27.2 QUÍMICA E INVESTIGACIÓN - ADHESIÓN Y FLEXIBILIDAD: EPO 155

29/07/11

Adhesión y flexibilidad: Epo 155

Cuando en 2005 se introdujo la resina epoxi en el catálogo CTS Epo 155, se pensó que se iba a utilizar en un campo muy limitado: para encolar materiales sujetos a fuertes variaciones dimensionales (relacionadas con cambios de humedad relativa, como en la madera) o bien para unir materiales con coeficientes de dilatación térmica muy distintos. En efecto, en estos casos la utilización de una resina epoxi clásica, rígida, podría conllevar un estrés para la unión, con el daño consiguiente si el material encolado es demasiado débil. El clásico ejemplo es el encolado de un elemento metálico sobre una piedra deteriorada, que a la larga puede presentar microgrietas o deslaminación de la zona de encolado.
 En realidad, en estos años Epo 155 mostró otras interesantes posibilidades de utilización y vamos a describir ahora un estudio comparativo de uso como consolidante para la madera y un ejemplo de uso nada habitual. Recordamos que, como las demás resinas epoxi reticulables en frío, Epo 155 es un producto bicomponente, que debe mezclarse con un endurecedor a base de aminas alifáticas modificadas. En la tabla se resumen sus propiedades:  

         Aspecto de la mezcla EPO 155+K 156
      
Líquido transparente
         Peso específico a 25° Kg/l                                        1,1
         Tiempo de trabajabilidad a 25°C                              30’
         Resistencia a tracción (N/mm2)                               >3,0
         Resistencia a flexión (N/mm2)                                 >3,5
         Resistencia a compresión (N/mm2)                         >5,0
         Viscosidad del sistema a 25°C (mPa.s)                  120-240
         Módulo elástico (N/mm2)                                         1.800
 

Como indica el dato de la viscosidad, la resina es muy fluida y, gracias a esta propiedad, fue examinada en algunos recientes estudios de Enriques et al [1,2], sobre la consolidación de elementos arquitectónicos de madera atacados por hongos.
Además de dos resinas clásicas como Paraloid B-72 (acrílica) y Butvar B-98 (butiral de polivinilo), se examinaron cuatro resinas epoxi de baja viscosidad -entre las cuales precisamente Epo 155-, que se aplicaron sobre muestras de pino marítimo deteriorado por exposición a los hongos de la podredumbre cúbica.
Con varios intervalos de exposición a la acción de los hongos (4, 8 y 12 semanas) se lograron distintos niveles de degradación, que se podían medir mediante la determinación de la pérdida de masa, entre el 3 y el 25%. La aplicación se realizó por inmersión directa en las resinas epoxi, durante 15’, mientras que las dos resinas termoplásticas se disolvieron al 20% en acetona y al 15% en una mezcla de etanolo y tolueno 40:60, respectivamente.
Para más información, se recomienda la lectura del artículo completo, pero es interesante observar la tabla correspondiente al incremento de la resistencia mecánica a compresión respecto a la muestra sin tratar (por brevedad se indican solo los valores obtenidos con niveles de deterioro bajo y alto, 5% y 20% de pérdida de masa de la muestra).  

             Pérdida de masa     epoxi         Epo 155      epoxi Lw       epoxi Li      Paraloid B-72       Butvar B-98
                     5                        7.0             17.2            10.7                8.2                12.7                     15.1
                    20                     -3.8              38.5            29.6               15.4               26.6                     36.6
 

Como se puede observar, dos resinas epoxi dieron resultados totalmente negativos, tal vez por falta de penetración en las fibras de la madera, y los mejores resultados se alcanzaron con Epo 155 y Butvar. Sin embargo, Butvar no logra aumentar la resistencia de la superficie, como se deduce de la tabla siguiente, correspondiente al valor de incremento de la resistencia superficial.  
     
              Pérdida de masa    epoxi R     Epo 155     epoxi Lw     epoxi Li     Paraloid B-72     Butvar B-98
                        
5                      7.6             32.9           12.5            14.4              14.9                    6.8
                        20                   19.8            90.8           22.3            13.2              26.9                    2.5
 

Los autores destacan que solo en algunos casos existe una relación entre la cantidad de resina absorbida y las resistencias obtenidas: por ejemplo, Paraloid B-72 se absorbe poco, pero los incrementos están alrededor del 27% tanto para la compresión como para la superficie. Butvar se absorbe en cantidad aún más reducida, pero presenta un buen resultado solo para la compresión. La resina epoxi denominada R es la que más se absorbe, pero su eficacia es escasa. En conclusión, teniendo en cuenta todos los parámetros, Epo 155 es el producto que presenta los mejores resultados. Por consiguiente, es una válida alternativa a Paraloid B-72, especialmente cuando no se requiera la reversibilidad de la actuación.  

Además, deseamos añadir un apunte acerca del aspecto de la madera tratada con estas técnicas, haciendo referencia a un reciente trabajo de Genco et al. [3], en el que se describen productos consolidantes similares (resinas epoxi y resinas naturales/sintéticas termoplásticas), aplicados sobre muestras de maderas distintas, chopo y nogal, y con deterioro distinto, mediante ciclos hielo/deshielo. Se registró un efecto mínimo sobre el color aplicando soluciones de resinas naturales y sintéticas, tanto acrílicas como alifáticas, pero el nivel de consolidación fue bastante bajo, mientras que las dos resinas epoxi, Epo 155 y Templum Epo Top, provocaron fuertes alteraciones del color, pero un mejor nivel de consolidación, óptimo en el caso de Templum Epo Top.

Por ello, es necesario elegir ponderando en primer lugar la oportunidad de conseguir una variación de color, entendida como refuerzo del tono o “efecto mojado”, con tal de lograr un fuerte aumento de la resistencia mecánica. Si este parámetro no es fundamental en la recuperación de un elemento estructural como una viga, en cambio sí lo es en caso de objetos de interés histórico-artístico.  

El segundo ejemplo se refiere a la utilización de Epo 155 como material de integración para una estatua de cartón piedra, revestida con piel gamuzada pintada que representa a “Cristo muerto”: la característica principal de la obra es la movilidad de sus extremidades. En efecto, para que el objeto sea lo más parecido posible a un cuerpo de verdad, los hombros, los codos, los puños, las rodillas y los tobillos son articulados. Para imitar mejor las oscilaciones del cuerpo humano durante las procesiones y la Crucifixión, también el cuello y el busto son articulados. El artista logró recrear con éxito el efecto teatral de la cabeza inclinada hacia abajo y del busto hacia adelante, para simular el estado de abandono de Cristo en la Cruz. Puesto que la obra se realizó para la procesión del Viernes Santo, había que restablecer el funcionamiento de las articulaciones, originalmente realizadas con piel gamuzada que se desgastó.

Su falta se compensó con la aplicación de Epo 155, espesada con sílice micronizada -para poder aplicar la resina con espátula- y coloreada con ocre amarillo claro (el pigmento más adecuado para imitar el tono de la piel gamuzada). Esta mezcla se extendió sobre una tira de lienzo, encolada en los extremos con la misma mezcla epoxídica.
Se logró así una posibilidad de extensión difícilmente alcanzable con otros materiales, como se observa en las dos fotos, y por último se realizó el retoque pictórico con colores acrílicos para una mejor adhesión al soporte y mayor elasticidad del color.
Las resinas epoxi muestran una vez más sus propiedades excepcionales, con la única limitación de la reversibilidad, puesto que se trata de resinas termoendurecibles. Sin embargo, siempre hay que considerar la posibilidad de crear una capa barrera (por ejemplo, con una resina termoplástica reversible como Paraloid), entre las áreas a encolar, o incluso aumentar el efecto tapando la porosidad de los materiales con aplicaciones de ciclododecano.    

Bibliografía:
1. Henriques D.F, Nunes L., de Brito J.; “Test of consolidation products for wood degraded by fungi” 3rd Meeting on pathology and rehabilitation of buildings – PATORREB 2009, Porto, 467-472.
2. Henriques D.F., Nunes L., de Brito J.; "Consolidation of Timber Degraded by Fungi in Buildings: an Experimental Approach” Atti del 18° CIB World Building Congress, Salford, UK (2010), 424-433.
3. Genco G., Lo Monaco A., Pelosi C., Picchio R., Santamaria U.; “La valutazione sperimentale dei consolidanti per il legno” Atti del XXV Convegno “Scienza e Beni Culturali” Conservare e restaurare il legno, Bressanone, (2009), 475-484
4. Panvini R., Nucera G.C., Gabbriellini C., Rossi F., Borgioli L.; “Il Cristo morto di Mazzarino. Un singolare caso di applicazione di resine epossidiche su un’opera polimaterica” Progetto Restauro n. 45 (2008). 
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