Normas ISO para el ensayo de uniones adhesivas

Hola!!

 

me gustaría dedicar el post de hoy a un interesante trabajo realizado por Naiara Vázquez, estudiante de ingeniería de materiales de la ETSEIB de Barcelona, que trata sobre la serie normativa ISO para el ensayo de uniones adhesivas.

 

Las normas de ensayo de adhesivos establecen una geometría concreta de la unión y unas condiciones de ensayo determinadas, de forma que se puedan obtener resultados del comportamiento de la unión comparables, ya se hagan los ensayos aquí en tu casa o a 10000km de distancia.

 

Por lo tanto, el objetivo fundamental de que existan normas de ensayo es que se puedan comparar los resultados obtenidos con diferentes adhesivos, de forma que puedas seleccionar el más apropiado a tus necesidades.

 

En este ámbito existen diferentes normas, cada país tiene las suyas: en España las UNE, en Alemania las DIN, en Estados Unidos las ASTM… aunque existe un ente internacional (International Organization for Standardization, ISO) cuya influencia supera fronteras e intenta englobar las exigencias de todos sus miembros. Como he dicho al principio, este trabajo se centra en analizar las normas de la ISO.

 

Para ello, ha categorizado las normas ISO según el esfuerzo al que está sometida la unión:

1.- Esfuerzos normales: para uniones sometidas a tracción pura:

• ISO 6922–Determinación de la resistencia a la tracción de las juntas de tope.

 

2.- Esfuerzos de cizalladura: para uniones en solape:

• ISO 4587-Determinación de la resistencia a la cizalla por tracción de montajes pegados solapados
• ISO 6237-Determinación de la fuerza de cizalladura bajo carga de tracción en uniones adhesivas de madera sobre madera
• ISO 6238-Determinación de la fuerza de cizalladura bajo carga de compresión en uniones adhesivas de madera sobre madera
• ISO 9664-1-Métodos de ensayo para determinar las propiedades de fatiga de adhesivos estructurales al cizallamiento, bajo esfuerzos de tracción
• ISO 10123-1–Determinación de la resistencia a la cizalladura de los adhesivos anaeróbicos utilizando muestras de pasador y cuello
• ISO 10964-1-Determinación de la resistencia del par de adhesivos anaeróbicos en los sujetadores roscados
• ISO 11003-1-Determinación del comportamiento de cizalla de adhesivos estructurales-Parte-1 Ensayo de torsión utilizando cilindros huecos unidos por el extremo
• ISO 11003-2-Determinación del comportamiento de cizalla de adhesivos estructurales-Parte–2 Ensayo de tracción utilizando adherentes gruesos
• ISO 13445-Determinación de la resistencia a cizalla de las uniones adhesivas entre sustratos rígidos por el bloque-Método de cizalla
• ISO 15108-Determinación de la resistencia de las uniones adhesivas con una flexión-Método de cizalla
• ISO 15109-Determinación del tiempo de ruptura de las uniones adhesivas bajo una carga estática de compresión (compresión bajo peso)

 

3.- Esfuerzos de pelado y desgarro:

 

• ISO 4578-Determinación de la resistencia al pelado de uniones de alta fuerza adhesiva-Método de rodillo flotante
• ISO 8510 – 1–Ensayo de Peel para sustrato flexible unido a sustrato rígido. Parte 1: peel a 90 grados
• ISO 8510 – 2–Ensayo de Peel para sustrato flexible unido a sustrato rígido. Parte 2: peel a 180 grados
• ISO 11339-Ensayo de pelado en T para uniones encoladas flexible sobre flexible
• ISO 10354-1-Caracterización de la durabilidad del adhesivo estructural de juntas unidas – test de ruptura en cuña.
• ISO 15107-Determinación de la resistencia a la escisión de las uniones adhesivas

 

4.- Impacto

• ISO 9653–Método de prueba para la resistencia al impacto de cizalla de uniones adhesivas
• ISO 11343-Determinación de la resistencia dinámica al agrietamiento de uniones adhesivas de alta resistencia bajo condiciones de impacto. Método de impacto en cuña

 

El trabajo de Naiara profundiza bastante más en las características de cada una de las normas que he puesto aquí. Yo sólo he querido hacer un pequeño resumen.

 

Un último apunte por mi parte: como puedes ver, existen muchas normas dentro de la ISO que puedes utilizar para caracterizar la unión que estés diseñando o que vayas a ensayar. Pero, si tu unión no se adecúa a ninguna de ellas, te animo a que establezcas tu propio criterio de ensayo. Eso si, si vas a probar con diferentes adhesivos, procura mantener el mismo criterio en todos los ensayos. Si no, la comparación va a ser muy difícil!

Preparación superficial: Cómo limpiar

Hola!!
 

una vez que está claro que tienes que limpiar las superficies y con qué, lo que te queda es saber cómo hacerlo. Esta es la parte más sencilla pero es importante hacerlo bien.

 

Industrialmente se utilizan los limpiadores en diferentes métodos avanzados como:

 

·       Inmersión en baños asistidos por corrientes o ultrasonidos.

·       Presurizado a diferentes presiones.

·       Aplicación en estado gaseoso.

 

Es probable que no tengas todo este equipamiento así que te voy a explicar un método “más de andar por casa”. Es sencillo: consiste en la utilización de un paño para limpiar la superficie.

 

Pero no se trata de pasar un trapo y listo! además del paño en cuestión, lo que importa es la técnica. Vamos a ello!

 

El material básico que necesitas es:

 

• Limpiador
• Guantes
• Papel blanco de celulosa

El limpiador es lo primero que debes seleccionar, según decía en el post anterior, teniendo en cuenta, como mínimo, la suciedad y el material de tus piezas.

 

Posteriormente, aunque sea una obviedad: protege tus manos. Existen diferentes tipos de guantes protectores dependiendo de la agresividad del producto químico que vayas a utilizar. No creo que vayas a utilizar ácidos potentes (no será muy fácil conseguirlos para uso doméstico…), así que sería suficiente con utilizar guantes de nitrilo (los clásicos que se utilizan en los hospitales) o si no, los guantes de limpieza que puedas tener en casa. Te recomiendo los primeros porque no perderás tanta sensibilidad en el tacto.
 

 

Aunque el limpiador que vayas a utilizar no sea muy agresivo (en apariencia), sé prudente y protégete. Nunca sabes cómo puede reaccionar tu piel y es mejor no comprobarlo. Ya lo sabes: más vale prevenir que curar!

 

Además, otra consecuencia positiva del uso de los guantes es que, aunque toques la superficie con ellos no la mancharás con huellas dactilares que son difíciles de limpiar (contienen más suciedad, grasa, humedad, etc.)

 

Lo siguiente sería utilizar papel blanco de celulosa en rollo o, en un apuro, pañuelos de papel, pero lo importante es que sean blancos y que no suelten fibras.

 

Es necesario que sean de papel para que los puedas desechar una vez los hayas usado (si no podrías tener la tentación de reutilizarlo transportando la suciedad de una superficie a otra!). Tienen que ser blancos para comprobar que en cada pasada se está limpiando la superficie (te acuerdas del anuncio de Tenn que decía “el algodón no engaña”? eso es lo que pasará en la última pasada).

 

Pero en tu caso, no puedes utilizar algodón porque suelta fibras y la limpieza no será muy buena si retiras la suciedad (claro!) pero quedan restos de fibras en la superficie…

 

Por último, lo más importante: la técnica.

 

Puedes verter el limpiador sobre la superficie o humedecer el papel pero lo importante es el movimiento que hagas con él. Siempre, siempre, en la misma dirección y en el mismo sentido. No hagas círculos ni frotes. Con eso, lo único que vas a conseguir es esparcir la suciedad. Y lo que quieres es eliminarla!

 

Según vayas avanzando en el número de pasadas es recomendable que cambies de papel para que, durante el proceso, vayas comprobando si éste sale menos sucio y por tanto, la limpieza está siendo efectiva. Al final podrás decir… el papel no engaña!

 

Y efectivamente, como el papel no engaña, no hace falta que toques la superficie con los guantes… ni con los dedos!!

Preparación superficial: Limpieza

Hola!!

qué es lo primero que haces cuando quieres pegar algo (además de comprar el adhesivo…)? Miras las superficies y pasas el dedo para ver si hay polvo…

Pues… muy bien hecho! Porque lo primero que hay que saber es cómo están las superficies! Y después… actuar en consecuencia. Y lo normal es limpiar las superficies. Lo normal, lo necesario y lo obligatorio. Siempre hay que limpiar antes de pegar.

Pero antes, hay que hacer un par de cosas:

• Aclimatar las piezas. Es decir, que todo esté a la misma temperatura porque… los materiales se dilatan y se contraen con la temperatura y además, si la superficie está muy fría, puede llegar a condensar agua de la humedad ambiental, que tendrías que retirar porque no quieres pegar sobre agua!
• Asegurarte de que las dos piezas casan perfectamente (esto es lo primero que haces cuando quieres arreglar el asa de la taza… ver si falta algún trozo y hay huecos).

El objetivo de estos dos pasos previos es evitar tensiones internas en la unión que pueda hacer que falle en el futuro. Hay adhesivos que son capaces de rellenar huecos y de absorber deformaciones térmicas relativas (de hecho, están diseñados para ello) pero es mejor asegurarse.

Bien, una vez cumplas con esto, llega la hora de la limpieza. Para ello, necesitarás saber que:

• El limpiador debe ser capaz de eliminar toda la suciedad que haya en la superficie, ya sea soluble en agua (sales, etc.) o insolubles en agua (aceite, grasa, etc.).
• El limpiador de debe evaporar o retirar rápidamente sin dejar restos.
• El limpiador no debe dañar los materiales a pegar. Es decir, como idea general, no debe generar corrosión en metales o disolver plásticos, por ejemplo.
• Por supuesto, el producto limpiador no puede ser dañino para la salud o el medio ambiente.

Y, como ya te estarás imaginando, no hay muchos limpiadores que cumplan con todo esto al 100%.

Un aspecto importante para que el limpiador pueda limpiar es que moje la superficie. Vaya ocurrencia, no? Pues… sí… y es que aquí aparece de nuevo el problema de la tensión superficial. Por ejemplo, una superficie manchada con silicona será muy difícil de limpiar porque, al tener la silicona una tensión superficial muy baja, el limpiador no será capaz de mojarla y por lo tanto, no podrá limpiar.

(Como dato curioso, la mayoría de limpiadores comerciales incorporan tensioactivos para disminuir su propia tensión superficial y así permitir una mejor limpieza… míralo en tu lavavajillas o en el detergente para lavar la ropa, qué ves?)

Existen 2 grandes familias de limpiadores:

• Orgánicos: alcoholes (isopropílico, etílico, etc.), acetonas, ésteres y demás disolventes.
• Acuosos: neutros (pH entre 5 y 9), ácidos (pH<5) o alcalinos (pH>9).

Cada uno tiene sus propiedades e inconvenientes. Si te interesan los detalles, podría abordarlos en otro post, pero por ahora creo que es suficiente con presentarte las opciones que hay. No obstante, por mi experiencia, te puedo decir que el alcohol isopropílico y la acetona van bastante bien. Ambos tienen capacidad para disolver aceite y grasa y para limpiar residuos solubles en agua.

Finalmente, cuando elijas el limpiador debes tener en cuenta el material de tus piezas (para que no lo dañe), qué tipo de suciedad tienes (soluble en agua o no) y los requerimientos de limpieza en la superficie que quieres limpiar.

En el siguiente post, te hablaré de los métodos de limpieza que existen, porque no todo es frotar…

Eso sí, por favor, cuando hayas limpiado la superficie, no pases el dedo para comprobar si está limpia porque los dedos manchan… Te lo digo yo: si lo has hecho bien, está limpia. No pases el dedo. Simplemente confía.

Preparación superficial, para qué?

Hola!!

normalmente, se recomienda que antes de pegar una pieza con otra, se haga un tratamiento superficial o una preparación superficial previa.

Está claro, porque si alguna vez le has pedido consejo a alguien sobre cómo pegar una pieza te habrá dicho algo como: antes de pegar, tienes que… limpiar la superficie, lijar muy bien, utilizar esta imprimación que me han dicho que va muy bien…

Más o menos tienes claro que la preparación superficial puede consistir en eso: limpiar y hacer “algo” que pueda mejorar la adherencia del adhesivo.

En los siguientes posts te explicaré un poco más a fondo cómo y con qué limpiar y en qué consiste eso de hacer “algo”. Porque, la verdad, no es sencillo ni corto… y prefiero explicártelo con detenimiento (aunque si tienes alguna duda o estás impaciente puedes preguntarme lo que necesites!).

Por ahora, me centraré en lo fundamental: Por qué hay que hacer un tratamiento superficial? He aquí la respuesta:

1.- Para crear unas condiciones reproducibles que puedan garantizar la calidad de la unión. Es decir, que el adhesivo siempre pegue sobre la superficie en el mismo estado aunque sean piezas diferentes (pero del mismo material en cada caso, claro!).

2.- Para incrementar la durabilidad de la unión. Es decir, que el adhesivo permanezca pegado durante más tiempo y que no se despegue en el momento menos oportuno…

3.- Para mejorar el mojado del adhesivo y por tanto, la adhesión. Si lees los posts anteriores, tendrás una idea de lo que puede afectar al mojado y a la adhesión.

Los dos últimos puntos son más o menos lógicos. Pero, en mi opinión, entender el primero es fundamental porque, cuando vamos a pegar una pieza, ¿sabemos lo que le ha pasado antes? Es decir, ¿Si acaba de fabricarse o ha estado almacenada durante un mes, dos o 5 años? ¿Si ha estado en un lugar cerrado y protegido, a la intemperie o si un animal ha orinado encima suyo? Pues… lo normal es que no lo sepamos, no?

A mi entender, el tratamiento superficial puede tener dos fundamentos:

·       “reiniciar” el material: quitar todas las impurezas que pueda haber en la superficie hasta encontrar el material base, sobre el que realmente tenías pensado pegar.

·       “generar” una superficie nueva y controlada sobre la que sabes cómo va a adherir el adhesivo.

Por lo tanto, es muy importante que hagas una preparación superficial antes de pegar las piezas. Pero esta preparación no puede ser cualquiera, ni siempre va a ser igual puesto que depende de:

1.- El material del substrato, porque hay tratamientos que pueden dañar tu pieza.

2.- El adhesivo a utilizar, porque puede que no sean compatibles.

3.- El estado de las superficies. No es lo mismo una fina capa de óxido o una densa mancha de grasa.

4.- Los requerimientos de la unión.

Tu superficie lo estará… pero tú, estás preparado?

 

...en un mundo ideal

 

Cómo medir la energía superficial de manera rápida?

Hola!!

quizás alguna vez hayas pensado: vale, sé que el valor de la energía superficial de mi pieza es fundamental para saber si voy a poder pegarla a otra pero, ¿cómo puedo saber si la superficie de mi pieza tiene la energía superficial adecuada o necesito hacer una preparación previa?

Bien, no te preocupes, que tu pregunta tiene respuesta, pero depende del adhesivo (lo dudabas?) puesto que cada familia de adhesivos tiene su energía superficial y por tanto, la interacción con los substratos será diferente.

A modo de referencia, en estado líquido, las resinas epoxy tienen una tensión superficial de alrededor de 47 dinas/cm (en unidades del Sistema Internacional 47 mN/m), mientras que el cianoacrilato o la silicona tienen valores más bajos, como 20 dinas/cm (20 mN/m) para el caso de la silicona (por eso estos son capaces de mojar y adherir en una amplia gama de materiales).

Por lo tanto, nuestra pieza tiene que tener una energía superficial mayor a estos valores (recuerda lo que hablamos en el post sobre la energía superficial y elángulo de contacto).

Pero llegados a este punto es necesario que te diga una cosa, que no es un secreto: sea el material que sea, tenga la energía superficial que tenga, siempre tienes que limpiar las superficies. Siempre! Aunque algunos adhesivos tengan cierta capacidad para absorber impurezas, tú lo que quieres pegar es el material base y no la suciedad que pueda haber sobre tu pieza. Además, la suciedad y las impurezas superficiales afectan a la medida de la energía superficial, así que, que no te de pereza y limpia las superficies!!!!

Bien, dicho esto, todo lo que te diga a partir de ahora será considerando que las superficies están limpias, ok?

Para materiales metálicos o vidrio no tendrás problemas porque tienen energías superficiales bastante más altas que la de los adhesivos. El problema aparece con los polímeros, puesto que tienen energías superficiales muy parecidas o menores que las de los adhesivos (bueno, después de todo, los adhesivos son polímeros, no?).

Para poder tener una medida cualitativa de cómo está la superficie de tu pieza, existen productos en el mercado fáciles de utilizar, como son los rotuladores para medir tensión superficial de Boussey Control.

Estos rotuladores, cuya tinta contiene una mezcla de agua y disolventes orgánicos, están calibrados a ciertos valores de tensión superficial de forma que, si este líquido moja o no tu superficie podrás saber cuál es el valor de su energía superficial.

Esto es:

1.-Si la marca de la tinta sobre la superficie es uniforme y continua se supone que la energía superficial del substrato es mayor que la que indica el rotulador.

 

2.-Si la tinta se queda dispersa en gotitas pequeñas la energía superficial del susbtrato es considerablemente menor que la del rotulador.

3.-Si la marca de tinta es parcialmente continua pero los bordes se retraen, la energía superficial de tu pieza es ligeramente menor que la del rotulador.

Puedes probar con rotuladores de diferente valor de tensión superficial para intentar encontrar de la manera más ajustada posible el valor que buscas.

 

Finalmente, teniendo en cuenta el valor que obtengas, deberás decidir si tienes que hacerle un tratamiento superficial previo a tu pieza o no para incrementar el valor de la energía superficial.

 

Yo empezaría por intentar limpiar mejor la superficie, porque quizás se haya quedado alguna impureza sin limpiar debidamente…

XIII Congreso de Adhesión y Adhesivos

Hola!!!

 

la semana que viene, concretamente los días 13 y 14 de septiembre de 2012, se celebra un acontecimiento muy especial para los fabricantes, usuarios e investigadores de adhesivos de este país: se celebra el XIII Congreso de Adhesión y Adhesivos, organizado por el Prof. Salvador Borrós del Instituto Químico de Sarriá (IQS)-Universidad Ramón Llull, en colaboración con el GEAA.

 

 

El objetivo de este Congreso es el de proporcionar un foro científico-técnico para intercambiar conocimientos técnicos y prácticos entre las personas interesadas en la adhesión y los adhesivos, así como en los fenómenos relacionados y en sus aplicaciones.

 

Los temas que se van a tratar irán desde la Síntesis y formulación de sistemas adhesivos a la Estrategia y desarrollo: Del proyecto al producto, pasando por los Bioadhesivos, las Técnicas de caracterización de adhesivos y superficies o la  Ingeniería de la adhesión y uniones adhesivas. Vamos, temas realmente interesantes para todos los que estamos dentro de este mundillo!!!! no crees?

 

Este Congreso está cogiendo cada vez más auge y pese a estar organizado en un ámbito nacional, ya en su 13ª edición, ha conseguido cierta importancia internacional con varias exposiciones venidas de diferentes universidades y centros tecnológicos europeos.

 

En mi opinión, este evento es un punto de encuentro absolutamente necesario. Es una oportunidad casi única para charlar con colegas, intercambiar puntos de vista, aprender y, dados los tiempos que corren, favorecer la posibilidad de establecer contactos con diferentes personas y fomentar eso que llaman el networking!

 

Además, un día antes al Congreso, el día 12 de Septiembre de 2012, se impartirá un Workshop sobre Tecnologías de Unión para Aplicaciones Náuticas, con la participación de ponentes de relevada reputación en el campo de la náutica de alta competición, desde navegantes a constructores!!

 

Yo voy a estar allí. Y tú? te lo vas a perder?

 

Si quieres más información, puedes entrar aquí.

Los cosméticos y los adhesivos: el Dimethicone

Hola!!

alguna vez te has parado a leer los ingredientes de los cosméticos que compras o que tienes en casa…? Las cremas, jabones, etc. están compuestas por una mezcla variada de diferentes sustancias químicas (artificiales y/o naturales) que cumple con la función para la que los hemos comprado: hidratarnos la piel, fijar nuestro peinado, limpiar el cabello o el cuerpo, etc.

Bien, aunque el mundo de los cosméticos es muy interesante, como ya sabes a estas alturas, lo mío son los adhesivos y no tengo intención de cambiar de tema en el blog. Entonces, seguramente te preguntarás: y qué haces hablando de ellos? La respuesta es sencilla: muchos cosméticos tienen un componente que te puede influir a la hora de utilizar los adhesivos y más concretamente, cuando estés realizando una unión, así que me veo en la obligación de presentártelo. Se trata del Dimethicone.

Venga, para que veas que es verdad, te dejo un momento para que vayas al armario del baño, ducha, etc. y lo puedas ver con tus propios ojos… Lo has encontrado? Si no, te pongo unos ejemplos:

Y qué pasa con el Dimethicone? Técnicamente es también conocido como Polidimetilsiloxano (PDMS) y es la forma más habitual de encontrar el siloxano polimerizado o, más fácil, la silicona (en inglés lo puedes encontrar como silicone oil).

Los fabricantes de cosméticos utilizan el Dimethicone porque favorece que el cabello no se enrede a la hora de peinarnos al funcionar como lubricante, además de darle más brillo. Y sobre la piel, actúa como protector e incluso puede ayudar a calmar la piel irritada.

Pero la primera de estas propiedades es precisamente la que no buscamos cuando hacemos una unión adhesiva. Si alguna vez has intentado pegar silicona te habrás dado cuenta que es muy difícil, entre otras cosas, debido a la baja tensión superficial que tiene este material.

El problema que surge aquí es que si has utilizado algún cosmético que contenga Dimethicone, sin quererlo, puedes tener restos en las manos con lo que si no te das cuenta, es posible que contamines las superficies de los substratos a pegar. Quizás, en un primer momento, esto no afecte a la adherencia del adhesivo pero, lo podrías asegurar en el tiempo? Esto puede ser un motivo de fallo.

Otra consecuencia de la baja tensión superficial de los compuestos siliconados, es que son muy difíciles de limpiar en las superficies contaminadas. Y para poder limpiarlos correctamente puede que tengas que utilizar productos que acaben dañando el material.

Por lo tanto, la primera recomendación es que trabajes con cuidado y sin tocar donde no debes (sobre todo si ya has limpiado previamente las superficies).

Por otro lado, como es inevitable que utilices cosméticos que contengan Dimethicone (alguno hay pero… el mercado actual está copado por los que lo contienen) quizás la mejor opción es que utilices guantes de protección (mi recomendación es que utilices los de nitrilo, sin polvos). Así, además de proteger tu salud (que es su principal función), evitarás la contaminación de los substratos.

 

Eso sí, si los guantes llevan algún tipo de protector de piel, asegúrate de que tampoco tengan Dimethicone…