ENERGIA DE SUPERFICIE

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.

Para el caso de los líquidos tensión superficial. Podemos definir la tensión superficial como la resistencia que presenta un líquido a deformarse o romperse, definida directamente por las fuerzas intermoleculares.

Para que exista adhesión, las superficies deben ser atraídas entre sí

El aumento de temperatura produce una disminución de la tensión superficial de todos los líquidos

A mayor energía de superficie, mayor capacidad de adhesión

Humectación

Característica de unirse dos superficies sólidas (rugosas) interponiendo una película de líquido entre ellos Uno de los requisitos necesarios, pero no suficiente, para que se produzca el fenómeno de adhesión entre 2 materiales es que un material moje al otro.

Factores que afecta la humectación Limpieza de la superficie (superficies sucias) Energía superficial (baja)

Ejemplo: Interponer agua entre dos planchas de vidrio

Ángulo de Contacto del Humedecimiento

Grado que se forma entre un adhesivo y un adherente El ángulo depende de la intensidad de fuerza con la que se atraen las superficies

El ángulo de contacto  Se define como el ángulo que forma una gota del adhesivo al entrar en contacto con el sustrato. La medida y valor de dicho ángulo nos indicará el grado de mojabilidad y por lo tanto el grado de adhesión del adhesivo sobre el sustrato. Para ángulos de contacto superiores o iguales a 90º decimos que el adhesivo no moja al sustrato, no generando adhesión entre el adhesivo y el sustrato, si el ángulo de contacto es inferior a 90º decimos que el adhesivo moja al sustrato generando adhesión entre ambos materiales.

Cuanto menor sea el ángulo de contacto, mejor cubrirá el adhesivo las irregularidades de la superficie del adherente

CAPILARIDAD

Fenómeno por el cual un líquido asciende por conductos capilares Propiedad física (Tendencia de un líquido a ser arrastrado a surcos, espacios y hendiduras angostas Fenómeno por el cual un líquido asciende por conductos capilares

La capilaridad, depende de las fuerzas creadas por la tensión superficial y por el mojado de las paredes del tubo

(superficie de forma cóncava) Cuando se introduce un cuerpo líquido en un sólido, y el líquido lo humedece (superficie de forma cóncava)

(superficie de forma convexa) Si el líquido no humedece al cuerpo, como sucede con el mercurio y el vidrio, el liquido no se eleva en los extremos, sino que desciende (superficie de forma convexa)

Ejemplo: Adhesivos para resinas Penetración de la saliva alrededor de restauraciones (filtración) Penetración de la saliva en prótesis de acrílico (retención)

ADHESIÓN

Atracción entre las superficies de dos cuerpos Fuerza que hace que dos substancias se unan cuando se ponen en íntimo contacto

Las superficies pueden tener una composición química diferente

La fuerza de atracción implicada se debe a interacciones electromagnéticas producidas por variaciones en la distribución de e- en las moléculas de las superficies enfrentadas

Las fuerzas o mecanismos se refieren tanto a las fuerzas creadas por las fuerzas intermoleculares, los enlaces químicos, así como mecanismos de anclaje mediante rugosidad, adsorción y difusión.

La distancia entre las moléculas de las superficies es un factor determinante para la adhesión adquirida

Adhesivo  materiales compuestos por polímeros orgánicos que se encuentran en un estado líquido cuando se aplican y en su mayoría se transforman en un estado sólido tras su posterior curado o endurecimiento.

Adhesivo - Adherente

Prehistoria – Los hombres de la prehistoria utilizaban la sangre animal, arcilla, así como otros adhesivos de origen animal y vegetal como los adhesivos creados de la corteza de abedul o de los huesos de animales. Año 4000 A.C. – Los habitantes de Mesopotamia . Se encuentran restos funerarios datados de esta época, donde vasijas de cerámica rotas eran reconstruidas mediante adhesivos de la savia de los árboles. Año 3000 A.C. – Los sumerios generan un adhesivo llamado “se-gin” el cual proviene de la piel de los animales.

1845 – Horace H. Day inventa y patenta los primeros adhesivos de presión basados en gomas naturales. 1909 – Leo Hendrik Baekeland patentó la resina fenólica, comenzado la era de los plásticos y adhesivos industriales. 1937 – Otto Bayer patenta los poliuretanos, siendo un hito para la historia de los adhesivos. 1940 – Norman Adrian Bruyne descubrió la resina fenólica modificada, permitiendo realizar uniones estructurales metálicas mediante adhesivos, este hecho impulso la industria aeroespacial.

1944- Eduard Preiswerk descubre el adhesivo epoxi abriendo un gran campo de posibilidades de aplicación de adhesivos estructurales. 1967- Se desarrollan los primeros adhesivos resistentes altas temperaturas (300ºC) con base de poliamida. 1970 –Se desarrollan en Japón los adhesivos basados en silanos modificados 2000 – Se aplica la ciencia nanotecnología en el desarrollo y formulaciones de nuevos adhesivos

Sistema de unión, protección y sellado Ventajas Los adhesivos permiten realizar uniones de sustratos con diferentes geometrías, tamaños y composición, con los adhesivos podemos unir cristales, plásticos, metales, materiales cerámicos… Sistema de unión, protección y sellado

Desventajas Tiempo de espera - La resistencia final de la unión adhesiva no se obtiene de inmediato Envejecimiento - La resistencia a largo plazo de la unión adhesiva se encuentra afectada por diversas acciones físicas y químicas que se encuentran en el ambiente, acciones como la luz ultravioleta, ataques de agentes químicos en el ambiente, presencia de la humedad... Preparación superficial, es necesario realizar una preparación superficial previo al proceso de aplicación de adhesivos con el objetivo de conseguir una buena adhesión entre el adhesivo y el sustrato

En Odontología: Fundamental importancia en la resolución de filtraciones alrededor de materiales dentales de restauración

Adhesión entre placa dental a la estructura dental Entre prótesis y saliva - saliva y tejido blando Adhesión entre placa dental a la estructura dental

Dificultad de adhesión a estructura dental Eliminación inadecuada de restos de grabado Barrido dentario Contaminación agua y saliva Composición no homogénea

Teorías de la adhesión

Teoría de la adsorción La teoría o modelo de adsorción explica el fenómeno de la adhesión a partir de conceptos como el ángulo de contacto, el mojado y la tensión superficial. Cuando el adhesivo dispone de una tensión superficial inferior a la energía superficial del sustrato, este es capaz de mojar la superficie, generando un ángulo de contacto inferior a 90º y generando por tanto la adhesión entre el adhesivo y el sustrato. En contra al modelo mecánico y al modelo de difusión, el modelo de adsorción explica el fenómeno de adhesión sin necesidad de penetración por parte del adhesivo al sustrato, la adhesión se genera por contacto entre el adhesivo y el sustrato.

Teoría de la quimisorción El adhesivo ha mojado correctamente al sustrato, el fenómeno de la adhesión se origina siempre y cuando se genere fuerzas intermoleculares o fuerzas de Van der Waals así como enlaces químicos entre el adhesivo y el sustrato. Mediante el uso de dicha teoría es posible explicar el uso y funcionamiento de agentes compatibles entre el adhesivo y el sustrato.

Teoría de la difusión Explica la adhesión mediante el concepto de la compatibilidad entre polímeros y los movimientos que se producen en las cadenas poliméricas. Cuando 2 polímeros son compatibles las cadenas poliméricas que los componen son capaces de mezclarse entre ambos, dando lugar a penetraciones parciales entre los 2 materiales, como resultado de dichas penetraciones se producen zonas de anclaje y de adhesión.

Teoría electrostática Las cargas electrostáticas de signo opuesto se atraen mutuamente generando la adhesión entre el adhesivo y el sustrato. Teoría mecánica de la adhesión

COHESIÓN

Atracción de moléculas de la misma clase Atracción entre las superficies de dos cuerpos con igual composición química Atracción de moléculas de la misma clase

Enlace Mecánico

Teoría mecánica de la adhesión La teoría mecánica explica el fenómeno de la adhesión relacionando directamente con la porosidad y rugosidad de la superficie del sustrato con el grado de adhesión que se puede obtener.

Cualquier tipo de material si es observado a nivel microscópico, dispone de una superficie compuesta por valles y crestas, esta topografía superficial permite al adhesivo penetrar y rellenar los valles, produciéndose zonas de anclajes entre el adhesivo y el sustrato.

La teoría de adhesión mecánica no tiene en cuenta las incompatibilidades que puede existir entre el adhesivo y el sustrato, únicamente tiene en cuenta la topografía del sustrato y el poder de relleno del adhesivo.

Fuerte atracción de una sustancia a otra que se acompaña de un grado de retención en lugar de atracción molecular

Puede implicar penetración de un adhesivo en irregularidades microscópicas.

resinas (materiales restauradores) Ejemplo: resinas (materiales restauradores)

ADHESION a PORCELANA Michael L. Swartz, DDS Esencialmente hay dos métodos viables para la adhesión a porcelana: adhesión mecánica: grabando la porcelana con ácido fluorhídrico adhesión química: utilizando un agente de acoplamiento a base de silano