pegamento para madera

La cola animal , especialmente la cola de pezuñas y la cola de pieles , fue el adhesivo principal para muchos tipos de trabajos en madera, incluyendo muebles y lutería, durante muchos siglos. Se fabrica a partir del colágeno procesado de las pieles o pezuñas de los animales. Es químicamente similar a la gelatina comestible y no es tóxica si se ingiere. La cola de pieles todavía se usa hoy en día en aplicaciones especializadas: instrumentos musicales ( lutería ), para réplicas de muebles y para reparaciones de conservación de trabajos de madera antiguos. La cola de pieles se mide en función de su fuerza de gel, que es una medida de cuántos gramos de fuerza se requieren para presionar un émbolo de 1/2 pulgada ( 13 mm) 4 mm (0,16 pulgadas) en una solución de proteína al 12,5 % de la cola a 10 °C (50 °F) . La cola se fabrica en grados estándar de 32 a 512 gramos (1,1 a 18,1 onzas) . La resistencia de 192 gramos (6.8 oz) es la más utilizada para trabajos de carpintería; la de 251 gramos (8.9 oz) es la más alta, normalmente utilizada para la construcción de instrumentos; y la de 135 gramos (4.8 oz) es la más baja, utilizada para trabajos generales de carpintería. El pegamento con una resistencia superior a 250 gramos (8.8 oz) requiere una dilución excesiva, por lo que deja muy poco pegamento en las juntas para una adhesión efectiva, y por lo tanto no se usa comúnmente. Ahora existen versiones líquidas de cola de piel; normalmente se les añade urea para mantener el pegamento líquido a temperatura ambiente y prolongar el tiempo de secado. Ejemplos de cola de piel líquida son Old Brown Glue o Titebond Liquid Hide. La cola de piel no se deforma. Las juntas de cola de piel son fáciles de reparar, simplemente calentando y añadiendo más cola de piel. ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}           

Los adhesivos de resina de urea-formaldehído presentan un bajo costo efectivo, bajas temperaturas de curado, resistencia a microorganismos y abrasión, y color claro. No se deforman y pueden repararse con epoxi. Pueden deteriorarse rápidamente en ambientes cálidos y húmedos , liberando formaldehído (un carcinógeno ). ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]} Se suministra como un polvo blanco fino que se mezcla con la mitad de su peso en agua fría para su uso. El adhesivo mezclado permanece utilizable durante aproximadamente tres horas, dependiendo de la temperatura. Si se mantiene seco, el polvo sin usar tiene una vida útil de hasta un año. El adhesivo tiene la capacidad de rellenar huecos entre componentes mal ajustados. Se ha producido desde la década de 1930 como Aerolite para unir madera contrachapada para su uso en la construcción de aeronaves.

Las emisiones de gases de efecto invernadero son de 2,04  kg de CO₂ _equivalente /kg de adhesivo de urea-formaldehído . ^{[ 13 ]}

El pegamento de resina de resorcinol-formaldehído es muy fuerte y duradero (resiste la inmersión en agua hirviendo, ácidos suaves, agua salada, disolventes, moho, hongos, rayos ultravioleta, etc.). Históricamente, fue el pegamento dominante en la fabricación de madera contrachapada para exteriores y en la producción de aeronaves de madera. Debe mezclarse antes de su uso (resina líquida y catalizador en polvo), es tóxico ^{[ 14 ]} y tiene un color púrpura oscuro una vez curado, lo que puede no ser aceptable en algunos usos. Durante muchos años, la Administración Federal de Aviación (FAA) ha declarado que "el resorcinol es el único adhesivo conocido recomendado y aprobado para su uso en estructuras de aeronaves de madera y cumple plenamente con los requisitos necesarios de resistencia y durabilidad" ^{[ 10 ]} para aeronaves certificadas. Sin embargo, de hecho, la gran mayoría de las aeronaves de madera construidas en las últimas décadas (principalmente aeronaves de construcción amateur) utilizan otros tipos de adhesivos (principalmente sistemas de resina epoxi ), que ofrecen mayor resistencia y, aún más importante, mucha menos exigencia en cuanto a la técnica de aplicación perfecta. La mayoría de los adhesivos modernos toleran mucho mejor los errores típicos de construcción (como pequeñas holguras o desalineaciones entre piezas) que el resorcinol, que prácticamente no ofrece tolerancia a este tipo de situaciones cotidianas. Esto puede generar grandes dificultades, especialmente en ensamblajes complejos. Sin embargo, algunos constructores y restauradores aún utilizan resorcinol, y es común verlo en aviones antiguos.

La resina de fenol-formaldehído se usa comúnmente para fabricar madera contrachapada impermeable . Se cura a alta temperatura y presión ^{[ 10 ]} y también está disponible como una película seca para intercalar entre capas de chapa ( película Tego ). Las emisiones de gases de efecto invernadero son de 2,88  kg de CO₂ _equivalente /kg de adhesivo PF. ^{[ 13 ]}

El consumo de energía y las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas a la producción de urea-formaldehído son menores que las de los adhesivos de fenol-formaldehído . Sin embargo, se considera que el adhesivo de urea-formaldehído tiene un impacto en el ciclo de vida casi un 50 % mayor que el de fenol-formaldehído, principalmente debido a las emisiones ácidas durante su proceso de producción. ^{[ 15 ] [ 13 ]}

Los adhesivos de resina de lignina-fenol-formaldehído se sintetizan generalmente mediante la reacción de una mezcla de lignina aislada (por ejemplo, lignina kraft, sódica o de biorrefinería) y fenol con formaldehído en condiciones alcalinas. ^{[ 16 ]} Los adhesivos de resina de lignina-fenol-formaldehído tienen mayor viscosidad, un color más intenso y requieren condiciones de curado más severas que los adhesivos de resina de urea-formaldehído y fenol-formaldehído. ^{[ 17 ]}

En la biomasa lignocelulósica , la lignina actúa como un pegamento que proporciona resistencia a las paredes celulares al unir eficazmente la celulosa y las hemicelulosas. ^{[ 18 ]} Los adhesivos de lignina de madera molida (MWL), lignina protegida con formaldehído (FPL) y lignina protegida con acetona, preparados con ligninas separadas en condiciones suaves o protegidas con aldehído o cetona, demostraron resistencias de unión razonables después del prensado en caliente a 190  °C y 1,5 MPa durante 8 min; tanto la resistencia de adhesión en seco como en húmedo cumplieron el requisito mínimo de 0,7 MPa. A partir de los resultados, las ligninas ligeramente condensadas o protegidas de diferentes fuentes podrían utilizarse directamente como adhesivos para madera sin tratamientos físicos o químicos adicionales. ^{[ 19 ]} El rendimiento de adhesión de estos adhesivos mejoró con grados de condensación reducidos y aumentó con temperaturas de prensado en caliente más altas. Los productos de madera contrachapada multicapa que utilizan adhesivos de lignina cumplieron los requisitos mecánicos para aplicaciones en diversos campos. ^{[ 19 ] [ 20 ]}

Los adhesivos de lignina preparados a partir de ligninas protegidas con otros aldehídos (por ejemplo, acetaldehído, propionaldehído y furfural) mostraron un rendimiento de adhesión adecuado >0,7 MPa. ^{[ 21 ] [ 22 ]}

La elaboración de adhesivos para madera a base de lignina a partir de biomasa lignocelulósica fomenta el uso de adhesivos ecológicos y contribuye al desarrollo de sistemas de biorrefinería rentables. Representa un avance significativo en el campo de la tecnología de adhesivos sostenibles y tiene el potencial de impactar positivamente en la industria de fabricación de madera contrachapada.

El pegamento de poliuretano (nombres comerciales como Gorilla Glue y Excel ) está ganando popularidad en Estados Unidos tras años de uso en otros países. Se adhiere a fibras textiles, metales, plásticos, vidrio, arena, cerámica y caucho, además de madera. Los adhesivos de poliuretano para madera suelen ser prepolímeros terminados con grupos isocianato . Al exponerse a la humedad, los isocianatos reaccionan con el agua y, por lo tanto, curan los adhesivos. Por consiguiente, los adhesivos de poliuretano monocomponente también se denominan poliuretanos de curado por humedad. Además, las interacciones entre los poliuretanos y los polímeros de la madera pueden influir significativamente en el rendimiento de la unión. ^{[ 23 ]} Los pegamentos de poliuretano se expanden al curarse, mejorando la adhesión en espacios reducidos. A diferencia de los pegamentos de PVA, pueden utilizarse para pegar los extremos de la madera. Sin embargo, en pruebas de saturación de agua, las uniones de poliuretano resultaron mucho menos duraderas que las uniones de resorcinol en [abeto de Douglas y abedul amarillo]. ^{[ 24 ]}

Recientemente, se han utilizado algunas resinas nuevas a base de poliuretano para pegar incluso madera verde con alto contenido de humedad. ^{[ 25 ]}

La resina epoxi , generalmente como un sistema de mezcla de dos componentes, cura bajo un rango más amplio de temperaturas y contenido de humedad que otros adhesivos, no requiere presión durante el curado y tiene buenas propiedades de relleno de huecos: las uniones casi perfectas con huecos muy pequeños producen uniones más débiles. El uso de epoxi requiere una atención cuidadosa a la proporción de mezcla de los dos componentes. Se adhiere a la mayoría de los adhesivos para madera curados (excepto PVA). ^{[ 26 ]} El adhesivo epoxi de dos componentes es muy resistente al agua salada, la mayoría de los epoxis son resistentes al calor hasta 177 °C (351 °F) , las formulaciones que contienen metal en polvo y caucho o plastificantes son muy resistentes y resistentes a los golpes. Las resinas epoxi más comunes se basan en la reacción de epiclorhidrina (ECH) con bisfenol A , lo que da como resultado una sustancia química diferente conocida como éter diglicidílico de bisfenol A (comúnmente conocido como BADGE o DGEBA). Las resinas a base de bisfenol A son las más comercializadas, pero otros bisfenoles también reaccionan de forma análoga con epiclorhidrina, por ejemplo, el bisfenol F. El epoxi puede provocar sensibilidad a largo plazo ( alergias ) por sobreexposición y suele ser caro. ^{[ 27 ]}  

El cianoacrilato ( pegamento instantáneo , superpegamento , CA o CyA ) se utiliza principalmente para pequeñas reparaciones, sobre todo por torneros de madera . Se adhiere instantáneamente, incluso a la piel. El cianoacrilato curado es esencialmente un material plástico. Existen versiones que penetran en juntas estrechas, pero con menor resistencia (debido a que gran parte gotea y se absorbe en la madera, dejando muy poco en la superficie para la adhesión), o formulaciones más espesas (gel) que rellenan huecos muy pequeños, no se escurren de la junta y no se absorben tan rápidamente en la madera. El cianoacrilato más líquido no se adhiere más rápido ni forma cadenas poliméricas más cortas que la versión en gel cuando se usa en madera. La naturaleza química de la madera retrasa significativamente la polimerización del cianoacrilato. Cuando finalmente polimeriza en una junta de madera, queda suficiente gel para una mejor adhesión que con la versión líquida. Al usar el gel, un exceso de pegamento debilitará la unión resultante. Asimismo, aplicar muy poco pegamento instantáneo fino resultará en que casi no quede pegamento en la junta de madera, lo que provocará una unión débil o la ausencia total de unión. También existen versiones seguras para espuma (el cianoacrilato común disuelve la mayoría de las espumas plásticas) que generalmente se comercializan como de bajo olor . El cianoacrilato es rígido pero tiene una baja resistencia al corte (es quebradizo), por lo que la flexión normal de la madera puede romper la unión en algunas aplicaciones. A menudo, se aplica demasiado adhesivo, lo que produce una unión mucho más débil. El cianoacrilato se ha convertido rápidamente en el adhesivo dominante utilizado por los constructores de maquetas de madera de balsa, donde su resistencia supera con creces la de los materiales base.

La cola de caseína se elabora a partir de proteínas de la leche. Se utilizaba para fabricar uniones fuertes y resistentes en los inicios de la aviación, y era omnipresente en forma de "cola blanca", como Elmer's Glue-All , pero cayó en desuso debido a su susceptibilidad al ataque de las bacterias.

El acetato de polivinilo (PVA), también conocido como "pegamento blanco", "pegamento para manualidades" o "pegamento escolar", no es tóxico, tiene un pH neutro, es económico y fácil de usar, por lo que es el tipo de pegamento para madera más común. Para una máxima resistencia, las uniones deben ajustarse firmemente y sujetarse con abrazaderas durante el curado. Sin embargo, el PVA permanece flexible después del curado y se deforma bajo carga constante. Las uniones previamente pegadas con PVA pueden ser difíciles de reparar, ya que la mayoría de los pegamentos (incluido el propio PVA) no se adhieren bien al PVA curado. Los pegamentos de PVA no son impermeables; sin embargo, los PVA de tipo 2 son resistentes al agua.

La resina alifática , también conocida como "cola de carpintero" o "cola amarilla", es un adhesivo sintético (en este caso, un compuesto alifático ) de color amarillo claro y textura cremosa, utilizado con frecuencia para unir piezas de madera. En comparación con otros adhesivos, presenta bajo olor e inflamabilidad , buena fuerza de unión y resistencia moderada a la humedad. Es más resistente al calor y al agua que las colas blancas de acetato de polivinilo , tiene una consistencia más densa que reduce el goteo y fragua a temperaturas superiores a 10 °C (50 °F) y hasta 43 °C (110 °F) , aunque se considera inadecuada para uso en exteriores. Su tiempo de fraguado más rápido que el de las colas blancas puede dificultar su uso en proyectos complejos. Cura en aproximadamente 24 horas y deja una línea de pegamento translúcida, de color marrón claro o ámbar. Antes de que fragüe, se puede limpiar con agua del grifo (al igual que la cola blanca). A diferencia del pegamento blanco, su resistencia al calor y dureza una vez curado significa que se puede lijar, aunque no absorberá los tintes para madera aplicados sobre él. El exceso de resina debe lijarse o eliminarse de otra manera antes de teñir. ^{[ 28 ]} Tiene menos tendencia a "deslizarse" (deslizarse durante la sujeción) que el pegamento blanco. ^{[ 29 ]} La resina alifática tiene un perfil de uso similar y una resistencia final relativa similar a la del PVA. Los dos pegamentos difieren en las características de agarre antes del fraguado inicial, con los PVA exhibiendo más deslizamiento durante el ensamblaje y el pegamento amarillo teniendo más agarre inicial. Las marcas incluyen Titebond y Lepage .    

La investigación sobre opciones de base biológica para adhesivos para madera incluye el uso de lignina —un componente aromático de la biomasa— como sustituto parcial o total de las resinas derivadas del petróleo. La lignina se puede incorporar a sistemas fenólicos y epoxi o utilizarse en formas modificadas (p. ej., lignina-glioxal) para producir adhesivos termoendurecibles para paneles y laminados de madera. ^{[ 30 ] [ 31 ]} El rendimiento depende de la estructura y formulación de la lignina; los estudios informan de resistencias de unión en seco competitivas, mientras que la durabilidad en húmedo a menudo requiere una modificación adicional o agentes reticulantes. ^{[ 32 ]} La evaluación de laboratorio comúnmente utiliza pruebas de mecánica de fractura (Modo I y Modo II) como viga en voladizo doble y flexión con entalla en el extremo para cuantificar la tenacidad y el comportamiento de la línea de unión en uniones de madera. ^{[ 33 ] [ 34 ]}

Adhesivo de contacto para chapas de madera .

Pegamento termofusible para usos temporales.