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Papel de los adhesivos en las pruebas de adhesión

Productos de referencia:

El objetivo principal de esta nota técnica es documentar la importancia de la selección, preparación y aplicación del adhesivo para garantizar una unión resistente at en las interfaces entre el adhesivo dolly y el adhesivo recubrimiento.

Selección y aplicación del adhesivo

El objetivo fundamental de los ensayos de « adherencia » es provocar un fallo de « recubrimiento ». El « recubrimiento » sometido a ensayo puede sufrir un fallo de interfaz entre el « sustrato » y el « recubrimiento », o entre las distintas capas de « recubrimiento » de una aplicación multicapa. Los recubrimientos también pueden sufrir un fallo cohesivo dentro de una capa concreta. El adhesivo ideal es aquel que proporciona una unión más fuerte « at » tanto en la interfaz « dolly » con el adhesivo como en la interfaz del adhesivo con el « recubrimiento », que el punto de fallo del « recubrimiento » sometido a ensayo. Esto garantiza que todos los resultados de los ensayos de tracción sean válidos y significativos. 

También es importante que el adhesivo se someta a pruebas previas en el recubrimiento para garantizar que no produzca un cambio visible en las propiedades de los recubrimientos.    Lo ideal es que esta prueba se realice desde el momento en que el adhesivo esté completamente mezclado y aplicado al recubrimiento hasta que el adhesivo se haya curado por completo. Cualquier cambio en las propiedades de los recubrimientos podría invalidar los resultados. Nuestras pruebas de laboratorio han demostrado que algunos adhesivos agresivos debilitan lo suficiente determinados recubrimientos, reduciendo su resistencia de unión. En un caso, el adhesivo pareció reaccionar con el recubrimiento, aumentando su resistencia de unión una vez que el nuevo compuesto se curó por completo. 

Se llevaron a cabo varios experimentos a lo largo del ciclo de desarrollo del PosiTest adherencia Tester. A lo largo de esta nota técnica se hace referencia a algunos de estos resultados y conclusiones. Se diseñó y llevó a cabo un experimento adicional para cuantificar estos resultados y facilitar la redacción de este artículo.

Consideraciones para seleccionar el adhesivo Araldite

Tiempos de curado: el tiempo de curado sugerido por Araldite 2011 para la mayoría de las aplicaciones es de 24 horas.  Un experimento consistió en tirar de 24 dollies después de 24 horas de tiempo de curado y 24 adicionales dollies después de 5 días completos de curación.  Los resultados fueron bastante similares con una falla promedio de unión adhesiva at 2706 psi después de 24 horas y 2729 psi después de 5 días. Es probable que este pequeño aumento no sea estadísticamente significativo y ayuda a demostrar que el Araldite 2011 utilizado pudo alcanzar su máxima fuerza de unión dentro de la ventana esperada de 24 horas.

Vida laboral – Araldite 2011 tiene una vida laboral de 2 horas at temperatura ambiente que puede ayudar a facilitar la colocación dollies en trabajos más grandes.

Temperatura de curado: los tiempos mínimos de curado de Araldite pueden reducirse de 15 horas a 5 minutos a medida que la temperatura de curado aumenta de 68 °F a 302 °F. Precaución: la aplicación de calor puede afectar a los recubrimientos y a su adhesión a la sustrato.

Proporción de mezcla: la adherencia a la proporción de mezcla entre la resina y el endurecedor es importante cuando se mezclan epoxis de 2 partes.  El émbolo único integrado en los tubos adhesivos Araldite es ideal para controlar las proporciones de mezcla.  El proceso de mezcla aún requiere el cuidado del usuario para garantizar que no haya bloqueos que puedan afectar estas cantidades.  También es importante mezclar bien la resina y el endurecedor evitando air burbujas e impurezas del entorno circundante.

Aplicación de epoxi espesor - Según las instrucciones del fabricante, el espesor ideal de aplicación espesor para Araldite 2011 es de 2 a 4 mils. El espesor deseado suele conseguirse aplicando una cantidad generosa de epoxi sobre la dolly superficie . Al extenderlo hasta que quede liso y uniforme sobre la superficie, y a continuación colocar con cuidado la dolly sobre la superficie y presionar hacia abajo para eliminar el exceso de epoxi, el dolly tenderá a autonivelarse dentro del rango de espesor de adhesivo espesor deseado.

Resistencia a la manipulación - Araldite 2011 tiene un tiempo de espera de 7 horas hasta que se alcanza la resistencia total a la manipulación - esto puede requerir que las Dollies se sujeten al revestimiento utilizando cinta adhesiva o un material similar hasta que esté parcialmente curado.

Información sobre la manipulación y el almacenamiento del epoxi: las temperaturas del material para la mezcla, la temperatura de almacenamiento entre usos y la vida útil son también consideraciones importantes cuando se utiliza el adhesivo Araldite. 

Siempre que se produzcan fallos inesperados o prematuros, es importante revisar el adhesivo en uso y su proceso de aplicación para ver si hay cambios.

Superficies difíciles de adherir

Al margen de otros aspectos, el propio « recubrimiento » puede ser un factor decisivo a la hora de elegir un adhesivo. Se han recibido diversas solicitudes a través del programa de muestras para clientes de DeFelsko. 

Al realizar pruebas con una muestra —una fina capa de « recubrimiento » UV sobre policarbonato transparente—, el epoxi Araldite solo logró un desprendimiento del 20 % recubrimiento , con un fallo del 80 % en la resistencia adhesivarecubrimiento . El fallo se produjo en torno a los 400 psi. Cuando se sustituyó el Araldite por un adhesivo Loctite Glass Bonding, el desprendimiento fue del 100 % deseado, con una resistencia esperada de 600 psi.

En otra muestra, en la que se aplicó una capa lisa similar al teflón ( recubrimiento ) sobre aluminio, el epoxi Araldite y varios otros adhesivos sufrieron un fallo al 100 % en la prueba de resistencia a la tracción (adhesive-recubrimiento ) at a menos de 100 psi. El adhesivo Loctite Glass Bonding fue capaz de resistir desprendimientos parciales at por encima de los 1500 psi; sin embargo, el valor de resistencia a la tracción ( repetibilidad ) no fue suficiente para recomendarlo directamente. Se recomendó al usuario que colaborara con los fabricantes de adhesivos para encontrar una alternativa más adecuada para la aplicación.

Tiempos de curación más rápidos

Muchos clientes preguntan sobre el uso de cianoacrilatos —adhesivos monocomponentes conocidos comúnmente como «pegamentos locos»— en lugar del epoxi bicomponente suministrado. Los cianoacrilatos son conocidos sobre todo por sus tiempos de curado más rápidos, su facilidad de aplicación y su resistencia cohesiva relativamente elevada. El mayor inconveniente es que tienden a presentar fallos de adhesión at a resistencias de unión más elevadas at tanto en la interfaz del adhesivo dolly como en la del adhesivo recubrimiento.  No obstante, pueden resultar aceptables e incluso preferibles en aplicaciones específicas que requieran una baja resistencia de unión.

Cabe señalar que incluso los adhesivos de curado rápido, como los cianoacrilatos (vida útil medida en minutos frente a horas) están sujetos a aumentos significativos en la fuerza de unión a medida que aumentan los tiempos de curado.  En un experimento noruego bien documentado, 4 cianoacrilatos diferentes demostraron aumentos significativos en la fuerza de la unión a medida que los tiempos de curado aumentaron de 1 a 5 horas at temperatura ambiente.  Los aumentos oscilaron entre el 7 y el 21%.  Además, la variación entre los resultados de los cianoacrilatos tendió a disminuir a medida que aumentaban los tiempos de curado.

Conclusión:

Aunque se recomienda el Araldite 2011 como adhesivo multiuso aceptado en el sector, corresponde al usuario seleccionar el adhesivo que mejor se adapte a los requisitos específicos de su aplicación, según las pruebas de adherencia . Si el adhesivo seleccionado no reacciona ante el recubrimiento, se considera una opción aceptable siempre y cuando la mayoría de los fallos de adherencia se limiten a una sola capa de recubrimiento , entre capas de recubrimiento o entre el recubrimiento y el sustrato.

Ž Informe de ensayos del Instituto Nacional de Tecnología « adherencia », Noruega, 1996

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