Relación entre formulación y propiedades adhesivas de resinas epoxi en piedra natural

Resum

La realización de esta Tesis Doctoral ha sido consecuencia de un estudio llevado a cabo durante varios años en las instalaciones de la Fundación Centro Tecnológica Andaluz de la Piedra, Macael (Almería). La piedra natural es un material heterogéneo que presenta características y calidades muy diversas. Para mejorar su porcentaje de aprovechamiento en fábrica, minimizando roturas y desperdicios, muchos de los materiales que se utilizan son reforzados utilizando adhesivos termoestables, principalmente resinas epoxi y poliéster. Cuando se buscan mejores propiedades de adhesión lo más usual es la utilización de resinas epoxi, pero en el sector de la piedra natural aún existe un gran desconocimiento sobre el comportamiento de las resinas epoxi en las superficies pétreas. Por ello, la realización de este trabajo de tesis trata de investigar cómo actúan estas resinas sobre la piedra y la relación existente entre formulación y propiedades. Uno de los puntos significativos de este trabajo es, que se ha centrado en el comportamiento de las resinas tras someterlas a un envejecimiento acelerado de temperatura y humedad, ya que los procesos de producción de la piedra natural son siempre bajo estos condicionantes. Las técnicas de producción como el corte, pulido… se realizan con equipos que trabajan con esfuerzos mecánicos, que generan calor sobre la superficie resinada de la piedra y que se refrigeran con agua. En este trabajo se ha estudiado la influencia de diferentes parámetros de la formulación de resinas epoxi en la adhesión. Los parámetros estudiados en la formulación de las resinas epoxi han sido los siguientes: - Relación entre resina epoxi EP1 y endurecedor EN1 (estequiométrica, 10% en peso en exceso). - Incorporación de diferentes cantidades (5, 10, 15% en peso) de diluyente reactivo R1. - Incorporación de promotores de la adhesión (epoxi silano, GPMS, y amino silano, APS) en diferentes proporciones (1-3% en peso). - Incorporación de cargas inorgánicas : o Sílice pirogénica SP, (0,5-1 % en peso). o Carbonato cálcico micronizado CC (1-2% en peso). o Mezclas de sílice pirogénica y carbonato cálcico micronizado (1SP+1CC y 0,5SP+2CC % en peso). Para estudiar cómo afectan estos parámetros de la resina epoxi en su aplicación a piedra natural se han empleado diferentes técnicas experimentales. Se han evaluado los componentes de las formulaciones mediante el estudio de viscosidad de los mismos y el ángulo de contacto de las formulaciones con la superficie pétrea; el proceso de polimerización de los adhesivos epoxi mediante el estudio reológico; la caracterización de los adhesivos epoxi polimerizados mediante las técnicas de espectroscopia infrarroja, análisis termogravimétrico y calorimetría diferencial de barrido y la adhesión de los adhesivos epoxi a piedra natural antes y tras realizarse los ensayos de envejecimiento acelerado mediante ensayos de resistencia a la flexión bajo carga concentrada. Los resultados más relevantes obtenidos de este trabajo han sido los siguientes: - Las formulaciones con relación estequiométrica de resina endurecedor presentan un mejor comportamiento frente al envejecimiento. - La inclusión de un 5% de diluyente reactivo mejora el comportamiento frente al envejecimiento. - La adición de promotores de adhesión disminuyen los valores de adhesión pero presentan un gran comportamiento frente al envejecimiento. - La adición de cargas minerales estabiliza el comportamiento de las formulaciones y homogeniza la heterogeneidad de los materiales pétreos.