Adhesión
En el rendimiento de las uniones adhesivas, las propiedades físicas y químicas del adhesivo son los factores más importantes. También son importantes para determinar si la unión adhesiva funcionará adecuadamente los tipos de adherencia (es decir, los componentes que se unen -por ejemplo, aleación de metal, plástico, material compuesto-) y la naturaleza del pretratamiento o imprimación de la superficie. Estos tres factores -adhesivo, adherente y superficie- influyen en la vida útil de la estructura unida. El comportamiento mecánico de la estructura unida, a su vez, está influenciado por los detalles del diseño de la unión y por la forma en que las cargas aplicadas se transfieren de un adherente a otro.
La formación de una unión adhesiva aceptable lleva implícita la capacidad del adhesivo de humedecerse y extenderse sobre los adherentes que se unen. El logro de dicho contacto molecular interfacial es un primer paso necesario para la formación de uniones adhesivas fuertes y estables. Una vez que se consigue la humectación, se generan fuerzas adhesivas intrínsecas a través de la interfaz mediante una serie de mecanismos. La naturaleza precisa de estos mecanismos ha sido objeto de estudio físico y químico desde al menos la década de 1960, con el resultado de que existen varias teorías de adhesión. El principal mecanismo de adhesión se explica mediante la teoría de la adsorción, que afirma que las sustancias se adhieren principalmente debido a un íntimo contacto intermolecular. En las uniones adhesivas, este contacto se consigue gracias a las fuerzas intermoleculares o de valencia que ejercen las moléculas de las capas superficiales del adhesivo y del adherente.
Además de la adsorción, se han propuesto otros cuatro mecanismos de adhesión. El primero, el enclavamiento mecánico, se produce cuando el adhesivo fluye hacia los poros de la superficie del adherente o alrededor de los salientes de la superficie. El segundo, la interdifusión, se produce cuando el adhesivo líquido se disuelve y difunde en los materiales del adherente. En el tercer mecanismo, adsorción y reacción superficial, la unión se produce cuando las moléculas de adhesivo se adsorben en una superficie sólida y reaccionan químicamente con ella. Debido a la reacción química, este proceso difiere en cierto grado de la simple adsorción, descrita anteriormente, aunque algunos investigadores consideran que la reacción química forma parte de un proceso de adsorción total y no de un mecanismo de adhesión independiente. Por último, la teoría de la atracción electrónica o electrostática sugiere que las fuerzas electrostáticas se desarrollan en una interfaz entre materiales con estructuras de banda electrónica diferentes. En general, más de uno de estos mecanismos desempeña un papel en la consecución del nivel de adhesión deseado para varios tipos de adhesivo y adherente.
En la formación de una unión adhesiva, surge una zona de transición en la interfaz entre el adherente y el adhesivo. En esta zona, denominada interfase, las propiedades químicas y físicas del adhesivo pueden ser considerablemente diferentes de las de las partes sin contacto. En general, se cree que la composición de la interfase controla la durabilidad y la resistencia de una unión adhesiva y es la principal responsable de la transferencia de la tensión de un adherente a otro. La región de la interfase es con frecuencia el lugar donde se produce el ataque del medio ambiente, lo que provoca el fallo de la unión.
La resistencia de las uniones adhesivas suele determinarse mediante ensayos destructivos, que miden las tensiones establecidas en el punto o línea de fractura de la pieza de ensayo. Se emplean varios métodos de ensayo, entre los que se incluyen los ensayos de pelado, cizallamiento por tracción, hendidura y fatiga. Estos ensayos se llevan a cabo en una amplia gama de temperaturas y bajo diversas condiciones ambientales. Un método alternativo para caracterizar una junta adhesiva consiste en determinar la energía gastada en la separación de una unidad de superficie de la interfase. Las conclusiones derivadas de estos cálculos de energía son, en principio, completamente equivalentes a las derivadas del análisis de tensiones.