ESTUDIOS DE ADHERENCIA DE TERMINACIONES: 
EFECTO DEL USO DE PREFONDOS

Se estudia la influencia sobre la adherencia del acabado en cueros bovinos plena flor del uso de prefondos a base de emulsiones acrílicas y de poliuretano, el contenido de sólidos aplicado, el tiempo de secado y el planchado intermedio.

El empleo de prefondos mejora sustancialmente la adherencia de las terminaciones. la fijación nitrocelulósica afecta negativamente los valores de la adherencia.

Los, mejores valores de adherencia se obtuvieron con emulsiones de resinas acrílicas de partícula fina y con emulsiones de poliuretano al 4 % de sólidos. Si bien se detectó un aumento en los valores de la adherencia a mayor contenido de sólidos no es justificable desde un punto de vista práctico superar el 8 %.

El tiempo de secado y de planchado no tienen influencia sobre la adherencia.

INTRODUCCIÓN

La adherencia de la terminación es un importante criterio de calidad para diversos tipos de cueros. la misma depende fundamentalmente de las siguientes propiedades (1 y 3):

  • del cuero, la carga superficial, la interacción con agua y solventes y la superficie interna de la flor. Estas tres propiedades afectan fundamentalmente las fuerzas de cohesión de la película;

  • de la película, debidas a las fuerzas de cohesión dentro de la propia capa de terminación y a las fuerzas de adhesión de la película con la superficie del cuero.

Las mismas se ven determinadas por las variantes de procesamiento (2), fundamentalmente el tipo de engrase empleado.

La incorporación de fondos a base de diferentes resinas emulsionadas en agua durante el proceso de terminación, es recomendada en la literatura técnica de diversos productos comerciales (1). En este trabajo se examinan en consecuencia tres tipos de emulsiones de resinas a diversas concentraciones y con tratamientos de aplicación diferentes.

PARTE EXPERIMENTAL

Experiencias realizadas. El efecto de la aplicación de prefondos sobre la adherencia de la terminación se estudió a través de dos series de ensayos:

  • por tratamientos con y sin aplicación de prefondos, que permiten determinar de una forma general el efecto de¡ mismo,

  • por tratamientos con prefondos, fondo pigmentario y fijación que permiten determinar el efecto de¡ prefondo sobre el conjunto.

Factores estudiados. Se han estudiado los factores siguientes:

  • el tipo de resina. la adherencia de la terminación tal cual se indicara depende de (3), la adhesión al sustrato y la cohesión dentro de la propia película.

La adhesión al sustrato depende de la penetración del ligante dentro de la capa interna de la flor, la cual se ve influida por el tamaño de partícula de la emulsión a aplicar, de su tensión superficial y de la acción mecánica durante la aplicación en sí.

La cohesión depende del tamaño de partícula, aumentando las fuerzas de cohesión al disminuir el tamaño de la misma.

En base a este fundamento se eligieron como prefondos tres resinas de partícula adecuadamente fina, conteniendo, además, una concentración de tensoactivos mayor. Dos de estas resinas son derivadas de¡ acrilato de etilo, una de impregnación y la otra recomendada como de uso general. La tercera, es a base de poliuretano y recomendada para capas de fondo.

  • el contenido de sólidos. Existe información de que la adherencia de la terminación mejora incrementando el contenido de sólidos de la emulsión empleada para prefondos (1). Este factor se trabajó entonces a cuatro niveles.

  • tiempo de secado. La formación de la película depende del tiempo de secado entre aplicaciones, siendo tanto mayor cuanto más fina es la emulsión. Al influir sobre las fuerzas de cohesión este factor fue incorporado al estudio.

  • planchado. El mismo coadyuva con el secado y permite una mejor formación de la película.

Diseño experimental los ensayos se realizaron según un diseño factorial del tipo 26 cuadruplicado (4). El Cuadro 1 recoge los factores analizados y sus niveles.

CUADRO I - Factores analizados y sus niveles

FACTORES NIVELES
A y B tipo de resinas (i) resina 2
a resina 1
b resina 3
ab resina 1 con resina 3
C y D contenido de sólidos (i) 4 %
c 8 %
d 12 %
cd 20 %
E tiempo de secado (i) 6 horas
e 24 horas
F planchado posterior (i) sin planchado
f con planchado

NOTAS.- tipo de resinas.

Resina 1.- Es una resina acrílica comercial de partícula muy fina, utilizada habitualmente para impregnación con 40% de sólidos.

Resina 2.- Es una resina acrílica comercial de partícula fina con 40% de sólidos, usada habitualmente como ligante.

Resina 3.- Se trata de una resina a base de poliuretano emulsionada en agua con 30 % de sólidos.

  • Contenido de sólidos
    Los sólidos que se indican para cada caso resultan de ajustar la dilución con agua y alcohol.

  • Tiempo de secado
    A 35°C en estufa con circulación de aire.

  • Planchado posterior
    A 50°C y 100 atmósferas durante 2 segundos.

Material utilizado.- Se trabajó sobre trozos cortados de mitades de cueros bovinos plena flor curtidos al cromo, con recurtido vegetal-sintético y engrasado con aceite de patas sulfonado con un espesor de 1,4 a 1,6 mm. los trozos para cada experiencia se numeraron arbitrariamente del 1 al 64.

Aplicación de la terminación.- Se realizó:

  • para el prefondo.- Las cuatro formulaciones ensayadas conteniendo proporciones variables de agua y alcohol de forma de regular el tiempo de penetración de una gota en alrededor de los 15 segundos, se aplicaron a felpa a unos 25 gramos por pie cuadrado, en dos manos, con secado intermedio al aire y posterior secado durante los tiempos indicados seguido o no de un planchado.

  • para el fondo.- Se aplicó el mismo en todos los casos, excluyéndose auxiliares y planchados:

100 partes de pigmento negro hidrodisperso
180 partes de resina acrílica
380 partes de agua
una cruz
secar 1 hora a 35°C
una cruz
secar 30 minutos a 35°C

  • fijación.- La misma en todos los casos:

100 partes de laca nitrocelulósica diluíble en solventes
200 partes de thinner
una cruz
secar 1 hora a 35°C
una cruz
secar 1 hora a 35°C

Realización de los ensayos.- El ensayo de adherencia se realizó por cuadruplicado según el método SLF 11 (5), luego de acondicionar las muestras durante 48 horas a 209C y 60 % de humedad relativa.

Resultados y discusión:

  • Resultados para tratamientos con y sin aplicación de prefondos.

Los ensayos realizados arrojan un valor de 100 ± 30 g/cm para la adherencia del acabado con fijación final. Estos valores son estadísticamente diferentes de los que figuran en el Cuadro II, confirmando el efecto de mejoramiento sobre las propiedades de la adherencia de los tratamientos con prefondos.

Los valores para los ensayos con fijación son sensiblemente inferiores a los que resultan de realizar el ensayo sin ella, 330 ± 40 g/cm, confirmando el hecho práctico conocido de que los elementos integrantes de la fijación afectan las capas de ligante disminuyendo en consecuencia la adherencia.

  • Resultados para tratamientos con prefondo, fondo pigmentario y fijación.
    Los resultados de los 64 tratamientos aparecen en el Cuadro II.

CUADRO II - Adherencia en gramos por centímetro del acabado para el sistema
prefondo-fondo pigmentario- fijación

 ENSAYO ADHERENCIA ENSAYO ADHERENCIA

1

320-210-210-220

33

220-210-180-210

2

7,40-580-500-500

34

370-410-360-480

3

300-420-320-350

35

350-440-280-420

4

300-320-310-330

36

380-400-400-410

5

330-340-360-380

37

410-350-510-550

6

560-460-540-700

38

330-290-310-300

7

520-430-500-450

39

350-410-340-350

8

540-630-300-390

40

340-460-410-380

9

350-670-550-880

41

420-290-310-280

10

540-530-500-520

42

510-430-400-480

11

600-580-570-640

43

530-430-330-410

12

410-380-410-440

44

490-590-490-560

13

300-420-470-340

45

550-610-510-630

14

560-580-520-490

46

530-470-500-470

15

480-590-620-410

47

560-540-570-500

16

560-590-450-600

48

360-500-410-480

17

320-350-340-480

49

230-260-270-240

18

430-350-370-380

50

400-500-450-350

19

290-320-310-310

51

310-320-270-270

20

470-420-390-390

52

490-480-350-600

21

400-390-480-530

53

400-510-360-430

22

370-380-390-560

54

500-570-400-530

23

400-400-410-340

55

580-500-550-470

24

430-410-360-540

56

390-330-370-500

25

470-570-590-470

57

300-330-240-350

26

490-420-330-410

58

650-620-460-480

27

460-460-560-580

59

560-440-450-480

28

430-470-330-460

60

560-480-400-480

29

380-220-470-370

61

400-420-510-470

30

570-610-430-460

62

460-470-560-540

31

550-360-450-430

63

400-570-480-680

32

510-500-510-490

64

570-510-500-480

Se ha estudiado de acuerdo, también, con el diseño factorial del Cuadro I el sistema prefondo-fondo pigmentario, confirmándose el efecto de disminución de los valores de la adherencia resultante de la fijación nitrocelulósica.

El tratamiento estadístico de los datos del Cuadro II permite concluir:

  1. el efecto de¡ tipo de resinas empleadas es estadísticamente significativo al 95 %,

  2. el efecto del contenido de sólidos de las formulaciones es estadísticamente significativo al 99,9 %,

  3. el tiempo de secado y el planchado no tienen significación estadística.

Discusión:

El Cuadro III recoge los diversos valores para la adherencia del acabado resultantes de la interacción de¡ tipo de resinas y el contenido de sólidos.

CUADRO III. - Valores para la adherencia del acabado en gramos por centímetro resultantes de la interacción de¡ tipo de resina y el contenido de sólidos de la formulación empleada

CONTENIDO DE SÓLIDOS

tipo de resina 4% 8% 12% 20%
resina 1 y resina 3 267 421 442 442
resina 1 448 449 486 514
resina 2 330 438 505 512
resina 3 403 424 461 501

(error + 9)

Del examen del cuadro resulta:

  • la adherencia aumenta al incrementarse el contenido de sólidos del prefondo,

  • desde el punto de vista práctico el incremento anotado en la adherencia no justifica superar el 8 % de sólidos en las formulaciones del prefondo, al ser muy ligero el incremento a partir de este valor,

  • los mejores resultados se obtienen con la resina de partícula fina y con la resina de poliuretano ambos a 4 % de sólidos. A 8 % de sólidos todas las resinas ensayadas dan prácticamente las mismas adherencias,

  • el tratamiento combinado con las resinas 1 y 3 da valores inferiores al de las resinas consideradas individualmente.

BIBLIOGRAFÍA

(1) Influencia de factores diversos en la adhesión de los acabados sobre cueros plena flor de Conversaciones técnicas sobre procedimientos y problemas actuales de la industria del cuero; BASF. Ludwigshafen; 1976.

(2) Braithwaite, T. J.; The effect of particle size on the characteristics and performance of emulsion binders and topcoats; J. Soc. Leather Technol. Chem; 62; 82; 1978.

(3) Zissel, A., Fischer, K. H.; Einfluss der Nachgerbung, Färbung und Fettung auf die Haftfestigkeit der Zurichtung; Das leder; 29; 121; 1974.

(4) Mitton, R. G.; Factorial experiments in the leather industry; BLMRA; Egham; 1973.

(5) Official methods of analysis; SI-TC; Redbourn; 1965.

(6) Boccone, R. L.; Fontana, J.; Bello, M.; Estudios de adherencia de terminaciones: efecto de la fijación nitrocelulósica; LATU, 1981.

Ing. Quím. R. L. Boccone -Ing. Quím. J. A. Fontana
Gentileza del Laboratorio Tecnológico del Uruguay para Cueronet. com

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