Recubrimientos espoxi-sílice pirogénica como refuerzo de mármol marrón emperador

Résumé

Resumen Los mármoles comerciales más importantes de la Comunidad Valenciana son el mármol Crema Marfil, Rojo Alicante y Marrón Emperador, todos ellos explotados en los centros marmolistas de Novelda en la provincia Alicante. Son materiales de elevado valor estético, no obstante, poseen una baja cohesión, y en consecuencia unas pobres propiedades mecánicas. Adicionalmente, el proceso de obtención de baldosas de mármol, denominado elaboración del mármol, es mecánicamente muy exigente, sobre todo en las etapas de pulido y transporte. Por tanto, durante la elaboración del mármol se produce un elevado número de roturas de piezas de mármol (hasta el 50% de la producción en algunos de los casos). Esta fractura de baldosas constituye una importante pérdida económica que se traduce en un aumento del precio final del mármol además de constituir un problema medioambiental. Para paliar esta situación, el sector del mármol ha aplicado tradicionalmente distintos consolidantes, orgánicos e inorgánicos, a la piedra natural sin embargo, este es un área que continúa en desarrollo tras la búsqueda de nuevos materiales que refuercen mecánicamente a la piedra de manera más eficiente sin afectar a su estética natural. En anteriores trabajos de investigación, tesis de licenciatura y tesis doctorales, realizados en el Laboratorio de Adhesión y Adhesivos de la Universidad de Alicante se han investigado en profundidad sistemas poliméricos sencillos como resinas de poliéster insaturado o resinas epoxi aplicados como recubrimientos de piedra natural. Estas investigaciones mostraron que el empleo de recubrimientos delgados de estas resinas termoestables mejoraba la resistencia a la flexión y al impacto de diferentes mármoles (Crema marfil, Rojo Alicante y Marrón Emperador) [1, 2]. Sin embargo, existen ciertos aspectos mejorables en el empleo de este tipo de sistemas poliméricos sencillos. Si bien las resinas de poliéster insaturado dotan a las piezas de mármol de una superior resistencia a la flexión y al impacto, también presentan un elevado grado de contracción durante el curado creando tensiones en la interfase mármol-recubrimiento y pudiendo presentar problemas de durabilidad de las uniones a largo plazo. Asimismo, las resinas de epoxi mejoran significativamente la resistencia al impacto y a la flexión de diferentes mármoles, pero requieren hornos para realizar el curado con temperatura y obtener recubrimientos tenaces y resistentes mecánicamente. Considerando que las resinas epoxi son uno de los consolidantes orgánicos más interesantes, dado que tienen la capacidad de formar finas películas duraderas con elevada resistencia mecánica, y que poseen una excelente capacidad de adhesión a una alta variedad de sustratos, se propone en esta tesis el empleo de una resina epoxi como recubrimiento para la piedra natural, concretamente del Mármol Marrón Emperador (MME), para conseguir una mayor consolidación de la piedra y en consecuencia una mejora en sus propiedades mecánicas. Además del endurecedor y la resina epoxi, las cargas son el ingrediente más utilizado en la mayoría de las formulaciones epoxi. La adición de cargas a recubrimientos poliméricos producen materiales híbridos orgánico-inorgánicos cuyas propiedades se balancean entre la resistencia mecánica y flexibilidad de la matriz orgánica y la dureza y estabilidad térmica del refuerzo inorgánico. Asimismo la incorporación de cargas a adhesivos permite el procesado de materiales tecnológicamente más complejos con propiedades mecánicas y térmicas optimizadas. Entre todas las cargas, la sílice pirogénica es sin duda una de las empleadas en las formulaciones de adhesivos y recubrimientos, debido al tamaño nanométrico de sus partículas primarias. La sílice pirogénica como carga en adhesivos imparte viscosidad, tixotropía y pseudoplasticidad, y además, el uso de nanopartículas dispersas en una matriz polimérica mejora la tenacidad, la resistencia al impacto y a la flexión. Si bien se ha estudiado anteriormente el efecto de la incorporación de sílices pirogénicas a resinas epoxi, no se ha descrito su influencia en las propiedades de recubrimientos epoxi aplicados a piedra natural. Considerando estos antecedentes, en esta tesis doctoral se propone la adición de sílices pirogénicas de diferente naturaleza a un prepolímero epoxi para aumentar su viscosidad y evitar el goteo del recubrimiento sobre las tablas de mármol, conferir tixotropía y pseuplasticidad al recubrimiento para facilitar su aplicación, y finalmente mejorar la tenacidad, la resistencia al impacto y a la flexión de los recubrimientos epoxi como consolidantes del MME curados a temperatura ambiente; y así evitar la necesidad de emplear hornos en las líneas de resinado de las marmoleras. Finalmente, según nuestro conocimiento, este trabajo no tiene antecedentes bibliográficos, salvando las publicaciones originadas desde el Laboratorio de Adhesión y Adhesivos de la Universidad de Alicante, a pesar de su extraordinaria relevancia en la industria del mármol, y por consiguiente, es importante realizar un estudio de científico basado en la investigación aplicada para proporcionar soluciones tecnológicamente viables.