterior curado o endurecimiento.

Una unión adhesivada se puede representar con el siguiente esquema (Fig. 1):

Fig. 1 Unión de dos materiales mediante adhesión

Un sustrato o adherentes corresponden al material que pretendemos adhesivar o unir, la adhesión permite que todas las fuerzas o mecanismos que mantienen unido el adhesivo con cada sustrato, el término de adhesión hace referencia al conjunto de los mecanismos y fuerzas situadas en una fina capa (capa límite) existente entre el sustrato y el propio adhesivo.

Las fuerzas de cohesión son aquellas que mantienen unidas al propio polímero (fig 2)

Fig. 2 Mecanismo de cohesión

Tanto en la definición de adhesión y cohesión se hace referencia a las fuerzas que permiten mantener unidas el adhesivo con el sustrato (adhesión) y el propio adhesivo (cohesión),

La clasificación de los adhesivos (tabla 1) se puede agrupar en un amplio abanico de selladores y adhesivos que existen en el mercado, con objeto de simplificarlo para entender de una manera sencilla como se originan, como funcionan y las posibles aplicaciones en las que se pueden usar.

Una primera clasificación de los adhesivos es dividirlos en función de su origen o naturaleza, así pues tenemos adhesivos de origen natural y adhesivos de origen sintético.

Una primera clasificación de los adhesivos es dividirlos en función de su origen o naturaleza, así pues tenemos adhesivos de origen natural y adhesivos de origen sintético.

Donde los adhesivos de origen natural son aquellos que se producen o se extraen de los recursos naturales de nuestro planeta, recursos como los vegetales o animales, el almidón, las colas de caseina o el caucho natural son ejemplos de adhesivos naturales.

Los adhesivos de origen sintético son aquellos que no se encuentran en la naturaleza y son diseñados y fabricados por el hombre, podemos decir que los adhesivos de origen sintéticos son los adhesivos de laboratorio desarrollados gracias a los avances científicos en el campo de la química. La principal característica y punto en común de los adhesivos de origen sintéticos es que todos están basados en polímeros siendo los más usados en los diversos sectores o mercados que utilizan estos materiales debido a las altas propiedades mecánicas, físicas y químicas que poseen estos adhesivos frente a los adhesivos de origen natural.

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