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Adhesivo termofusible

Una pistola de pegamento caliente cargada con una barra de pegamento.

El adhesivo termofusible ( HMA ), también conocido como pegamento caliente , es una forma de adhesivo termoplástico que se vende comúnmente como barras cilíndricas sólidas de varios diámetros diseñadas para aplicarse con una pistola de pegamento caliente . La pistola utiliza un elemento calefactor de servicio continuo para derretir el pegamento plástico, que el usuario empuja a través de la pistola ya sea con un mecanismo de gatillo mecánico en la pistola o con presión directa con los dedos. El pegamento exprimido de la boquilla calentada está inicialmente lo suficientemente caliente como para quemar e incluso ampollar la piel. El pegamento es pegajoso cuando está caliente y se solidifica en unos pocos segundos a un minuto. Los adhesivos termofusibles también se pueden aplicar por inmersión o pulverización, y son populares entre los aficionados y artesanos tanto para fijar como una alternativa económica a la fundición de resina .

En el uso industrial, los adhesivos termofusibles ofrecen varias ventajas sobre los adhesivos a base de disolventes. Se reducen o eliminan los compuestos orgánicos volátiles y se elimina el paso de secado o curado. Los adhesivos termofusibles tienen una larga vida útil y, por lo general, se pueden desechar sin precauciones especiales. Algunas de las desventajas implican la carga térmica del sustrato, lo que limita el uso a sustratos no sensibles a temperaturas más altas y la pérdida de fuerza de unión a temperaturas más altas, hasta la fusión completa del adhesivo. La pérdida de fuerza de unión se puede reducir utilizando un adhesivo reactivo que, después de solidificarse, se somete a un curado adicional , ya sea por humedad (por ejemplo, uretanos y siliconas reactivos) o radiación ultravioleta. Algunos HMA pueden no ser resistentes a los ataques químicos y la intemperie. [ cita requerida ] Los HMA no pierden espesor durante la solidificación, mientras que los adhesivos a base de disolventes pueden perder hasta un 50-70% del espesor de la capa durante el secado. [1]

Propiedades

Viscosidad de fusión
Una de las propiedades más notables. Influye en la extensión del adhesivo aplicado y en la humectación de las superficies. Depende de la temperatura: cuanto más alta sea, menor será la viscosidad.
Índice de fluidez de fusión
Un valor aproximadamente inversamente proporcional al peso molecular del polímero base. Los adhesivos con un índice de fluidez elevado son fáciles de aplicar, pero tienen propiedades mecánicas deficientes debido a que las cadenas de polímeros son más cortas. Los adhesivos con un índice de fluidez bajo tienen mejores propiedades, pero son más difíciles de aplicar.
Estabilidad de la vida útil de la mezcla
El grado de estabilidad en estado fundido, la tendencia a descomponerse y carbonizarse. Es importante para el procesamiento industrial donde el adhesivo se funde durante períodos prolongados antes de la deposición.
Temperatura de formación del enlace
Temperatura mínima por debajo de la cual no se produce una humectación suficiente de los sustratos. [2]

Condiciones generales

Horario de apertura
El tiempo de trabajo para lograr una unión, donde la superficie aún conserva suficiente adherencia, puede variar desde segundos para HMA de fraguado rápido hasta infinito para adhesivos sensibles a la presión.
Establecer hora
Es hora de formar un vínculo de fuerza aceptable.
Virar
El grado de adherencia de la superficie del adhesivo influye en la fuerza de la unión entre superficies humedecidas.
Energía superficial
Influye en la humectación de diferentes tipos de superficies.

Materiales utilizados

Los pegamentos termofusibles suelen estar compuestos por un material base con varios aditivos. La composición suele estar formulada para tener una temperatura de transición vítrea (inicio de la fragilidad) inferior a la temperatura de servicio más baja y también una temperatura de fusión adecuadamente alta. El grado de cristalización debe ser lo más alto posible, pero dentro de los límites de la contracción permitida . La viscosidad de la fusión y la velocidad de cristalización (y el tiempo abierto correspondiente) se pueden adaptar a la aplicación. Una velocidad de cristalización más rápida suele implicar una mayor resistencia de la unión. Para alcanzar las propiedades de los polímeros semicristalinos, los polímeros amorfos requerirían pesos moleculares demasiado altos y, por lo tanto, una viscosidad de fusión irrazonablemente alta; el uso de polímeros amorfos en adhesivos termofusibles suele ser solo como modificadores. Algunos polímeros pueden formar enlaces de hidrógeno entre sus cadenas, formando pseudoenlaces cruzados que fortalecen el polímero. [3]

La naturaleza del polímero y los aditivos utilizados para aumentar la pegajosidad (llamados pegajosos ) influyen en la naturaleza de la interacción molecular mutua y la interacción con el sustrato. En un sistema común, se utiliza EVA como polímero principal, con resina de terpeno-fenol (TPR) como pegajoso. Los dos componentes muestran interacciones ácido-base entre los grupos carbonilo del acetato de vinilo y los grupos hidroxilo del TPR, se forman complejos entre los anillos fenólicos del TPR y los grupos hidroxilo en la superficie de los sustratos de aluminio, y se forman interacciones entre los grupos carbonilo y los grupos silanol en las superficies de los sustratos de vidrio. [4] Los grupos polares, los hidroxilos y los grupos amina pueden formar enlaces ácido-base y de hidrógeno con grupos polares en sustratos como papel, madera o fibras naturales. Las cadenas de poliolefina no polares interactúan bien con sustratos no polares. Una buena humectación del sustrato es esencial para formar una unión satisfactoria entre el adhesivo y el sustrato. Las composiciones más polares tienden a tener una mejor adhesión debido a su mayor energía superficial . Los adhesivos amorfos se deforman fácilmente, tienden a disipar la mayor parte de la tensión mecánica dentro de su estructura, pasando solo pequeñas cargas en la interfaz adhesivo-sustrato; incluso una interacción superficial no polar-no polar relativamente débil puede formar un enlace bastante fuerte propenso principalmente a una falla cohesiva. La distribución de pesos moleculares y el grado de cristalinidad influyen en la amplitud del rango de temperatura de fusión. Los polímeros con naturaleza cristalina tienden a ser más rígidos y tienen mayor fuerza cohesiva que los amorfos correspondientes, pero también transfieren más tensión a la interfaz adhesivo-sustrato. Un mayor peso molecular de las cadenas de polímero proporciona mayor resistencia a la tracción y resistencia al calor. La presencia de enlaces insaturados hace que el adhesivo sea más susceptible a la autooxidación y la degradación por rayos UV y requiere el uso de antioxidantes y estabilizadores.

Los adhesivos suelen ser transparentes o translúcidos, incoloros, de color paja, tostados o ámbar. También se fabrican versiones pigmentadas e incluso versiones con destellos brillantes. [5] Los materiales que contienen grupos polares, sistemas aromáticos y enlaces dobles y triples tienden a parecer más oscuros que las sustancias totalmente saturadas no polares; cuando se desea un aspecto transparente como el agua, se deben utilizar polímeros y aditivos adecuados, por ejemplo, resinas adhesivas hidrogenadas. [6]

El aumento de la resistencia de la unión y de la temperatura de servicio se puede lograr mediante la formación de enlaces cruzados en el polímero después de la solidificación. Esto se puede lograr utilizando polímeros sometidos a curado con humedad residual (por ejemplo, poliuretanos reactivos, siliconas), exposición a radiación ultravioleta , irradiación con electrones o mediante otros métodos.

La resistencia al agua y a los disolventes es fundamental en algunas aplicaciones. Por ejemplo, en la industria textil, puede ser necesaria la resistencia a los disolventes de limpieza en seco . La permeabilidad a los gases y al vapor de agua puede ser deseable o no. La no toxicidad tanto de los materiales de base como de los aditivos y la ausencia de olores son importantes para los envases de alimentos .

Los productos desechables de consumo masivo, como los pañales , requieren el desarrollo de HMA biodegradables . Se están realizando investigaciones sobre, por ejemplo, poliésteres de ácido láctico , [7] policaprolactona con proteína de soja , [8] etc.

Algunos de los posibles materiales base de los adhesivos termofusibles incluyen los siguientes:

Los aditivos habituales incluyen los siguientes:

Los adhesivos autoadhesivos y sensibles a la presión se encuentran disponibles en forma de adhesivos termofusibles. Con una consistencia pegajosa, los adhesivos autoadhesivos se adhieren mediante la aplicación de presión a temperatura ambiente. [40]

Los aditivos y polímeros que contienen enlaces insaturados son muy propensos a la autooxidación . Algunos ejemplos son los aditivos a base de colofonia . Se pueden utilizar antioxidantes para suprimir este mecanismo de envejecimiento.

La adición de partículas ferromagnéticas, materiales higroscópicos que retienen agua u otros materiales puede producir un adhesivo termofusible que se puede activar mediante calentamiento por microondas . [41]

La adición de partículas conductoras de electricidad puede producir formulaciones termofusibles conductoras. [42]

Aplicaciones

Los adhesivos termofusibles son tan numerosos como versátiles. En general, los adhesivos termofusibles se aplican mediante extrusión, laminado o pulverización, y su alta viscosidad los hace ideales para sustratos porosos y permeables. [43] Los adhesivos termofusibles son capaces de unir una variedad de sustratos diferentes, entre ellos: cauchos, cerámicas, metales, plásticos, vidrio y madera. [40]

En la actualidad, los adhesivos termofusibles (HMA) están disponibles en una variedad de tipos diferentes, lo que permite su uso en una amplia gama de aplicaciones en varias industrias. Para su uso en proyectos de manualidades o pasatiempos, como el ensamblaje o la reparación de modelos de aviones de espuma a control remoto y arreglos florales artificiales, se utilizan barras termofusibles y pistolas de pegamento termofusible en la aplicación del adhesivo. Para su uso en procesos industriales, el adhesivo se suministra en barras más grandes y pistolas de pegamento con velocidades de fusión más altas. Además de las barras termofusibles, el HMA se puede entregar en otros formatos, como bloques termofusibles granulares o en polvo para procesadores de fusión a granel. Las aplicaciones más grandes de HMA tradicionalmente utilizan sistemas neumáticos para suministrar adhesivo. [43]

Algunos ejemplos de industrias en las que se utiliza HMA son:

Formato

Los adhesivos termofusibles suelen venderse en barras o cartuchos adecuados para la pistola de pegamento en cuestión. También se utilizan gránulos a granel: estos se vierten o se transportan a un depósito de adhesivo para su posterior aplicación. También se utilizan grandes bidones de tapa abierta para aplicaciones de gran volumen. Las bombas de bidón de adhesivo termofusible tienen una placa calentada que funde el adhesivo para bombearlo a través de mangueras calentadas.

Referencias

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