Hola, amigos coheteros de Tur Aire Libre e InfoBAE!!! Soy Guillermo Descalzo y aprovecho este espacio que gentilmente me cede Roberto Müller para habar de distintas cosas que nos interesan. Hoy vamos a abordar algunos aspectos de La tecnología de adhesivos.
Este es un campo práctico que ha evolucionado muchísimo en las últimas décadas, y como en otros asuntos, los conflictos armados y la medicina han sido algunos de los grandes impulsores y a la vez beneficiarios de estos avances tecnológicos.
Hoy hablaremos de uno de los “pegotes” más populares: la “Gotita”!!!
La Gotita… el pegamento mágico para el modelismo y para el taller
El pegamento de cianoacrilato ó CA –también conocido popularmente como “la Gotita”, debido a que fue la primera marca comercial de cianoacrilato que se conoció aquí en Argentina- es una de esas maravillas evolutivas; la Gotita ha producido una pequeña revolución tecnológica en el modelismo y en cualquier taller, sea profesional o de aficionado. El cianoacrilato no sólo permite unir materiales muy diferentes, sino que también abrió el camino a nuevos materiales de modelado. Al utilizarlo sobre plásticos, proporciona uniones que no se contraen, con “costuras” o juntas no destructivas y que son simplemente geniales para el lijado y la terminación de alta calidad.
Dado que parece haber un cierto grado de confusión acerca de cómo funciona el pegamento de cianoacrilato y para qué se lo puede utilizar mejor, hemos hecho un poco de investigación y los resultados se presentan aquí. La información que figura a continuación procede de entrevistas realizadas con aficionados de aquí y de otros países (gente MUY experimentada en todo esto) y en documentos del Massachussets Institute of Technology (MIT), de la Universidad de Stanford , del Departamento de Fibra y Tecnología de Polímeros del Instituto Real de Tecnología de Estocolmo (Suecia), de una variedad de fuentes en Internet y de mi propia experiencia en la práctica de la cohetería.
¿Qué es “la gotita”, como se la creó?
La designación química (o nomenclatura) correcta del pegamento de cianoacrilato o CA es “etil 2-cianoacrilato”. Se utiliza mucho también la sigla o acrónimo CA ó ECA y también son numerosos los nombres comerciales, incluyendo “la gotita” de Poxipol (por supuesto), Permabond, Bob Smith SuperGlue CA, Great Planes PRO CA, Kola Loka, ProGrip, Black Max, Krazy Glue, Cyanolite, Superbonder, Hobby King CA, Gorilla CA y muchos más.
La composición real de la mayoría de los pegamentos comerciales no es de un 100% de pureza, sino que es típicamente un 91% de etil 2-cianoacrilato (ECA), un 9% de polimetil metacrilato, algo menos de 0,5% de hidroquinona y alguna que otra traza de ciertos ácidos orgánicos que completan el 100%. Esta composición es un poco más cara que si se tratara de 100% de CA, pero es más densa, endurece un poco más lentamente y con mayor rigidez. Los pegamentos más comunes de baja densidad (la “Gotita” que se vende en todos los kioskos) es casi esencialmente 100% ECA puro, sin aditivo alguno.
En 1942, en plena Segunda Guerra Mundial, en los laboratorios de Kodak se buscaba crear algún material transparente que fuese adecuado para hacer miras plásticas para los fusiles. Así se creó el cianoacrilato de metilo, pero era casi imposible emplearlo para hacer nada… simplemente porque se adhería a TODO, fenómeno que se producía casi en cualquier momento.
Recién nueve años después se notó que esta característica era de particular utilidad: este material tenía propiedades únicas en el sentido de que no necesitaba calor o presión para formar una junta adhesiva, se notó que la unión era inmediata y extremadamente resistente. Se hicieron pruebas de laboratorio con distintos objetos y quedaban unidos de manera permanente.
Se patentó el producto bajo la denominación técnica de “Alcohol-Catalyzed Cyanoacrylate Adhesive Compositions / Superglue”; Kodak comenzó a producirlo bajo el nombre “Eastman 910” y lo lanzó al mercado en 1958, dieciseis años después de su descubrimiento inicial. Rápidamente el pegamento se hizo popular y comenzó a ser conocido como “Super Glue” (“super pegamento” o “super cola”) en los EEUU.
Más adelante, durante la Guerra de Vietnam, los cianoacrilatos fueron utilizados para el tratamiento de heridas. Los cirujanos de combate encontraron el adhesivo entre los suministros y herramientas que las fuerzas armadas enviaban a sus mecánicos en el campo de batalla, y comenzaron a usar esta sustancia rociándola directamente sobre heridas abiertas, consiguiendo frenar de inmediato el sangrado y facilitando el traslado de los pacientes. Posteriormente se obtuvo la aprobación gubernamental para darle amplios usos médicos en tiempos de paz y sobre población civil, tales como unir venas y arterias en operaciones, sellar úlceras sangrantes, detener el sangrado incontrolable de algunos órganos blandos o para su uso en cirugía dental.
Durante los años ’60, Kodak vendió parte de su producción de cianocrilato a LocTite, que comenzó a distribuirlo bajo un nuevo nombre (“Quick Set 404”); en 1971 LocTite desarrolló su propia línea del pegamento y la bautizó como “Super Bonder” que también adquirió rápida popularidad.
Se da una confusión común entre el pegamento CA y las “trabas químicas” o bloqueadores para roscas. La principal diferencia entre los dos tipos de adhesivos es el medio de activación de la reacción de unión. En los pegamentos o colas de bloqueo de rosca (trabas químicas), la polimerización (“curado” o endurecimiento) se inicia en ausencia de oxígeno (aire) y por eso a veces se los denomina “pegamentos anaeróbicos”, mientras que los pegamentos tipo CA reaccionan en presencia de humedad, una interesante característica, tal como veremos más adelante. Claramente, ambos pegamentos no son la misma cosa… y la razón principal de esta confusión es histórica, debido a que la marca Loctite presentó uno de los primeros bloqueadores de roscas, el cual se convirtió para muchos usuarios en sinónimo de este tipo de pegamento, pero hoy en día, Loctite tiene toda una variedad de pegamentos en su catálogo y el CA es sólo uno más de ellos.
¿Cómo funciona el Cianoacrilato?
El pegamento de cianoacrilato se endurece muy rápidamente cuando está atrapado entre dos superficies, pero en realidad la reacción es causada por el vapor de agua condensado en esas superficies (es decir, los iones hidroxilos de agua). Esta humedad (agua) proviene del aire circundante, por lo que, obviamente, el porcentaje de humedad ambiente es un factor que puede afectar las capacidades de unión, o hacer que difieran de una aplicación a otra o de una estación del año o de una región a otra.
La reacción de curado se inicia en la superficie del pegamento y se desarrolla hacia el centro de la masa de adhesivo que produce esa unión. Debido a esto, las uniones o “costuras” gruesas (con mucho pegamento) o las grandes superficies a unir pueden endurecerse de un modo menos satisfactorio que las uniones que cuenten con un buen ajuste mecánico, es decir con una unión íntima entre las piezas a pegar. En una unión gruesa, con mucho pegamento, la reacción de polimerización puede llegar a detenerse antes de que llegue al centro de la unión. Por eso, una regla de oro es que las “costuras” más gruesas de CA no sobrepasen un espesor de 0,25 mm; además, aunque llegue a endurecer correctamente, cualquier unión de un espesor de ése orden (mayor a un cuarto de milímetro)también tomará más tiempo para curar. En otras palabras, si la brecha a unir es menor que 0,25 mm, con sólo aplicar CA y presionar las partes con fuerza entre sí se generará una reacción de pegado y endurecimiento casi instantáneos.
La relación descripta entre el espesor de la capa de pegamento y el tiempo de curado se puede utilizar como una ventaja: al no secarse de modo instantáneo, una unión de pegamento de cierto espesor permitirá ”corregir” la posición de las piezas a unir, es decir que permitirá el ajuste manual de las piezas porque demorará cierto tiempo en endurecer; en cambio, una unión con un buen ajuste mecánico (como cuando se deben unir dos partes de una misma cosa que se ha roto y que por lo tanto, se ajustan perfectamente entre si) se pegará al instante y sin dudas ni bien ambas piezas se presionen entre sí ,sin permitir ninguna corrección.
El tiempo de endurecimiento y los inhibidores para curado lento
Al describir la reacción de endurecimiento del cianoacrilato se puede decir que es un polímero que contiene su propio compuesto endurecedor, a diferencia de los compuestos epoxi (el clásico Poxipol de dos pomos). Sin embargo, al CA se le suele añadir un ácido débil que actúa como inhibidor, lo cual previene o impide la reacción “separando” las moléculas del CA, lo cual explica la consistencia líquida del compuesto. Cuando se expone a la humedad ambiente o condensada en las superficies a unir, el ácido se disuelve, se inicia una reacción en cadena y el compuesto “cura” (cambia de estado), pasando al estado sólido.
Los fabricantes utilizan este tipo de inhibidores para prolongar el tiempo de curado del pegamento, es decir que los cianoacrilatos de secado lento o de densidad media tienen una mayor proporción de ácido de inhibición en su mezcla básica, para que tarden más en endurecerse y permitan corregir la posición de las piezas a unir, aun con juntas muy delgadas..
Trucos – aceleradores de adhesión – almacenamiento prolongado
Además de reaccionar con la humedad, el cianoacrilato polimeriza también en presencia de alcohol y de otros compuestos básicos. Esto último puede ser utilizado como un truco para “disparar” el endurecimiento del pegamento: hay compuestos muy simples que desencadenan la polimerización rápida (secado) de los pegamentos tipo CA.
Como ya hemos dicho, el acohol es una de ellas, y puede rociarse como spray sobre una junta para acelerar el endurecimiento; el bicarbonato de sodio también produce este efecto y es una sustancia bien conocida y de fácil obtención. Si se aplica una capa de pegamento a una unión y luego se vierte suavemente algo de bicarbonato de sodio sobre esa junta, el pegamento se secará muy rápidamente, de modo casi instantáneo. Esto lo convierte en el relleno más eficaz para trabajos pequeños, y los resultados del bicarbonato generan una superficie ligeramente rugosa que es muy buena para el lijado. La gran ventaja de utilizar cianoacrilato como relleno es la ausencia total de contracción que afecta a la mayoría de otros pegamentos o rellenos a base de solventes que existen en el mercado.
En algunos países o regiones también hay aceleradores líquidos disponibles comercialmente, pero como el bicarbonato de sodio tiene el mismo efecto, es preferible -por ser inofensivo y barato- antes que cualquier otra sustancia química.
Tal como la humedad (agua), cualquier acelerador produce también la reacción a través de la superficie de contacto, por lo que será mucho menos eficaz en capas gruesas de pegamento o al rellenar huecos grandes con pegamento; por eso es aconsejable acumular el volumen de relleno necesario en varias capas finas en lugar de aplicar una gran cantidad de pegamento a la vez. Teniendo en cuenta esto (es decir, trabajando con pequeñas cantidades a la vez), el pegamento CA también puede utilizarse para modelar piezas de detalle, aplicando capas pequeñas, lijando y volviendo a aplicar.
Y todo esto lleva a otra conclusión: si la humedad es lo que hacer reaccionar al CA, provocando su endurecimiento, en ausencia de humedad el CA puede durar muchísimo tiempo en buenas condiciones.
En pocas palabras, una vez que se ha abierto un envase / pomo de CA, conviene guardarlo en un tarro de vidrio con tapa a rosca, poniendo en el frasco un poco de silicagel (gel de sílice, esos cristales que suelen venir en pequeños paquetes que acompañan a algunos alimentos y otras cosas para mantenerlas frescas y secas)- Con el frasco bien cerrado, el silicagel absorberá la humedad del aire dentro del mismo, evitando que el CA reaccione y se endurezca en el pico o dentro de su propio pomo / envase. De este modo, será posible lograr un almacenamiento de MUCHOS meses.
Aplicaciones del CA
El mejor uso del pegamento de CA es para unir piezas chicas, donde una pequeña cantidad de pegamento puede alcanzar rápidamente su polimerización completa, con lo cual se puede aprovechar el tiempo de unión extremadamente rápido. El cianoacrilato proporciona enlaces fuertes entre una amplia variedad de materiales, con una resistencia al cizallamiento y a la tracción muy buenas; sin embargo, no se lo debe utilizar en vidrio (no lo pega correctamente) o en piezas o partes que queden expuestas al agua (la unión se deteriora rápidamente). Por ejemplo, en cohetes con motores de clase C y D, las aletas de madera balsa se pegan de un modo PERFECTO a fuselajes de cartón… teniendo en cuenta que el secado rápido puede jugar una mala pasada a la hora de lograr una perfecta alineación de las aletas: hay que ser cuidadoso, marcar bien, y… adelante!!!
Una palabra de advertencia sobre la salud
Tengamos siempre en cuenta que “la gotita” tiene algunos inconvenientes para con la salud.
El pegamento tiene un olor característico, fuerte y ácido, y respirar los vapores de cianoacrilato es MUY irritante para los órganos respiratorios. En algunas personas, la exposición repetida o prolongada a la inhalación de esos vapores puede generar una reacción de tipo alérgica, pero no permanente. En el aire seco (menos de 50% de humedad), los gases que se desprenden al fraguar pueden también irritar los ojos, pero pese a eso se comprobó que el CA no desencadena reacciones alérgicas por contacto con la piel y se considera que el cianoacrilato NO ES TOXICO para la piel o los ojos.-
En contacto con la piel, el riesgo primario del CA es la vinculación o adhesión de dedos u otras partes del cuerpo entre si. Esto vale MUY especialmente para los párpados, por eso no olvide que NUNCA debe tocar sus ojos mientras trabaja con pegamentos, y en especial con CA.
Si accidentalmente se adhieren accidentalmente sus dedos u otras partes del cuerpo, no se apresure, evalúe la situación y busque ayuda médica si es necesario. Eso si: NUNCA trate de arrancar las partes unidas ni trate de separarlas con elementos cortantes!!! Lo mejor es dejar las partes adheridas en remojo con agua tibia y jabonosa e ir moviéndolas lentamente: suelen despegarse sin más problemas.-
Todo lo anterior sugiere que al trabajar con CA es mandatorio el uso de gafas de seguridad, y que es al menos recomendable el uso de barbijos de pintor o máscaras de respiración, aunque para suplir esto último basta con trabajar en sitios bien ventilados.
Conclusión
La popular “Gotita” en sus diversas marcas y presentaciones es sin duda un aliado fundamental de mecánicos, aficionados y hasta médicos… Por eso es interesante conocer algunas de sus particularidades, ya que es uno de los adhesivos técnicamente más interesantes y modernos.-
Espero que esta primera entrega acerca de adhesivos haya sido de utilidad y también espero que nos veamos pronto, con nuestros cohetes y en el campo de vuelo… Un saludo grande.
Guillermo Descalzo
para Tur Aire Libre
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