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Foto: ecx.images-amazon.com
Cintas doble faz acrílicas
espumadas
* Sandra Patricia Lora Poveda
Un
universio de
tecnología
para la
unión
metálica.
Los adhesivos sensibles a la
presión se han posicionado
como una alternativa para hacer
frente a los nuevos retos de la
industria metalmecánica. Existen
cintas capaces de resistir grandes
cargas, con soporte en espuma
acrílica y distintas formulaciones
de adhesivo, ideales para los
trabajos de carpintería metálica,
construcción de fachadas y
ensamble de carrocerías y
electrodomésticos.
Las uniones soldadas y las conexiones mecánicas con tornillos, pernos y remaches son los métodos más empleados para ensamblar piezas y estructuras metálicas, ya
que además de ser bien conocidos por la gran mayoría
de la industria, sin duda, ofrecen una excelente fuerza
mecánica, resistencia a las tensiones y tolerancia al daño.
Sin embargo, entre las limitantes de estos sistemas se
encuentra la afectación física a la que son sometidos los
materiales al ser unidos mediante dichos métodos, ya
que requieren de la presencia de un agente calefactor,
como es el caso de la soldadura, o de procesos como la
perforación, el taladrado, el mecanizado, entre otros,
que exponen dichos sustratos a factores exotérmicos
que van deformando las piezas y acelerando su fatiga.
Adicionalmente al concentrar los esfuerzos en uniones
puntuales es natural encontrar que con el tiempo estas
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van perdiendo su forma original, volviéndose vulnerables y presentando
daños por efectos de corrosión.
El principal paradigma que enfrenta
este tipo de tecnología es la falta de
confianza frente al alto desempeño
de las cintas, quizás por su desconocida resistencia a la carga, su alto poder adhesivo, características y beneficios. Es natural encontrar entonces,
industrias transformadoras de metales que mantienen tanto sus productos, como procesos de producción
bajo los sistemas tradicionales de ensamble y manufactura, limitando, en
algunos casos, sus alcances en diseño
y productividad.
No obstante, la realidad que ofrece
la tecnología de adhesivos sensibles a
la presión es otra, con sus avanzadas
formulaciones y materiales de soporte, hoy es posible ensamblar con cintas doble faz gruesas gran variedad
Foto: Cortesía: 3M.com/IATD
Para evitar estos inconvenientes, la
industria del metal tiene a la mano
otros métodos de ensamblaje alternativos, que también permiten obtener uniones duraderas y resistentes.
Entre estas soluciones se encuentran
las cintas adhesivas doble faz gruesas, que a través de la tecnología
de adhesivos sensibles a la presión,
abren un camino de oportunidades
de innovación y diseño para la industria metalmecánica.
Las cintas doble faz han sido utilizadas para unir la
banda anti-roce al ala de las aeronaves desde hace
más de treinta años.
de electrodomésticos de línea blanca,
muebles, gabinetes eléctricos, fachadas arquitectónicas, adherir laterales
metálicos en buses e, incluso, sostener el fuselaje de un avión.
Evidentemente, no se pueden emplear las cintas de doble cara para
todo el universo de las aplicaciones
metálicas, pero si es posible realizar uniones resistentes y confiables,
capaces de soportar gran peso, en
la gran mayoría de los casos. Todo
depende de hacer una buena selección de cinta, teniendo en cuenta las
superficies a unir, el área de unión
con que se cuenta, las condiciones
de trabajo del ensamble, y sus expectativas de durabilidad.
Por ejemplo, en un ambiente a 93°C,
un trozo de cinta acrílica doble faz
gruesa de 1/2 pulgada cuadrada puede llegar a soportar 500 gr por 10.000
minutos, lo cual demuestra un altísimo desempeño en condiciones severas, logrando soportar esfuerzos muy
altos. En definitiva, si se calcula y se
instala la cantidad de cinta adecuada
para resistir una carga específica, es
posible superar retos tan agresivos,
como la instalación de fachadas de
vidrio, acero y paneles.
Conociendo la cinta
El universo de cintas doble faz es amplio, con una oferta de variados espesores, diferentes calidades de soporte y formulaciones de adhesivo.
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La viscoelasticidad hace que
estas cintas sean pegajosas y,
a la vez, flexibles. Lo que les
permite absorber y disipar
las tensiones que se originan
en la línea de unión.
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Para las necesidades del sector metalmecánico las más apropiadas son
las cintas espumadas acrílicas, ya
que soportes espumados en polietileno, etilvinilacetato (más conocido como EVA) o poliuretano (PU)
están fabricadas para resolver retos
en aplicaciones de menor carga y
exigencia.
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Los fabricantes de estas cintas ofrecen espesores hasta de 2 o 3 mm
aproximadamente, en los anchos
comercialmente empleados en la
industria (¼ ”, ½ ”, ¾ ”, 1” etc.,) y en
distintas densidades, con el fin de
solucionar ensambles en donde no
haya total planicidad de los materiales a unir, y/o en los que la dilatación
térmica lineal de los mismos puedan
llegar a ser diferentes significativamente, lo que exige seleccionar cintas con espesores apropiados para
cubrir las diferencias dimensionales
y las exigencias de conformabilidad
y viscoelasticidad que requiere la
unión.
La cinta acrílica cuenta con una espuma de celda cerrada que garantiza que frente a la exposición de
humedad o inmersión no va a presentar daños, hinchamiento o cambios dimensionales, y que por lo
tanto ofrece uniones selladas. Este
beneficio impide que se presenten
fenómenos de corrosión en el área
de la unión, ya que la espuma no
transfiere fluidos a los sustratos.
Adicionalmente, el cuerpo espumado funciona como una almohadilla
entre los mismos, evitando la corrosión galvánica.
Otra de las cualidades más relevantes de la cinta espumada acrílica es
su alta resistencia a los rayos UV, lo
que le permite trabajar en aplicaciones en interiores y exteriores sin
perder sus propiedades originales.
De hecho, las empresas fabricantes
han realizado estudios de envejecimiento acelerado simulando más de
30 años de servicio y pruebas de confirmación de integridad estructural
de uniones realizadas después de
20 años de vida de servicio que demuestran la conservación de la cinta
después de varias décadas de haber
sido utilizada. Inclusive químicamente sus virtudes son apreciables, ya
que es resistente a todos los factores
ambientales; también han realizado
varios estudios de inmersión en solución salina donde se refleja la estabilidad de esta tecnología (1).
Algunas veces los adhesivos acrílicos no generan suficiente confianza
ante el usuario, ya que la sensación
al tocarlo no muestra un alto grado
de adhesión; sin embargo, al revisar
su curva de desempeño en el tiempo,
se logra apreciar como, progresivamente, aumenta la penetración (permeación) del adhesivo al sustrato
con el paso de las horas, alcanzando
un extraordinaria fuerza de unión.
Los adhesivos sensibles a la presión
se caracterizan por no requerir un
proceso de curado, sino que su adhesión se activa bajo efectos de contacto, es decir, que después de haber
ejercido la correspondiente presión
se obtiene una unión de buen desempeño de forma inmediata.
Aunque no necesita curado, después
de ejercer una presión de aproximadamente 15 psi, a temperatura ambiente, la fuerza de adhesión inicial
alcanzará el 50% de su valor máximo, con lo cual, es factible la manipulación de las piezas ensambladas
sin temor a desprendimientos o desplazamientos de la unión. El máximo
poder de unión será alcanzado en
no más de 72 horas.
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En distintos segmentos del sector
metalmecánico las exigencias estéticas demandan anclajes mimetizados, o composiciones limpias que
no permiten sujeciones mecánicas ni
deformaciones de los sustratos, para
lo cual, esta tecnología se presenta
como una solución versátil, capaz
de sostener emblemas, grafismos,
ensamblar cajas eléctricas, ascensores, cajeros, etc. sin sacrificar el alto
contenido de diseño y aportes de los
equipos de ingeniería y desarrollo
de dichas empresas.
En cuanto a la resistencia térmica, estas cintas logran soportar en
períodos largos de exposición un
promedio de 150°C, y en periodos
cortos un rango de hasta 220°C
aproximadamente.
Las cintas acrílicas doble cara son empleadas para fijar
los sistemas de señalización urbana y comercial .
Frente a sujeciones mecánicas expuestas a constante vibración, impacto y ruido, las cintas se incorporan como una solución que alivia la
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limpio humedecido con alcohol, y
nunca hacerlo con solventes o desengrasantes como comúnmente se
hace en la industria metalmecánica.
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2. En uniones exigentes, se recomienda aplicar un preparador de superficies, el cual aumentará el área de
contacto de la cinta, garantizando
un mayor grado de permeación del
adhesivo y por lo tanto aumentando el desempeño de la cinta.
Barra de anclaje
Fijación del panel
Sala de Conciertos Walt Disney, Los Angeles, CA, EE.UU.
Paneles instalados en el 2003.
transmisión de este tipo de factores,
ya que su composición viscoelástica
absorbe la energía y esfuerzos a los
que se exponen los componentes
metalmecánicos en variados sectores industriales, haciéndolas ideales
para montajes de paneles arquitectónicos, fachadas en vidrio, señalización urbana y comercial, ensamble
de mobiliario metálico, lavadoras,
neveras y carrocerías.
A nivel mundial se encuentran múltiples y versátiles ejemplos de aplicaciones de fijación de fachadas con
cintas espumadas acrílicas doble cara,
entre los cuales se encuentran el Walt
Disney Concert Hall en Los Ángeles,
EE.UU; Sede Philips en Hamburgo,
Alemania; Contraloría General de
Cuentas en Guatemala, Guatemala;
Edificio Corporativo Iguatemi en Porto Alegre, Brasil; el Jumeirah Beach
Hotel en Dubai, UAE; el Khalifa Stadium en Doha, Qatar; etc. En Colombia se ha empleado en edificios
como el North Point, Bogotá; Capital
Tower, Bogotá; Centro Comercial Calima La 14 en Bogotá, Hospital Cardio
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Infantil en Medellín, la Universidad
Eafit en Medellín, entre otros.
Así mismo, ensambladoras tanto a
nivel mundial como en Colombia
utilizan esta tecnología como sistema de sujeción de sus piezas laterales, techos, compuertas, puertas
y bodegas. Logrando aliviar problemas de ruidos y vibraciones en
la conformación del vehículo, y de
paso aligerando el peso total del
mismo, brindando al usuario ahorros de combustible.
Modo de empleo
Para lograr uniones resistentes y duraderas es indispensable seguir las
recomendaciones que describen los
fabricantes de las cintas:
1. Es muy importante limpiar previamente la zona de unión de ambas superficies, cuidando eliminar
trazas de grasa, polvo o cualquier
tipo de contaminación del área en
el que se ubicará la cinta. Para ello
se recomienda limpiar con un paño
3. Después de la preparación de las
superficies se debe colocar la cinta
en una de ellas, ejerciendo presión
manual sobre el liner protector,
ayudando al asentamiento de esta
sobre la superficie. Se recomienda
el uso de herramientas como un rodillo de caucho, una espátula plástica o una prensa neumática para
obtener una presión uniforme.
4. Se debe retirar el liner protector y
posicionar la segunda pieza sobre
la cara adhesiva expuesta recientemente.
5. Por último, hay que ejercer nuevamente presión sobre la segunda
pieza, justo en el área de unión para
garantizar la adhesión en esta cara.
Hecha la aplicación…
Ya que el proceso de aplicación de
la cinta es simple, sencillo y rápido,
no requiere de personal con años de
experiencia, ni infraestructura ni herramientas sofisticadas. Es un método de fácil aprendizaje e incorporación a distintas líneas de producción,
brindando ventajas como:
• Aumenta las opciones de diseños
estéticos al lograr ensambles discretos que no requieren procesos
posteriores de acabado.
• En el momento de seleccionar la
cinta cómo sistema de unión, se
puede establecer con anterioridad
el consumo que se tendrá en la
producción para tener control de
los inventarios, los costos y los posibles desperdicios.
• Al ser una tecnología de adhesivos
sensibles a la presión, con la que
se obtiene sujeciones de forma
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Las cintas se utilizan también
para unir una variedad de
materiales de revestimiento a la
superficie de refrigeradores y otros
electrodomésticos. Además, para el
ensamblaje de paneles laterales en
vehículos de transporte.
• El espesor de la cinta debe ser suficiente para el grado de planicidad
o paralelismo que exista entre las
caras de los sustratos a unir. En caso
de tener una separación mayor a la
mitad del espesor total de la cinta,
esta cederá con el tiempo, y presentará falla.
• No exponer la cinta a trabajos que
excedan su capacidad de resistencia térmica.
• Finalmente, desarrollar un proceso
de especificación completo y estandarizado, para no incurrir en errores de aplicación, ya que una vez
adherida la cinta, la labor de remoción es compleja.
inmediata, las capacidades de producción aumentan, generando ahorros de almacenamiento y acelerando los tiempos de entrega al cliente.
• Este cinta y su método de aplicación no exige el uso de elementos
de protección personal complejos
o sofisticados, por lo que no demanda adquisiciones de seguridad
costosas.
• La limpieza de las superficies es
indispensable.
• Conocer la energía superficial (2) de
los materiales a unir, ya que existen
sustratos como algunos polímeros
que requieren mayor preparación
por su baja capacidad para ser
adheridos.
Para terminar, cabe mencionar que
la mayoría de los fabricantes ofrecen estos productos a través de los
canales de distribución especializados. Brindan asesoría tanto para la
selección adecuada de la cinta como
para su respectiva aplicación.
Es cierto que la soldadura y los sistemas de unión mecánica son alternativas que alcanzan altísimos
niveles de exigencia y resistencia en
aplicaciones donde aún las cintas no
pueden dar solución. No obstante la
tecnología de adhesivos sensibles a
• Las herramientas de aplicación son
sencillas y económicas. No requieren mayor inversión en mantenimiento ni consumo energético.
• Al ser proceso sencillo, los ahorros
se pueden ver reflejados en optimización de la mano de obra.
Foto: Cortesía: 3M.com/IATD
• La cinta es un elemento de unión
liviano comparado con los sistemas
tradicionales, que contribuye al
aligeramiento del peso total de las
estructuras a las que se incorporan.
Los requerimientos para que un ensamble con cinta espumada acrílica
doble cara sea satisfactorio son:
• Debe contar con el área de contacto
suficiente para resistir la carga que
tendrá que soportar. Por lo tanto las
uniones a tope no son una opción.
Sistema sencillo, limpio y seguro
de aplicación.
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la presión es una solución efectiva, innovadora y que ha
superado las expectativas de resistencia mecánica, seguridad, durabilidad y versatilidad.
Gracias a esta técnica de avanzada, se producen ahorros
significativos en el proceso de producción, y por ello se
convierten en un método que vale la pena considerar.
Citas
1)Basado en 3M VHB Structural Glazing Tapes Documents. 3M™ VHB™
Structural Glazing Tapes for Specified Construction. www.3m.com/
vhb/structuralglazing
2)La energía superficial se define como la suma de todas las fuerzas
intermoleculares que se encuentran en la superficie de un material,
es decir el grado de atracción o repulsión que la superficie de un
material ejerce sobre otro.
*Autor
Diseñadora Industrial de la Universidad de Los
Andes, con especialización en Diseño y Desarrollo de Producto de la Universidad Nacional
de Colombia. Actualmente se encuentra realizando su maestría en Innovación para el Desarrollo Empresarial en el Instituto Tecnológico
de Monterrey. Cuenta con diez años de experiencia en el sector de polímeros y adhesivos,
asesorando el desarrollo de soluciones enfocadas a la implementación de tecnologías de
innovación en retos de ensambles de alta exiSandra Patricia
gencia y adecuada selección de materiales. DesLora Poveda.
de hace cuatro se desempeña como ingeniera
líder de aplicaciones para la División de Cintas y
Adhesivos Industriales de 3M Colombia, participando activamente en el
Comité de Desarrollo de Aplicaciones Técnicas de Latinoamérica para los
segmentos de construcción, transporte y electrodomésticos.
[email protected]
Tel.: (+571) 4381777; (+574) 2091520; (+57) 3115218260
Dir.: Carrera 71A No. 63 – 18, Bogotá, Colombia
Calle 36 No. 46 – 42, Itagüí, Colombia
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