Clasificación y caracterización de adhesivos para procesos de laminación

Adhesivos
Tal y como lo comentamos en nuestro último post, antes de hablar específicamente de los sistemas de laminación, debemos conocer la química de los adhesivos involucrados en este tipo de laminaciones. En su forma elemental, un adhesivo es: un material que al ser aplicado sobre la superficie de diferentes materiales puede unirlos y mantenerlos juntos resistiendo la separación.

Los adhesivos para laminación son sustancias que se convierten en polímeros durante el proceso de laminación; estas cadenas de polímeros pueden ser lineales, ramificadas o cruzadas, lo cual le da características especiales a cada tipo de adhesivo.

En laminación se utilizan adhesivos en base a poliuretano, bicomponentes; estos dos componentes son mezclados en una relación exacta y luego aplicados al sustrato, con el fin de lograr una polimerización y un entrecruzamiento de las cadenas (crosslinking) completo en la película de adhesivo. El crosslinking ocurre cuando cadenas pequeñas de polímero se unen a una cadena grande de polímero a través de enlaces covalentes.

Adhesivos de poliuretano
Los poliuretanos son polímeros de uretano que se forman por la reacción de un isocianato (NCO) con el agua (H20) en el caso de los poliuretanos mono componentes; y con un poliol (OH) en el caso de los poliuretanos bicomponentes.

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Debido a la alta reactividad del grupo isocianato este también reacciona con el agua (humedad), lo que hace que se formen más cadenas de polímeros, a una velocidad menor que la velocidad a la que se formaron las cadenas que reaccionaron con el poliol; esto permite que con el paso del tiempo la fuerza de adherencia al sustrato y su resistencia física y térmica mejore debido al entrecruzamiento de estas cadenas y a la disminución de concentración de isocianato y poliol en el adhesivo.

El tiempo en el que ocurre esta reacción es llamado tiempo de curado, el cual para la mayoría de adhesivos es de tres a siete días; normalmente este tiempo puede ser menor en la medida que se aplique temperatura al adhesivo (cuartos de curado) ya que este acelera el proceso de polimerización.

Los adhesivos de poliuretano humectan bien las superficies de los sustratos e interactúan bien con estos gracias a la polaridad del hidrógeno, penetran los poros de los sustratos gracias a su bajo peso molecular, a la dilución en solvente y, además, por su composición molecular les permite ser flexibles para ser utilizados para diferentes necesidades.

Desde el punto de vista molecular, el uretano está conformado por los elementos más comunes: carbono, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno. Debido a esto podemos tener  cadenas de poliuretano con base en diferentes compuestos que contienen estas moléculas, como son los poliésteres, poliéteres, o una combinación de los dos poliéster-poliéter (block polymer), que de igual forma pueden ser aromáticos o alifáticos.

Poliéster

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Poliéter

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Tipos de adhesivo por desempeño y base química
Los adhesivos se pueden clasificar según su desempeño en: adhesivos de desempeño estándar, medio desempeño y alto desempeño y, según su base química, en adhesivos base poliéster, base poliéter o poliéster-poliéter (block polymer).

Según su desempeño:

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Y según su base química

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Los adhesivos alifáticos al contrario de los aromáticos, son inertes y estables en presencia de luz, por eso resisten la degradación por luz ultravioleta y proveen excelentes propiedades ópticas.

Tipos de adhesivo por proceso
Podemos dividir los adhesivos de poliuretano en dos tipos, base solvente y los sin solventes.

Químicamente los adhesivos base solvente son prepolímeros de poliuretano base poliéter o poliéster de alto peso molecular y alta viscosidad con un exceso de isocianato y terminaciones hidroxilo, que al ser mezclados deben ser diluidos en solvente (acetato de etilo) para bajar su viscosidad y porcentaje de sólidos para después ser aplicado a uno de los sustratos. El solvente es evaporado y luego ambas superficies se presionan y unen para crear un punto de inter-difusión del adhesivo donde se realizará la polimerización de este.

A diferencia de los adhesivos base solvente, los adhesivos sin solventes, consisten en compuestos 100% sólidos de bajo peso molecular y baja viscosidad, un poliol (catalizador) y un isocianato (resina), que cuando se mezclan de forma exacta forman grupos uretano en la película de adhesivo que es aplicada al sustrato.

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Conocer los tipos de adhesivo y su química son la base para entender las reacciones y los procesos específicos que veremos en futuros Posts.

En nuestro próximo Post hablaremos de la teoría de la adhesión para así entrar y entender más fácilmente la descripción de la laminación base solvente y laminación sin solventes.

Gracias y ¡hasta la próxima!