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Métodos de ensayo para adhesivos PSA
Pressure-sensitive adhesives (PSA) son una variedad de adhesivos termofusibles, y tienen gran importancia en la industria siendo los componentes principales de etiquetas, cintas y una amplia variedad de productos. Algunas de sus ventajas son:
- 100% sólidos
- Adhesión instantánea
- Fáciles de aplicar
- Capacidad de pegar sobre superficies varias
Los adhesivos termofusibles se aplican en estado fundido y deben fluir sobre las superficies para asegurar una buena humectación y adhesión.
La medición de propiedades físicas como la viscosidad, punto de reblandecimiento o su módulo es relevante e importante para caracterizar estos adhesivos, proporcionando información sobre el comportamiento de los polímeros, así como los efectos que los plastificantes y otros componentes juegan en las uniones entre sustratos.
La reología proporciona una buena base, pero las propiedades adhesivas como son el tack, resistencia al pelado y al esfuerzo de cizalla se convierten en cruciales para el control de calidad, al tiempo que nos permiten optimizar una formulación y predecir su idoneidad y rendimiento para una aplicación determinada. El PSA es un sistema complejo, no existe una prueba única que demuestre que un producto específico es adecuado para su propósito, pero todas juntas se convierten en una herramienta importante para los departamentos de I+D y calidad.
Las propiedades adhesivas dependen de parámetros experimentales como son la temperatura, la presión, la velocidad de pelado y, por supuesto, también la naturaleza del adhesivo y del sustrato.
Para medir estas propiedades se utilizan test estandarizados, publicados por grupos como ASTM (American Society of Testing Materials) o asociaciones como FINAT (European Association of the Self-Adhesive, Labeling Industry) o PSTC (Pressure sensitive tape council) de amplio uso en proyectos de investigación, desarrollo y sistemas de calidad.
Los principales métodos de ensayo de las propiedades adhesivas son:
Tack
El “Tack” se define a menudo como el agarre inicial o el poder de sujeción instantáneo de un adhesivo.
Hay diferentes formas de medir el “tack” según la aplicación, pero los métodos de “loop tack”, “quick tack” o “Rolling ball tack” son los más conocidos.
El “loop tack” mide la fuerza necesaria para separar una probeta en forma de “loop” de una superficie estándar, mientras que el “Rolling ball tack” mide la distancia que una bola, colocada en la parte superior de una pista inclinada, se desplaza a lo largo de una cinta adhesiva. Este último método también proporciona información sobre la adhesividad, siendo ésta inversamente proporcional a la distancia que recorre.
Resistencia al pelado
La resistencia al pelado se define como la fuerza necesaria para despegar el material recubierto con el adhesivo de una placa estándar a un ángulo y velocidad específicos.
El método de ensayo consiste en valorar la resistencia que ofrece el adhesivo al ser despegado. Al reportar el ensayo es importante indicar el tipo de comportamiento que presenta el adhesivo, considerando un fallo de adhesión cuando no deja residuos en la placa y un fallo de cohesión cuando sí los deja. Como superficies de ensayo pueden utilizarse diversos materiales como el vidrio, aluminio o acero inoxidable, pero es importante siempre indicarlo en el momento de reportar los resultados.
El equipo necesario es el mismo que para el ensayo de tack, un equipo de ensayos de tracción y compresión, pero en este caso se consigue una mejor reproducibilidad gracias a un mejor control de las condiciones de contacto y los ángulos de pelado.
Resistencia al shear
La cizalla (shear), esfuerzo cortante o tangencial, es una fuerza aplicada en el mismo plano que el adhesivo y está relacionada con la cohesión interna de éste.
A lo largo de los años se han desarrollado varios métodos para medir la habilidad del adhesivo de resistir a las fuerzas estáticas aplicadas en su mismo plano. Las más conocidas están basados en los organismos PSTC / FINAT / ASTM y definen la resistencia al shear como el tiempo requerido para que una determinada área de material adhesivado se deslice por una placa en una dirección paralela a la superficie. El método consiste en enganchar la probeta de adhesivo a una placa de acero inoxidable, vidrio o aluminio a temperatura ambiente; las muestras se atemperan en la estufa a una temperatura predefinida y se coloca un peso. Se anota el tiempo necesario para que el material adhesivado se separe de la placa. Cuando se reporta el resultado se indica la temperatura y peso utilizados en los ensayos.
Una variante de este ensayo es el SAFT, un método parecido al anterior, pero en éste lo que se registra es la temperatura a la que cae el peso. En este caso, la temperatura de la estufa comienza a temperatura ambiente y va aumentando según una rampa de temperatura previamente establecida. La temperatura a la que cae el material adhesivado se indica como valor SAFT y nos aporta información sobre la resistencia del adhesivo a alta temperatura.
En este método es importante poder determinar con la mayor precisión posible la temperatura en la zona de unión adhesivo/sustrato, en lugar de la temperatura del aire, ya que los componentes adheridos (muestra de prueba y superficie de prueba) tardan cierto tiempo en alcanzar la temperatura del aire en la estufa.
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