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¿Cómo realizar un tratamiento superficial?

La adhesión es la propiedad que permite que dos superficies se unan y se mantengan unidas por fuerzas intermoleculares. Para que esta adhesión se produzca de una manera óptima, la interfase adhesiva, es decir la región afecta al substrato y al adhesivo juega un papel fundamental. El correcto estado de esta zona puede resultar crítico. Si no se encuentra exenta de cualquier sustancia, esta puede impedir el correcto desarrollo del adhesivo, por pequeña que fuere.

Estas sustancias contaminantes son muy comunes y siempre acostumbran a estar presentes. Pueden ser de diferente naturaleza y origen. Pueden aparecer en el mismo proceso de producción, ya sean grasas, fluidos de corte o aceites. También pueden provenir de la propia degradación del material que se quiere unir, los óxidos o virutas de mecanizado son las más frecuentes.

Por eso debemos asegurarnos de realizar un correcto proceso tratamiento superficial y garantizar que no hay agentes  extraños que puedan afectar a la adhesión. Matizar que en algunos casos, dependiendo de las superficies y adhesivos utilizados, el tratamiento superficial puede no ser necesario. No obstante siempre ofrecerá una mayor calidad de adhesión.  En cadenas de producción este proceso asegura la calidad de las superficies y por lo tanto de la unión.

 tratamiento superficial


Preparación superficial a la hora de utilizar un adhesivo estructural

¿Que es un tratamiento superficial?

Un tratamiento superficial es el proceso centrado en eliminar los elementos contaminantes de las superficies de unión. Un tratamiento superficial también puede implicar la modificación física o química de la superficie logrando las rugosidades adecuadas para optimizar al adhesión o para modificar la estructura de los enlaces moleculares de la superficie.


Funciones

Los tratamientos superficiales pueden tener varios tipos de funciones:

  • Protección de la superficie de los substratos, como en el caso de los metales
  • Activadores y potenciar la reticulación del adhesivo

Objetivos

  • Evitar formación de películas microscópicas en las superficies a unir, que pueden desencadenar en una mala adhesión o una adhesión débil
  • Potenciar la adherencia y la durabilidad de las uniones. En el caso de los substratos de baja energía superficial, los tratamientos superficiales mecánicos o las modificaciones químicas logran una mejor adhesión. Estas últimas también actúan como barrera de protección para la corrosión.
  • Provocar una rugosidad superficial óptima para potenciar las fuerzas de la unión. Esto se debe al aumento de la superfície real en la superficie original que sea desea unir.

Factores para la elección del tipo de preparación superficial

  • Tipo de adhesivo a utilizar
  • Naturaleza, tamaño y geometría
  • Entorno en el que se realizará la unión
  • Respuesta del material ante los agentes que intervienen en el proceso
  • Costes del proceso

Tipos de tratamientos superficiales

Existen infinitos métodos para tratar las superficies, ya que hay infinitas combinaciones de adhesivos, sustratos y factores que interfieren en ellas. No obstante vamos a tratar de sintetizar las tratamientos superficiales más frecuentes en el ámbito industrial.


Limpieza superficial

Como comentábamos anteriormente, si encontramos suciedad en la superficie a unir, esta provoca una disminución de contacto intermolecular entre la superficie y el adhesivo. Eso se traduce en uniones con baja adhesión, pudiendo incluso provocar oxidaciones. Hay varias metologías de limpieza de superficies y por lo general, elegiremos la que mejor se adapte al tipo de material de la superficie.

Por ejemplo, en superficies metálicas lo primero que debemos tener en cuenta es la eliminación de grasas y aceites con algún disolvente, no obstante, esto puede ser insuficiente para lograr el máximo de adherencia.


Abrasión mecánica

Otra técnica de preparación superficial es la abrasión mecánica. Proporciona un perfil de superficie que aumenta el área superficial eliminando los contaminantes que puedan haber en la superficies. Como consecuencia se produce un mayor contacto entre la superficie del adhesivo y el substrato. Y esos e traduce en una mejora significativa de las fuerzas de adherencia y con ello se logra retardar la fractura mecánica de la unión adhesiva.

Existe diferentes métodos de abrasión, pueden ser manuales ó automáticos. Los métodos más comunes son el lijado con papel de lija, cepillado o chorreo por abrasión con impacto de arena entre otros. Escogeremos el método más adecuado al tipo de substrato que queramos unir.

Una vez realizado el tratamiento de abrasión, será necesario realizar una limpieza exhaustiva de la superficie, garantizando que se encuentra a salvo de contaminantes y polvo. Posteriormente realizamos la aplicación del adhesivo antes de que la superficie se vuelva a contaminar o verse afectada por la corrosión.

También se puede realizar una abrasión con un agente químico (decapante). Este eliminará la capa más externa del material habilitando la superficie del substrato para una correcta unión. Este método no se considera un tratamiento químico ya que no modifica químicamente la superficie.


Tratamientos químicos

Los tratamientos químicos permiten mejorar y prolongar las uniones. No obstante tiene sus inconvenientes, puesto que requieren de controles rigurosos debido a la generación de residuos así como la modificación de las propiedades de los materiales.

Hay diferentes tratamientos químicos que deben elegirse en función del material de las superficies a unir. En ocasiones puede ser necesario aumentar la tensión superficial por encima de la del adhesivo, logrando mejorar los resultados.


Primers

Los primers, también conocidos como imprimadores, se aplican sobra las superficies del substrato y su labor es actuar como intermedio entre adhesivo y substrato. Es fundamental elegir correctamente la imprimación, teniendo en cuenta el tipo de adhesivo y de superficie a unir.

La función de los primers son tanto la protección de las superficies como mejorar la interacción entre el substrato y el adhesivo. Los primers crean una red abierta sobre la superficie y permiten que las moléculas del adhesivo puedan penetrar, actuando como un medio perfecto de acoplamiento.

En ocasiones los primers también se utilizan como prevención en producciones automatizadas en las que es complicado controlar los procesos de producción.


Plasma

Considerado el cuarto estado de la materia, el plasma consiste en la ionización parcial o total de un gas o mezcla de gases, gracias a la palicación de un campo eléctrico entre dos electrodos.  Esto genera especies activas como electrones, iones radicales libres…etc. que interaccionan con las capas exteriores del elemento en cuestión, modificándo su nivel superficial.

Llama

También conocido como “Shortering”, “Shorter process” o “Flameado”, se utiliza para endurecer superficialmente ciertas piezas de acero, que por su forma o dimensiones, no pueden ser endurecidas por otros métodos, se puede utilizar la llama de
oxiacetileno, gas del alumbrado, gas natural y otros gases derivados del petróleo y de la gasolina. El temple por llama oxiacetilénica es el más utilizado. El procedimiento consiste en templar determinadas zonas de las piezas, calentándolas con una llama oxiacetilénica y enfriándolas luego rápidamente.

Corona

El tratamiento corona es una descarga de alta frecuencia que aumenta la capacidad de adhesión de una superficie. El tratamiento corona está formada por un generador de alta frecuencia y un transformador elevador de tensión al que se le conecta un electrodo fijo y rectilíneo y por un rodillo eléctricamente a tierra, recubierto con material aislante.

El espacio de aire que se forma entre el film y el electrodo se conoce como el efecto corona, que conlleva la activación del film.

tratamiento-superficial-Corona

 

 

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