¿Cuál es la problemática?
En el marco del desarrollo de un nuevo producto, uno de nuestros clientes tuvo problemas de estanqueidad durante las pruebas finales de validación de su producto. El defecto provenía de la desadhesión del adhesivo que garantizaba la estanqueidad del producto. Tras haber probado numerosas soluciones sin éxito con su proveedor, el cliente solicitó a FILAB resolver este problema.
Para responder a este tipo de problemática, FILAB ha desarrollado un enfoque de resolución de problemas que ya ha sido probado en numerosos estudios realizados en el laboratorio. El enfoque es teórico, pero su aplicación es muy concreta y se adapta a la realidad de cada problemática técnica.
Comprender las razones fisicoquímicas de esta desadhesión
Objetivo:
Esta primera etapa es fundamental, ya que tiene como objetivo aportar el conocimiento que permita evitar volver a encontrarse con este problema en futuros desarrollos de producto. El otro interés de este estudio es reducir el número de candidatos potenciales a los productos que presentan ciertas propiedades específicas. Así, se acierta mejor en los productos a ensayar. Esto resulta especialmente interesante cuando la validación técnica del producto es larga o costosa debido, por ejemplo, a ensayos de envejecimiento.
Metodología:
La comprensión de la desadhesión del producto se basa en una caracterización precisa del defecto gracias al parque analítico de FILAB. Para este estudio de desadhesión, FILAB se apoyó en su doble competencia en materiales/química para reformular el adhesivo y caracterizar la degradación.
En particular, un estudio mediante ICP-AES permitió caracterizar los compuestos que se degradan en el entorno de ensayo. Un análisis por HS-GC-MS permitió, por su parte, definir el mecanismo de reticulación del adhesivo y su estructura general tras la pirólisis (PY-GCMS).
Conclusión:
Este primer estudio permitió comprender que la desadhesión provenía de la agresividad del medio de uso del producto (degradación prematura del adhesivo) y de la falta de compuesto mejorador de la adhesión en el adhesivo histórico.
Encontrar soluciones alternativas que permitan garantizar la correcta adherencia del adhesivo a lo largo del tiempo
Objetivo:
A partir del conocimiento científico acumulado durante la primera fase del estudio, se trató de identificar y probar el mayor número posible de soluciones. Estas presentaban distintos niveles de complejidad y de aplicación. Posteriormente, tras estas pruebas, se demostró su aplicabilidad y se propusieron al cliente. La gran variedad de competencias técnicas de FILAB permite investigar soluciones muy diferentes. De hecho, facilitan al máximo su implementación por parte del cliente (en función de los medios de acción que este pueda activar).
Metodología:
A partir de los hallazgos analíticos, se llevó a cabo un estudio bibliográfico con el fin de poner de relieve las soluciones teóricas. Estas soluciones teóricas permitían responder a estos mecanismos de desadhesión (degradación prematura y adhesión demasiado débil). Esto permitió aportar el conocimiento científico necesario para evitar este problema en el futuro, pero sobre todo identificar las vías de solución técnica para el cliente (modificación de la formulación, tratamiento superficial…). Para anclar estas soluciones teóricas en la realidad técnica del cliente, posteriormente se realizó una visita a sus instalaciones por dos motivos. Uno permitía identificar los medios de acción a su alcance (control de la morfología de las piezas y realización de tratamientos superficiales). El segundo permitía identificar las limitaciones técnicas específicas de su proceso (desconocimiento de la composición de los adhesivos del proveedor, necesidad de poder automatizar la aplicación).
Por último, la etapa final consiste en probar las soluciones que el cliente puede aplicar para validarlas. En este estudio, se trató en particular de probar nuevos productos. Estas nuevas soluciones se ensayaron en el laboratorio mediante los ensayos ya validados en la primera etapa, en particular mediante ICP-AES para cualificar la degradación de los nuevos selladores y mediante PY-GC-MS y HS-GC-MS para cualificar su mecanismo de adherencia.
Conclusión del estudio
Gracias al conjunto de este estudio, FILAB pudo proponer soluciones probadas a su cliente:
- Modificación de la formulación del adhesivo (adición de compuestos organometálicos, modificación de cargas…)
- La utilización de un tratamiento superficial específico
- La realización de un ensayo de envejecimiento acelerado que permita discriminar mejor los productos ensayados
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Preguntas frecuentes
¿Cómo investigar el origen de una pérdida de adherencia de un adhesivo industrial?
La investigación debe caracterizar el adhesivo, el defecto y las condiciones de uso. En este estudio, FILAB combinó análisis químicos, un estudio de la formulación y ensayos sobre las soluciones contempladas. Los resultados relacionaron la pérdida de adherencia con una degradación del adhesivo en su entorno de ensayo y con una adherencia inicial insuficiente.
¿Por qué analizar la formulación de un adhesivo que pierde adherencia?
La formulación aporta información sobre la matriz, las cargas y los componentes que pueden influir en la reticulación, la adhesión o la resistencia al entorno. En el caso presentado, esta caracterización permitió comprender mejor la degradación observada y determinar las propiedades que debían mejorarse. De este modo, redujo el número de opciones que debían probarse para resolver el defecto de estanqueidad.
¿Qué aportan la ICP-AES, la HS-GC-MS y la pirólisis GC-MS a un estudio pericial de un adhesivo?
Estas técnicas aportan información complementaria sobre los componentes y el comportamiento del adhesivo. En este estudio, la ICP-AES contribuyó a caracterizar compuestos implicados en la degradación, mientras que la HS-GC-MS y la pirólisis GC-MS proporcionaron información sobre el mecanismo de reticulación y la estructura general del material. El análisis conjunto de los resultados orientó la búsqueda de soluciones.
¿Por qué examinar las condiciones del proceso antes de elegir un nuevo adhesivo?
Una solución debe ser compatible con los medios industriales realmente disponibles. En este estudio, una visita a las instalaciones permitió identificar las opciones de tratamiento de superficie y las limitaciones de la aplicación automatizada. Esta información sirvió para seleccionar soluciones aplicables, como complemento de los resultados obtenidos en el laboratorio.
¿Qué soluciones se estudiaron para mejorar la resistencia del adhesivo?
FILAB estudió modificaciones de la formulación, el uso de un tratamiento superficial específico y un ensayo de envejecimiento acelerado más discriminante. Estas opciones se evaluaron mediante ensayos adaptados al mecanismo de fallo identificado. La elección final depende de la compatibilidad con el sustrato, el entorno de uso y las limitaciones de fabricación.