DEFINICIÓN

La cola termofusible o Hot Melt Adhesive (HMA), es un adhesivo clasificado en el grupo de adhesivos sólidos termoplásticos (fabricado mediante el proceso de fusión - solidificación).

CARACTERÍSTICAS

Este tipo de adhesivo se encuentra en estado 100% sólido a temperatura ambiente, por lo que no contiene ni agua ni solventes. Cuando este adhesivo se calienta por encima de su punto de fusión (la temperatura oscila entre 120°C y 215°C dependiendo de la composición) se transforma en líquido haciendo viable su aplicación en ciertos materiales. Una vez se haya enfriado se solidifica dando lugar a una unión de alta cohesión casi instantánea, con una excelente elasticidad.

COMPONENTES

Por lo general, el adhesivo termofusible está compuesto por tres elementos: polímeros, resinas o plastificantes y ceras. Cada uno de estos elementos funciona de manera elemental en la estructura y propiedades del adhesivo:

• › Los polímeros construyen la espina dorsal del adhesivo dando cohesión y flexibilidad.
• › Las resinas aportan y mejoran la humectación de la superficie del sustrato.
• › Las ceras disminuyen la viscosidad mejorando la aplicación.

PRESENTACIÓN

Para su uso doméstico la cola termofusible se presenta en forma de barritas de 100, 200 ó 300 mm de largo y en diámetros que varían de 8 a 18 mm.

Para su uso industrial la cola termofusible es dispensada en forma de tacos de 43 mm de diámetro, cartuchos, en granza, cubos o slugs y sacos o pillows.

VENTAJAS

La cola termofusible tiene una larga vida útil y puede ser eliminada fácilmente.

En el ámbito industrial, los adhesivos termofusibles ofrecen varias ventajas sobre los adhesivos a base de solventes. Los compuestos orgánicos volátiles son reducidos o eliminados, y la fase de secado o curado se elimina. Los adhesivos a base de solventes pueden perder hasta un 50-70% de espesor de la capa durante el secado. Además de unir dos superficies, los adhesivos termofusibles se pueden utilizar para llenar los espacios vacíos a diferencia de otros adhesivos a base de solventes. Algunos HMA pueden ser resistentes a ataques químicos y a la intemperie.

DESVENTAJAS

Algunas de las desventajas incluyen la carga térmica del sustrato, lo que limita el uso a sustratos no sensibles a las altas temperaturas, como así también la pérdida de adherencia a temperaturas más altas o capaces de fundir el adhesivo. Esto se puede reducir mediante el uso de un adhesivo reactivo que experimente después de solidificar, un curado químico, por ejemplo, por efecto de la humedad (ejemplos: uretanos y siliconas reactivos), o se cura por la radiación ultravioleta.

TIEMPO ABIERTO

El tiempo abierto es el período de tiempo disponible para hacer una unión satisfactoria después de haber aplicado el adhesivo termofusible. En HMA el tiempo puede variar de segundos hasta el infinito en adhesivos sensibles a la presión.

El tiempo abierto máximo de un adhesivo de fusión en caliente depende de tres factores:

• › La formulación elegida.
• › La temperatura de aplicación.
• › El método de aplicación.

TIEMPO DE FIJACIÓN

El tiempo de fijación es el tiempo para formar una unión de resistencia aceptable.

TEMPERATURA DE FORMACIÓN DE UNIÓN

Es la temperatura mínima por debajo de la cual no se produce el mojado suficiente del sustrato.

VISCOSIDAD

Es la facilidad con la que el adhesivo fluye cuando está en estado líquido. Esta propiedad depende de la temperatura de aplicación, a mayor temperatura menor viscosidad. La unidad de medida es el centipoise: Cps.

El nivel de viscosidad se puede clasificar en:

• › Baja: 500 - 3.000 cps
• › Media: 3.000 - 6.000 cps
• › Alta: 6.000 - 15.000 cps

Una viscosidad baja incrementa el caudal de adhesivo y reduce el espesor de pegado. Sin embargo, no es aconsejable para aplicarse en superficies muy porosas, como las espumas y los tejidos.

Una viscosidad alta es ideal para encolar superficies rugosas o irregulares, así como aplicaciones en las que se deba rellenar algún hueco con adhesivo. A pesar de ello, un adhesivo viscoso reduce el output del adhesivo, por lo que es necesario usar aplicadores de mayor potencia.

Los adhesivos de fusión en caliente se basan generalmente en uno o más materiales de base, con varios aditivos.

EVA (Ethylene Vinyl Acetate)

La goma, espuma EVA o Foam es un polímero termoplástico conformado por unidades repetitivas de etileno y acetato de vinilo. Es uno de los polímeros base más usados en la formulación de adhesivos para el embalaje y el ensamblaje de productos. Su temperatura útil oscila entre los -30°C y los 80°C.

Ejemplo de una composición de un adhesivo termofusible de base EVA:

• › 30% - 40% de copolímero EVA (ofrece fuerza y ​​resistencia).
• › 30% - 40% de resina taquificante (mejora la humectación y el pegado).
• › 20% - 30% de cera (por lo general a base de parafina, reduce la viscosidad y altera la velocidad de fijación).
• › 0,5% - 1% de estabilizadores.

La composición del copolímero influye en sus propiedades:

• › Alto contenido de etileno promueve la adhesión de los sustratos no polares (por ejemplo el polietileno), aumenta la resistencia mecánica, resistencia al bloqueo, y la solubilidad de la parafina.
• › Alto contenido de acetato de vinilo promueve la adhesión de los sustratos polares (por ejemplo el papel), mayor flexibilidad, adhesión, sellado en caliente, y un mejor rendimiento a baja temperatura.

Con EVA se puede componer una amplia gama de HMA, desde suaves adhesivos sensibles a la presión hasta rígidos adhesivos estructurales para muebles de la construcción.

Conclusiones:

• › Tiempos de manipulación medios.
• › Excelente adhesión sobre multitud de sustratos.
• › Precio económico.
• › Usos: Encolados de madera, ensamblajes, fijaciones a baja temperatura.

Poliamida (PA)

Es un tipo de polímero que contiene enlaces de tipo amida. Las poliamidas se pueden encontrar en la naturaleza, como la lana o la seda, pero también pueden ser sintéticas, como el Nylon o el Kevlar.

Es considerada de alto rendimiento, para ambientes severos, adhesivos para altas temperaturas, normalmente aplicados a más de 200°C, pero puede degradar y quemarse durante el proceso. En estado fundido, en parte puede degradarse por el oxígeno atmosférico.

Es resistente a los plastificantes (por lo tanto, es conveniente para el encolado de cloruro de polivinilo), a aceites y gasolina.

Presenta una buena adhesión a muchos sustratos, como por ejemplo, metal, madera, vinilo, ABS y polietileno o polipropileno tratados.

Propiedades según su peso molecular (MW):

• › Bajo MW: baja temperatura de fusión y fácil de aplicar, pero tienen menor resistencia a la tracción y al esfuerzo cortante y baja elongación.
• › Alto MW: requieren extrusoras sofisticadas para su aplicación y se utilizan como adhesivos de alto rendimiento estructural.

Conclusiones:

• › Tiempos de manipulación muy cortos.
• › Resistentes a temperaturas elevadas (hasta 180 °C).
• › Buena cohesión.
• › Dureza moderada.
• › Aislamiento eléctrico.
• › Usos: Moldeo de conectores, pasamuros y PCBs, fijaciones sometidas a temperaturas elevadas.

Poliéster (PE)

Son similares a los utilizados para las fibras sintéticas. Son sintetizados a partir de un diol y un ácido dicarboxílico.

Si aumenta la longitud de la cadena de diol:

• › Aumenta el punto de fusión.
• › Aumenta la velocidad de cristalización.
• › Disminuye el grado de cristalización.

Por la ausencia de puentes de hidrógeno los poliésteres:

• › Menor resistencia.
• › Menor punto de fusión.
• › Mayor resistencia a la humedad.

Se utilizan cuando son necesarias:

• › Resistencia a la tracción.
• › Resistencia a altas temperaturas.

Conclusiones:

• › Puntos de reblandecimiento altos.
• › Extrusionables.
• › Resistentes a la abrasión y a agentes químicos como combustibles, alcoholes, aceites, etc.
• › Usos: Filtros de automóvil, sobremoldeo de PCBs, etc.

Poliolefina (PO)

Es un polímero termoplástico que se obtiene mediante la polimerización de olefinas.

Ventajas que presentan las poliolefinas:

• › Buena adhesión al Polipropileno (PP).
• › Buena barrera contra la humedad.
• › Resistencia química frente a los disolventes polares y las soluciones de ácidos, bases y alcoholes.
• › Tiempo de apertura largo.
• › Buen mojado en metales y polímeros.

Conclusiones:

• › Tiempos de manipulación medios.
• › Resistencia moderada a la temperatura (hasta 90 - 100 °C).
• › Buena adherencia nativa a materiales no polares (PP, PE, PET, etc.).
• › Usos: Encolados diversos, fijación de componentes a temperaturas moderadas.

Polietileno (PE)

Pertenece al grupo de las poliolefinas.

Debido a la cristalinidad alta tienden a ser opacos y, dependiendo de los aditivos, son blancos o amarillentos.

El Polietileno aporta:

• › Estabilidad alta.
• › No se degrada ni se carboniza.
• › Puede ser usado en substratos flexibles no porosos.
• › Buen mojado en metales y polímeros.

El Polietileno se emplea habitualmente solo o con sólo una pequeña cantidad de:

• › Taquificantes o adherentes (generalmente hidrocarburos).
• › Ceras (generalmente, parafinas o ceras microcristalinas, mejorar el anti-bloqueo y alterar la temperatura de ablandamiento y el tiempo de apertura).

Según su peso molecular (MW):

• › Bajo MW: aporta un mejor rendimiento a baja temperatura y una mayor flexibilidad.
• › Alto MW: aumenta la fuerza de sellado, la adhesión en caliente y la viscosidad.

Polipropileno (PP)

Es un polímero termoplástico que se obtiene de la polimerización del propileno (o propeno) perteneciente al grupo de las poliolefinas.

El Polipropileno se emplea habitualmente solo o con sólo una pequeña cantidad de:

• › Taquificantes o adherentes (generalmente hidrocarburos).
• › Ceras (generalmente, parafinas o ceras microcristalinas, mejorar el anti-bloqueo y alterar la temperatura de ablandamiento y el tiempo de apertura).

Se utiliza para formular adhesivos con propiedades de adhesividad específicas y amplio tiempo abierto.

El rango útil de temperatura oscila entre -30°C y 110°C, dependiendo de la formulación.

Habitualmente se presenta en formulaciones de adhesivo en spray.

Poliuretano (PUR)

Es un polímero reactivo que necesita una pequeña cantidad de humedad proporcionada por los materiales que le rodean o el propio ambiente para producir una reacción química por la cual el PUR se fusiona con la estructura física de los productos a unir.

Presentan una excelente resistencia a solventes y productos químicos y una baja temperatura de aplicación, adecuado para sustratos sensibles al calor.

Poseen resistencia al calor después del curado, en general, con temperaturas de servicio desde -30°C a +150°C.

Conclusiones:

• › Se convierten en termoplásticos al reticular, por tanto curan.
• › Buena adherencia sobre multitud de sustratos.
• › Excelentes características mecánicas (cohesivos, resistentes a esfuerzos y flexión, etc.).
• › Usos: Ingeniería de plásticos, ensamblaje en automoción, madera, etc.

La fiabilidad del pegado final variará en función de 3 factores fundamentales:

TEMPERATURA DE SERVICIO

Los adhesivos Hot melt son termoplásticos y, en consecuencia, se vuelven quebradizos a bajas temperaturas y dúctiles a altas. Debido a esta naturaleza del Hot melt, la fiabilidad del pegado variará según la temperatura de aplicación.

CANTIDAD DE ADHESIVO APLICADO

Si se usa mayor cantidad de adhesivo, la superficie del producto cubierta por el mismo es mayor, por lo que incrementará la fiabilidad y resistencia del pegado. Adicionalmente, una mayor cantidad de adhesivo conserva en mayor medida el calor, por lo que el adhesivo tiende a estar a una temperatura superior cuando los dos materiales se unen.

TIEMPO EMPLEADO PARA PEGAR

Si la unión de las dos superficies a pegar no se realiza rápidamente, la resistencia y eficacia del pegado disminuirá ya que el adhesivo se habrá enfriado por debajo del nivel que garantiza un buen encolado. Este error se conoce como un encolado en frío, y aunque los resultados iniciales sean aceptables, el pegado se puede deteriorar en las siguientes 24 horas hasta un nivel considerado inaceptable.

Consejos para el buen funcionamiento de una pistola de cola termofusible:

1. Siempre deje que el encolador se caliente a la temperatura de funcionamiento y no apriete al gatillo antes de estar listo. El período de calentamiento puede variar de 5 a 7 minutos. Un nuevo encolador debe ser cargado con adhesivo termofusible antes de su conexión y el pegamento empujado gradualmente a través de la pistola presionando ligeramente el gatillo mientras se calienta. Esto expulsará el aire de la cámara y evitará la fusión de cola fría inmediatamente en contacto con la caja del calentador.

2. Utilice siempre el soporte de la pistola de cola suministrado en el interior de la caja. El encolador nunca debe colocarse de lado ya que podría producir un "charco" de adhesivo en el calentador y fundirse en la parte más fría de la pistola. Si esto sucede, el encolador podría sufrir daños internos.

3. Siempre desconecte la pistola de cola si no va a ser utilizada durante 40 minutos o más. Para enfriar la pistola más rápidamente y hacer más fácil su puesta en marcha la próxima vez, desconecte la fuente de alimentación cuando haya terminado de trabajar y, mientras la pistola se esté enfriando, presione el gatillo para extruir aproximadamente la mitad de la barrita de cola fundida a través de él.

4. Siempre limpie cualquier exceso de cola fundida alrededor de la boquilla al final de cada sesión de trabajo con un trapo, así evitará la acumulación de residuos de cola que puedan obstruir la salida del adhesivo. Esto debe hacerse mientras el encolador esté todavía caliente. Use siempre guantes de protección.

5. Nunca retire una barrita de cola de la parte posterior de la pistola.

6. Nunca quite la boquilla de la pistola de cola en frío ya que podría dañar la rosca.

PROTECCIÓN GENERAL

La cola termofusible no presenta prácticamente ningún riesgo para la salud cuando se utiliza en la práctica industrial normal, pero debido a que se utilizan en un estado fundido a temperaturas elevadas, existe el riesgo de quemaduras térmicas. Por ello se aconseja utilizar gafas de seguridad, guantes y ropa de seguridad para minimizar el riesgo de quemaduras.

CONTACTO CON LA PIEL

La piel afectada debe ser sumergida en agua fría inmediatamente hasta que cese la sensación de ardor. Si no puede acceder a un grifo procure tener un cubo de agua fría y limpia cerca. Si los dedos están recubiertos con cola caliente, muévalos para evitar que el adhesivo oprima los dedos al enfriarse.

No retire el adhesivo en estado líquido ya que podría arrancar la piel dejando una herida abierta. Incluso cuando el adhesivo esté solidificado hay que retirarlo con cuidado. Si no se quita fácilmente, con aprobación médica, empape un trozo de algodón en aceite de oliva o aceite de parafina y colóquela sobre la zona afectada. Lentamente ablande el adhesivo con el algodón. Cuando haya quitado los restos del adhesivo trate la zona afectada como una quemadura normal.

CONTACTO CON LOS OJOS

Si el adhesivo se encuentra en estado sólido enjuáguese los ojos con abundante agua limpia y fresca. Si el adhesivo se encuentra en estado líquido enjuáguese los ojos con agua fría y acuda inmediatamente al médico.

INHALACIÓN

Los vapores emitidos durante el proceso de pegado no se consideran tóxicos, pero si la cola termofusible alcanza una temperatura elevada por encima de la recomendada, podría producir una descomposición química cuya mezcla de materiales orgánicos liberados podría contener componentes tóxicos o irritantes. Asegúrese de utilizar la cola termofusible dentro de las temperaturas de funcionamiento recomendadas y en un área de trabajo bien ventilada.

FUEGO

El HMA es sólo combustible en un incendio. Para extinguir utilizar polvo seco o un extintor de CO2. No utilizar agua.

ELIMINACIÓN DE RESIDUOS

Según la base del adhesivo:

• › EVA y PP: aguarrás.
• › PA: acetona.
• › PUR: Antes de la reticulación, aguarrás o acetona. Una vez reticulado es muy difícil su eliminación.