* Sandra Patricia Lora Poveda

Ingeniera Líder de Aplicaciones para la División de Cintas y Adhesivos Industriales de 3M Colombia

Los adhesivos sensibles a la presión son una alternativa para hacerle frente a los nuevos retos de diseño en el ensamble de muebles y estructuras de madera. Existen cintas capaces de resistir grandes cargas, ideales para trabajos de carpintería, fabricación de cocinas y otras estructuras, e incluso, para el enchape de sustratos de madera con formica o chapilla.

Al igual que la gran mayoría de los negocios industriales, la fabricación de muebles y productos de madera enfrenta el desafío de crear productos innovadores, para un mercado cada vez más especializado, que incluye nuevos canales de venta, más competidores y altos estándares de diseño.

Para cumplir estas exigencias, la industria mundial del mobiliario está empleando nuevos insumos para el mejoramiento de sus procesos. Entre ellos, se destaca el uso de las cintas doble faz para el ensamble de las piezas y componentes de madera, las cuales se han convertido en una alternativa viable a los tradicionales métodos de unión mecánica y a los pegantes.

Aunque las cintas doble cara son relativamente novedosas en el sector del mueble y la madera, desde hace varias décadas son utilizadas con éxito en otras industrias, para el ensamble de una gran variedad de productos como los electrodomésticos, los muebles metálicos y las fachadas arquitectónicas; también se emplea para adherir los paneles laterales en buses e, incluso, sostener el fuselaje de un avión.

Técnicamente, las cintas doble faz de uso industrial se conocen como adhesivos sensibles a la presión, ya que no necesitan de un tiempo de curado o secado, y porque su activación se genera mediante la presión de la misma sobre la superficie a unir.

Este insumo es una propuesta para lograr ensambles sencillos de aplicar, amigables con el medioambiente y con la salud de los trabajadores y, por su alta capacidad de humectación sobre los sustratos de distintas calidades, con alto poder de unión.

En el segmento del mueble y la madera los sistemas de ensamble son muy importantes y, por ello, son una prioridad en la agenda de los equipos de investigación, desarrollo y diseño al interior de las empresas. Con la incorporación de nuevos sistemas como las cintas doble faz, los desarrolladores de productos transforman, proponen y construyen mobiliario con diversos valores estéticos y de desempeño; muebles que buscan cumplir con las expectativas de estilo, uso y ergonomía de los clientes.

Conociendo las cintas

El universo de cintas doble faz es amplio, con una oferta de variados espesores, diferentes estructuras y formulaciones de adhesivo. En general, la mayoría de las cintas doble cara tienen una construcción similar, basada en un soporte o respaldo que puede ser de papel, algún tipo de polímero o incluso tela, sobre el cual se aplica adhesivo a ambos lados y que se protege con un liner de plástico, el cual se retira al momento de instalar la cinta sobre el sustrato a unir. Algunas, cintas especiales para el enchape de tableros y paneles de madera, incluso no tienen tiene soporte pues la unión debe ser a tope.

Cada fabricante construye su cinta con distintas formulaciones, de acuerdo a las diferentes escalas de desempeño y a las necesidades de adhesión, la carga a soportar, la energía superficial ¹ de los materiales, la flexibilidad o la rigidez de estos y a las dimensiones o áreas de contacto de tengan las piezas a unir. Con estos requerimientos claros, el usuario puede elegir con mayor precisión la cinta adecuada para cada aplicación.

Por ejemplo, al conocer la carga dinámica o estática que debe resistir la unión y el área con que se cuenta, es posible determinar la cantidad de cinta a instalar y el tipo de respaldo que debe tener la cinta para resistir dicho esfuerzo. Igualmente, cuando se conocen muy bien las características y las propiedades de los sustratos a unir se puede seleccionar el tipo de adhesivo, para obtener una excelente humectación del éste sobre la superficie del material y, por último, al considerar los factores dimensionales y la rigidez se puede  determinar el espesor de la cinta requerida, con el fin que esta se adapte a los movimientos (comportamiento) de los materiales en las condiciones ambientales y las tolerancias de paralelismo o planicidad que estos tengan. 

La industria cuenta con tres tipos de cintas, las cuales se pueden emplear para diferentes aplicaciones en el sector del mueble y la madera,  a continuación se describen:

• Cintas doble faz delgadas: son llamadas delgadas porque su espesor en promedio no supera los 0,4 mm. En su construcción se emplean respaldos de papel, tela y diferentes tipos de plásticos, como el polipropileno (PP) y el tereftalato de polietileno (PET). Por su parte, los adhesivos son principalmente de tipo caucho, que resisten cargas menores, y de acrílico para trabajos exigentes. Por último, las cintas pueden incluir distintas calidades de liners protectores, con el objetivo de facilitar la instalación, la manipulación y la remoción.

Esta categoría de cintas doble faz resulta ideal para la unión de materiales flexibles y delgados como papeles y telas, y ligeros como poliestireno expandido, espumas de poliuretano expandido y cauchos esponjosos a otros sustratos como la madera o el aglomerado. A diferencia de los adhesivos viscosos, el respaldo de las cintas delgadas, el cual queda en la mitad de los dos superficies a unir, puede variar la flexibilidad a dichos materiales, lo que puede resultar beneficioso o perjudicial según del uso final, por ello antes de emplearlas conviene solicitar asesoría a los proveedores o directamente al fabricante.

La resistencia térmica máxima de este tipo de cintas oscila entre 80°C y 170°C, según el respaldo que tenga; su resistencia química es buena para el caso de los adhesivos tipo caucho y excelente para los acrílicos. Igualmente, frente a la exposición de rayos UV las de adhesivo acrílico ofrecen un mejor comportamiento y apariencia con el paso del tiempo.

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  Cintas doble faz gruesas: La oferta de este tipo de cintas es muy amplia, con diversas opciones de espesores, diferentes tipos de soporte y formulaciones de adhesivo. Para las necesidades del sector maderero las alternativas dependen de las cargas que la unión necesite soportar. En todo caso, los respaldos de espuma de polietileno (PE) y etilvinilacetato (más conocido como EVA) se emplean para resistir cargas ligeras; las espumas de poliuretano (PU) se usan para los retos mayores; y, por último, el respaldo de espuma acrílica es una excelente solución para ensambles que impliquen alta carga y exigencia.

Los fabricantes de estas cintas ofrecen espesores de hasta 2 o 3 mm, aproximadamente, en los anchos comercialmente empleados en la industria ( ¼ ”, ½ ”, ¾ ”, 1 ”) y en distintas densidades, con el fin de solucionar ensambles en donde no haya total planicidad de los materiales a unir y/o donde la dilatación térmica lineal de los mismos puedan llegar a ser diferentes significativamente, lo que exige seleccionar cintas con espesores más grandes para cubrir las diferencias dimensionales y las exigencias de conformabilidad y viscoelasticidad de los materiales.

Gracias a lo anterior, este tipo de cintas resultan excelentes para realizar uniones entre materiales rígidos, pesados y de grandes dimensiones, sin sacrificar el buen estado y la apariencia de los mismos. Actualmente, es empleada como sistema de unión entre vidrios, granitos, cerámicas y paneles de madera en la fabricación de cocinas, unión de láminas metálicas y de madera en el mobiliario de oficina y para la unión de empalmes de láminas metálicas dobladas.

La espuma (soporte) de la cinta doble cara gruesa puede tener una configuración interna de celda cerrada o abierta. La espuma de celda abierta tiene una microestructura reticulada interior que permite el paso de la humedad, por lo que su capacidad para trabajar en uniones expuestas a la intemperie no es satisfactoria, lo que la hace vulnerable al hinchamiento y a la degradación temprana.

Por su parte, la microestructura de espuma acrílica de celda cerrada es compacta y sellada, por lo que se puede emplear para la unión de muebles exteriores o que incluso corran el riesgo de inmersión en el agua.

A diferencia de las cintas doble faz delgadas, las mayoría de las citas gruesas tienen capas de adhesivo acrílico, y, aunque se caracterizan por tener una sensación de pegue inicial más bajo, su nivel de humectación (penetración del adhesivo en el sustrato) mejora con el paso de las horas, lo que aumenta y supera la calidad adhesiva de los adhesivos tipo caucho.

Por esta razón, la categoría más empleada para el sector maderero es la cinta espumada doble faz acrílica, ya que 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. A su vez, ofrece una alta resistencia a los rayos UV, lo que le permite trabajar en aplicaciones en interiores y exteriores sin perder sus propiedades originales.

Para garantizar esto, compañías como 3M han realizado estudios de envejecimiento acelerado de sus cintas, que simulan más de 30 años de servicio. Además, 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 ser utilizada. Incluso, químicamente sus virtudes son apreciables, ya que es resistente a todos los factores ambientales tal como lo confirman los estudios de los fabricantes, realizados para medir el comportamiento de sus cintas en pruebas de inmersión en soluciones salinas donde se refleja la estabilidad de esta tecnología ².

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.

Frente a sujeciones expuestas a constante vibración, impacto y ruido, las cintas doble faz de espuma acrílica se incorporan como una solución que alivia la transmisión de este tipo de factores, ya que su composición viscoelástica absorbe la energía y los esfuerzos a los que se exponen los componentes del mueble, disipando los fenómenos de ruido.

• Cintas de laminación o de transferencia de adhesivo: Esta es una de las opciones más novedosas en el portafolio de los adhesivos sensibles a la presión para la unión de superficies de madera con otros sustratos, pues permiten unir áreas grandes de materiales flexibles sin necesidad de consumir fuentes energéticas, ni generar atmósferas contaminadas con sólidos peligrosos en suspensión (compuestos orgánicos volátiles) que afectan la salud del personal operativo, y/o que contaminan o dañan las paredes, pisos y demás superficies que puedan estar cercanas al área de trabajo.

En particular, se han desarrollado cintas de laminación para ensamblar divisiones modulares de madera y aislamientos térmicos y acústicos de forma sencilla, mejorando la apariencia de los tapizados y recubrimientos y garantizando, a su vez, una excelente estabilidad y comportamiento a lo largo del tiempo. Incluso, frente a materiales de baja energía superficial ¹ esta categoría ofrece cintas de excelente sostenimiento y agarre.

La principal diferencia entre las cintas de transferencia, frente a las delgadas y las gruesas, es que no cuenta con respaldo; es decir, su cuerpo es ciento por ciento adhesivo, lo que permite hacer uniones de mínima tolerancia y empalmes a ras, sin modificar la flexibilidad de los materiales. Adicionalmente, al tener esta construcción, resulta ideal para procesos de conversión tecnológica, como por ejemplo para el enchapado de distintas calidades de madera con formicas, chapillas o melaninas.

Dicha diferencia también trae ventajas térmicas; ya que, al no contar con respaldo, hay opciones de cintas cuya resistencia térmica es de hasta 210°C, para períodos largos, lo que la hace ideal para aplicaciones de mobiliario expuesto a condiciones térmicas exigentes, tal y como sucede en la fabricación de cocinas y aislamientos térmicos.

Otra diferencia es la presentación, ya que este producto viene en rollos de gran formato que superan anchos de 1 metro y con espesores entre 0.06 mm y 0.12 mm. Los liners son especialmente diseñados para permitir una fácil transferencia del adhesivo sobre los sustratos y posteriormente una fácil remoción a la hora de pegar el segundo material.

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 limpio seco para materiales porosos, humedecido con alcohol industrial para materiales lisos. Se advierte no hacerlo con solventes agresivos o desengrasantes.

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 humectación del adhesivo y por lo tanto aumentando el desempeño de la cinta. El preparador aumenta la cohesión superficial y la penetración del adhesivo en los valles y crestas del sustrato.
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. Para esto, se recomienda el uso de herramientas como el rodillo de caucho, la espátula plástica o la prensa neumática para obtener una presión uniforme.
4. Posteriormente, 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. (Para procesos de laminación, se recomienda solicitar la asesoría del fabricante, para hacer los ajustes respectivos).

Qué se obtiene

Debido a que el proceso de aplicación de las cintas es simple, sencillo y rápido, no requiere de personal con años de experiencia, infraestructura, ni herramientas sofisticadas. Es un método de fácil aprendizaje e incorporación en distintas líneas de producción, lo que ofrece ventajas como:

• Aumenta las opciones de diseños estéticos al lograr ensambles discretos.
• En el momento de seleccionar la cinta cómo sistema de unión, se puede establecer con anterioridad el consumo que se tendrá de ésta en la producción para tener control de los inventarios, costos y los posibles desperdicios.
• Al ser una tecnología de adhesivos sensibles a la presión que no requieren tiempo de curado, con la que se obtiene sujeciones de forma inmediata, las capacidades de producción aumentan, por lo que se generan ahorros en almacenamiento y se agilizan 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.
• Las herramientas de aplicación son sencillas y económicas. No requieren mayor inversión en mantenimiento ni consumo energético.
• Al ser un proceso sencillo, los ahorros se pueden ver reflejados en optimización de la mano de obra.
• La cinta es un elemento de unión liviano comparado con sistemas tradicionales que contribuye al aligeramiento del peso total del mobiliario.

Finalmente, vale la pena mencionar algunos de los requerimientos para que un ensamble con cintas doble faz gruesas, delgadas y de transferencia de adhesivo sea satisfactorio:

• Hay que contar con el área de contacto suficiente para que la unión resista la carga. Por lo tanto las uniones a tope no son una opción.
• La limpieza de las superficies es indispensable.
• Conocer la energía superficial de los materiales a unir, ya que existen sustratos como algunos polímeros que requieren mayor preparación por su baja capacidad para ser adheridos a otros como la madera.
• 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 cuando se está trabajando con materiales rígidos. En caso de tener una separación mayor a la mitad del espesor total de la cinta esta cederá con el tiempo y puede presentar fallas.
• No exponer la cinta a trabajos que excedan su capacidad de resistencia térmica.
• Conviene implementar 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.

Ante los temores y paradigmas generados alrededor del factor económico, hay que mencionar que los clientes que actualmente han optado por implementar esta tecnología en algunos de sus ensambles, no lo han hecho únicamente por beneficios estéticos, sino que, efectivamente, después de estudios comparativos entre los sistemas tradicionales de ensamble y los adhesivos sensibles a la presión, los resultados han evidenciado ahorros de dinero y de tiempo, tangibles, cuantificables y reconocibles a lo largo del proceso, lo que genera un aumento en la utilidad, no sólo por la disminución en gastos, sino por la mayor capacidad respuesta en tiempos de entrega.

Adicionalmente, la constante investigación en tecnologías de adhesivos contribuye al desarrollo de formulaciones que no sólo han alcanzado un desempeño extraordinario, sino que llegan a un precio atractivo y accesible para la industria de manufactura en general.

Por último, es importante decir que el objetivo de este tipo de alternativas de ensamble no es restarle campo a los sistemas tradicionales de unión, sino por el contrario, ampliar las oportunidades de diseño para industria del mueble en Colombia, con el fin de conseguir que sus productos lleguen con la calidad y las cualidades estéticas ideales, para posicionarse competitivamente en un mercado internacional de alta exigencia. Son herramientas para hacer realidad el alto poder inventivo y de creación de los profesionales encargados de desarrollar soluciones de mobiliario y estructuras arquitectónicas y decoración de madera.

• Citas

1) La energía superficial se define como la suma de todas las fuerzas intermoleculares que se encuentran en la superficie de un material; es decir, es el grado de atracción o repulsión que la superficie de un material ejerce sobre otro.

2) Basado en 3M VHB Structural Glazing Tapes Documents. 3M™ VHB™ Structural Glazing Tapes for Specified Construction. www.3m.com/vhb/structuralglazing

• Autor

*Sandra Patricia Lora Poveda. Diseñadora Industrial de la Universidad de los Andes, con Especialización en Diseño y Desarrollo de Producto de la Universidad Nacional de Colombia. Actualmente, Ingeniera Líder de Aplicaciones para la División de Cintas y Adhesivos Industriales de 3M Colombia. splora@mmm.com