Introducción a la cinta adhesiva: la ciencia de las cintas adhesivas

La ciencia de las cintas adhesivas

Introducción a la cinta adhesiva: la ciencia de las cintas adhesivas

La ciencia de las cintas adhesivas
La ciencia de las cintas adhesivas

Partes del vínculo

La capa de unión hecha por una cinta adhesiva, mostrada macroscópicamente en la imagen de abajo, presenta una sección transversal de una unión. La capa consta de una zona de adhesión, una zona de cohesión y una capa de transición.

Partes de un vínculo

La zona de adhesión es la capa interfacial entre el adhesivo y el sustrato. La zona de cohesión es la capa adhesiva pura que sostiene el adhesivo y el material de respaldo, u otro sustrato si el adhesivo no tiene soporte. La capa de transición es intermedia entre las zonas de adhesión y cohesión.

Mecanismo de acción

El mecanismo de unión con cinta adhesiva se produce de la siguiente manera. Estos pasos se pueden realizar instantáneamente después de la activación del adhesivo sensible a la presión.

  1. Se hace que el adhesivo sensible a la presión de la cinta entre en contacto con el sustrato mediante una presión mínima.
  2. El adhesivo aumenta su superficie y penetra a través de la superficie del sustrato.
  3. El adhesivo se fija sobre el sustrato, produciendo una fuerte unión.

Los tres elementos de una cinta adhesiva sensible a la presión para lograr una unión exitosa son la adhesión, la cohesión y la pegajosidad.

Adhesión
  • Adhesión:  Adhesión se refiere a la capacidad de un adhesivo de adherirse a la superficie del sustrato mediante fuerzas adhesivas. Las fuerzas adhesivas se refieren a la atracción de dos materiales diferentes. Cuando el sustrato y las moléculas adhesivas se acercan, se producen fuerzas de adhesión a nivel microscópico a través de fuerzas intermoleculares (por ejemplo, fuerzas de van der Waals, fuerzas de dispersión) entre ellos.

    La energía superficial es una de las propiedades que determina la humectabilidad del sustrato cuando entra en contacto con el adhesivo. La humectabilidad es importante para penetrar en la superficie del sustrato, creando así una unión continua.

    La energía superficial se define como la suma de las fuerzas intermoleculares y las energías de atracción y repulsión que ejerce un líquido sobre la superficie de un sólido. Si el sustrato tiene alta energía superficial, el adhesivo fluirá fácilmente sobre su superficie y se cubrirá más área de superficie. Algunos de los sustratos de alta energía incluyen policarbonato, cloruro de polivinilo y zinc. Por otro lado, si el sustrato tiene poca energía superficial, el adhesivo se acumulará como “pequeñas gotas” y solo se cubrirá un área pequeña. Los sustratos de baja energía superficial incluyen teflón, caucho, recubrimientos en polvo, etc.

    Energía superficial alta y baja

    Los contaminantes de la superficie evitan la fusión del adhesivo con el sustrato. Por lo tanto, es importante mantener la superficie libre de grasa, suciedad y humedad antes de aplicar la cinta adhesiva.

  • Cohesión: la  cohesión es la fuerza interna del adhesivo. Se refiere a la unión del adhesivo dentro de sí mismo. La cohesión mantiene intacta la capa adhesiva y evita que se parta.

    Las fuerzas cohesivas atraen las moléculas vecinas de un líquido al empujarlo hacia adentro. Las moléculas en la superficie del líquido tienen mayores fuerzas de atracción que las unen. Este fenómeno es responsable de la propiedad de un líquido llamado tensión superficial. La tensión superficial es la capacidad del adhesivo para resistir la deformación en la superficie de un sólido, reduciendo así su área de superficie. En el caso de las cintas adhesivas, las moléculas del adhesivo deben tener fuertes fuerzas cohesivas para mantener y mantener la unión a lo largo del tiempo.

    La silicona es un ejemplo de un líquido con alta tensión superficial. Si hay silicona como revestimiento en la superficie del sustrato, será difícil que el adhesivo lo humedezca. Si se usa como adhesivo, por otro lado, producirá una unión duradera.

    La adhesión y la cohesión deben tenerse en cuenta al formular o elegir los adhesivos adecuados. Una unión ideal consiste en una combinación de un sustrato de alta energía superficial y un adhesivo de baja tensión superficial. Para lograr una buena humectación del sustrato, las fuerzas adhesivas deben ser mayores en comparación con las fuerzas cohesivas y el ángulo de contacto debe ser menor de 90 °.

  • Pegajosidad: La  pegajosidad se refiere a la característica de una cinta sensible a la presión mediante la cual el adhesivo se adhiere a la superficie del sustrato bajo una presión mínima. Todos los adhesivos sensibles a la presión se activan mediante una presión inicial con el dedo aplicada a la cinta, generalmente de 14,5 a 29 psi. La presión y el tiempo de contacto requeridos para que se adhiera la cinta adhesiva varían según el tipo de adhesivo y material del sustrato. Se requiere menos presión y tiempo de contacto para pegar cintas adhesivas con mayor pegajosidad.

    El fenómeno descrito se atribuye a la viscoelasticidad del adhesivo a temperatura ambiente. Los objetos viscoelásticos son materiales que poseen características tanto viscosas como elásticas. Cuando se aplica una presión suave a la cinta, disminuye su viscosidad, lo que fomenta el flujo sobre el sustrato a nivel microscópico. Debido a su propiedad elástica, la viscosidad original se recupera con una fuerza intermolecular más fuerte con el sustrato.

    La prueba de bola rodante y la prueba de adherencia en bucle son las comprobaciones de control de calidad más comunes que se utilizan para evaluar la pegajosidad de las cintas adhesivas que se están produciendo.

    Prueba de bola rodante
    • Prueba de  bola rodante : La prueba de bola rodante mide directamente el comportamiento adhesivo de la cinta adhesiva. Se hace rodar una bola de acero con un peso y un diámetro estándar desde la parte superior de una pista inclinada que consiste en el lado adhesivo de la cinta. La pegajosidad se mide por la distancia recorrida por la pelota en la pista de cinta adhesiva; cuanto más corta sea la distancia, mayor será la tachuela.

      Prueba de tachuela de bucle
    • Prueba de  pegajosidad en bucle : La prueba de pegajosidad en bucle es un método cuantitativo y repetible para evaluar la pegajosidad de la cinta adhesiva. Se adjunta un lazo de cinta adhesiva a la sonda de una máquina de prueba de tracción. Se hace que el bucle entre en contacto con una superficie horizontal durante un breve período de tiempo, luego la herramienta lo retira. Los valores numéricos de la resistencia a la tracción de la unión se registran y se someten a evaluación.

Referencia: https://www.iqsdirectory.com/articles/tape-suppliers/adhesive-tape.html?msID=1f7798fc-4305-49eb-8ba4-85ca244c575d#different-types-of-adhesive-tapes

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Comunicado de prensa