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Equipo AP

martes, 31 de marzo de 2015

ADHESIVOS TERMOPLÁSTICOS

Por: Perla Itzel Alcántara Llanas.

Dentro de la rama de los adhesivos orgánicos, podemos encontrar una subcategoría de adhesivos termoplásticos, la que incluye a los adhesivos de diferentes bases, como polivinílicos, acrílicos o las poliamidas.

Los polímeros de vinilo son aquellas sustancias que contienen el doble enlace de vinilo o etileno no saturado. Los compuestos de vinilo que tienen aplicación en los adhesivos incluyen los ésteres de polivinilo, los acetales, el alcohol polivinílico y el poliestireno. Uno de los adhesivos más importantes en este grupo es el acetato de polivinilo (PVA por sus siglas en inglés), el cual es preparado en emulsión acuosa y polimerizado mediante catalizadores y calor. Tiene aproximadamente 50% de sólidos y se aplica principalmente sobre sustratos que ayuden a la eliminación del agua mediante absorción, es decir, en materiales con cierta porosidad. Ya en servicio, este tipo de adhesivos tiene valores de resistencia a la fluencia específicos, que están en función de la cantidad de resinas que se le añaden como plastificantes, como resina urea formaldehído. Estos adhesivos pueden encontrarse en diversas presentaciones comerciales, como soluciones o adhesivos hot-melt, emulsiones o polvos secos redispersables comúnmente utilizados en la industria de la construcción, por ejemplo, en la adhesión de hormigón viejo y nuevo. Además, estos productos tienen una toxicidad nula.

Los adhesivos acrílicos son derivados de soluciones adhesivas de ciertos ésteres, como el metil y etil metacrilatos o el etil y el isobutil acrilatos, disueltos en  algún solvente orgánico como tolueno, acetona o dicloroetileno, aunque también se pueden encontrar estos adhesivos como emulsiones acuosas. Existen diversas formulaciones que tienen aplicación en la unión de metales como el aluminio, metales con vidrio, PVC con cuero, e incluso tienen una aplicación especial en el campo de la medicina, ya que el acrílico es un material biocompatible que ayuda a conseguir las uniones entre prótesis y los huesos mediante aplicaciones de cementos óseos.

Dentro de los acrílicos, los alquil-2-cianoacrilatos forman un grupo importantes de adhesivos, con excelentes propiedades como la capacidad de polimerizarse a temperatura ambiente sin presencia de catalizador, velocidades altas de polimerización y una amplia gama de sustratos con una alta resistencia mecánica. Sin embargo, tienen baja viscosidad, por lo que en ocasiones deben ser adicionados agentes espesantes y plastificantes. Además, el acrilonitrilo butadieno es unos de los copolímeros de mayor interés, ya que con un contenido del 25  al 40% de acrilonitrilo el adhesivo presenta buena resistencia al aceite y a los hidrocarburos aromáticos, mientras que la adición de butadieno le proporciona bastante flexibilidad, la que se puede contrarrestar con pequeños porcentajes de resinas fenólicas.

Por último, las resinas de poliamida pueden encontrarse en dos tipos distintos de adhesivos, el de tipo nailon y el de versamidas, estas últimas tienen presentaciones desde sólidas hasta líquidas con bajas viscosidades y se caracterizan por tener puntos de fusión exactos y bajos, resisten a la humedad y a un ataque químico, son flexibles y compatibles con resinas epoxi o fenólicas para actuar como endurecedores. Estos adhesivos pueden ser aplicados como adhesivos termofusibles, y en ocasiones como soluciones, sin embargo, como adhesivos termofusibles presentan una sujeción rápida con uniones fuertes, resistentes y flexibles.

lunes, 23 de marzo de 2015

MEMBRANAS LÍQUIDAS IMPERMEABLES

Por: Perla Itzel Alcántara Llanas

La manera más común que hace algunos años existía para impermeabilizar superficies, era utilizar sistemas basados en asfaltos o láminas sintéticas con distintos acabados en las que generalmente se necesita realizar procesos finales adicionales en la colocación, sin embargo; en la actualidad existen soluciones alternativas como las membranas líquidas impermeables, que se aplican con diferentes técnicas y tienen espesores de unos cuantos micrómetros, llegando a tener algunos cuantos milímetros, con la ventaja de no necesitar de tratamientos finales, sino que son líquidos de composición polimérica que curan o endurecen, convirtiéndose en películas continuas por sí mismas.
Las membranas se pueden clasificar en tres grandes grupos, las que endurecen por reacción química como los poliuretanos o las poliureas, que se forman a partir de las mezcla de dos componentes separados y al unirse ocurre un endurecimiento por entrecruzamiento molecular; una segunda categoría incluye las membranas que endurecen por secado físico, tales como los acrílicos, los cauchos, los compuestos vinílicos y estirénicos, las cuales son polímeros en soluciones base agua o base solvente, que deben su endurecimiento a la evaporación del disolvente, por lo que depende de la temperatura y humedad ambiental. Por último, se encuentran las membranas prefabricadas de PVC o bituminosas, que se encuentran en  forma de rollos listas para ser aplicadas.
Como es de esperarse, cada tipo de membrana tiene propiedades específicas y se pueden identificar ventajas y desventajas frente a las membranas de los demás tipos. Para resumir las propiedades, ventajas y desventajas que tiene cada tipo de membrana, se realiza una comparación entre ellas, por ejemplo, podemos decir que las membranas de curado por reacción tienen una resistencia mecánica y química más altas que las membranas de secado físico debido al fuerte entrecruzamiento que existe entre las cadenas moleculares, por lo que tiene mayor tiempo de vida y su endurecimiento es más rápido, sin embargo, el aumento de propiedades implica un mayor costo en este tipo de resinas y su aplicación es más complicada. En general, las membranas de curado por reacción presentan una buena elasticidad, resistencia al desgaste y al desgarro, adherencia al hormigón, estabilidad térmica, se adaptan fácilmente a cualquier geometría, se aplican a gran velocidad y soportan cargas de compresión.
La aplicación de membranas puede ser en la impermeabilización de cubiertas, estanques o piscinas, estacionamientos y depósitos, pero para cada situación se debe elegir la mejor configuración de capas de impermeabilizantes; normalmente el fabricante es encargado de este diseño. En general, los sistemas de membranas de curado por reacción incluyen:

· Imprimación: protegen al sustrato y facilitan la adherencia de las siguientes capas  de recubrimientos, en este caso de la membrana. Existe una gran variedad de imprimación, dependiendo del soporte recubierto.
· Capa base: se refiere al tipo de membrana que actuará como capa impermeabilizante, que se adhiere directamente a la imprimación después del curado de ésta última.
· Capa de acabado: dependiendo del diseño final o aplicación de la superficie que se desee impermeabilizar, pudiendo ser desde recubrimientos resistentes a los rayos ultravioleta, hasta el montaje de un jardín.

miércoles, 18 de marzo de 2015

¿QUÉ SON LAS ARCILLAS EXPANSIVAS Y CÓMO ES QUE AFECTAN A LAS CONSTRUCCIONES?

POR: MARCELA CORREA


Al iniciar un proyecto para la construcción de viviendas, edificaciones o de cualquier obra estructural de la que se trate, se tienen que considerar varios elementos para dar inicio a ésta, entre éstos y uno de los más importantes es un estudio geotécnico, que es el resultado de los trabajos de inspección y caracterización del subsuelo, motivados por la necesidad de conocer el comportamiento del terreno ante la influencia de dicha obra, y que además de comprender los aspectos descriptivos formales del terreno. En estos estudios se tenía poco conocimiento de los terrenos expansivos (arcillas expansivas) o se les prestaba poca atención, hasta que al paso del tiempo se ha mostrado que estas arcillas afectan las obras, presentado grandes grietas y movimientos de las construcciones, siendo un riesgo potencial para la construcción y sus habitantes.

Se llama arcillas expansivas aquellas que presentan un gran cambio de volumen con los cambios de humedad. Cuando dichas arcillas se humedecen sufren fuerte expansión, y cuando se secan se contraen considerablemente. Cuando la arcilla se encuentra a considerable distancia bajo la superficie no se expande y contrae tanto como cuando se encuentra cerca de la superficie, ya que la primera es menos afectada por los cambios de clima. Las arcillas expansivas se caracterizan por su alto límite líquido y un alto índice de plasticidad como consecuencia de un alto contenido de minerales activos. Cuando se encuentran estos tipos de arcilla es necesario efectuarles prueba de expansión libre, de presión de expansión y de límite de contracción en estado natural. La expansión libre se determina humedeciendo una muestra inalterada y midiendo el incremento de volumen de la misma. Generalmente la prueba se hace sobre una muestra inalterada sujeta lateralmente y sometida a una presión normal de 0.07 kg/cm². Si se aplica una presión normal para evitar la expansión del suelo, esta presión es conocida como la presión de expansión. Algunas arcillas presentan presiones de expansión hasta de 10 kg/cm².

Algunas veces cuando se colocan vigas de cimentación sobre arcillas desecadas, dichas vigas pueden ser reventadas debido a la presión que sobre ellas provoca la arcilla al sufrir expansión. Aun cuando las vigas hayan sido reforzadas para resistir alta presión, el levantamiento o movimiento de los soportes de las vigas pueden causar tanto daño como si las mismas vigas se reventaran. Por tanto es necesario tomar las precauciones debidas para promover cierto vacío bajo las vigas, a efecto de que la arcilla puede sufrir expansión sin ejercer presión del levantamiento sobre la viga.

La forma más simple de promover dicho vacío bajo las vigas consiste en excavar unos 50 cm debajo de éstas y luego colocar el material en estado suelto a fin de que la arcilla tenga  espacio para sus movimientos. En muchos casos poner paja o hierba empacada en el fondo de las zangas para las vigas ha dado muy buenos resultados, ya que cuando la arcilla comienza a hincharse ella comprime a la paja, evitando así que presione fuertemente sobre las vigas.

Cuando se quiere colocar  un piso al nivel del suelo y sobre arcilla desecada, la única manera de evitar que se levante y dañe es haciéndolo de concreto armado, soportando sobre un marco estructural y dejando un espacio en su parte inferior para que la arcilla pueda sufrir cualquier hinchazón sin estar en contacto con la parte inferior de la losa.

jueves, 12 de marzo de 2015

ADHESIVOS TERMOFUSIBLES (HOT-MELT)

Por: Perla Itzel Alcántara Llanas

Debido a la cantidad de VOC que se emiten al ambiente, por el uso de resinas y diversos productos base solvente, se han desarrollado alternativas que reducen la emisión de contaminantes. En el caso de los adhesivos, se ha optado por los pegamentos en base acuosa y los 100% sólidos o termofusibles.

Los adhesivos termofusibles, también son llamados colas en caliente o "hot melts", y son materiales termoplásticos sólidos a temperatura ambiente, tienen un comportamiento plástico si se eleva ligeramente la temperatura, y se vuelven líquidos a la temperatura de aplicación, que oscila entre los 120 y 215°C, dependiendo de la sensibilidad del sustrato a unir, mientras que la temperatura de  fusión se encuentra alrededor de los 40°C por debajo de la temperatura de aplicación. El tiempo abierto, que se define como el tiempo que transcurre desde que se aplica el adhesivo, hasta que se endurece, puede ser de unos cuantos segundos hasta varios minutos.

Pueden estar formulados por una o más resinas de base elastomérica o poliolefínica y algunos aditivos que modifican algunas características especiales. Dentro de productos contenidos en los adhesivos termofusibles podemos encontrar:

·         Cauchos termoplásticos: proporcionan fuerza cohesiva interna.
·         Resinas: proporciona fuerza de unión adhesiva.
·         Aceites o resinas líquidas plastificantes: modifican la viscosidad (fluidez).
·         Ceras: regulan el tiempo abierto.
·         Plastificantes: reducen la temperatura y el tiempo para que ocurra la fusión.

La presencia de los plastificantes facilita la aplicación del adhesivo sobre superficies complicadas para el acondicionamiento previo, por lo que son muy usados en superficies porosa o agrietadas que son difíciles de limpiar o desengrasar, y además la unión es muy resistente a condiciones de calor, luz y humedad, se caracterizan por dureza y tenacidad notables.

Otra característica de los pegamentos hot-melt, es la presencia de alta pegajosidad “tack” y buena fluidez, o relativamente baja viscosidad durante su aplicación. Los adhesivos termofusibles se pueden dividir en dos grandes grupos: los sensibles a la presión (PSA) y los no sensibles a la presión (No-PSA). Los hot-melt PSA mantienen el tack aún en frío y son productos más o menos blandos y elásticos, mientras que los No-PSA están destinados en general a la industria del embalaje.

Aunque los adhesivos hot-melt proveen de una buena adhesión en superficies difíciles, la calidad del pegado  final dependerá de tres factores:

·         Resistencia a la temperatura, ya que estos adhesivos muestran cristalización a las bajas temperaturas, por lo que se fragilizan. Para asegurar un pegado satisfactorio,  se debe tomar en cuenta la Tg del adhesivo y la temperatura de aplicación, encontradas ambas en las fichas técnicas.

·        Cantidad de adhesivo aplicado, tomando en cuenta que una cantidad mayor de pegamento conserva mejor el calor, y así se asegura que el adhesivo estará a mayor temperatura en el momento de la unión, lo que aumenta a resistencia del pegado.

·         Tiempo abierto de pegado, si la unión de los sustratos no se realiza rápidamente, la resistencia y eficacia del pegado disminuirá, y el adhesivo se habrá enfriado por debajo del nivel que garantiza un buen encolado, lo que se conoce como pegado o encolado en frío,  y aunque los resultados iniciales suelen ser aceptables, el pegado se puede deteriorar en las siguientes 24 horas hasta un nivel considerado inaceptable.

En general, además de tomar las consideraciones de las fichas técnicas del pegamento, es recomendable realizar pruebas de eficacia al adhesivo para comprobar que cumple con los requerimientos, probando temperaturas y cantidad de aplicación, así como el tiempo abierto.

viernes, 6 de marzo de 2015

IMPORTANCIA DE LA ENERGÍA SUPERFICIAL DEL SUSTRATO E INFLUENCIA DE ÉSTA EN LA HUMECTACIÓN DEL ADHESIVO.

Por: Marcela Correa


Uno de los aspectos esenciales para la consecución de una unión correcta (hablando de superficies lisas) es el contacto físico del adhesivo con el sustrato. De forma simplificada podemos decir que la energía superficial nos relaciona el estado de los electrones superficiales, es decir, si éstos tienen una energía de excitación alta, si están siendo solicitados en varias direcciones por átomos cercanos, o si están en reposo, deduciéndose que las superficies con baja energía superficial no son polares, mientras que aquellas que presentan una energía alta, son generalmente polares.

Así los líquidos, solo mojarán sólidos cuya energía superficial sea superior a la suya propia,
es el caso, por ejemplo, del agua que moja bien una superficie metálica, pero no lo hace en sobre una superficie de polietileno.  Si colocamos una gota de adhesivo sobre una superficie limpia y plana, obtenemos, que en corto tiempo las orillas de la gota forman un ángulo de contacto con la superficie del sólido. Este ángulo de contacto, da la afinidad del adhesivo con el sustrato, de modo que si la gota del adhesivo se extiende en una película delgada con un ángulo de contacto cero, no deja duda alguna de que el adhesivo a mojado bien al sólido, y está en intimo contacto con él. Por el contrario si la gota no se extiende sobre la superficie, o incluso, se retrae elevando el ángulo, nos indica la poca o nula afinidad de este adhesivo con el sustrato.

El problema que se plante con las superficies no mojables, se puede solucionar modificando su estructura superficial para incrementar la polaridad y la energía superficial hasta el punto en que sea posible el mojado por el adhesivo.

Un especial cuidado se debe de tener con superficies contaminadas con silicona. Este producto confiere a la superficie una energía muy baja, que no solo impide el mojado del adhesivo, si  no que rechaza a los productos limpiantes. La razón está en la elevada estabilidad química y al calor de las siliconas, que las hace virtualmente imposibles de desplazar con los procedimientos usuales de limpieza superficial.

En resumen, si un adhesivo no alcanza un ángulo de contacto bajo al aplicarlo sobre una superficie lisa, el problema puede residir en el sustrato, por encontrarse su superficie no preparada convenientemente (oleosa, con polvo, etc.), o bien, que el adhesivo no tenga afinidad, o se encuentre muy viscoso, lo que impide que pueda fluir rápidamente. Un método para determinar donde reside el problema, consiste en colocar una gota de agua destilada o un solvente orgánico (benceno), sobre la superficie y medir el ángulo de contacto, recordemos que entre más pequeño sea el ángulo, mejor mojabilidad e interacción entre el adhesivo y el sustrato.