¿Qué es un agente adhesivo?
Un agente adhesivo, también conocido como resina adhesiva, es un compuesto utilizado en fórmulas de adhesivos y sellantes que aumenta la pegajosidad, o adhesividad, del producto final. Suelen ser resinas en forma sólida con peso molecular bajo y puntos de reblandecimiento altos, pero también pueden encontrarse en forma líquida. A menudo, constituyen una parte considerable tanto del coste como del contenido de las fórmulas adhesivas.
Desde la adherencia y la cohesión hasta la compatibilidad con el polímero base y el punto de reblandecimiento, la elección del agente adhesivo adecuado en la concentración correcta es clave para desarrollar un adhesivo con las propiedades que necesita.
Agentes adhesivos y sellantes
Después del polímero base, el agente adhesivo es el componente más importante de un adhesivo. Mientras que el polímero base determina la cohesión y la elasticidad del adhesivo, la adhesividad, o pegajosidad, procede del tipo y la concentración del agente adhesivo utilizado. Para crear un producto resistente con el nivel adecuado de adhesividad, la fórmula debe lograr el equilibrio correcto entre adherencia y cohesión ajustando el tipo y la cantidad de agente adhesivo.
Los agentes adhesivos se utilizan sobre todo en adhesivos sensibles a la presión o adhesivos termofusibles, pero también pueden utilizarse en adhesivos de base acuosa como dispersiones de resina, que suelen fabricarse emulsionando la resina en el disolvente acuoso. También se utilizan a veces para controlar las propiedades de productos como neumáticos, caucho, pintura, tinta y aceite.
Desambiguación: Agentes adhesivos estabilizadores de suelos
Los agentes adhesivos a veces se confunden con los estabilizadores de suelos, que también pueden denominarse agentes adhesivos. Los agentes adhesivos estabilizadores de suelos se aplican hidráulicamente al suelo en zonas propensas a la erosión eólica o hídrica para favorecer la adherencia del suelo, y pueden incluir materiales vegetales como almidón o resina, emulsiones poliméricas o aglutinantes cementosos como el yeso. Aunque se utilizan para unir suelos, no son adhesivos en el sentido tradicional.
Funciones de los agentes adhesivos
En los adhesivos y sellantes, los agentes adhesivos se mezclan con polímeros base que proporcionan cohesión, pero carecen de adhesividad y sensibilidad a la presión. Variando el tipo y la concentración del agente adhesivo, se puede modificar la adhesividad, la resistencia al pelado y la resistencia al cizallamiento de un producto. Generalmente, la resistencia a la adhesividad y al pelado aumenta a medida que crece la concentración del agente adhesivo en un adhesivo, mientras que la resistencia al cizallamiento disminuye.
- Adhesividad: Rapidez con la que se forma una unión adhesiva entre dos superficies bajo una ligera presión.
- Resistencia al pelado: Fuerza necesaria para romper la unión entre un adhesivo y una superficie.
- Resistencia al cizallamiento: Capacidad de un material para resistir una carga lateral que lo obliga a deslizarse contra sí mismo.
Aunque principalmente ajustan la adhesividad, la adherencia y la cohesión, los agentes adhesivos también pueden afectar o utilizarse para modificar la estabilidad térmica, la viscosidad, el color, etc. Además de mejorar la adhesividad, se utilizan sobre todo para mejorar la resistencia al calor y la adherencia a sustratos difíciles de pegar.
Propiedades de los agentes adhesivos
La mayoría de los agentes adhesivos son resinas de bajo peso molecular que constituyen el elemento pegajoso y viscoso de un adhesivo. Suelen tener un punto de reblandecimiento superior a la temperatura ambiente, lo que permite combinarlos con polímeros base con una temperatura de transición vítrea inferior a la temperatura ambiente para formar un adhesivo maleable. Cada agente adhesivo tiene una polaridad que determina en gran medida su compatibilidad con diversos polímeros, aunque también puede utilizarse cierto grado de incompatibilidad para conseguir una propiedad física deseada.
Tipos de agentes adhesivos
La mayoría de los agentes adhesivos pertenecen a una de estas tres categorías: resinas de hidrocarburos, resinas de colofonia o resinas terpénicas.
Agentes adhesivos de resinas de hidrocarburos
Estos agentes adhesivos provienen de materias primas derivadas del petróleo, principalmente resinas C5 y resinas C9. Estos agentes adherentes suelen ser sólidos a temperatura ambiente y pueden tener un punto de reblandecimiento de hasta 150 °C.
Las resinas de hidrocarburos son alifáticas (C5), aromáticas (C9) o mixtas (una mezcla de C5 y C9). Tanto las resinas C5 como las C9 pueden tener una amplia gama de pesos moleculares y puntos de reblandecimiento. Para afinar las propiedades materiales de la resina, las resinas C5 y C9 se mezclan a menudo para conseguir la proporción alifática/aromática deseada, lo cual tiene un impacto considerable en la compatibilidad del polímero del producto.
Los agentes adhesivos de resinas de hidrocarburos también pueden hidrogenarse total o parcialmente para mejorar su estabilidad y color. Las resinas C9 parcialmente hidrogenadas se hidrogenan hasta un porcentaje específico de aromaticidad para afinar sus propiedades. Las resinas de hidrocarburos totalmente hidrogenadas son alifáticas y tienen una excelente colorabilidad y estabilidad, aunque su compatibilidad es limitada. Tienen una compatibilidad ideal con copolímeros de bloques estirénicos (SBC) como SIS, SBS y SEBS, etilvinilacetato (EVA), polialfaolefina amorfa (APAO) y elastómeros de poliolefina (POE).
Agentes adhesivos de resina de colofonia
Los ácidos y ésteres de colofonia son moléculas producidas a partir de los pinos, como la goma de pino, la colofonia de madera y el aceite de colofonia alta. Dado que estos materiales son renovables y que la goma de pino puede extraerse incluso de árboles vivos, hay un interés cada vez mayor por la resina de colofonia como aditivo de origen biológico sostenible.
Las resinas de colofonia son compatibles con casi todos los tipos de polímeros y se utilizan a menudo como agentes adhesivos con etilvinilacetato, poliuretanos, acrílicos y otros materiales para producir adhesivos termofusibles y adhesivos de base acuosa. Su flexibilidad se ve favorecida por su gran variedad de pesos moleculares y puntos de reblandecimiento, que suelen oscilar entre la temperatura ambiente y los 150 °C. Aunque las resinas de colofonia proporcionan excelente adhesividad y adherencia de pelado, suelen reducir la cohesión de una fórmula.
Los agentes adhesivos de resina de colofonia insaturada suelen modificarse para mejorar sus propiedades. Las colofonias hidrogenadas ofrecen una estabilidad considerablemente mejorada, un color más claro y resistencia a los rayos UV, y solo reducen ligeramente la cohesión de la fórmula final. Las colofonias esterificadas presentan una mayor estabilidad oxidativa y de color, una amplia gama de puntos de reblandecimiento y compatibilidad, y un olor mejorado. Según el alcohol utilizado, la esterificación permite afinar aún más propiedades como el punto de reblandecimiento y el peso molecular.
Agentes adhesivos de resinas terpénicas
Las resinas terpénicas proceden del alfa-pineno o del beta-pineno de los pinos, o del d-limoneno de fuentes cítricas. Las resinas son compatibles con una amplia variedad de polímeros, como las poliolefinas, el etilvinilacetato y el acrílico, entre otros.
Por lo general, las resinas terpénicas son polímeros con un peso molecular bajo y un punto de reblandecimiento más alto que la mayoría de los agentes adhesivos, lo que les confiere una mayor resistencia al calor. Son una opción popular por su fuerte adherencia, buen color y resistencia al calor. Las resinas terpénicas pueden dividirse en varias subcategorías, entre las que se incluyen:
- Politerpeno: fuerte adherencia y alta resistencia al calor.
- Terpeno estirenado: excelente estabilidad y color, mayor compatibilidad y bajo olor. Buena compatibilidad con copolímeros de bloques estirénicos.
- Resina fenólica terpénica: fuerte adherencia y unión a sustratos difíciles de unir, excelente compatibilidad con materiales polares y alto punto de reblandecimiento.
Ventajas de los agentes adhesivos (por tipo)
Las resinas de hidrocarburos son menos caras, las resinas de colofonia son versátiles y asequibles, y las resinas terpénicas son una opción útil que ofrece una alta cohesión.
Agentes adhesivos de resinas de hidrocarburos
Las resinas de hidrocarburos ofrecen una fuerte adherencia a un precio inferior al de las resinas de colofonia o terpénicas. Tienen una buena resistencia al envejecimiento, especialmente cuando se hidrogenan, e incluso pueden ser incoloras. Estos agentes adhesivos también pueden modificarse para adaptar su punto de reblandecimiento, peso molecular y compatibilidad.
Agentes adhesivos de resina de colofonia
Las resinas de colofonia proporcionan una gran adherencia y están disponibles en una amplia gama de puntos de reblandecimiento y pesos moleculares, lo que las hace compatibles con casi todos los polímeros. Las colofonias hidrogenadas y esterificadas ofrecen una buena estabilidad oxidativa y de color, y las propiedades de las colofonias esterificadas pueden afinarse mediante el alcohol utilizado en la esterificación. Los agentes adhesivos de resina de colofonia también son de origen biológico y renovables.
Agentes adhesivos de resinas terpénicas
Las resinas terpénicas ofrecen una compatibilidad casi universal con los polímeros, una fuerte adherencia, un buen color y una gama alta y amplia de temperaturas de reblandecimiento que proporcionan una mayor resistencia al calor. También son un material sostenible de origen biológico. Al igual que las resinas de colofonia, son una clase bien establecida de agentes adhesivos.
Desventajas de los agentes adhesivos (por tipo)
Las resinas de hidrocarburos tienen una compatibilidad limitada, las resinas de colofonia disminuyen la cohesión y las resinas terpénicas son más caras.
Agentes adhesivos de resinas de hidrocarburos
La principal desventaja de las resinas de hidrocarburos es su limitada compatibilidad con los polímeros en comparación con las resinas de colofonia o terpénicas. Aunque suelen ser menos caras, estas resinas no son renovables y están ligadas al precio del petróleo.
Agentes adhesivos de resina de colofonia
Aunque presentan una amplia compatibilidad y proporcionan una fuerte adherencia, las resinas de colofonia reducen la cohesión de un polímero y suelen ser inestables cuando no se hidrogenan, lo que provoca una peor resistencia al envejecimiento y amarilleamiento. Estos inconvenientes pueden paliarse mediante esterificación o hidrogenación, lo que proporciona una estabilidad muy mejorada y minimiza la disminución de la cohesión.
Agentes adhesivos de resinas terpénicas
Aunque las resinas terpénicas no presentan desventajas técnicas notables como agentes adhesivos, su amplia gama de usos y su limitada materia prima les confieren un precio algo más elevado que otras opciones.
Ventajas y desventajas de los distintos tipos de agentes adhesivos
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Cómo seleccionar el mejor agente adhesivo para su aplicación
El agente adhesivo adecuado será compatible o miscible con el polímero base, reducirá el módulo del adhesivo final y aumentará su temperatura de transición vítrea.
Compatibilidad del polímero base
La compatibilidad o miscibilidad es la característica más importante de un agente adhesivo. Cuando un polímero y un agente adhesivo son compatibles o miscibles, forman un material uniforme con una temperatura de transición vítrea única y elevada. Cuando no lo son, el material resultante tendrá una Tg de polímero y una Tg de resina distintas. Sin la temperatura de transición vítrea y el módulo adecuados, el adhesivo no será fuerte ni pegajoso. Por tanto, no hay razón para probar una combinación de polímero y agente adhesivo si no son al menos parcialmente compatibles.
La solubilidad suele ser un método útil para estimar la compatibilidad o miscibilidad de un polímero y un agente adhesivo. Comparando los parámetros de solubilidad de los dos materiales, se puede estimar si es probable que sean solubles y desarrollar un adhesivo con las propiedades requeridas.
Reducción del módulo
Los agentes adhesivos suelen tener un peso molecular entre 300 y 2000, inferior al del polímero base. Cuanto mayor sea la concentración del agente adhesivo, más se diluyen la red polimérica y el peso total del adhesivo, lo que reduce el módulo. Un módulo correcto es clave para los adhesivos de todo tipo: permite que los adhesivos sensibles a la presión se deformen y se adhieran, y que los adhesivos termofusibles permanezcan estables a las temperaturas adecuadas.
Aumento de la temperatura de transición vítrea
Los adhesivos son más eficaces cerca de su temperatura de transición vítrea, por lo que la fórmula debe tener una Tg cercana a la temperatura de su uso previsto. Dado que los polímeros base suelen tener bajas temperaturas de transición vítrea, la concentración adecuada de un agente adhesivo con una Tg más alta es fundamental para obtener un producto final fuerte y pegajoso.
Estabilidad
Una vez confirmada la compatibilidad de un agente adhesivo, también es importante asegurarse de que el adhesivo permanecerá estable durante la producción y después de esta. También pueden incluirse aditivos adicionales, como antioxidantes, para garantizar que el adhesivo se mantenga fuerte y pegajoso.
La estabilidad del agente adhesivo es un factor importante en los adhesivos termofusibles, ya que un agente adhesivo de baja calidad puede separarse o solidificarse durante largos periodos de tiempo. La estabilidad también es un factor crítico cuando se utilizan agentes adhesivos emulsionados en adhesivos de base acuosa.
Punto de reblandecimiento
El punto de reblandecimiento del agente adhesivo también afectará a las propiedades del adhesivo final. Las resinas con un punto de reblandecimiento elevado tienden a ser más duras, lo que evita que el adhesivo se deslice y mejora la resistencia cohesiva. Las resinas con un punto de reblandecimiento bajo ayudarán a que el adhesivo final tenga una mayor adhesividad y son más adecuadas para aplicaciones en las que se necesita una alta resistencia al pelado.
El punto de reblandecimiento de un material también puede afectar a la compatibilidad: las resinas con puntos de reblandecimiento más altos suelen ser menos compatibles que resinas similares con puntos de reblandecimiento más bajos.
Otros criterios
El agente adhesivo que elija tendrá un impacto considerable en los atributos clave mencionados, pero también puede afectar a otras propiedades relevantes de su producto final. Recuerde que también debe tener en cuenta:
- Coste
- Concentración de agente adhesivo necesaria
- Adherencia a cualquier sustrato específico de la aplicación
- Color y resistencia a la intemperie
- Estabilidad
- Seguridad y olor
Polímeros y agentes adhesivos para adhesivos y sellantes
Dado que los polímeros y los agentes adhesivo son los componentes más caros de muchos adhesivos y sellantes, es importante seleccionar los productos adecuados para su aplicación. Kuraray ofrece una variedad de polímeros flexibles que presentan una amplia compatibilidad con muchas fórmulas.
KURARAY LIQUID RUBBER
Como plastificantes fluidos, reactivos y de gran adhesividad, varios tipos de productos nuestros de KURARAY LIQUID RUBBER se utilizan en adhesivos termofusibles, adhesivos sensibles a la presión, sellantes, revestimientos de alto rendimiento y neumáticos. Estas opciones incoloras, transparentes y con bajo contenido en COV son una gran elección para muchos adhesivos.
KURARITY™, el TPE acrílico
KURARITY™, un copolímero acrílico en bloque excepcionalmente transparente, presenta una excelente autoadherencia, resistencia a la intemperie, compatibilidad con materiales polares y una capacidad adhesiva sin residuos ni disolventes. Si tiene previsto utilizar un agente adhesivo polar, KURARITY™ es una gran elección en determinadas aplicaciones. La fuerte autoadherencia y la adhesividad natural de KURARITY™ permiten utilizarlo sin agente adhesivo ni plastificante, lo que agiliza la producción, limita los costes y disminuye el impacto medioambiental con el revestimiento por termofusión a temperaturas más bajas o el revestimiento por disolución a concentraciones más altas. Estas ventajas contribuyen al ahorro de energía, la reducción de COV y el aumento de la procesabilidad en el proceso de fabricación.
Si los inconvenientes de los agentes adhesivos suponen un reto para su aplicación, considere la posibilidad de elegir KURARITY™ como opción de TPE ampliamente compatible y pegajosa. Si necesita un adhesivo especialmente fuerte, combine KURARITY™ con un agente adhesivo para obtener un producto resistente a la intemperie y de gran adhesividad.
SEPTON™ e HYBRAR™
SEPTON™ e HYBRAR™ son una serie de elastómeros termoplásticos estirénicos disponibles en una amplia variedad de grados, pesos moleculares y estructuras de bloques blandos. Estos polímeros son excelentes opciones para su uso en adhesivos que ofrecen una gran transparencia y capacidad de flujo. Estos polímeros pueden ofrecer una amplia variedad de propiedades beneficiosas cuando se utilizan junto con agentes adhesivos, como suavidad, estabilidad de adherencia, etc. SEPTON™ proporciona aún más flexibilidad como aditivo al promover la capacidad de un adhesivo de adherirse a materiales que van desde metales hasta otras resinas. Para ayudarle a desarrollar un producto con la fuerza adhesiva adecuada para su aplicación, le ofrecemos SEPTON™ 8000-series (SEBS), una línea hidrogenada ideal para la compatibilidad con agentes adhesivos.
Para mejorar la flexibilidad del agente adhesivo que elija, la línea SEPTON™ de Kuraray incluye la de SEPTON™ HG-series (SEEPS-OH), un compatibilizador para resinas polares y no polares, y un modificador para resinas polares.
Para polímeros versátiles que se pueden emparejar con casi cualquier agente adhesivo, Kuraray ofrece tanto SEPTON™ como KURARITY™, un par de productos que cubren una amplia gama de polaridades diferentes.
Conclusión
Los agentes adhesivos son un componente clave en las fórmulas de adhesivos y sellantes, y elegir el polímero y el agente adhesivo adecuados para su aplicación es fundamental para obtener un producto final pegajoso, rentable y duradero. Para respaldar sus fórmulas, Kuraray ofrece una gama de polímeros adhesivos para casi cualquier aplicación.
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