ADHESIVOS DE FUSIÓN EN CALIENTE (HOT- MELT)

Por: Marcela Correa

Una gran parte de las resinas termoplásticas pueden utilizarse como adhesivos de fusión en caliente o adhesivos hot-melt, debido a que son materiales 100% sólidos, no contienen agua ni solvente. La aplicación de calor hace que éste se funda, poniéndose en contacto con la superficie del material a unir y produciéndose un alto grado de humectación entre el adhesivo y el adherente. Este tipo de adhesivos se aplica a una temperatura que oscila entre los 120°C y 215°C, dependiendo de la sensibilidad al calor de los materiales a unir, el tiempo abierto (tiempo que transcurre desde que un adhesivo Hot-melt se aplica hasta que deja de tener un encolado satisfactorio) oscila entre unos pocos segundos o hasta a varios minutos.

Usualmente, estos adhesivos, tienen varios componentes adicionales a la resina base, como son: plastificantes, extendedores, antioxidantes, etc. De los tipos de resina podemos mencionar el polietileno, el polipropileno, poliamidas, acetatos de polivinilo, poliestireno y polivinil acetales, y su presentación comercial puede ser variada, desde barras delgadas, cordones continuos, gránulos, en pastillas cilíndricas, en películas, etc. Su utilización viene muy determinada por razones de producción, tanto por el tema de costos como por la simplicidad y la necesidad de procesos rápidos, siempre y cuando se prevea, un alto grado de automatización, que este acorde con la rapidez de aplicación de estos adhesivos. Son de gran utilidad en procesos dentro de la industria textiles, sobre todo en procesos de laminación.

Uno de los polímeros base más usado, en la formulación de adhesivos para el embalaje y ensamblaje de productos, es el etileno vinilo acetato (EVA). Es económico, y tiene un rango de temperatura útil que oscila entre los -30°C y los 80°C. Es un polímero termoplástico conformado por unidades repetitivas de Etileno y Acetato de Vinilo, se obtiene por la copolimerización de éstos. Las propiedades de este polímero, dependen fundamentalmente del peso molecular del polímero y del contenido de acetato de vinilo. A mayor peso molecular se obtiene mayor polaridad y menos capacidad de cristalizarse. Un aumento de la fracción de acetato de vinilo mejora las propiedades ópticas, la flexibilidad y la soldabilidad al reducir el punto de reblandecimiento y empeora la inercia y disminuye la capacidad de cristalizarse.

Algunas de las aplicaciones son:

·         Suela de zapatos.

·         Calzado (sandalias de uso diario o de baño).

·         Juguetes.

·         Adhesivos termofusibles.

·         Colchonetas.

·         Artículos para el hogar.

·         Parte trasera de los paneles solares fotovoltaicos.

En este tipo de polímeros (EVA) a medida que varía la concentración de acetato de vinilo, podemos obtener diferentes propiedades y con esto aplicaciones:

Si tiene un 45% de acetato de vinilo (proporción molar), se comporta como el caucho. Vulcaniza con peróxidos.

Si tiene 35% de acetato de vinilo, da lugar a resinas flexibles, soluble en tolueno y benceno a temperatura ambiente. Densidad 0.95 gr/cm3. Aplicación en adhesivos y aditivos de ceras.

Si tiene 10-15% de acetato de vinilo, el producto es similar al PVC plastificado. Se usa para recubrimientos y adhesivos.

Con 3% de acetato de vinilo, es un polietileno de baja densidad modificado, con mayor flexibilidad, menor dureza y mayor brillo superficial en films. 

HUMEDAD EN MUROS: MEDICIÓN Y PREVENCIÓN

POR: MARCELA CORREA

Una casa, un edificio o cualquier construcción puede tener filtraciones de agua por estar expuesta al medio y a sus cambios atmosféricos, ésta puede filtrase por el techo o muros que la constituyen. La humedad puede ser producida por la lluvia y entrar por los poros, por capilaridad o grietas presentes en ellos o por condensación. Este tipo de humedad se produce cuando el agua contenida en el aire en forma de vapor se acumula en los elementos más fríos de una vivienda, dado que las bajas temperaturas favorecen este tipo de humedad, ésta se presenta en forma estacional, preferentemente en invierno y en ambientes húmedos como cocinas, baños, lavaderos o lugares mal ventilados. Estos tipos de humedad influyen negativamente en el confort, dado que puede producir hongos y mohos en las paredes que generan un olor muy fuerte, así como también facilitan la proliferación de bacterias e insectos. Por otra parte, se incrementa el riesgo de contraer enfermedades, especialmente del tipo bronco pulmonar. Por último, se provoca una disminución de la resistencia térmica, aumentando las pérdidas caloríficas, lo que genera un mayor gasto en la calefacción.

Existen diferentes métodos regulados para determinar la humedad contenida en los materiales utilizados en la construcción, la mayoría de éstos se realiza en laboratorio y se utiliza para cada material por separado. Lo más interesante es determinar la humedad de los muros sin sacar una muestra de un elemento ya que ésta es destructiva y molesta para una casa habitada.

Con el paso de los años se han utilizado los avances tecnológicos para construir elementos que sean capaces de medir la humedad en muros sin ser destructivos. Es el caso de los instrumentos en el que utilizan microondas y su funcionamiento se basa en que las moléculas de agua que pueden ser polarizadas, al aplicar un campo electromagnético alterno, comienzan a rotar con la frecuencia de dicho campo. Este efecto se identifica mediante la magnitud de la constante dieléctrica K_e y en el caso del agua es tan acentuado que dicha constante es muy alta, tiene un valor aproximado de 80. La constante de la mayoría de los sólidos, entre ellos los materiales de construcción, es muchísimo menor del orden de 2 a 10. Por lo tanto, lo que se mide es la diferencia de constante, por lo que es posible incluso detectar pequeñas cantidades de agua.

Hay instrumentos de este tipo que pueden realizar mediciones de hasta 80 cm de profundidad, que son de gran ayuda para determinar posibles problemas de humedad, ya que éstos muchas veces se originan en el interior del muro y solo son observables en la superficie cuando el daño ya es de mayor magnitud. Por otra parte este tipo de mediciones permite reconocer una distribución de humedad, lo que puede arrojar como conclusión el lugar desde donde se está originando el problema.

Este tipo de problemas puede ser prevenido mediante la aplicación de impermeabilizantes en dispersión acuosa (acrílicos) reforzados con fibras, presentando buenas propiedades como: excelente adhesión, alta flexibilidad y resistente una vez seca, larga duración y resistente en condiciones climáticas extremas, puede ser fibrado, no requiere tela de refuerzo y es resistente a los rayos UV.

NANOTECNOLOGÍA EN IMPERMEABILIZANTES: REDUCCIÓN DE LA POLUCIÓN DEL AIRE

Por: Marcela Correa

La contaminación del aire generada por las emanaciones de gases debido al marco de sus procesos productivos de la industria o por las actividades habituales del hombre, ha despertado una gran preocupación debido a que está alterando nuestros ecosistemas, afectando directamente al ser humano, ya que estos compuestos son tóxicos. Por tanto, se está buscando el aprovechamiento de algunos productos para hacerlos más funcionales, y con ello puedan contribuir a la reducción de la polución (VOC, NOx) del aire. En los últimos años, se ha invertido a la investigación de la nanotecnología aplicada a impermeabilizantes, ya que éstos se encuentran durante grandes periodos de tiempo expuestos al medio, nos protegen de la humedad, y si poseen la propiedad de ser térmicos, también pueden contribuir al ahorro de energía. Es por ello que se está haciendo uso del proceso de fotocatálisis heterogénea, la cual consiste en la degradación de los contaminantes a través de la utilización de catalizadores (óxidos semiconductores) y radiación ultravioleta, para poder generar radicales libres que realicen la oxidación de dichos contaminantes. Uno de los catalizadores con mayor utilización es el TiO2, el cual, debido a sus nano partículas cristalinas, presenta grandes áreas superficiales y actividad catalítica.

En la fotocatálisis heterogénea los fotones solares son absorbidos por el catalizador (TiO2), generando un par electrón-hueco que conlleva a nuevos procesos, principalmente de oxidación por la excitación de un semiconductor. En esta segunda etapa es donde se utilizan compuestos de baja energía y con alto poder oxidante, para obtener así una  descontaminación o desinfección. Este tipo de reacciones pueden ocupar un amplio rango del espectro solar tanto como sea posible. Además, se pueden realizar en distintos medios como en fase gaseosa, fases líquidas orgánicas o disoluciones acuosas.

El TiO2 posee dos fenómenos foto inducidos: la fotocatálisis y la hidrofobia. El fenómeno de fotocatálisis se debe a que TiO2 es un semiconductor que posee una banda de gap de 3.0 eV, gracias a la cual la luz ultravioleta realiza la fotocatálisis heterogénea. Los electrones generados por esto, reaccionan con el oxígeno molecular (O2) para producir aniones radicales de súper óxido (O2-) y los agujeros reaccionan con el agua para generar radicales hidroxilo (OH). Estos dos tipos de radicales trabajan en conjunto para la descomposición de compuestos orgánicos.

Debido a las propiedades obtenidas por el Dióxido de Titanio como catalizador, se están elaborando investigaciones para dar lugar a un material compuesto con base a resinas acrílicas reforzado con nano partículas de TiO2, siendo la finalidad de uso de este material una función impermeabilizante con acción fotocatalítica.

EMULSIONES VINÍLICAS EN ACABADOS TEXTILES

Por: Marcela Correa

Las telas que han de usarse para la elaboración de prendas, durante su proceso de fabricación pasan por muchas instancias, una de ellas es el acabado. El objetivo principal del acabado es aumentar la funcionalidad de la tela al que también le da, un valor agregado. El acabado de las telas es un proceso que se realiza para modificar su tacto, apariencia o comportamiento, ya que durante la hilatura, lavada y teñido de las fibras, éstas van perdiendo sus ceras y grasas naturales.

La industria textil hace uso de resinas sintéticas para la aplicación de los aprestos sobre las fibras textiles, actuando como meros agentes de recubrimiento externo, o como sustancias capaces de modificar la estructura interna de la fibra. El que una resina actúe como agente de recubrimiento externo o como modificante de la estructura molecular de la fibra textil, es un aspecto que viene condicionado por la relación existente entre las magnitudes moleculares de los constituyentes de la resina, y de la magnitud del canal intermicellar de la materia textil sobre la cual se aplica esa resina. Las moléculas de los polímeros que constituyen las fibras textiles están distribuidos de dos formas; como polímeros ordenados formando mallas cristalinas, o de forma desordenada como constituyentes amorfos de la fibra. Las mallas cristalinas son impenetrables a la mayoría de los compuestos químicos que no reaccionan con la fibra cuanto mayor es la magnitud molecular de éstos, mientras que el constituyente amorfo (denominado también canal intermicellar), se deja atravesar por todas aquellas sustancias cuya magnitud molecular sea inferior al suyo en el estado o solución en que aplicamos la sustancia a la fibra.

Uno de los polímeros que más se utiliza como recubrimiento externo son las resinas vinílicas en emulsión, al ser solubles en agua, o en soluciones alcalinas, lo cual facilita el método de aplicación sobre el tejido. El núcleo fundamental de esta familia de resinas es el etileno, el cual puede dar diferentes compuestos de sustitución que polimerizados por el procedimiento de emulsión del monómero producen unos polímeros cuyas emulsiones acuosas son expedidas para aplicarlas sobre las materias textiles. La naturaleza del sustituyente informa de manera decisiva las propiedades del polímero y de sus acabados. Así los polímeros hidrocarbonados saturados cuyo representante más calificado es el polietileno, son químicamente inertes, no se humedecen, presentan una película brillante, transparente, resistente, elástica y muy termoplástica, para la obtención de zarazas brillantes, o como adhesivos de tejidos.

La presencia de uno o dos átomos de cloro produce los correspondientes cloruros de poli-vinílico o de polivinilideno cuyas películas resultan rígidas y quebradizas, lo cual ha motivado el empleo de copolímeros de cloruro y acetato de vinilo que dosificados en proporciones variables, dan origen a películas más o menos rígidas con grado variable de cuerpo, que hace de estos copolímeros unos auxiliares extraordinarios en el campo de los aprestes permanentes, en donde se quiere conseguir artículos con cuerpo y cuyo grado de rigidez sea variable. Al aumentar el número de grupos de acetato, la película se hace menos rígida. El caso extremo viene dado por el empleo de acetato de polivinilo que produce  acabados de mucho cuerpo con poca rigidez. El empleo de  estos polímeros como agentes para conferir cuerpo a los tejidos, resulta más caro que cuando se utilizan los aprestos tradicionales  a base de féculas, dextrinas, colas, etc.; y la duración de los acabados es superior. Además se consiguen acabados sobre artículos de rayón viscosa o lana, (que no es posible obtener con los aparatos corrientes) sobre todo cuando se requiere dar bastante cuerpo a un artículo sin conferirle mucha rigidez.

RECUBRIMIENTOS ADECUADOS SEGÚN SOPORTE DE CONSTRUCCIÓN

POR: MARCELA CORREA

Dentro de las construcciones ya sea industriales o habitacionales se tiene una gran variedad de materiales, éstos deben de tener ciertas propiedades: resistencia mecánica, diseñados para soportar presiones, deben de tener cierta flexibilidad, etc. Pero también están expuestos a diferentes condiciones atmosféricas; agua, las sales (eflorescencias), la alcalinidad, etc., y es un hecho que deben de ser protegidos con un recubrimiento, que además les otorgue un aspecto estético. Estas medidas deben de tomarse en cuenta antes de que aparezca cualquier daño o cualquier infiltración de agua, es decir  para prevenir daños en la construcción. Hay que tener en cuenta que en construcciones nuevas es recomendable esperar 180 días para muros interiores y 90 días para los exteriores, para poder pintar o impermeabilizar.

Ahora bien dependiendo de las características del soporte por el que esté hecha la construcción, se requiere que las pinturas a ocupar ofrezcan ciertas propiedades para protegerla del medio.

·         Si el soporte es cemento (enfoscados, hormigones, bloques…etc.) se caracteriza por una textura áspera, porosidad variable, gran dureza, resistencia mecánica, poca flexibilidad, resistencia a la intemperie, carácter alcalino y contenido en sales (eflorescencia). Las características de la pintura a ocupar deben ser: capacidad para saturar y bloquear poros, impermeabilidad al agua y transpirable al vapor, resistente a los álcalis del cemento. Los tipos de pintura a ocupar son: acrílicas, plásticas al clorocaucho, entre otras.

·         Si el soporte es yeso y escayola: Este sustrato se caracteriza por ser superficies blandas, porosas y absorbentes, poca resistencia al agua (se emplean en interiores), buena adherencia, incombustibles, comportamiento químico neutro. Las características de las pinturas a ocupar son: dureza y resistencia al uso, impermeabilidad al agua y lavabilidad. Los tipos de pintura a ocupar son: pinturas acrílicas (recordemos que este tipo de pinturas son muy duras), esmaltes acrílicos e esmaltes sintéticos, con imprimación previa para ambos.

·         Elementos cerámicos (ladrillos): Superficies con microporos finos, presencia de sales solubles, alcalinidad procedente del mortero de unión. Las características de la pintura deben de ser: impermeabilidad al agua y permeabilidad al vapor, buena adherencia y resistencia a los álcalis del mortero. Los tipos de pintura son: Para proteger sin alterar el aspecto, los barnices hidrofugantes o barnices sintéticos con imprimación de base.

Para sustratos de madera: Estos sustratos se caracterizan por ser relativamente blandos y flexibles, porosidad y desigualdad entre zonas. Sufren importantes cambios de volumen, pueden sufrir ataques de mohos y hongos, degradables por la acción solar y son combustibles. 

Las características generales de la pintura son: impermeabilidad al agua y permeabilidad al vapor, flexibilidad para soportar cambios de volumen de la madera, protección fungicida e insecticida. Para aplicación en exteriores deben de contener filtros solares, para interiores deben de ser resistentes al lavado.                                                                                                            

Los tipos de pintura a ocupar para exteriores según el acabado son: 

· Para acabados opacos: esmaltes sintéticos, acrílicos (al agua) y de poliuretano. 

· Para acabados transparentes: barnices sintéticos (con protección solar), acrílicos (al agua) y de poliuretano.                                                             

Los tipos de pintura para interiores según el acabado son: 

· Para acabados opacos: esmaltes sintéticos, grasos, acrílicos (base agua) y de poliuretanos. 

· Para acabados transparentes: Barnices sintéticos, grasos, acrílicos (al agua) y de poliuretano.

ADHESIVOS ALTERNATIVOS CON BAJO CONTENIDO DE VOC’S EN LA INDUSTRIA DEL CALZADO

Por: Perla Itzel Alcántara Llanas

En la actualidad se pueden encontrar distintas clasificaciones para los adhesivos, por ejemplo, se pueden clasificar dependiendo del tipo de vehículo portador, o del tipo de curado.

Los adhesivos en solución son aquellos que tienen un solvente orgánico como vehículo portador, el cual se evapora durante el curado. Estos subproductos de reacción denominados VOC’s son causantes del aumento de la contaminación ambiental y además, ponen en riesgo la higiene y seguridad laboral, por lo que recientemente se han buscado alternativas y están siendo desplazados por adhesivos base acuosa, principalmente. Los solventes más utilizados en este tipo de adhesivos son hidrocarburos alifáticos y aromáticos, cetonas, ésteres, alcoholes e hidrocarburos clorados.

Por su parte, los adhesivos de base acuosa o dispersión tienen agua como vehículo portador, y forman precisamente una emulsión o dispersión de las partículas del adhesivo (polímero) en un medio acuoso. Dependerá del tamaño de la partícula si la mezcla de polímero-agua se comporta como emulsión (si el tamaño es microscópico) o dispersión. La mayoría de los adhesivos en base acuosa necesitan de temperaturas de hasta 100°C para la evaporación del agua, aunque pueden ser adicionados ciertos catalizadores para reducir la temperatura de curado, o bien, la acción de radiación (UV) acelerará el endurecimiento.

Actualmente, los adhesivos base acuosa presentan mucho interés en la industria del calzado debido a su nula toxicidad y a su gran similitud con los adhesivos base solvente en cuanto al tipo de proceso que se requiere y a los tipos de polímeros que se pueden utilizar.

En cuanto a su utilización en la industria del calzado, los adhesivos en emulsión tienen ciertas ventajas frente a los adhesivos en solución, por ejemplo, los adhesivos en emulsión tienen un mayor contenido de sólidos por lo que tienen mayor rendimiento, son amigables con el medio ambiente y con la higiene y seguridad laboral, no son tóxicos, ni inflamables y son de fácil aplicación. Como es de esperarse tienen también ciertos inconvenientes, tales como que es necesario mayor tiempo de secado a temperatura ambiente o la necesidad de utilizar catalizadores o temperaturas superiores para reducir el tiempo de curado, tienen relativamente baja estabilidad a bajas temperaturas, son sensibles a ciertos compuestos y en general tienen un costo más elevado, sin embargo, tienen un rendimiento mayor.

Los adhesivos en base acuosa son muy versátiles, y se pueden encontrar en muchas presentaciones, sin embargo, las más importantes para la industria del calzado son el látex natural o sintético, los adhesivos de policloropreno en dispersión y los adhesivos de poliuretano en dispersión.

El látex es principalmente poliisopreno, es decir, caucho natural o sintético en dispersión acuosa, que presenta un tack adecuado, tiempos abiertos relativamente altos, pegado inmediato y posible aplicación a pieles, textiles y materiales sintéticos sin riesgo de endurecimiento, y un contenido de sólidos del 50-60%. Estos adhesivos son utilizados principalmente en la preparación de los cortes del calzado.

Por su parte, los adhesivos de policloropreno tienen mayor tack que el látex, pero menor tiempo abierto, son de alto rendimiento y secado muy rápido debido a su alto contenido de sólidos, son utilizados para la preparación de cortes, colocación de plantillas, unión entre el corte y suela, entre otros.

Finalmente, los adhesivos de poliuretano, al igual que los de policloropreno tienen tack elevado, y un alto contenido de sólidos, son aplicados principalmente en la unión corte-piso.

ADHESIVOS FLEXIBLES

Por: Perla Itzel Alcántara Llanas

Dentro de la gama de adhesivos que existen en el mercado, se encuentran los adhesivos flexibles, que normalmente son utilizados en el sellado de juntas o uniones estructurales. Tienen como principales características una elevada capacidad impermeable, y  pueden ser aplicadas en capas de grandes espesores sin que afecte su resistencia mecánica o que comprometa la adhesión de los sustratos.

Los adhesivos flexibles más importantes utilizados en el sellado son las siliconas, los poliuretanos y los silanos modificados, y normalmente se encuentran de manera viscosa antes de su curado, el cual puede manifestarse de dos formas, dependiendo del tipo de sistema adhesivo que se tenga. Existen los sistemas RTV-1 y RTV-2, nomenclatura que se refiere a un sistema de vulcanización a temperatura ambiente (por sus siglas en inglés: Room Temperature Vulcanizing), de uno o dos componentes.

Para el caso de los sistemas RTV-1, en los que solamente se tiene un componente, el proceso de curado se lleva a cabo al reaccionar el polímero con la humedad del ambiente, por lo que en la superficie del adhesivo se empieza a formar una capa rígida o “piel”, y conforme avanza la polimerización en la superficie se reduce la velocidad de curado en la parte más interna del adhesivo, debido a que el adhesivo se vuelve cada vez más impermeable, por lo que la polimerización de profundidad estará controlada por la difusión, que dependerá del tiempo y la humedad.

Los sistemas RTV-2 constan de una resina polimérica y un catalizador que controlará la polimerización. La eficacia del curado dependerá de la dosificación del catalizador, por lo que se prefiere este tipo de adhesivos en líneas de producción industriales.

Una característica notable de las siliconas es que después de su curado se generan subproductos de reacción, como pueden ser aminas, alcoholes, oximas o ácido acético. Éste último puede ser corrosivo en sustratos de cobre. En general, las siliconas ofrecen alta adhesividad en una amplia variedad de sustratos, buenas propiedades eléctricas, son impermeables y resistentes a los rayos UV, tienen alta estabilidad térmica, alcanzando temperaturas de trabajo de entre -55° a 250°C y hasta 350°C en formulaciones especiales. Sin embargo, no pueden ser pintadas y no tienen muy buena estabilidad térmica frente a los aceites o compuestos clorados.

Por su parte, los poliuretanos de dos componentes polimerizan a partir de la combinación de isocianatos con polioles o aminas, y se caracterizan por tener altas velocidades de curado. Sin embargo, tienen baja mojabilidad sobre el sustrato, por lo que por lo general se requiere de imprimaciones a base de poliuretanos para actuar como interfase entre adhesivo y sustrato. En el caso de los poliuretanos, es notable la estabilidad química, su flexibilidad entre -40° y 80°C y además pueden ser pintados. No obstante, en ciertas industrias suele ser descartado su uso debido a los isocianatos, por lo que en la actualidad están siendo desplazados por los silanos modificados. Los silanos modificados son adhesivos relativamente recientes, y pueden distinguirse dos tipos básicos, silanos modificados de poliéter y de poliuretano; los primeros son más flexibles y elásticos, en comparación con los de poliuretano. Sin embargo sacrifican resistencia. En general los silanos modificados pueden ser pintados, presentan alta resistencia a los rayos UV y pueden ser aplicados sobre una muy amplia variedad de sustratos. Actualmente los silanos modificados representan ser una buena opción cuando se requieren adhesivos que no comprometan la seguridad laboral o el cuidado del medio ambiente.