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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS CARRERA DE QUÍMICA “IDENTIFICACIÒN DE POLÍMEROS ADHESIVOS EN LIBROS DEL ACERVO DEL PATRIMONIO HISTÓRICO DOCUMENTAL DEL CENTRO DE INFORMACIÓN INTEGRAL DE LA UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR 1485-1960” Autor: Rosendo Néstor Salazar Obando rnsalazar@uce.edu.ec Plan de Investigación para optar por el Título Profesional de: Químico Tutor: Q. Trosky Yánez, MSc. DMQ, marzo del 2017 I II III IV DEDICATORIA A mis padres dedico todo mi esfuerzo puesto en la realización de esta investigación por concederme la oportunidad, así como por su constante apoyo a lo largo de mi vida. Rosendo Néstor Salazar Obando V AGRADECIMIENTO El presente trabajo de investigación fue realizado con la ayuda de Dr. Trotsky Yánez, Dr. Wilson Parra, Dr. Pablo Bonilla y Natasha Sanmartin, a quienes expreso mi más profundo agradecimiento por la oportunidad y guía que hizo posible la realización de esto. Así como su paciencia, tiempo y dedicación que tuvieron para que saliera de la mejor manera. A mis padres, por siempre estar conmigo ayudándome en todo momento. Mi padre que ha sido mi apoyo más grande y mi amigo, ya que sin él no hubiera logrado llegar a este momento. Por enseñarme a aprender todos los días sin importar las circunstancias. Mi madre que, a pesar no encontrarse conmigo, siempre he sentido su apoyo incondicional y su cariño en todo lo que realizo. Mis hermanos los cuales me acompañaron y que hicieron del diario vivir una agradable experiencia. A mi maestra quienes me guiaron de la manera por su paciencia, dedicación y pasión por su actividad docente VI INDICE RESUMEN ............................................................................................................................................... XI ABSTRACT .............................................................................................................................................. XII INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................... XIII Capítulo 1 ................................................................................................................................................ 1 1. Problema ........................................................................................................................................ 1 1.1 Planteamiento del problema. ................................................................................................... 1 1.2 Formulación del problema. ....................................................................................................... 1 1.3 Objetivos. .................................................................................................................................. 2 1.3.1 Objetivo general. ................................................................................................................ 2 1.3.2 Objetivos específicos.......................................................................................................... 2 1.4 Importancia y Justificación de la investigación. ........................................................................ 2 Capítulo 2 ................................................................................................................................................ 4 2. Marco teórico .................................................................................................................................. 4 2.1 Antecedentes. ........................................................................................................................... 4 2.2 Fundamento teórico. ................................................................................................................ 5 2.2.1 La conservación: definición. ............................................................................................... 5 2.2.2 Factores de deterioro......................................................................................................... 6 2.2.3 Elementos agregados en documentos y libros. ............................................................... 10 2.2.4 Estructura de una etiqueta o cinta adhesiva ................................................................... 15 2.2.5 Adhesivos: generalidades, definición. ............................................................................. 16 2.2.6 Formulación de una composición adhesiva ..................................................................... 20 2.2.7 Clasificación de adhesivos ................................................................................................ 22 2.2.8 Remoción de Adhesivos. .................................................................................................. 25 2.2.9 Método espectrometría de absorción en el infrarrojo. ................................................... 26 2.2.10 Parámetros de solubilidad ............................................................................................. 28 2.3 Fundamento Legal................................................................................................................... 32 Capítulo 3 .............................................................................................................................................. 34 3. Metodología .................................................................................................................................. 34 3.1 Tipo de investigación. ............................................................................................................. 34 3.2 Población y muestra. ............................................................................................................... 34 3.3 Métodos y materiales. ............................................................................................................ 34 3.3.1 Remoción etiquetas de los libros. .................................................................................... 34 3.3.2 Análisis infrarrojo de adhesivos e identificación de polímeros adhesivos. ..................... 35 3.4 Diseño Experimental. .............................................................................................................. 37 VII 3.4.2 Definición de variables. .................................................................................................... 37 3.4.3 Hipótesis. .......................................................................................................................... 37 Capítulo 4 .............................................................................................................................................. 38 4. Análisis y Discusión de resultados................................................................................................. 38 4.1 Remoción etiquetas de los libros. ........................................................................................... 38 4.2 Análisis infrarrojo de etiquetas ............................................................................................... 40 4.3 Identificación de polímeros adhesivos.................................................................................... 41 4.3.1 Etiquetas tipo A ................................................................................................................ 41 4.3.2 Etiquetas tipo B ................................................................................................................ 41 4.3.3Etiquetas tipo C ................................................................................................................. 42 4.3.4 Etiquetastipo D ................................................................................................................ 43 4.3.5 Etiquetas tipo E ................................................................................................................ 44 4.3.6 Etiquetas tipo F ................................................................................................................ 44 4.3.7 Etiquetas tipo G ................................................................................................................ 45 4.3.8 Etiquetas tipo H ................................................................................................................ 45 4.3.9 Etiquetas tipo I ................................................................................................................. 46 4.3.10 Etiquetas tipo J ............................................................................................................... 46 4.4 Determinación de los parámetros de solubilidad y solventes recomendados usando los parámetros de Hansen .................................................................................................................. 49 4.5 Determinación de solubilidad y solventes recomendados usando el triángulo de Teas ........ 51 Capítulo 5 .............................................................................................................................................. 52 5. Conclusiones y recomendaciones ................................................................................................. 52 5.1 Conclusiones ........................................................................................................................... 52 5.2 Recomendaciones ................................................................................................................... 53 Bibliografía ............................................................................................................................................ 54 ANEXOS ................................................................................................................................................. 56 VIII Lista de anexos Anexo A. Glosario de términos ............................................................................................................. 57 Anexo B. Hoja de datos de seguridad de los materiales ....................................................................... 58 Anexo C. Espectros de resina de barniz acrílica .................................................................................... 60 Anexo D.Tablas de comparación de radios de parámetros de solubilidad de Hansen de los solventes con los polímeros identificados ............................................................................................................ 61 Anexo E. Espectros de adhesivos tomados con infrarrojo Jasco 4200 ................................................. 65 IX Lista de figuras Figura 1. Libro con ataque biológico (Munguia, 2008). ......................................................................... 7 Figura 2. Libros dañados por dobleces, rasgaduras y roturas (Munguia, 2008). .................................... 9 Figura 3. Estructura de una etiqueta (Nyssa, 2016) .............................................................................. 15 Figura 4. Frontal de papel (CodePack S.A, 2015) ................................................................................ 15 Figura 5. Capullo de orugas sujeto por adhesivos natural (Ledesma, 2013) ........................................ 17 Figura 6. Tela de araña sujeta por adhesivo natural (Ledesma, 2013) .................................................. 17 Figura 7. Coordenadas de parámetros de Hansen (Antonini, 2005) ..................................................... 30 Figura 8. Triangulo de Teas (Antonini, 2005) ...................................................................................... 31 Figura 9. espectrofotómetro infrarrojo Jasco 4200 (Powered by WordPress, 2015) ............................ 35 Figura 10. Ficha de Datos de Seguridad de Loctite SI 593 Bk (Henkel Corporation, 2016) ................ 36 Figura 11. Comparación del adhesivo muestra 72 con el adhesivo comercial “Aleene's Tacky Glue”. .............................................................................................................................................................. 41 Figura 12. Comparación del adhesivo muestra con el adhesivo comercial “Multi-purpose wall size adhesive” ............................................................................................................................................... 42 Figura 13. Comparación del adhesivo muestra 39 con un estándar de resina de barniz “Copolimero de látex acrílico” ........................................................................................................................................ 42 Figura 14. Comparación del adhesivo muestra 54 con el adhesivo comercial “Multi-purpose wall size adhesive” ............................................................................................................................................... 44 Figura 15.Comparación del adhesivo muestra 20 con el adhesivo comercial “Multi-purpose wall size adhesive” ............................................................................................................................................... 44 Figura 16. Comparación del adhesivo muestra 44 con el adhesivo comercial “Multi-purpose wall size adhesive” ............................................................................................................................................... 45 Figura 17. Comparación del adhesivo muestra 11 con el adhesivo comercial “Dried washable school glue stick, elmer's products” ................................................................................................................. 45 Figura 18. Comparación del adhesivo muestra 63 con el adhesivo comercial “Multi-purpose wall size adhesive” ............................................................................................................................................... 46 Figura 19. Comparación del adhesivo muestra 69 con el adhesivo comercial “Dried washable school glue stick, elmer's products” ................................................................................................................. 46 Figura 20. Comparación del adhesivo muestra 72 con el adhesivo comercial “Aleene's Tacky Glue” 47 Figura 21. Porcentajes de polímeros usados para etiquetar .................................................................. 48 Figura 22. Látex Acrílico en triángulo de Teas..................................................................................... 51 X Lista de tablas Tabla 1 Factores internos del deterioro (Munguia, 2008) ....................................................................... 9 Tabla 2. Desarrollo Histórico de Adhesivos y Sellantes (Petrie, 2006) ................................................ 18 Tabla 3. Tipos de adhesivos por su origen y composición (NTP, 1998) .............................................. 22 Tabla 4. Tipos de etiquetas encontradas ............................................................................................... 38 Tabla 5. Comparación de picos de la muestra 22 con el estándar de resina barniz acrílica .................. 43 Tabla 6. Porcentajes de polímeros adhesivos usados para etiquetar (Petrie, 2006) .............................. 47 Tabla 7. Relación entre tipo de etiqueta y tipo de polímero adhesivo .................................................. 48 Tabla 8.Parámetro de solubilidad de Hansen en los adhesivos identificados ....................................... 49 Tabla 9.Compatibilidad de polímero con los solventes usandoparámetros de solubilidad de Hansen 50 Tabla 10. Tabla de valores de solubilidad para el triángulo de Teas .................................................... 51 XI RESUMEN La presente investigación tuvo por finalidad identificar mediante espectroscopia infrarroja, los polímeros adhesivos presentes en las etiquetas que se encuentran en los libros al Patrimonio Histórico Documental del Área Histórica del Centro de Información Integral (AHCII) de la Universidad Central del Ecuador 1485-1960. Inicialmente las etiquetas de los documentos fueron extraídas por medios mecánicos, la selección se efectuó por un muestreo de atributos y con el uso de tablas militares. Se clasificaron visualmente y se analizaron con el uso de un espectrofotómetro infrarrojo Jasco 4200 con ATR obteniendo como resultados la presencia de polivinil acrilatos especialmente el polivinil acetato y sus mezclas, así como también resinas vegetales a base de almidones o gomas naturales, y un pequeño grupo formado por látex acrílico Una vez identificado el polímero adhesivo de las muestras se determinó su porcentaje siendo: el 24% corresponde a polivinil acetato, el 36% a resinas vegetales, el 26% a una mezcla de poli acrilatos y un 14% a látex acrílicos del total de muestras analizadas Finalmente se identificó los mejores solventes, se comparó con los parámetros de solubilidad de Hansen de las muestras que poseían un sólo polímero, en el caso de mezclas de polímeros se estimó la solubilidad a partir de los parámetros de Hansen con el uso del triángulo de Teas, siendo los alcoholes como el ciclo hexano, alcohol bencílico, cetonas como acetofenona, isoforona y ésteres que en su gran mayoría presentaron mejor solubilidad. PALABRAS CLAVE: POLIMEROS ADHESIVOS, ESPECTROSCOPIA INFRRAROJA, POLIVINIL ACRILATOS, POLIVINIL ACETATO XII ABSTRACT The aim of the present investigation was to identify, through infrared spectroscopy, the adhesive polymers present on the labels found in the Historical Documentary Heritage of the Historical Area of the Integral Information Center (AHCII) of the Central University of Ecuador 1485-1960. Initially the document labels were extracted by mechanical means, the selection was made by a sampling of attributes and the use of military tables. They were visually classified and analyzed using a Jasco infrared spectrophotometer 4200 with ATR obtaining as results the presence of polyvinyl acrylates, especially polyvinyl acetate and mixtures thereof, as well as vegetable resins based on starches or natural gums, and a small group Formed by acrylic latex Once the adhesive polymer of the samples was identified, its percentage was determined: 24% corresponded to polyvinyl acetate, 36% to vegetable resins, 26% to a mixture of polyacrylates and 14% to acrylic latex of the total samples Analyzed Finally, the best solvents were identified, compared to the Hansen solubility parameters of the samples having a single polymer, in the case of polymer blends the solubility was estimated from the Hansen parameters using the Teas triangle , Alcohols such as the cyclohexane, benzyl alcohol, ketones such as acetophenone, isophorone and esters, which in their great majority had better solubility. KEY WORDS: ADHESIVE POLYMERS, INFRARED SPECTROSCOPY, POLYVINYL ACRYLATES, POLYVINYL ACETATE XIII INTRODUCCIÓN El área histórica del Centro de Formación Integral de la Universidad Central del Ecuador posee una reserva de libros cuyo origen va desde el año 1485 hasta 1960, los mismos que debido a condiciones inapropiadas de almacenamiento presentan afectaciones como hongos, hojas rotas, rasgaduras etc. adicionando a esto la codificación de inventario en el que se colocan etiquetas, cintas autoadhesivas o pegamentos, por estos motivos la remoción de estos elementos agregados es necesaria para preservarlos. Se considera que lo métodos de remoción acuosos son efectivos y causan el menor daño al remover elementos agregados, siendo los más utilizados; acetona, tolueno, etc. Los cuales son buenos removedores, pero poseen una alta toxicidad. Se ha comprobado que el uso de solventes alternativos como los aceites esenciales; limoneno, eucaliptol, eugenol, etc. Son removedores efectivos y presentan una baja toxicidad Los conservadores y restauradores no poseen un conocimiento sobre la composición exacta de las cintas o etiquetas que se hallan en los libros, usan métodos poco prácticos y tóxicos para la remoción, por la cual es necesario determinar la identidad del polímero adhesivo que posee la etiqueta esto reducirá el esfuerzo al retirarla y permitirá el uso de solventes con baja o ninguna toxicidad. 1 Capítulo 1 1. Problema 1.1 Planteamiento del problema. El Área Histórica del Centro de Información Integral de la Universidad Central del Ecuador, posee un repositorio de alrededor de 40000 libros, cuyos bienes documentales tienen origen en los años 1485 al 1960 provenientes de los depósitos de las universidades: Santo Tomas de Aquino (1786), San Fulgencio (1612) y San Gregorio Magno (1621). Parte de los bienes documentales se encuentran en malas condiciones, debido a su antigüedad, su uso o el inadecuado almacenamiento. Hay libros con hojas rotas, en las que ha sido necesario realizar encuadernaciones y curetajes con adhesivos que en muchos casos no fueron efectuados técnicamente. Adicionalmente en cada uno de los repositorios en los cuales los documentos han estado archivados los libros han sido inventariados y codificados con adhesivos de forma inadecuada, dañando su apariencia y en algunos casos deteriorando la información. En los procesos de restauración y conservación, la remoción de cuerpos extraños es imperativa para preservar las características originales del documento, siendo necesario para este efecto, el uso de varios solventes como el tolueno, xileno y los aceites esenciales, entre otros. Como la composición de los adhesivos puede ser muy variable y su interacción con los solventes indeterminada si es que no se elige correctamente, el proceso de remoción puede afectar o deteriorar al documento en el tratamiento. 1.2 Formulación del problema. En los procesos de restauración y conservación de patrimonios documentales, la remoción de cuerpos extraños es indispensable. Este proceso requiere del uso de solventes cuya eficiencia está relacionada a la composición que posee cada tipo de adhesivo. Por lo señalado como trabajo previo al proceso de restauración, es necesario identificar todos los polímeros adherentes presentes en el repositorio del Acervo Histórico Documental de la Universidad Central del Ecuador, con una metodología confiable como la espectroscopía infrarroja, a fin de poder elegir el mejor producto para la remoción y de 2 establecer una base de datos con los resultados, que permita investigaciones posteriores sobre la eficiencia del uso de solventes alternativos que pueden ser utilizados en lugar de los tradicionales por su menor toxicidad. 1.3 Objetivos. 1.3.1 Objetivo general. Identificar mediante espectroscopía infrarroja, los polímeros de los diferentes adhesivos encontrados en los documentos que forman parte del Patrimonio Histórico Documental del Área Histórica del Centro de Información Integral de la Universidad Central del Ecuador 1485-1960. 1.3.2 Objetivos específicos. Muestrear los adhesivos presentes en las diferentes etiquetas que se encuentran en los libros del acervo histórico. Identificar los polímeros adhesivos mediante espectroscopía infrarroja. Recomendar los solventes más adecuados para remoción de los polímeros adhesivos. Determinar los parámetros de solubilidad de cada polímero identificado y comparar con los solventes tradicionales 1.4 Importancia y Justificación de la investigación.En el Área Histórica del Centro de Información Integral se encuentran aproximadamente 40000 libros, parte de los bienes documentales se encuentran en malas condiciones causadas por manchas, hongos, humedad excesiva, grapas y adhesivos colocados de manera no técnica. Las etiquetas fueron colocadas en las tapas de libros para clasificarlos o en sus hojas para reparar daños como rasgaduras; el adhesivo de la etiqueta con el tiempo y la temperatura se descompone y reacciona con el papel causándole un daño irreparable, que puede desprender la tinta o, dicho de manera más puntual, perder su información, por lo cual es indispensable su remoción. 3 Dentro de los procesos de restauración y conservación, se usa en gran proporción la remoción de etiquetas con solventes para evitar deterioro del bien documental, pero es poco efectiva si no se elige correctamente el solvente adecuado, por lo cual, la presente investigación tiene como objetivo determinar de manera técnica y confiable a través de la espectroscopía infrarroja, la composición de los diferentes adhesivos que se encuentren en los libros del área Histórica del Centro de Información Integral, con el beneficio adicional de que se construirá una base de datos de los resultados para analizar a futuro, la efectividad en el uso de solventes alternativos versus los tradicionalmente utilizados. . 4 Capítulo 2 2. Marco teórico 2.1 Antecedentes. A los bienes documentales en su vida de permanencia en los depósitos, se les coloca etiquetas o cintas adhesivas, para su clasificación o en reparación de rasgaduras, estos adhesivos de las etiquetas se van descomponiendo con el pasar del tiempo, liberando sustancias perjudiciales al documento, para su preservación el conservador analizará si es necesaria la remoción, si esta es indispensable, se pueden retirar mediante el uso de solventes, siendo los solventes orgánicos la mejor opción para remover los adhesivos recientemente colocados o manchas que los mismos dejan. (Works, 1998) Según Mármol (2016): “Estudio comparativo del uso de aceites esenciales como removedores de adhesivos y residuos” en 2016 se comprobó que solventes alternativos como los aceites esenciales como; limoneno, eucaliptol, eugenol pueden reemplazar a los solventes orgánicos como removedores en materiales como; cinta de enmascarar, cinta Scotch y etiquetas blancas o de color , comprobando su efectividad contra solventes tradicionales como el tolueno, obteniendo resultados similares y con menos riegos para la salud del restaurador. Se realizaron mezclas con otros solventes como etanol, isopropanol, acetato de etilo, sin lograr mejores resultados que al actuar solos estos aceites esenciales. En el Catálogo de Conservación de Papel del “American Institute for Conservation (Fascículo 4: Remoción de bisagras, cinta adhesiva y otros adhesivos)” se afirma que los conservadores no poseen conocimiento de la composición exacta de una cinta o adhesivos determinado, para formular combinaciones de solventes más efectivas y menos tóxicas. Si se identifica un adhesivo, podría determinarse sus parámetros de solubilidad y utilizarse la tabla recomendada por (TEAS, 1968) para ajustar el mismo usando el triángulo de solubilidad y formular una combinación de solventes menos tóxica. La mayor parte del adhesivo que contiene las etiquetas son polímeros naturales (colas vegetales y animales, proteínicos, almidón) y artificiales como los autoadhesivos hechos a partir de caucho; en la actualidad se usan en mayor proporción los artificiales ya que presentan características como mejor adherencia, no presenta olor, no dejan manchas en el lugar colocado, y son más resistentes al paso del tiempo. 5 La espectroscopía infrarroja es el mejor método para la identificación de polímeros de los cuales se presume que sus espectros existen en una base de datos conocida. Ya que poseen patrón de frecuencias de absorción conocido como “huella digital” única de un molécula la cual puede ser asociada a un compuesto cuando se compara con una base de datos espectral (Koening, 2001), el analista debe discernir entre señales producidas por aditivos que no pertenezcan al compuesto en cuestión, los polímeros más usados para en etiquetas que son usadas para papel o madera son poliuretanos, poli acrilatos , polivinilos, silicones, gomas naturales o resinas. 2.2 Fundamento teórico. 2.2.1 La conservación: definición. 2.2.1.1 Conservación. Se define la conservación en “Las técnicas tradicionales de restauración” como: En términos generales se puede definir la conservación como el conjunto de operaciones que tienen como objeto prolongar la vida de un ente material, merced a la previsión del daño o a la corrección del deterioro. En el campo de los Bienes Culturales la conservación tiene como finalidad mantener las propiedades físicas y culturales de aquello que ha alcanzado la categoría de bien cultural, con el noble propósito de que su valor no mengüe y perviva más allá de nuestro limitado segmento temporal. Para conservar la materia existen dos vías de actuación: a) La prevención del deterioro (preservación). b) La reparación del daño (restauración). Una y otra medida se complementa, pero debe recordarse que la restauración es consecuencia de la ineficacia o ausencia de medios preventivos. (V. Viñas y R. Viñas, 1988, p-2) 2.2.1.2 Criterios de preservación. En cambio, la preservación va direccionada a eliminar el daño ocasionado por factores ambientales o fortuitos, que se están presentes en el medio que rodea al bien. Los métodos y medios preventivos no son de aplicación directa, sino que se dirigen al ambiente para controlar las condiciones micro climáticas, con el objetivo de erradicar los agentes nocivos o los elementos que, de manera permanente pueden influir en la degradación. 6 Teniendo presentes las condiciones de estabilidad y disponibilidad privativas de estos bienes, los criterios advierten la necesidad de: 1) Crear un medio ambiente acorde a las exigencias de permanencia y durabilidad, aplicando los esfuerzos necesarios para atacar las causas de la alteración, sin ocasionar daño directo o indirecto al bien que se intenta proteger. 2) Si el uso indiscriminado entraña peligro para la integridad cultural del bien, ésta se protegerá del deterioro mediante: restricción de su uso, reservándolo solo para casos especiales; y conseguir una réplica que, sin desmerecer los valores del original y sin caer en el fraude, sirva para la investigación. (Viñas & Viñas, 1988) 2.2.1.3 Criterios de restauración. La restauración tiene como objetivo primordial, recuperar la integridad física y funcional de la obra, por medio de la corrección de las alteraciones que ha sufrido a través del tiempo. Los métodos curativos son de aplicación directa, ya que estos tratan de enmendar cuantos daños sean posibles, siempre que estos no supongan mutilación o disminución de sus valores documentales. Esta aplicación directa implica una gran responsabilidad tanto hacia la obra en sí como hacia su propia historia. Actualmente, la restauración más que un arte es una técnica, gracias al conjunto de métodos científico interdisciplinarios que brindan al trabajo las ciencias aplicadas al campo de la conservación, como son la física, química, biología, etc. (Viñas & Viñas, 1988) 2.2.2 Factores de deterioro Uno de los problemas más importantes que tienen los acervos impresos de las bibliotecas es el de su conservación, tanto desde el punto de vista de su integridad física como de su integridad funcional. Los documentos almacenados en las bibliotecas subsisten largos períodos y ya sea por su uso o por el simple almacenamiento, los materiales sufren deterioros y daños obvios. Los factores de deterioro se pueden clasificar en: Internos: que son los inherentes a lanaturaleza del soporte. En el caso de estos factores sólo podemos tratar de retardar su acción, pero no prevenirlos. Externos: generados por elementos ajenos a los materiales documentales. Si resulta difícil mantener en buenas condiciones los materiales de las bibliotecas y archivos, la dificultad aumenta si no se pueden identificar y se desconocen las características de los daños que cada 7 factor produce. A continuación, se presentan los diferentes factores externos que pueden deteriorar un material impreso. 2.2.2.1 Factores biológicos Los documentos impresos son una fuente nutricional para diferentes organismos y microorganismos, no sólo porque la naturaleza constitutiva de su soporte es el papel, sino también por todos los compuestos orgánicos que intervienen en la manufactura del libro, tales como las tintas, colas vegetales y animales, y materiales de encuadernación como cartones, cueros y telas, etcétera Los agentes biológicos que comúnmente afectan los materiales impresos son los microorganismos, insectos y roedores Muchos de los microorganismos que afectan al papel, se alimentan de la celulosa y al degradarla hacen que el papel pierda su consistencia volviéndolo frágil y esponjoso figura 1. Figura 1. Libro con ataque biológico (Munguia, 2008). 2.2.2.2 Factores fisicoquímicos Los factores ambientales (temperatura, humedad, luz y contaminación), son en la mayoría de los casos los responsables de las alteraciones de tipo fisicoquímico de los materiales impresos. Humedad De todos los factores ambientales, éste es el que presenta mayor dificultad para el mantenimiento de su estabilidad, por lo que se convierte en uno de los principales factores causantes de la degradación de los materiales impresos, pues favorece el desarrollo de microorganismos; así como reacciones de oxidación e hidrolización de la celulosa Al ser el papel un material higroscópico y al existir fluctuaciones en la humedad del ambiente, se genera el rompimiento del equilibro interno del material, lo que produce variaciones estructurales en el mismo 8 Temperatura La temperatura es un factor importante para la degradación de los materiales, aunque en sí misma, no causa daños directos y en la mayoría de los casos actúa de manera paralela con otros factores, lo que implica que para su manejo se contemplen otros elementos ambientales. a) Temperatura alta. Acelera la oxidación de la celulosa y favorece la aparición de microorganismos, implica la descomposición de la celulosa y el debilitamiento del soporte (produce tasas aceleradas de deterioro en compuestos químicamente inestables). b) Temperatura baja. Produce la condensación del papel, éste se humedece y aparecen manchas de humedad y deformación en el soporte, lo que puede hacer que ciertos materiales se tornen quebradizos. c) Temperatura que fluctúa. Puede hacer que ciertos materiales se fracturen o se delaminen. Humedad y temperatura Al combinarse de manera irregular estos factores se crean microclimas que favorecen el desarrollo de plagas de microorganismos y animales (las oscilaciones bruscas de humedad y calor afectan directamente los ritmos de su crecimiento). Cuanto menor sea la temperatura y la humedad relativa en los depósitos, mejor conservará el papel su resistencia física y su apariencia. Al reducir los niveles de temperatura y humedad relativa se frena también el desarrollo de plagas biológicas. Luz La luz es un factor externo que afecta a los documentos, por lo que sus niveles se deben mantener tan bajos como sea posible en salas de almacenamiento, lectura y exhibición. La ley de reciprocidad dice que la luz, como radiación de energía, actúa de forma acumulativa, siendo la dosis total de exposición lo que importa (Quiroz, 2004, p. 12). Es decir el número de horas de exposición a la luz por año de un material específico se debe controlar cuidadosamente, una exposición prolongada a bajos niveles puede ser tan nociva como una exposición corta a elevados niveles. Contaminantes La contaminación ambiental y la polución atmosférica contienen una serie de elementos químicos tales como los carbonos, los nitratos, los sulfuros y partículas sólidas que producen efectos abrasivos y catalización química, entre otros problemas. La dificultad para combatirla es que se presenta en forma de gas o de partículas sólidas (polvos). Los gases ácidos presentes en el aire y que representan los principales agentes degradantes de la contaminación 9 2.2.2.3 Factores humanos Un elemento crucial en la destrucción de los materiales es el ser humano, pues la mayor parte de los problemas de deterioro de los materiales es inducida por el hombre, algunas veces de manera consciente realiza el daño y otras veces lo hace por negligencia, descuido o ignorancia. La manipulación de los documentos es uno de los principales factores de daño. El uso de los documentos, con ignorancia de su carácter vulnerable, es la causa que produce más deterioro que todos los otros factores juntos. Los documentos impresos son frágiles y una manipulación incorrecta favorece la aparición de deformaciones, tales arrugas, desgarres o manchas figura 2. Figura 2. Libros dañados por dobleces, rasgaduras y roturas (Munguia, 2008). 2.2.2.4 Factores internos Un proceso de deterioro que no se puede prever totalmente, pero que no se puede ignorar y debe atenderse con celeridad, es el ocasionado por las causas internas de los materiales impresos. El libro está conformado físicamente por tres elementos: papel, tintas y encuadernación; la mala calidad de estos elementos propicia el deterioro de los materiales provocando efectos tabla 1 (Munguia, 2008) Tabla 1 Factores internos del deterioro (Munguia, 2008) Agentes de deterioro interno Efectos en los libros Papel en mala calidad Poca duración Acidez del papel Amarillamiento del papel Acidez de tintas Manchas en el papel Malas encuadernaciones Deshojamiento del libro 10 2.2.3 Elementos agregados en documentos y libros. Los bienes documentales después de ser manipulados por el ser humano presentan daños, como los anteriormente mencionados, para protegerlos de desgarres o roturas futuras se le colocan cintas adhesivas, materiales adhesivos, etc. Se colocan etiquetas adhesivas o papel pegado con algún pegamento, los cuales son degradantes y potencialmente perjudiciales para el documento dependiendo de ciertos factores analizados por un conservador se procederá a su remoción. 2.2.3.1 Factores a considerar para remoción de elementos agregados Importancia histórica o artística del elemento agregado El conservador debe evaluar la alternativa de preservar un objeto mediante la remoción del material perjudicial tal como una cinta autoadhesiva, o bien de mantener la apariencia o formato original de dicho objeto. La contribución del curador puede ser crucial para transmitir una perspectiva histórica y estética sobre las técnicas, los métodos de trabajo y los materiales de artistas, coleccionistas, curadores, personalidades históricas, bibliotecólogos, archivistas, etc. Si el elemento agregado encubre o incluye información importante La información puede estar encubierta por un elemento agregado, como ocurren los casos de enmiendas en estampas y collages. Las anotaciones previas en un material de archivo pueden quedar ocultas por anotaciones posteriores aplicadas en una solapa o elemento agregado. Las hojas continuas en peticiones en forma de rollo pueden cubrir información ubicada en la parte superior o al pie de las páginas. Estas peticiones están formadas por múltiples hojas que se unen con adhesivo, solapándose unas a otras para conformar un rollo. La remoción de una solapa opaca para verlo que pudiese haber debajo debe ser producto de la decisión conjunta del curador y del conservador, y basarse tanto en la posibilidadde descubrir información importante como en el riesgo de dañar el objeto. 11 Prioridades de tratamiento Para determinar las prioridades del tratamiento a llevarse a cabo y la extensión del mismo, deben considerarse la magnitud o potencialidad del daño y la importancia relativa del o los objetos en una colección. Esta decisión se toma de común acuerdo entre el conservador, que puede estimar el tiempo necesario para la remoción, y el curador, que aporta sus conocimientos en cuanto al valor y al uso de la colección. 2.2.3.2 Evaluar la condición del objeto y el elemento agregado El elemento agregado puede ser bastante inerte produciendo un daño de escasa magnitud y permitirse que el material permanezca, si la remoción pudiese presentar un mayor objeto que el que se encuentra. El elemento agregado puede estar afectando activamente la condición del objeto (ocasionando manchas en el papel y exudación de la tinta, por ejemplo). Este daño activo puede continuar a pesar de existir apropiadas condiciones ambientales, debiendo removerse el elemento agregado tan pronto como sea posible para evitar un daño adicional. La remoción puede preverse si se sospecha que puede generar manchas en el futuro. Las cintas acrílicas, por ejemplo, contienen plastificantes, los cuales tiene la capacidad de migrar al papal en el cual están agregados. Un adhesivo expuesto que se mantenga pegajoso pone en peligro el objeto de ser rasgado si este se adhiere a otra superficie. Su remoción constituye generalmente la mejor opción. Una medida temporal para reducir el riesgo de daño es cubrir el área con un material que posteriormente pueda ser removido con facilidad, tal como un pedazo de papel de silicona o una lámina de poliéster revestida de silicona. Un elemento agregado puede amenazar pasivamente la condición del objeto debido a la disminución de sus propiedades de adhesión o firmeza y permitir que el objeto se desplace o se caiga del lugar donde se encontraba fijado. Ciertos elementos agregados como las cintas adhesivas transparente scotch y las cintas adhesivas de lino pueden contraerse con el tiempo y/o dejar una impresión sobre el objeto. Sin embargo, su remoción inmediata no es necesaria, a menos que exista la posibilidad de que el daño se agrave por la condición de manejo del objeto o debido a fluctuaciones de temperatura y humedad relativa en el ambiente. 12 2.2.3.3 Grado de degradación del elemento agregado y potencial adicional de degradación En algunos casos ejecutar un tratamiento más temprano que tarde puede reducir significativamente el tiempo involucrado, así como los riesgos para el objeto y para el conservador. o Los adhesivos de base de caucho son más fáciles de remover antes de que se haya alcanzado la etapa de oxidación; a medida que esta degradación avanzan, se hacen necesarios solventes más polares. La ruptura química del adhesivo se le relaciona a menudo con un aumento en la pegajosidad y en la migración dentro del objeto de papel sobre el cual se encuentra fijado. Finalmente, el adhesivo se hace quebradizo y amarillento, indicando una condición de degradación con muy alto entrecruzamiento. o La remoción de adhesivos de almidón o proteínas envejecidos puede requerir el uso de enzimas. o Si no se atiende la inestabilidad o el encogimiento de las dimensiones de una cinta portadora (particularmente en el caso de las cintas de acetato de celulosa y celofán), puede quedar expuestas áreas del adhesivo pegajoso y dañarse el papel adyacente. La tensión causada por el encogimiento puede causar rasgaduras o rupturas en el objeto de papel al cual encuentra adherida la cinta. (CONSERVATION, 1998) 2.2.3.4 Necesidad de análisis e identificación precisa del elemento agregado Muchas veces los resultados de pruebas no analíticas, llevadas a cabo por el conservador, pueden ser utilizadas para idear estrategias de remoción, sin conocer la composición exacta de una cinta o adhesivos determinado. Algunos casos justifican en cambio el tiempo y los recursos requeridos para identificar mediante un análisis el material y el adhesivo de una bisagra, de una cinta portadora y de una masa adhesiva, así como los productos de degradación de estos materiales y la presencia de otros plastificantes, pigmentos, tintes, fungicidas y sales alcalinas. El análisis puede ser necesario en los siguientes casos: o Cuando una gran cantidad de objetos idénticos requieren una remoción de cinta adhesiva. Si una prueba preliminar no revela rápidamente el mejor método de remoción, el tiempo 13 que se invierta en llevar a cabo un análisis se traducirá probablemente en la aplicación de una tratamiento eficiente y efectivo o Cuando los objetos son de valor extremadamente elevado. En este caso se puede valer la pena el tiempo y gasto necesarios para analizar los componentes del elemento agregado a fin de hacer el tratamiento de la forma más cuidados y reducir riesgos de daño al objeto. o Para formular combinaciones de solventes más efectivas y menos toxicas. Si se identifica un adhesivo, podría determinarse sus parámetros de solubilidad y formular una combinación de solventes menos tóxica o Para identificar, antes de iniciar un tratamiento, las llamadas cintas adhesivas “con calidad de archivos”, manufacturadas recientemente (autoadhesivas, o activadas por humedad o calor). Algunas contienen fungicidas, neutralizadores, estabilizadores UV, todos los componentes nuevos en la historia de las cintas adhesivas y de las técnicas de remoción. La presencia de estos componentes puede llegar a complicar la remoción u otro tratamiento futuro. o Cuando la cinta es teñida o contiene pigmentos que bajo ciertas condiciones pueden ser exudados a transferidos al papel donde se encuentra fijada. o Para ayudar a determinar sustancias residuales en el papel (plastificantes u otros elementos constituyentes de adhesivos o cintas). o Para ayudar a comprender los mecanismos de degradación del área de contacto entre el papel y la cinta adhesiva. o Cuando el papel es muy sensible y, en consecuencia, una serie de pruebas de solventes en el objeto serian perjudiciales o Cuando el elemento agregado cubre o ha afectado en medio en forma tal (solubilización, cambio de color), que la prueba de solventes involucra un riesgo demasiado alto o Cuando se realiza una investigación de la colección, y la identificación de una cinta adhesiva (o de otro adhesivo) puede ayudar al conservador a establecer prioridades de la preservación. El tratamiento de objetos con cintas adhesivas a base de caucho, por ejemplo, puede ser de mayor prioridad que el de aquellos que tienen cintas adhesivas con base acrílica (CONSERVATION, 1998) 14 2.2.3.5 Opciones de tratamiento y riesgos asociados A continuación, se enlista una serie de opciones de tratamiento con sus contrapendientes riegos: o Sensibilidad de los medios a los solventes, a la humedad, al vapor, al pH, a la acción mecánica. Cualquier pérdida, cambio o movimiento del medio o de los componentes del medio se considera generalmente indeseable o Sensibilidad del papel a los solventes, a la humedad, al vapor, a la acción mecánica. Debe considerarse la fortaleza o la debilidad de la fibra y de la superficie del papel. Muchos abrillantadores ópticos presentes en el papel por ejemplo son móviles en solventes orgánicos y puede acumularse para formar aureolas de color púrpura/azul. o Potencialmente de movimiento descontrolado de adhesivos disueltos y de manchas asociadas. Este factor se relaciona con la posibilidad de formación de aureolas o de penetración de las manchas hasta el reverso del papel A causa de ello podría ocurrir un” exceso de limpieza” localizado si el solvente seleccionado para remover el adhesivo desplaza también productos de degradación que ha migrado en la hoja de papel,con la subsiguiente aparición de un área más clara. o Las cintas portadoras de papel son a menudo blanqueadas o semi blanqueadas (si no son kraft) y puede haber dañado el objeto con contaminantes residuales. Algunas cintas de papel blanco son saturadas de carbonato de calcio, el cual puede proteger el sustrato de papel, quedando en dicha área un color más claro que el resto de la hoja. Otras cintas de papel blanco contienen en cambio dióxido de titanio, el cual es un conocido catalizador de oxidación y puede dañar el papel adyacente donde se encuentras adheridas o La toxicidad de los solventes utilizados en el tratamiento y los riesgos asociados con la salud del conservador deben ser tomados en cuenta. Los solventes deben ser utilizados solamente con un adecuado sistema de ventilación (Sorbona). o Debería considerarse opciones sin tratamiento, tales como renovación de montaje o protección, o bien la manipulación limitada del objeto. 15 2.2.4 Estructura de una etiqueta o cinta adhesiva Habitualmente los materiales autoadhesivos están conformados según la estructura típica de una capa de frontal, tinta, adhesivo, material de soporte y un acabado figura 3. Figura 3. Estructura de una etiqueta (Nyssa, 2016) 2.2.4.1 Lámina o frontal Los papeles y films o plásticos son los más comunes y la cara visible de la etiqueta figura 4. Entre los papeles los de mayor uso se encuentran: Papel ilustración e ilustración de altor brillo, térmico, mate, flúor y estucados. Los films más destacados son el: BOPP, poliéster blanco, mate, transparente, de seguridad VOID y films de seguridad destructibles Figura 4. Frontal de papel (CodePack S.A, 2015) 16 2.2.4.2 Adhesivo Une la lámina al soporte. Cuando se separan, el adhesivo que generalmente es un polímero con propiedades adhesivas que quedara unido a la lámina o frontal y constituye la etiqueta o cinta en casa de tener un film plástico. (Lee, 1991) 2.2.4.3 Soporte El Soporte o Liner es un papel o película siliconada que sostiene la etiqueta para su uso. Va a variar de acuerdo al tipo de adhesivo, al desempeño que deberá cumplir la etiqueta y la forma de aplicación, la cual, podrá ser manual o automática. Lo más habituales son los de papel glassine de color blanco o amarillo y su grosor puede ser de 64gr/m o 80gr/m. Algunos films también son utilizados como soporte especialmente en aquellos casos de etiquetados de alta velocidad. 2.2.4.4 Tinta La impresión se realiza mediante procesos tales como en el digital offset, serigráfico, flexográfico y tipográfico 2.2.4.5 Acabado final El recubrimiento o laminado puede cumplir una función decorativa como dar brillo u opacidad a la etiqueta, también se utiliza como protección de la impresión, o bien para otorgarle mayor durabilidad a la etiqueta, facilitar su escritura o permitir su reimpresión. Los recubrimientos de mayor uso son los barnices brillantes, mates, imprimibles, tipo UV o los films transparentes como BOPP y Poliésteres. (Nyssa, 2016) 2.2.5 Adhesivos: generalidades, definición. 2.2.5.1 Generalidades Los adhesivos son productos orgánicos naturales o sintéticos, los cuales son utilizados por gran variedad de animales en aplicaciones tales como capullos de orugas figura 5, telas de araña 17 figura 6, huevos de insectos adheridos sobre hojas o ramas, agrupaciones de huevos de peces o anfibios, nidos de pájaros, etc. Figura 5. Capullo de orugas sujeto por adhesivos natural (Ledesma, 2013) Figura 6. Tela de araña sujeta por adhesivo natural (Ledesma, 2013) Los primeros adhesivos ya se utilizaban 3300 años AC, eran adhesivos derivados de sustancias naturales tales como la caseína de la leche, la sangre de animales, colas obtenidas por calentamiento a temperaturas de ebullición de huesos de animales y de raspas de peces, almidón obtenido de las plantas, resinas de los árboles, etc. Sin embargo el empleo de los adhesivos prácticamente desaparece en la Edad Media, para reaparecer de nuevo en los siglos XVII al XIX, usándose en sectores artesanales de muebles y marroquinería. A finales del siglo XIX se desarrollaron los adhesivos de caucho. Pero el gran desarrollo de los adhesivos sintéticos se produjo en el siglo XX, especialmente después de la Segunda Guerra Mundial. Cuando se empezaron a utilizar materiales más resistentes, metales, cementos, plásticos, cerámicas, etc., la misión del adhesivo dejó de ser el coadyuvador, en igualdad de condiciones, a la resistencia del conjunto, pasando a ser complemento de otro tipo de uniones tales como puntas, tornillos, ensamblajes, etc. 18 Con el desarrollo de la química orgánica, los adhesivos experimentaron un avance extraordinario, basado en la aplicación de polímeros a la unión química de elementos destinados a trabajar como un todo. La resistencia de las uniones así realizadas alcanza valores que permiten utilizar las piezas adheridas como elementos estructurales. En todo caso, no debe olvidarse que el cemento Pórtland o aluminoso se utiliza con gran profusión como adhesivo entre piezas estructurales o auxiliares. En estos casos, la adherencia suele ser física; hay una ocupación de las rugosidades y poros, inherentes a estos materiales, que permite la trabazón o fijación del conjunto. Quizás el punto débil de la unión realizada mediante adhesivos esté en su baja resistencia a los esfuerzos de tracción, y es también en ese terreno donde la utilización de los nuevos adhesivos poliméricos ha obtenido mejores resultados. Atendiendo al mecanismo de unión, los adhesivos pueden ser químicos, físicos o fisicoquímicos. La unión física consiste en la trabazón de elementos mediante una sustancia que ocupa los intersticios e irregularidades del material. La unión química se debe a la interacción entre las moléculas de adhesivo y las de sustrato, generalmente por fuerzas de Van Der Walls (Conesa Guillén, 2008) En la tabla 3 se incluye un breve resumen cronológico del desarrollo de adhesivos. Tabla 2. Desarrollo Histórico de Adhesivos y Sellantes (Petrie, 2006) Decenio aproximado de disponibilidad comercial Adhesivo o sellador Antes de 1910 Pegamento de huesos de animales pegamento de pescado Adhesivos vegetales 1910 Fenol-formaldehído Colas de caseína 1920 Ester de celulosa Resina alquídica Caucho ciclizado en adhesivos Policloropreno (neopreno) Adhesivos de soya 19 1930 Urea formaldehído Cintas sensibles a la presión Películas adhesivas de resina fenólica Colas de madera de acetato de polivinilo 1940 Nitrilo-fenólico caucho clorado Melamina formaldehído Vinilfenólico Acrílico Poliuretanos 1950 Epoxis Cianoacrilatos anaerobios Aleaciones epoxi 1960 Poliimida Polibenzimidazol Poliquinoxalina 1970 Segunda generación de acrílico Acrílico sensible a la presión Poliuretanos estructurales 1980 Endurecedores para resinas termoendurecibles Epoxi de agua Adhesivos de contacto con agua Formable y espumado “hot melts” 1990 Epoxi modificado con poliuretano Fundiciones calientes Sistemas de curado por UV y luz 2000 Adhesivos a base de agua Compuestos orgánicos volátiles reducidos sin disolventes 20 2.2.5.2 Definición. Adhesivo: es toda sustancia capaz de unir materiales por el contacto de sus superficies (adhesión), proporcionando a la unión una resistencia interna adecuada(cohesión) Curado: Es el proceso en el curso del cual un adhesivo desarrolla su fuerza de cohesión y, por tanto, sus propiedades físicas y químicas. El desarrollo de las propiedades puede tener lugar por cambios físicos (gelificación, hidratación, enfriamiento, evaporación de los componentes volátiles), y por reacciones químicas (polimerización, reticulación, oxidación, vulcanización) Lagran variedad de bases químicas de los adhesivos y la diversidad de substratos posibles, requiere distintos tratamientos superficiales y condiciones de curado, según el tipo de unión que se vaya a realizar. (Conesa Guillén, 2008) 2.2.6 Formulación de una composición adhesiva Hay un gran número de adhesivos en el mercado. Es útil organizar estos adhesivos en grupos con características comunes para facilitar su comprensión y uso. Los adhesivos pueden clasificarse en varios, aunque ninguna clasificación es universalmente reconocida. Se los puede clasificar por su origen, la función, composición química, forma física y aplicación. Los adhesivos se asemejan a la formulación de pinturas en que pueden contener una serie de componentes además de los materiales adhesivos, denominados como aglutinantes. Cada componente no se encuentra en cada adhesivo. Por ejemplo, todos los adhesivos no contienen un disolvente o una carga. Los componentes clave que pueden encontrarse en los adhesivos comerciales se definen a continuación. 2.2.6.1 Base adhesiva Este es el componente primario y tiene la función de formar el enlace, sujetando así los sustratos. El aglutinante es generalmente el componente a partir de la cual se deriva el nombre del adhesivo. Por ejemplo, un adhesivo epoxi puede tener muchos componentes, pero el componente principal es el aglutinante, es decir, la resina epoxi. 21 2.2.6.2 Endurecedor (para adhesivos termoendurecibles) Esta es una sustancia añadida a un adhesivo para promover la reacción de curado tomando parte a través de catálisis o reticulación. Los sistemas adhesivos de dos partes generalmente tienen una parte que es la base y una segunda parte que es el endurecedor. Al mezclarse, se produce una reacción química que hace que el adhesivo se solidifique. A veces se incorpora un catalizador en una formulación adhesiva para acelerar la reacción entre la base y el endurecedor. Se requieren cantidades muy pequeñas de catalizador, en comparación con los componentes principales tales como base y endurecedor. 2.2.6.3 Solventes A veces se necesitan disolventes para reducir la viscosidad del adhesivo para aumentar su capacidad de esparcimiento. Los disolventes utilizados con resinas sintéticas y elastómeros son generalmente de naturaleza orgánica. A menudo, se necesita una mezcla de disolventes para conseguir las características de procesabilidad deseadas tales como la evaporación y eliminación controladas del disolvente. Esto puede lograrse combinando disolventes con volatilidades variables. 2.2.6.4 Diluyentes Estos son ingredientes líquidos añadidos a un adhesivo para reducir la concentración del componente aglutinante. Los diluyentes se añaden principalmente para disminuir la viscosidad y para modificar las condiciones de procesamiento de algunos adhesivos. Los diluyentes reactivos no se evaporan, al igual que los disolventes. Reaccionan con el aglutinante durante el ciclo de curado y se incorporan en el adhesivo curado. 2.2.6.5 Rellenos Los rellenos son sustancias relativamente neutras añadidas al adhesivo para mejorar sus propiedades de trabajo, resistencia, permanencia u otras cualidades. Los rellenos también tienen la intención de reducir los costos de materiales. Pueden hacerse cambios considerables en las propiedades de un adhesivo mediante el uso selectivo de cargas. Los rellenos se usan 22 para modificar adhesivos que gobiernan propiedades tales como expansión térmica, conductividad eléctrica y térmica, contracción y resistencia al calor. 2.2.6.7 Portadores o refuerzos Estos son usualmente materiales del tipo de banda delgada tales como película de plástico, tela o papel usados para soportar la composición adhesiva. El papel de la banda en una banda recubierta de adhesivo incluye actuar como un soporte, un medio de liberación, una cinta o una película. Los portadores también podrían servir como separador de línea de unión y refuerzo para el adhesivo. 2.2.6.8 Otros Aditivos Además de los componentes básicos, un adhesivo puede contener una serie de otros aditivos, cada uno destinado a conseguir una característica específica. Incluyen plastificantes, aceleradores, inhibidores, retardadores, adhesivos, espesantes, formadores de película, antioxidantes, agentes antifúngicos y tensioactivos. La formulación de un adhesivo es más un arte que una ciencia. Se ha publicado poca información básica sobre la formulación de adhesivos debido a su naturaleza propietaria. Hay pocas referencias que proporcionan recetas adhesivas de adhesivos y las propiedades resultantes. (Ebnesajjad, 2008) 2.2.7 Clasificación de adhesivos 2.2.7.1 Tipos de adhesivos por su origen y composición Debido a que existen varias maneras de clasificarlos, en la tabla 3, se presentan dos tipos de clasificación que son de gran a aporte a la investigación. Tabla 3. Tipos de adhesivos por su origen y composición (NTP, 1998) Adhesivos Naturales Colas animales Preparadas a partir de colágeno de mamíferos, principal proteína de cuero, hueso y tendones Cola de pescado Naturaleza similar a la anterior. Se obtiene por extracción de pieles de pescado Cola de caseína Obtenida a partir de caseína, proteína procedente de la leche 23 Cola de albumina de sangre Se prepara a partir de sangre fresca o de polvo de sangre soluble en agua Cola de soja Tiene también naturaleza proteínica y se obtiene a partir de harina de soja en solución alcalina Dextrina Obtenidas por hidrolisis a partir de almidón Látex Nombre que se daba al producto natural obtenido del árbol de caucho. Actualmente se aplica a los cauchos, tanto naturales como sintéticos, no curados Goma Arábica Obtenida por exudación del tronco o ramas del árbol de acacia. Adhesivos Sintéticos Resinas de urea-formaldehido Resultado de la condensación de urea no sustituida y formaldehido Resinas de melanina- formaldehido Formadas por condensación de melanina no sustituida y formaldehido Resinas de Fenol- formaldehido Constituidas por condensación de formaldehido y un fenol monohídrico (fenol, cresoles o xilenoles). Resinas de resorcina- formaldehido Resultando por condensación de resorcina y formaldehido Resinas epoxis Adhesivos que se presentan en dos partes; una resina conteniendo el grupo epoxi y un catalizador tipo amina u otro compuesto que actúa como agente de curado. Se mezclan en el momento de usar Poliisocianatos Se obtienen a partir de isocianato alifáticos o aromáticos con dos o más grupos isocianato en su molécula. Reaccionan con compuestos conteniendo hidrógenos activos. Cuando la reacción se produce con un poliol se forman poliuretanos Resinas de poliéster Son polímeros cuyas moléculas contienen varios grupos ester. Resinas vinílicas Contienen en su molécula el grupo vinilo. Destacan las de: Acetato de polivinilo Polivinil acetales Alcohol polivinílico Polivinil ésteres Poliestireno Resinas acrílicas -Derivadas del ácido acrílico (ésteres acrílicos y cianoacrilatos -Derivadas del acrilonitrilo -Derivadas de la acrilamida Cauchos sintéticos Polímeros obtenidos a partir del isobutileno. Del butadieno- acrilonitrilo, del estireno-butadieno y del neopreno Derivados de celulosa Con un origen vegetal, se obtienen por tratamiento químico de la celulosa. Destacan la nitrocelulosa y el acetato de celulosa 24 Acrílicos. Una característica diferenciadora de los adhesivos acrílicos es que no necesitan que la mezcla entre resina y activador sea completamente homogénea, ya que una vez generados los "centros activos", la propagación del polímero se produce en el seno del adhesivo. No se recomienda el uso de calor para acelerar el curado. Los acrílicos se presentan comercialmente según tres sistemas principales de mezcla: Sistemas adhesivo más activador.Sistemas bicomponentes. Sistemas bicomponentes sin necesidad de mezcla. Los diversos ensayos realizados sobre adhesivos acrílicos muestran su excelente durabilidad (resistencia a la fatiga, a agentes medioambientales, propagación de la rotura, efecto de la holgura de adhesión, diseño de la junta, etc.). Presentan además tiempos de manipulación muy cortos. Las aplicaciones de los acrílicos son muy diversas gracias a su alto rendimiento frente a cargas dinámicas y a temperaturas moderadamente altas: Adhesión de ferritas a carcasas de motores eléctricos Adhesión de zapatas de frenos a coronas Paneles de calefacción solar Equipamiento deportivo sometido a tensiones como las raquetas de tenis Adhesión estructural en aviones y embarcaciones Adhesión entre madera y vidrio (carpintería) Uniones metal-metal, metal-vidrio y metal-plástico Acrílicos modificados. Curan en ausencia de oxígeno al entrar en contacto con un activador. Estos adhesivos evitan los problemas derivados de la vida útil de los componentes mezclados o del tiempo de aplicación para el proceso de unión, ya que el adhesivo sólo reacciona al entrar en contacto con el activador. La superficie de unión ha de tener un ancho mínimo de 5 mm para impedir el acceso al oxígeno. En comparación con los adhesivos anaeróbicos, son más resistentes a impacto y a pelado y presentan una buena adhesión a muchos sustratos. (Ledesma, 2013) 25 2.2.8 Remoción de Adhesivos. La remoción de agregados “etiquetas” en hojas o pastas se puede realizar por los siguientes métodos 2.2.8.1 Técnicas Secas. Se puede realizar de la siguiente manera Herramientas de mano: escalpelo, micro espátula, micro espátula de metal recubierta con teflón, espátula de bambú, espátula de teflón, etc. Materiales borradores: borradores de caucho crudo y borradores de vinilo en forma de lápiz, bloque y barra. Cinta enrollada de baja pegajosidad. etc. Calor/aire caliente: secador de aire, pistola de aire caliente, pistola de aire caliente para conservación (tal como la Leister), bandeja de calentamiento de transparencias, etc. (Works, 1998) 2.2.8.2 Técnicas Acuosas. Entre la cuales las más importantes son Aplicación directa local: cepillos, hisopos, esponjas, pipetas y micro pipetas (de vidrio y de polietileno desechables), tubos capilares, toallas y papel absorbente, esponjas naturales y espátulas de los tipos descritos anteriormente Humedecimiento: cámaras de humectación o de humedad hechas de bandejas o tinas con tapas, Enzimas: dependiendo de la técnica de aplicación escogida, ver la sección apropiada comentada anteriormente. Los materiales a utilizarse en contacto con enzimas no deben ser metálicos. Aplicación de vapor: aplicador de vapor (Steamstress u otro aplicador de vapor para ropa), aplicador de vapor modificado para uso en conservación Inmersión: bandejas o tinas, raspador para envases de teflón, espátulas de varios tipos, pinceles de cerdas rígidas, tamiz, Mylar, lámina acrílica para apoyar mientras se levanta el objeto. (Works, 1998) 2.2.8.3. Técnicas con solventes. 26 Todos los tratamientos con solventes obligan a considerar la seguridad personal, incluyendo el uso del siguiente equipo: campana extractora o ventilación adecuada, equipo personal de seguridad (anteojos, guantes apropiados para trabajo con solventes, máscaras contra vapores orgánicos, equipada con los filtros correspondientes), protectores de mangas y delantal si se desea. Los solventes que se consideran prácticos y seguros, asumiendo el uso de ventilación, equipo y vestuario adecuados, incluyen: etanol, isopropanol, acetona, etil metil cetona, acetato de etilo, n-heptano, ciclo hexano, bencina, xileno, tolueno, Naptha VM & P, aceites minerales y solvente de Stoddards. Se aplican los siguientes procedimientos Cámaras para vapor de solventes Aplicación local directa Emplastos Mesa o disco de succión Inmersión (Works, 1998) 2.2.9 Método espectrometría de absorción en el infrarrojo. 2.2.9.1 Fundamento teórico La radiación infrarroja, radiación térmica o radiación IR, es un tipo de radiación electromagnética de mayor longitud de onda que la luz visible. La región infrarroja del espectro incluye la radiación con números de onda comprendidos entre los 12800 y los 10 cm-1, lo que corresponde a longitudes de onda de 0.78 a 1000 µm. Tanto desde el punto de vista de las aplicaciones como de los instrumentos, es conveniente subdividir el espectro infrarrojo en tres regiones denominadas: infrarrojo cercano, medio y lejano. Hasta la fecha, la gran mayoría de las aplicaciones analíticas se han restringido al uso de una parte de la región del infrarrojo medio comprendida entre los 4000 y los 400 cm-1 (de 2.5 a 25 µm). Sin embargo, en la literatura analítica actual se van encontrando un número creciente de aplicaciones de la espectroscopia infrarroja cercana y lejana. La espectroscopia infrarroja tiene una gran aplicación en el análisis cualitativo y cuantitativo. Su principal utilización ha sido la identificación de compuestos orgánicos, que por lo general 27 presentan espectros complejos en el infrarrojo medio con numerosos máximos y mínimos que resultan útiles al efectuar comparaciones. En muchos casos, el espectro infrarrojo medio de un compuesto orgánico proporciona una huella única, con unas características que se distinguen fácilmente de los modelos de absorción de otros compuestos; sólo los isómeros ópticos absorben exactamente de la misma forma. (Bruno, 2012) Para que una molécula absorba radiación infrarroja debe experimentar un cambio neto en el momento dipolar como consecuencia de su movimiento vibratorio o rotatorio, pudiendo así actuar recíprocamente, el campo alternativo de la radiación, con la molécula, y causar cambios en su movimiento. Cuando la frecuencia de la radiación iguala a la frecuencia de una vibración o rotación natural de la molécula, ocurre una transferencia de energía que da como resultado un cambio en la amplitud de la vibración molecular y por tanto absorción de la radiación. El análisis por espectroscopia de absorción infrarroja se aplica principalmente en el campo de la elucidación de estructuras y en la determinación de las fuerzas de enlace, así como en los controles de calidad e identidad y para seguir procesos de reacción. Además de su aplicación como herramienta para el análisis cualitativo, las medidas en el infrarrojo también están encontrando un uso cada vez mayor en el análisis cuantitativo. 2.2.9.2 Equipamiento: Espectrofotómetro Infrarrojo Jasco FT-IR con ATR Espectrómetro JASCO FTIR 4700, capaz de trabajar con una resolución de hasta 0,5 𝑐𝑚−1. Dispone de una fuente de IR medio, un divisor de haz de KBr encapsulado en Germanio y un detector DLaTGS para medidas de rutina. Rango de frecuencia medible entre 7800 y 400 𝑐𝑚−1. Accesorio ATR Specac Golden Gate de prisma de diamante monolítico para la medida de muestras sólidas y líquidas sin preparación previa de la muestra. Posee un puente de presión para asegurarse tanto un íntimo contacto entre el cristal y la muestra como unos resultados reproducibles. (Calvo, 2014) 28 2.2.10 Parámetros de solubilidad 2.2.10.1 Modelo de Hildebrand Para que se produzca un proceso espontáneo, como el de disolución, la variación de energía libre debe ser negativa. Dicho de otro modo, el proceso debe producir una disminución de energía libre del sistema Propuso que en realidad el parámetro de Hildebrand se debía a la suma de los tres tipos de interacciones. De este modo: ∆𝐺 = ∆𝐻 − 𝑇∆𝑆 (1) Paraseparar las moléculas del solvente debe emplearse una determinada cantidad de energía, la que tenderá a aumentar (y a hacer positiva) la ecuación (1). De este modo la disolución será posible si y sólo si la energía necesaria para separar las moléculas del solvente es pequeña a comparación de la variación entrópica. La densidad de energía de cohesión (CED) es una medida de la energía necesaria para separar las moléculas. Dado que durante la evaporación las moléculas de un solvente también deben separarse (como en la solvatación), estas dos propiedades deberán estar relacionadas. La relación propuesta es la siguiente: 𝜕 = 𝐶𝐸𝐷 = √ ∆𝐻𝑣𝑎𝑝−𝑅𝑇 𝑉𝑚 (2) Donde: ∆𝐻𝑣𝑎𝑝 = Calor de vaporización R = Constante de los gases ideales T = Temperatura 𝑉𝑚 =Volumen molar Hildebrand propone un parámetro de solubilidad 𝜕 , igual a la raíz cuadrada de la energía necesaria para separar las moléculas de determinado tipo (3). Es decir: 𝜕 = √𝐶𝐸𝐷 = √ ∆𝐻𝑣𝑎𝑝−𝑅𝑇 𝑉𝑚 (3) Según esta teoría, mientras más similares sean los parámetros de solubilidad de dos sustancias, más posibilidad hay de que sean miscibles entre sí. 29 El parámetro de Hildebrand (𝜕) será de enorme utilidad para la estimación de solubilidades mutuas, y está presente en numerosas bibliografías. Las unidades características de este serán: [𝜕] = √ [𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎] [𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛] = 𝑐𝑎𝑙0.5 𝑐𝑚1.5 (4) [𝜕] = √ [𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎] [𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛] = √ [𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎] [𝐿𝑜𝑛𝑔𝑢𝑡𝑢𝑑] [𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑]3 = √ [𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎] [𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑]2 = √[𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛] = 𝑃𝑎 1 2 (5) Las unidades establecidas por la ecuación (5) toman el nombre de Hildebrans, en honor a quién desarrolló esta teoría. La unidad de presión del SI es el Pascal, y el parámetro se expresará en MegaPascales (106Pa). El hecho de que existan discrepancias entre la teoría de Hildebrand y los datos experimentales llevó a pensar a varios autores que en realidad las fuerzas de atracción intermoleculares no correspondían a un parámetro único, sino que por el contrario tienen naturaleza diferente y por lo tanto no podían agruparse dentro de un único parámetro unidimensional. Como se sabe, las fuerzas de atracción intermoleculares, o fuerzas de van der Walls, corresponden a fenómenos diferentes y se las puede clasificar en tres grupos: Fuerzas de London, o fuerzas de dispersión, originadas por la interacción de dipolos transitorios. Fuerzas polares, ya sea por interacción dipolo-dipolo (fuerzas de Kenson) o dipolo-dipolo inducido (fuerzas de Debye). Puentes de Hidrógeno, producidas en las moléculas que posean un átomo de hidrógeno unido a un elemento muy electronegativo como ser O, N o F (Hansen, 2007) 2.2.10.2 Modelo de Hansen Fue Hansen quien propuso que en realidad el parámetro de Hildebrand se debía a la suma de los tres tipos de interacciones. De este modo: 𝜕2 = 𝜕𝑝 2 + 𝜕𝑑 2 + 𝜕ℎ 2 (6) Donde: 𝜕= Parámetro total de Hildebrand. 𝜕𝑝 = Componente polar. 𝜕𝑑 = Componente de dispersión. 30 𝜕ℎ = Componente de puentes de Hidrógeno. Esto permite ubicar a los solventes y los polímeros en un espacio tridimensional, de coordenadas (𝜕𝑝, 𝜕𝑑, 𝜕ℎ), como se observa en la figura 7. Figura 7. Coordenadas de parámetros de Hansen (Antonini, 2005) La posible solubilidad ente un polímero y un solvente está dada por la distancia entre los puntos correspondiente a uno y al otro en este espacio tridimensional: si esta distancia D es menor que un radio R, característico del polímero, este par podrá ser miscible, si es igual o similar será parcialmente miscible y si es mayor serán insolubles. La ecuación propuesta por Hansen es la (7). Nótese el 4 que afecta el término de fuerzas de dispersión, fue propuesto para aproximar los volúmenes de solubilidad a esferas (Hansen, 2007) 𝐷 = √4(𝜕𝑑1 − 𝜕𝑑2)2 + (𝜕𝑝1 − 𝜕𝑝2)2 + (𝜕ℎ1 − 𝜕ℎ2)2 (7) Donde los subíndices 1 y 2 representan al polímero y al solvente respectivamente. La estimación de solubilidad usando los parámetros de Hansen es, según la bibliografía, una de las más exactas y posee una base teórica interesante, lo cual lo constituye en un excelente método. Sin embargo, resulta poco práctico en cuanto a la dificultad de realizar y más aún de visualizar los gráficos en 3 dimensiones. 2.2.10.3 Triangulo de Teas (parámetros fraccionales) Teas intentó solucionar la deficiencia del método de Hansen mediante el uso de parámetros fraccionales, definidos según la ecuación (8) 31 𝑓𝑑 = 100𝜕𝑑 𝜕𝑝+ 𝜕𝑑+ 𝜕ℎ 𝑓𝑑 = 100𝜕𝑑 𝜕𝑝+ 𝜕𝑑+ 𝜕ℎ 𝑓𝑑 = 100𝜕𝑑 𝜕𝑝+ 𝜕𝑑+ 𝜕ℎ (8) Aprovechando las propiedades de los triángulos equiláteros, estos parámetros (cuya suma es siempre 100) se pueden ubicar en un sistema de coordenadas triangulares (figura 8), donde también se grafican las ventanas de solubilidad de los polímeros. (Antonini, 2005) Figura 8. Triangulo de Teas (Antonini, 2005) Para las mezclas de solventes se pueden estimar estos parámetros como la media aritmética de los solventes puros, considerando las proporciones en que están presentes. (Hansen, 2007) 32 2.3 Fundamento Legal. La presente investigación se fundamenta en los artículos 4 y 7 de LA LEY DE PATRIMONIO CULTURAL, Codificación 27, Registro Oficial Suplemento 465 de 19 de noviembre del 2004. Art. 4.- El Instituto de Patrimonio Cultural, tendrá las siguientes funciones y atribuciones: a) Investigar, conservar, preservar, restaurar, exhibir y promocionar el Patrimonio Cultural en el Ecuador; así como regular de acuerdo a la Ley todas las actividades de esta naturaleza que se realicen en el país; Art. 7.- Declárense bienes pertenecientes al Patrimonio Cultural del Estado los comprendidos en las siguientes categorías: a) Los monumentos arqueológicos muebles e inmuebles, tales como: objetos de cerámica, metal, piedra, o cualesquiera otros materiales pertenecientes a la época prehispánica y colonial; ruinas de fortificaciones, edificaciones, cementerios y yacimientos arqueológicos en general; así como restos humanos, de la flora y de la fauna, relacionados con las mismas épocas; b) Los templos, conventos, capillas y otros edificios que hubieren sido construidos durante la Colonia; las pinturas, esculturas, tallas, objetos de orfebrería, cerámica, etc., pertenecientes a la misma época; d) Los objetos y documentos que pertenecieron o se relacionan con los precursores y próceres de la Independencia Nacional o de los personajes de singular relevancia en la Historia Ecuatoriana; i) Las obras de la naturaleza, cuyas características o valores hayan sido resaltados por la intervención del hombre o que tengan interés científico para el estudio de la flora, la fauna y la paleontología; y, j) En general, todo objeto y producción que no conste en los literales anteriores y que sean producto del Patrimonio Cultural del Estado tanto del pasado como del presente y que por su mérito artístico, científico o histórico hayan sido declarados por el Instituto, bienes pertenecientes al Patrimonio Cultural, sea que se encuentren en el poder del Estado, de las instituciones religiosas o pertenezcan a sociedades o personas particulares. Cuando se trate de bienes inmuebles se considerará que pertenece al Patrimonio
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