Resumen de Optimización de recubrimientos de resina epoxi sobre piedra natural mediante ingeniería de superficies
En esta tesis se estudia el proceso de resinado de la piedra natural desde un enfoque de ingeniería de superficies. El tratamiento de resinado de la piedra consiste en aplicar productos en estado líquido que penetren en la superficie porosa y reaccionen generando una fase continua que consolide la superficie e incluso refuerce mecánicamente la piedra. Con esto se pretende fundamentalmente evitar roturas y fracturas del material.
El objetivo de partida de la tesis era, por un lado, investigar los posibles mecanismos de adhesión en el sistema piedra – resina seleccionado y, por otro lado, analizar la influencia de tres parámetros de gran relevancia práctica en el proceso industrial de resinado: la rugosidad superficial del sustrato, la viscosidad y pureza del polímero principal de la resina y el espesor del recubrimiento.
El sustrato seleccionado consiste en piedra natural de la variedad Crema Marfil, por considerarse un modelo de experimentación de material pétreo frágil en el que se puede manifestar cualquier avance técnico de consolidación y de refuerzo.
Como resina se ha seleccionado una epoxi, por ser el sistema de recubrimiento de mayor poder adhesivo y versatilidad en la actualidad. Concretamente, se ha seleccionado un sistema con una resina compuesta por 2,2-bis[4-(2,3 epoxi propoxi) fenil]propano (DGEBA) en un porcentaje mayor al 95% y con un endurecedor o agente de curado que es una poliamina cicloalifática modificada.
Inicialmente, El material Crema Marfil se caracterizó mediante una serie de procedimientos estandarizados para la determinación de las propiedades físico – químicas que se consideran relevantes para los procesos de adhesión: absorción de agua a presión atmosférica, resistencia a la abrasión, resistencia a la flexión bajo carga concentrada y resistencia al hielo / deshielo. Posteriormente, se prepararon nueve lotes de probetas de piedra Crema Marfil con distinto grado de rugosidad superficial, que se extrajeron de diferentes puntos de una línea de pulido industrial, abarcando desde el calibrado (acabado rugoso) hasta el acabado pulido brillante (acabado casi perfectamente liso). Se realizaron ensayos para la determinación de propiedades relacionadas con la superficie de las muestras: rugosidad y topografía, mojabilidad y ángulo de gota, y absorción volumétrica superficial. Adicionalmente, se ha realizado microscopía SEM para describir la superficie del sustrato en sus diferentes estados de rugosidad desde un punto de vista cualitativo.
Las propiedades reológicas de la resina epoxi utilizada como recubrimiento se determinaron por viscosimetría.
Para el resinado se utilizaron dos formulaciones epoxi diferentes: resina pura y resina diluida con reactivo diluyente del tipo glicidil éter (15% en peso). La viscosidad se determinó para las dos formulaciones, en presencia y ausencia de endurecedor.
Una vez caracterizados el sustrato y la resina epoxi, se procedió a recubrir con resina las probetas de piedra con distinto acabado superficial, obteniéndose un recubrimiento de espesor constante de 0,15 mm. Este proceso se llevó a cabo con las dos formulaciones de resina, pura y diluida al 15%. Por otra parte, para un determinado acabado superficial, se aplicó la resina diluida generando diferentes espesores de recubrimiento para estudiar así su efecto en la adhesión.
Sobre cada probeta de piedra natural recubierta se colocó una sufridera cilíndrica de 2 cm de diámetro utilizando como adhesivo la resina epoxi. Las muestras resultantes se sometieron a un ensayo de arrancamiento (‘pull-off’) del que se extrajeron dos parámetros: el valor de resistencia a la adhesión sustrato / resina y el porcentaje de rotura cohesiva que aparece en la sección de la sufridera después del arrancamiento.
Una vez obtenidos los parámetros descritos, se analizó la influencia del acabado de la piedra natural, caracterizado a través de la rugosidad superficial obtenida por perfilometría, en las siguientes propiedades: ángulo de gota, absorción volumétrica superficial, resistencia a la adhesión y porcentaje de rotura cohesiva (para las dos formulaciones de resina). Adicionalmente, se analizó la influencia del espesor en la adhesión sustrato / resina.
