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Diciembre de 2013 Página 1 de 2

Innovación en unión adhesiva de composites

Nora Lardiés Miazza, Dpto. de Composites de AIMPLAS (Instituto Tecnológico del Plástico).

Cuando hablamos de unión de materiales compuestos encontramos tres métodos: uniones mecánicas, uniones adhesivas y uniones híbridas (que combinan las dos anteriores).

En la actualidad, existe una gran variedad de métodos de unión de materiales, por ejemplo, mediante soldadura, uniones mecánicas, uniones por fricción, adhesivos o uniones híbridas. Sin embargo, cuando hablamos de unión de materiales compuestos, en concreto, matriz polimérica reforzada con fibra de vidrio, esa variedad de métodos de unión se ve reducida a tres: 1) uniones mecánicas que incluyen la inserción de tornillos, remaches, pernos, etc, 2) uniones adhesivas y 3) uniones híbridas en las que se combinan las dos anteriores.

Las uniones mecánicas son las más conocidas, presentan una serie de ventajas como que no requieren una preparación especial de las superficies de los sustratos a unir, su cómoda inspección visual y su facilidad de montaje y desmontaje. Gracias a estos dos últimos factores este tipo de uniones siempre han gozado de buena fama; tenemos la sensación de que una unión con un tornillo es más segura que la unión adhesiva, simplemente por el hecho de que la unión mecánica se ve a simple vista. El adhesivo en muchas ocasiones no se ve y eso puede suponer una gran ventaja estética, pero es un arma de doble filo, ya que nos parece una unión menos eficaz porque es difícil de visualizar.

Si comparamos las uniones mecánicas con las adhesivas, una de las mayores ventajas de estas últimas radica en la distribución de la tensión, tal y como se observa en la figura 1. En las uniones mecánicas es necesario realizar agujeros y, aunque se intenta minimizar el daño al composite en la operación de taladro y cierre, estos agujeros siempre van a debilitar la estructura generando una alta concentración de tensiones de tal manera que, cualquier carga aplicada, al acumularse a las tensiones residuales, puede superar la resistencia mecánica en algunos puntos del material causando grietas.

Normalmente el fallo en las uniones mecánicas se produce en la zona de los sustratos próxima al agujero, ése es el punto débil de estas uniones.

Sin embargo, en las uniones adhesivas, la tensión o la transmisión de la fuerza se distribuye uniformemente sobre toda la superficie de adhesión, además, la resistencia de la adhesión aumenta al incrementar la anchura y longitud del solapamiento. Por lo tanto, se puede decir que las uniones adhesivas tienen una alta resistencia específica y mejor resistencia a fatiga (capacidad para absorber las vibraciones originadas por esfuerzos repetitivos) que las uniones mecánicas.

Los adhesivos presentan otras ventajas interesantes que incluyen la posibilidad de unir materiales delgados y/o de distinta naturaleza; se consiguen uniones completamente selladas, es decir, se consigue adhesión y sellado en una sola operación, también proporcionan aislamiento eléctrico y térmico y muy buen amortiguamiento de vibraciones (uniones flexibles). Otra ventaja asociada al hecho de que los adhesivos son materiales poliméricos es su resistencia frente la corrosión, este es uno de los principales inconvenientes de las uniones mecánicas. Por último, aunque no menos importante en ciertas aplicaciones, es su superioridad estética ya que no daña los sustratos, además de la reducción de peso, comparado con las uniones mecánicas, ya que no aportan un componente extra al conjunto.

Visto así parece que los adhesivos sean la solución a muchos problemas de unión entre dos materiales, y es así, siempre y cuando se cumplan unos requisitos básicos de aplicación del adhesivo. Por eso es tan importante la formación de los aplicadores, ya que fallos en la unión que se han atribuido a una elección incorrecta del adhesivo, luego se ha visto que era debido a una mala aplicación del adhesivo. Una aplicación correcta de éste implica a) preparar las piezas (sustratos) que se van a ensamblar: limpieza con disolventes, métodos abrasivos y/o tratamientos que aumentan la energía superficial, b) mezcla correcta en los adhesivos de dos componentes, c) aplicación adecuada dependiendo del tipo de adhesivo y d) fijación y cumplimiento de los tiempos de endurecimiento.

Aparte de esta puesta en obra dificultosa y de la preparación de las superficies a unir, existen otros inconvenientes como son su resistencia deficiente al pelado, temperaturas de servicio limitadas, inspección de las uniones difícil y cara y problemática en el desmontado de piezas; es decir, una vez unidos dos sustratos mediante adhesivos, es muy complicado separarlos.

Sin embargo, las posibilidades de los adhesivos son infinitas, ya que todas estas limitaciones son solucionables a corto, medio o largo plazo. De hecho, la comunidad científica que trabaja en este campo está aunando esfuerzos en torno a estas líneas de investigación. Por esto, las innovaciones en el campo de unión mediante adhesivos de materiales compuestos se centran en los siguientes aspectos:

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