Adhesivos líquidos: requisitos de la tecnología de adhesivos

Retos para usuarios y diseñadores

El uso de adhesivos permite obtener uniones fiables. Esto ya se ha demostrado en casi todos los sectores y en las aplicaciones más diversas. Sin embargo, las exigencias en cuanto al tipo de unión aumentan constantemente y también es necesario satisfacerlas en el futuro. Las combinaciones de materiales son la clave del éxito. Aquí es donde se pone de manifiesto el potencial de las uniones adhesivas: solo con ellas es posible unir diferentes materiales de forma duradera manteniendo todas sus propiedades. Sin embargo, las ventajas de esta tecnología solo se pueden aprovechar si se planifican bien y se utilizan correctamente.

Los usuarios o, incluso antes que ellos, los diseñadores, a menudo carecen de los conocimientos o la experiencia necesarios para planificar e implementar proyectos parcial o totalmente automatizados de forma eficaz y eficiente. Existen muchas variables que influyen en el éxito o el fracaso de un proceso de pegado en la producción automatizada: adhesivo, dosificador, robótica, transporte, programación, entorno, etc. Y también hay muchas variables que influyen en la calidad de la aplicación de un adhesivo: aguja o punta de dosificación, velocidad de aplicación, cantidad de dosificación, viscosidad del adhesivo, burbujas de aire y muchas más. Este informe técnico de MEI/ViscoTec le dará una idea de algunos de los obstáculos en el diseño de sistemas de dispensación de adhesivos, así como en la aplicación de adhesivos líquidos y cómo se pueden eliminar.

El primer desafío es encontrar el adhesivo adecuado para el proyecto actual. El siguiente desafío es: ¿Qué sistema es el más adecuado para aplicar el adhesivo? ¿Cómo se puede implementar la tecnología de dispensación de la manera más rentable, pero también más eficiente, en una línea de producción ya existente? Si no se respetan puntos importantes como estos, rápidamente se producirán retrasos en la producción, costos adicionales o defectos de calidad en el proceso de pegado real.

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Tipos de adhesivos líquidos y desafíos específicos

Los componentes básicos de los adhesivos líquidos son resinas, disolventes, endurecedores, rellenos y aditivos como plastificantes, antioxidantes, etc. Existen adhesivos de fraguado físico y adhesivos reactivos. Los primeros son adhesivos de un componente, mientras que los adhesivos a base de disolventes y los adhesivos de dispersión se utilizan en el sector industrial. En los disolventes y dispersiones, los polímeros se disuelven o se dispersan finamente. La evaporación del disolvente hace que el adhesivo se endurezca y adquiera resistencia. Estos adhesivos suelen tener tiempos de secado más largos y deben protegerse.

En el caso de los adhesivos reactivos, la estructura polimérica real solo se forma durante el curado. Los adhesivos reactivos de un componente reaccionan, es decir, con la humedad o la reacción de polimerización se inicia mediante luz ultravioleta o un sello de aire. En muchas aplicaciones, se utilizan adhesivos reactivos de dos componentes y de un componente. Estos suelen ofrecer la ventaja de una mayor estabilidad de almacenamiento, ya que los socios de reacción están separados entre sí. Los adhesivos reactivos de dos componentes deben mezclarse exactamente en la proporción de mezcla especificada y, por lo general, aplicarse rápidamente. Esto se debe a que los adhesivos tienen un tiempo de procesamiento limitado, el llamado tiempo de vida útil, antes de que se endurezcan por completo. El tiempo de vida útil puede variar desde unos pocos segundos hasta varias horas.

Cuanto más rápido se endurecen los adhesivos, más calor se libera durante el endurecimiento debido a las reacciones, en su mayoría exotérmicas. En el peor de los casos, el adhesivo se sobrecalienta demasiado, lo que provoca daños en el componente. Dependiendo del rango de temperatura de aplicación futuro del componente, puede tener sentido curar el adhesivo a temperaturas igualmente altas. Esto es importante para evitar tensiones posteriores o para evitar un postcurado severo. El postcurado podría estar asociado con una ligera contracción adicional, que puede provocar que los pines de los componentes electrónicos se desprendan, por ejemplo, en la industria electrónica.

Los sistemas de dispensado MEI/ ViscoTec se utilizan con éxito con los tipos de adhesivos mencionados anteriormente, es decir, adhesivos a base de disolventes y adhesivos de dispersión. Y con adhesivos reactivos de uno y dos componentes muy diferentes, como adhesivos acrílicos, resinas epoxi, poliuretanos y polímeros híbridos. Al igual que con los selladores y adhesivos, también con los adhesivos de silicona y los selladores de polisulfuro. Son adecuados para aplicaciones de perlas, puntos y pulverización y para piezas de fundición.

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¿Qué requiere especial atención con los adhesivos?

• El tiempo de reacción, especialmente con adhesivos de dos componentes, debe coincidir con la aplicación. En algunos casos, se seleccionan adhesivos que curan tan rápido que ni siquiera queda tiempo suficiente para unir. El resultado es una baja adhesión. Esto se agrava por el hecho de que el material se descarta debido al enjuague constante. Lo cual es necesario para mantener libre el tubo mezclador.

• Es importante considerar la expansión térmica del adhesivo y el componente. A menudo, incluso pequeños aumentos de temperatura son suficientes para crear altas tensiones si se obstaculiza la expansión térmica. En aplicaciones como la optoelectrónica, se pueden utilizar adhesivos con una dilatación térmica reducida. Solo así se puede garantizar un producto final de alta calidad.

• Los adhesivos a base de disolventes suelen ser muy inflamables o pueden liberar vapores inflamables. Los disolventes también pueden provocar problemas físicos como dificultades respiratorias, mareos, irritación de la piel y de los ojos. Es imprescindible utilizar el equipo adecuado durante el procesamiento: aspiración, lavado con gas inerte, zona protegida contra explosiones, etc.

• En el caso de adhesivos monocomponentes de curado por calor y humedad, hay que tener en cuenta que los tiempos de inactividad más prolongados pueden provocar el curado del sistema. En este caso es necesario un flujo de material regular. La aplicación se realiza normalmente en un lado del componente. Los adhesivos deben procesarse siempre exactamente según las instrucciones del fabricante o dentro de las condiciones ambientales permitidas.

• Es especialmente importante evitar la humedad al procesar adhesivos a base de poliuretano o masas de colada. El endurecedor podría reaccionar con ella y curar el material. Pero también la resina puede sufrir efectos secundarios debido a la humedad después de la mezcla: la liberación de CO2 puede provocar burbujas y tensiones.

• Al colar al vacío o al evacuar posteriormente el componente colado, es importante desgasificar por separado los componentes individuales de la masa de colada antes de mezclarlos y aplicarlos. De lo contrario, el aire disuelto o las posibles burbujas de aire en los componentes provocarían una fuerte formación de burbujas y espuma en el componente, lo que a su vez provocaría una contaminación incontrolada del componente.

Por regla general, el tipo de adhesivo que se utilice depende en gran medida de la función, la temperatura de aplicación, la transmisión de fuerza necesaria y el material o la superficie de los elementos de retención. Asimismo, la resistencia de las uniones a las influencias ambientales depende de muchos factores.

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Desafíos específicos para los ingenieros de diseño

Sin embargo, en la construcción de los componentes se debe tener en cuenta el diseño adecuado para el adhesivo, por ejemplo, para evitar tensiones de desprendimiento en la unión y aprovechar la mayor superficie posible. Del mismo modo, la dimensión de la ranura debe coincidir con el adhesivo o viceversa. En muchos adhesivos existe una distancia de unión máxima, de lo contrario se produciría una rotura de la unión. Y sobre todo hay que tener en cuenta una implementación sensata en cuanto a costes, proceso de producción y tecnología de las máquinas utilizadas.

La tecnología de las máquinas utilizadas, especialmente la tecnología de dispensado, conlleva sus propios retos. En cuanto a los tipos de construcción, esto significa que se debe prestar especial atención a la relación entre la superficie del adhesivo, la distancia y la calidad de la superficie. Además, es importante tener en cuenta: ¿el proceso requiere un pretratamiento de las superficies? ¿O se requieren otros métodos de unión adicionales, en relación con las fuerzas de presión de contacto, el tiempo de prensado, etc.?

Una de las mayores diferencias entre el diseño de un sistema de un componente y uno de dos componentes es la cantidad de limpieza necesaria. Los ciclos de lavado deben respetarse estrictamente durante el funcionamiento. Otro punto importante es la mayor necesidad de espacio y los mayores costes de adquisición de los sistemas de dos componentes.

En general, esto se aplica a todas las industrias: la proporción de mezcla de los adhesivos de dos componentes debe mantenerse con precisión. Se requiere una dispensación absolutamente precisa. Por ejemplo, en la industria automotriz o electrónica, la tolerancia en la cantidad total suele ser menor.

Una diferencia importante entre los distintos sectores en los que se utiliza la tecnología de unión adhesiva sigue siendo el grado de automatización del sistema. En particular, la capacidad de acceder y registrar diversos parámetros relevantes para el proceso a través del software. La trazabilidad completa de qué componente se ha aplicado, cuándo y con qué parámetros solo se puede lograr en un sistema completamente automatizado. La unión en los sectores de la electrónica y la automoción es mucho más crítica que, por ejemplo, la unión de conductos de ventilación, paneles de madera o similares.

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Fuentes de error habituales: ¿cómo evitarlas?

A veces, los problemas aparecen bastante tarde debido a la falta de información previa o a un conocimiento o descripción insuficiente del proceso. A menudo, solo se pueden resolver con un gran coste. A menudo, tanto el cliente final como el fabricante de la máquina carecen de los conocimientos necesarios y de la valiosa experiencia: no son conscientes de que la falta de información o los supuestos "pequeños cambios" en el seguimiento o en el proyecto actual pueden dar lugar a cambios considerables en el sistema de dispensación para lograr un proceso estable. Si, por ejemplo, la cantidad de dosificación real es menor o mayor que la especificada originalmente, esto suele significar que se necesita un cabezal mezclador diferente. O, a corto plazo, se decide utilizar un adhesivo diferente, lo que, en el peor de los casos, puede requerir un sistema de dosificación completamente diferente debido a sus propiedades.

Incluso la interacción de componentes de proceso individuales de diferentes fabricantes a menudo causa problemas de interfaz. O otro error clásico: El cliente final quiere planificar y montar él mismo la línea de mangueras. En este caso, las mangueras utilizadas suelen ser demasiado delgadas y largas, y al final se suministra demasiado poco material al sistema de dispensación. En este punto, el diseño suele estar ya fijado y, en el peor de los casos, serían necesarios, por ejemplo, ejes lineales más grandes, robots o similares. O bien, es necesario que un sistema de vaciado o alimentación esté más cerca de los demás componentes, pero esto ya no es posible debido a la falta de espacio.

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¿Cómo se pueden evitar los problemas?

1. Por un lado, el proceso debe documentarse de forma comprensible. Los documentos de todos los componentes deben estar completos y, además, deben estar descritos con suficiente detalle. Insista en la entrega de todos los documentos necesarios.

2. Utilice sistemas autónomos siempre que sea posible. Por ejemplo, hay fabricantes de adhesivos que ofrecen paquetes "todo en uno" y, por lo tanto, garantizan la funcionalidad. O confíe en soluciones que hayan sido suficientemente probadas en términos de idoneidad y fiabilidad del proceso en coordinación con los fabricantes de adhesivos y tecnología de dispensación. 3. Solicite una persona de contacto permanente que esté familiarizada con el proyecto para ayudar con preguntas y consultas.

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Posible configuración del sistema de dosificación de 2 componentes:

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En el uso diario de los sistemas de dosificación de adhesivos se deben tener en cuenta los siguientes puntos:

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• No dejar los componentes del adhesivo abiertos, ya que los componentes se evaporan y se pierde la tensión superficial resultante, ya que las propiedades del material pueden verse afectadas y los adhesivos sensibles a la humedad pueden endurecerse parcial o totalmente.

• Los materiales de dosificación no deben almacenarse durante demasiado tiempo para evitar la sedimentación de los rellenos; se recomienda encarecidamente trabajar según el principio de "primero en entrar, primero en salir".

• No añadir aire al material durante la agitación, ya que el objetivo es obtener una mezcla completamente homogénea. Las burbujas de aire en el material a dosificar pueden reducir la fuerza adhesiva. En caso de duda, se debe instalar un sistema de tratamiento del material, es decir, de desgasificación del adhesivo, después de la agitación.

• En el caso de las siliconas de poliadición de dos componentes, se debe evitar a toda costa que el catalizador de platino se transfiera al segundo componente, ya que esto podría ocurrir, por ejemplo, si se utiliza la misma herramienta para ambos lados de la línea, lo que provocaría el endurecimiento.

• En el caso de las siliconas de poliadición de 1 y 2 componentes, es importante evitar la contaminación del catalizador por contacto con azufre, aminas u compuestos organometálicos o plastificantes. La contaminación podría deberse, por ejemplo, al uso de un material inadecuado para los guantes o juntas o mangueras reticuladas con azufre. El resultado sería un material demasiado blando y pegajoso, o incluso, a veces, completamente líquido.

• Se debe evitar el uso de metales (especialmente metales no ferrosos) en el procesamiento de adhesivos de curado anaeróbico, ya que su uso provocaría una activación adicional y un curado posterior en el sistema de dispensación. Si es absolutamente necesario el uso de componentes metálicos, estos deben estar hechos de acero inoxidable. Además, se deben pasivar, posiblemente incluso de forma regular, según los ciclos de producción.

• En general, una mayor cantidad de endurecedor no significa automáticamente más rápido o mejor: para muchos adhesivos, esto es incluso contraproducente (reacción de poliadición). Incluso en las reacciones de polimerización, solo existe un rango limitado en el que se puede modificar la proporción de mezcla para ajustar la reacción cinética y las propiedades finales.

• Si se utilizan simultáneamente siliconas y otros adhesivos y revestimientos, se debe evitar a toda costa la acumulación de adhesivos para evitar problemas de adherencia.

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Tres consejos importantes para trabajar con adhesivos:

• Tener en cuenta las especificaciones y la hoja de datos

• Aclimatar el adhesivo

• Utilizar los agentes de limpieza adecuados

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Experiencia acumulada

MEI/ViscoTec cuenta con más de veinte años de experiencia en el campo de la tecnología de unión. Durante ese tiempo, se han realizado numerosas aplicaciones exigentes que, a menudo, han dado lugar a nuevos descubrimientos y a una ampliación del conocimiento. Como resultado, los especialistas en tecnología de dispensación ofrecen un asesoramiento sólido, en una amplia gama de sectores y áreas de aplicación, sobre todos los aspectos de la tecnología de unión de adhesivos.

Además del asesoramiento técnico, en nuestro propio centro técnico se llevan a cabo amplios ensayos de dispensado y series de pruebas. Siempre en estrecha colaboración con los clientes y los fabricantes de adhesivos. MEI/ViscoTec se ha propuesto determinar la tecnología de dispensado más adecuada para cada cliente. Hay numerosos sistemas de prueba disponibles para llevar a cabo las pruebas, desde el vaciado y el tratamiento hasta el dispensado o aplicación de materiales de uno y dos componentes.

Con el tiempo, los expertos de MEI/ViscoTec han creado una extensa red y llevan décadas trabajando con éxito con los fabricantes de adhesivos más prestigiosos del mundo. Invertimos continuamente en nuevas tecnologías y en desarrollos innovadores.

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Tanto si necesita información sobre limitaciones de aplicación, sobre posibles errores durante el desarrollo o el funcionamiento, o si tiene preguntas sobre la dosificación en entornos específicos, por ejemplo, al vacío, MEI/ViscoTec estará encantado de asesorarle, contáctanos.

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