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Teorias sobre la Adhesión - Modelos de adhesión


En la actualidad existen varias teorías que tratan de explicar el fenómeno de adhesión de los adhesivos en los sustratos, actualmente no existe una teoría unificada que justifique todos los casos, por ello es necesario el uso y combinación de las distintas teorías para justificar casos particulares.

flecha Teoría mecánica de la adhesión

La teoría mecánica explica el fenómeno de la adhesión relacionando directamente la porosidad y rugosidad de la superficie del sustrato con el grado de adhesión que se puede obtener.

Cualquier tipo de material si es observado a nivel microscópico dispone de una superficie compuesta por valles y crestas, esta topografía superficial permite al adhesivo penetrar y rellenar los valles produciéndose zonas de anclajes entre el adhesivo y el sustrato. El modelo mecánico de la adhesión es similar al funcionamiento del velcro, donde una parte del material penetra en la otra creando anclajes de sujeción.

A parte de la rugosidad y porosidad de la superficie del sustrato, para que se genere puntos de anclajes y adhesión, es necesario que el adhesivo disponga de un buen poder de relleno, es decir que el adhesivo pueda penetrar en los valles y poros de la superficie de sustrato, el poder de relleno del adhesivo está directamente relacionado con su viscosidad.

La teoría de adhesión mecánica no tiene en cuenta las incompatibilidades que puede existir entre el adhesivo y el sustrato, únicamente tiene en cuenta la topografía del sustrato y el poder de relleno del adhesivo, por ello esta teoría es incapaz de explicar la adhesión entre superficies con baja rugosidad o lisas, así como la falta de adhesión entre sustratos rugosos con adhesivos incompatibles.

flecha Teoría de la adsorción

La teoría o modelo de adsorción explica el fenómeno de la adhesión a partir de conceptos como ángulo de contacto, mojado y tensión superficial.

Cuando el adhesivo dispone de una tensión superficial inferior a la energía superficial del sustrato, este es capaz de mojar la superficie generando un ángulo de contacto inferior a 90º y creando por tanto la adhesión entre el adhesivo y el sustrato.

En contra al modelo mecánico y al modelo de difusión, el modelo de adsorción explica el fenómeno de adhesión sin necesidad de penetración por parte del adhesivo al sustrato, la adhesión se genera por contacto entre el adhesivo y el sustrato.

angulo de contacto adhesivos

flecha Teoria de la quimisorción

La teoría de la quimisorción resulta una ampliación de la teoría de la adsorción, en la cual una vez que el adhesivo ha mojado correctamente al sustrato, el fenómeno de la adhesión se origina siempre y cuando se genere fuerzas intermoleculares o fuerzas de Van der Waals así como enlaces químicos entre el adhesivo y el sustrato.

Mediante el uso de dicha teoría es posible explicar el uso y funcionamiento de agentes compatibilizantes entre el adhesivo y el sustrato.

flecha Teoría de la difusión

El modelo de la difusión explica la adhesión mediante el concepto de la compatibilidad entre polímeros y los movimientos que se producen en las cadenas poliméricas.

Cuando 2 polímeros son compatibles las cadenas poliméricas que los componen son capaces de mezclarse entre ambos, dando lugar a penetraciones parciales entre los 2 materiales, como resultado de dichas penetraciones se producen zonas de anclaje y de adhesión.

La movilidad y grado de penetración de los polímeros viene determinado directamente por su peso molecular, de tal forma que las cadenas poliméricas cortas disponen de una alta movilidad y penetran en el otro material antes que las cadenas largas. El modelo de Rouse y el modelo de reptación explican detalladamente los movimientos que se producen entre las cadenas poliméricas que dan lugar a la difusión.

Mediante el uso de esta teoría es posible explicar el fenómeno de adhesión que se produce entre materiales poliméricos, la soldadura plástica, la unión de plásticos con adhesivos, etc..

difusion adhesivos

flecha Teoría electrostática

La teoría electrostática asemeja el fenómeno de la adhesión al de un condensador, donde las cargas electrostáticas de signo opuesto se atraen mutuamente generando la adhesión entre el adhesivo y el sustrato.

Este modelo utiliza el concepto de la doble capa eléctrica para explicar la formación de las cargas electrostáticas.

Ante la importancia que tiene este fenómeno en diversos campos de la ciencia, el fenómeno de la adhesión es en la actualidad estudiado en múltiples centros de investigación y desarrollo, en un futuro próximo todo este conocimiento nos permitirá desarrollar y sintetizar adhesivos capaces de unir cualquier tipo de material bajo cualquier tipo de condición.

 

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