¿Por qué un pegamento pega?

Desde que estaba en química general he tenido varias preguntas y una de ellas es saber las interacciones de un pegamento, así que me dí a la tarea de buscarlo para compartirlo la respuesta con ustedes.

La polaridad de las moléculas que conforman la superficie a ensamblar, es la primera clave para explicar porque los adhesivos se adhieren. A este fenómeno se lo llama interacción dipolo-dipolo que consiste en la atracción entre el extremo positivo de una molécula polar y el negativo de otra. A mayor polaridad se produce una interacción de fuerzas de atracción o repulsión más intensa que condicionan la adhesividad de un adhesivo.Las fuerzas de van der Waal, más débiles que la interacción antes mencionada, también contribuyen a las propiedades adhesivas, especialmente en adhesivos no polares como el poliestireno y a la capacidad de un simpático animalito parecido a una lagartija llamada Gecko, de pasearse alegremente de cabeza sobre superficies lisas y escalar paredes de vidrio (aparentemente lisas). Ahora bien, si el agua es polar, podemos asumir que también se adhiere sobre un sinfín de sustratos.


La segunda clave que explica la capacidad de adhesión, son las interacciones química y físicas a nivel molecular. Se produce una reacción química entre moléculas del adhesivo y el sustrato. Estas interacciones son sustancialmente más fuertes que las físicas y ocurren notoriamente en ciertas combinaciones sustrato – adhesivo.Ejemplo: silicona – vidrio; poliuretano – vidrio y epoxi – aluminio. En estos casos se ha comprobado que las interacciones químicas representan prácticamente un 50% en la efectividad de la unión.Más adelante analizaremos las propiedades de algunos sustratos que explican esta capacidad de unirse químicamente a los adhesivos.Por último la tercera clave es la que generalmente se acepta como la más efectiva y que se supone porqué pegan los adhesivos, pero que es la que menos aporta a la efectividad y/o durabilidad de una unión pegada.El anclaje micro mecánico.Al dicho “a mayor rugosidad de las superficies a ensamblar, mayor es el anclaje mecánico del adhesivo”, podemos refutarlo con las siguientes explicaciones:

-Únicamente favorable en determinadas condiciones espaciales
-Es aleatoria, es decir no puede ser generado en forma controlada ni es fehacientemente reproducible.Solamente se logra efectividad en el anclaje mecánico si en la superficie a pegar se insertan patrones de anclaje con ángulos negativos que permiten que el adhesivo fluya en los intersticios y se agarre.

Hemos visto que en el nanomundo de las moléculas se producen interacciones físicas y químicas que explican porqué pega un adhesivo. Pero, hay además tres claves adicionales que contribuyen a la efectividad del pegado:

-Adhesión
-Cohesión
-Capacidad de mojado

Adhesión: Es el conjunto de las fuerzas generadas por interacción física y química en la interfase del adhesivo y el sustrato. Cuanto más intensas las interacciones, mayor es la fuerza que mantiene unido el adhesivo a la superficie a pegar.Un buen ejemplo de adhesión es por ejemplo tratar de despegar dos vidrios planos superpuestos. Esto es prácticamente imposible ya que ambas caras del vidrio están tan cerca una de la otra que comienza a actuar el conjunto de débiles fuerzas que mantiene unidos los vidrios. La única forma de poder separarlos es deslizando un vidrio sobre otro, produciendo un esfuerzo de corte que supera a las fuerzas que mantienen unidas ambas caras.

Tomemos otro ejemplo, ¿por qué es más fácil separar dos chapas de hormigón o madera superpuestas? La razón es que las caras de estos materiales son demasiado rugosas para que se acerquen lo suficiente unas a otras y para dar paso a las fuerzas de adhesión.

Cohesión: Nuevamente el conjunto de fuerzas generadas por la interacción física y química es la explicación de este fenómeno, pero esta vez a nivel molecular en el interior del adhesivo. Es decir, la cohesión es el conjunto de fuerzas que mantiene unidas entre sí las moléculas que conforman al adhesivo impidiendo que se rompa. Cuanto más fuertes estas uniones, más fuerte es el adhesivado.En este punto tenemos que resaltar cómo influyen en la cohesión del adhesivo ambos tipos de interacciones.A mayor interacción física (atracción-repulsión), más débil es la cohesión del adhesivo. Si buscamos un ejemplo, lo que más se asemeja es la acción de dos imanes.Si por el contrario las interacciones químicas son las más intensas, especialmente como lo encontramos en adhesivos reactivos, la cohesión del adhesivo es más fuerte.

Capacidad de mojado: Si queremos definir la capacidad de mojado de un líquido decimos que es el poder de los líquidos de formar con los sólidos, superficies de contacto.Como medida de mojado, se determina el ángulo de contacto entre líquido y sólido. Si el ángulo es menor o igual a 90º, el líquido tiene una baja tensión superficial. Si el ángulo es mayor a 90º, la tensión superficial aumenta.

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