CEMENTO

DESCRIPCION

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se enmarca en el sector químico, concretamente en el campo técnico de las composiciones para la eliminación de cemento y de morteros a base de cemento adheridos a superficies.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

El cemento es un material conglomerante resultante de la calcinación de una mezcla de arcillas, caliza y otras materias que presenta la propiedad de endurecer en contacto con el agua. Cuando se mezcla con áridos, agua y opcionalmente con diversos aditivos forma una mezcla de consistencia plástica que fragua para dar un material duro y resistente llamado hormigón o concreto y que tiene aplicación en la construcción como mortero de unión, de recubrimiento y elementos de sustentación.

Entre otras aplicaciones, los morteros a base de cemento se emplean para colocar en obra diversos elementos en paramentos horizontales y verticales de naturaleza cerámica, de gres, terrazo, azulejos, piedra, etcétera. Para rellenar las juntas entre las distintas piezas se usan lechadas de cemento o morteros también basados en cemento.

Tras el proceso final de colocación y rejunte, la superficie recién construida queda frecuentemente manchada con los restos de cemento y de mortero que al endurecer son de difícil eliminación. Para eliminar estos restos de cemento o del mortero a base de cemento se puede recurrir a frotar con un material abrasivo o al empleo de una composición química que disuelva los citados restos. En el estado de la técnica actual las composiciones para la eliminación de los restos de cemento y morteros basados en cemento están constituidas por ácidos que disuelven por reacción química los componentes del cemento. Las composiciones suelen contener como componentes mayoritarios ácidos fuertes tales como el ácido clorhídrico fumante, el ácido fosfórico y otros. Se aplican extendiéndolas sobre la superficie manchada y a continuación tras un periodo de actuación se procede a frotar, a retirar los residuos despegados y a aclarar abundantemente con agua. Estas composiciones por su propia naturaleza tienen el inconveniente de que son peligrosas en su aplicación ya que son corrosivas para la piel y los ojos, corrosivas por ingestión y corrosivas por inhalación. Ello obliga a emplear medidas de seguridad extremas. Otro inconveniente que limita su aplicación es que estas composiciones sólo pueden emplearse sobre superficies resistentes a los ácidos fuertes como son los azulejos y el gres, y no son aplicables sobre piedras sensibles a los ácidos como los mármoles y las calizas, o sobre ladrillos y otros materiales también sensibles.

La invención protegida por el documento de patente US 6592658 propone el empleo como decapante de cemento composiciones basadas en ácido cítrico, que es un ácido orgánico no fumante y poco agresivo para los usuarios, el medio ambiente y muchas superficies resistentes, pero aún así no se puede aplicar en superficies sensibles a los ácidos como las que se han indicado más arriba. En el campo técnico de la invención no se conocen eliminadores de cemento y morteros basados en cemento que no tengan naturaleza ácida.

Los alquilsulfóxidos de bajo peso molecular y en especial el dimetilsulfóxido (conocido también por las siglas DMSO) son sustancias que se emplean en la industria como disolventes, como vectores para ayudar en la penetración de principios activos de fármacos y productos de uso agrícola principalmente, y como crioconservantes de células vivas y de órganos vivos para posteriores trasplantes. Las aplicaciones más habituales en la industria de los alquilsulfóxidos como disolventes son en el campo técnico de los decapantes de pinturas y barnices. Los documentos ES 2228767, ES 2263566, ES 2298702, EP 0490726, EP 0573339 y US 6673157, publican composiciones decapantes de pinturas que contienen DMSO en su composición. Se usan también composiciones que contienen DMSO para disolver polímeros y plásticos en muy diversas aplicaciones (US 7592385, US 7592385). En el estado de la técnica se sabe también que diversos alquilsulfóxidos, en especial alquildisulfóxidos, se pueden utilizar como detergentes (US 3243463, US 3329617, US 3898187).

Otras aplicaciones del DMSO en las que juega el papel de mejorar la penetración de principios activos son por ejemplo su empleo en herbicidas, insecticidas, microbicidas, abonos foliares, colorantes, etc. (US 6 133 200, US 3 756 801 , US 6 133 200). La aplicación como crioconservante de materiales biológicos vivos se describe, por ejemplo, en los documentos US 71 12576, US 5071741 , US 5131850 y US 5160313.

El dimetil sulfóxido (DMSO) y sulfóxidos similares como el etil metil sulfóxido (EMSO) y el dietil sulfóxido (DESO) se caracterizan por su capacidad de disolver sustancias de naturaleza orgánica, como los polímeros tipo poliacrílico, poliestireno, PVC, etcétera, presentes habitualmente en pinturas y barnices. Pero ahora, los autores de la presente invención han encontrado, sorprendentemente y contra todo pronóstico, que composiciones que contienen al menos un 70% de estos disolventes son capaces de disolver también materiales de carácter completamente inorgánico formados por cemento portland y morteros que lo contengan.

Es conocido que el DMSO, y sulfóxidos de bajo peso molecular como el EMSO y el DESO, tienen la propiedad de absorber grandes cantidades de agua cuando se les expone a la atmósfera. En los ensayos realizados por los autores de la presente invención se comprobó que esto era un inconveniente que limitaba gravemente la eficacia de las composiciones basadas en estas sustancias, ya que superado un cierto umbral en el contenido de agua, la composición deja bruscamente de eliminar cemento, diciéndose entonces que se inactiva o desactiva. En base a estos inconvenientes, la composición desarrollada por los autores de la presente invención, comprende, además de los dialquilsulfóxidos como disolventes, componentes inhibidores de la absorción de la humedad, presentando una alta eficacia en la eliminación de los cementos, y morteros a base de ellos, sin dañar las superficies sobre las que se encuentran.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Figura 1. Diseño de experimentos de Composición Central centrado en las Caras (Central Composite Face-centered - CCF) donde se representa la distribución de los valores altos (negro), medios (gris) y bajos (blanco) de los factores ensayados: glicerina, Levenol C-201 y vaselina.

Figura 2. Superficie de respuesta para valores de concentración constante de glicerina de 7,5%. Valores de vaselina líquida entre 0 y 15% y valores de Levenol C-201 entre 0 y 10%

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

En base a las necesidades planteadas en el estado de la técnica, los autores de la presente invención han desarrollado una nueva composición para eliminar cemento y morteros basados en cemento que tiene por objeto:

Superar los inconvenientes del estado de la técnica detallados en el apartado anterior en cuanto a la imposibilidad de emplear composiciones eliminadoras de cemento de carácter ácido sobre superficies sensibles a los ácidos tales como mármoles y calizas, y

Superar además el inconveniente de la absorción de agua y la consiguiente desactivación de posibles composiciones neutras basadas en DMSO y/o sulfóxidos de bajo peso molecular tales como EMSO y DESO.

Así, en una realización principal de la invención se contempla una composición eliminadora de cemento y morteros basados en cemento que comprende al menos un componente disolvente constituido por un dialquilsulfóxido o mezcla de dialquilsulfóxidos, preferentemente de dialquilsulfóxidos constituidos por cadenas de uno o dos átomos de carbono, tales como dimetil sulfóxido (DMSO) y/o sulfóxidos de bajo peso molecular como EMSO y DESO, y al menos un componente inhibidor de la absorción de humedad. De forma preferida, se emplea glicerina como componente inhibidor de la absorción de la humedad. De forma aún más preferida se emplea vaselina líquida, solubilizada por la presencia de agentes tensioactivos como el Levenol C-201 (KAO CORPORATION) (INCI: Glycereth 17 Cocoate) (Decisión de la Comisión de 9.02.06 que modifica la Decisión 96/335/CE, pág. 186).

De forma opcional, la composición de la invención comprende adicionalmente al menos un componente auxiliar seleccionado entre secuestrantes de iones (p.ej. citratos, gluconatos), hidrótropos (p.ej. alcohol etílico, glicerina, etilenglicol, dipropilenglicol), espesante, conservantes (p.ej. sorbatos, triclosán, parabenos), antioxidantes (p.ej. BHT, BHA, ácido ascórbico), antiespumantes (p.ej. polidimetil siloxano), reguladores de pH (p.ej. ácido cítrico, ácido fosfórico), colorantes y perfumes; así como combinaciones de los mismos.

En realizaciones preferidas, la composición de la invención comprende adicionalmente al menos un componente tensioactivo. De forma preferida, estos componentes se seleccionan de entre tensioactivos no iónicos, tensioactivos aniónicos, tensioactivos catiónicos y tensioactivos anfóteros (p.ej. alcoholes grasos etoxilados y glicéridos etoxilados) y combinaciones de los mismos. De forma preferida, en el método de la invención se emplean como tensioactivos el Glycereth 17 Cocoate (Levenol C-201 ; KAO CORPORATION) ó el FINDET 1214/N23 (KAO CORPORATION) (mezcla comercial de Laureth-11 y Myreth-1 1 ; INCI) (Decisión de la Comisión de 9.02.06 que modifica la Decisión 96/335/CE).

En una realización particular de la invención, la composición comprende:

70% a 95% en peso del componente disolvente,

5% a 30% en peso de inhibidores de la absorción de humedad, y

0% a 25% en peso de componentes auxiliares.

Además, de forma preferida, la composición comprende adicionalmente hasta un 15% en peso de un componente tensioactivo. Las composiciones conformes a la presente invención son eficaces en la eliminación de cemento y morteros que lo contengan, presentan un pH neutro o ligeramente alcalino, no son fumantes, no desprenden vapores agresivos y no son corrosivas para la piel y las mucosas. Tampoco afectan a la integridad física y química de la superficie limpiada.

En realizaciones preferidas de la invención se contemplan las siguientes composiciones:

Composición 1 :

Composición eliminadora de cemento y morteros a base de cemento consistente en un 81.9% de DMSO, un 7% de Levenol ^(R) C-201 , un 10% de vaselina líquida, un 0.3% de carboximetilcelulosa (componente auxiliar espesante), un 0.5% de perfume, un 0.3% de conservante y colorante. Eficacia de eliminación de cemento sobre superficie seca de valor 5 en escala de 0 a 5, es decir, eliminación completa y fácil. Absorción de agua igual o inferior al 0.05%, a 35°C, y 2 horas de exposición en una atmósfera con un 65% de humedad relativa.

Composición 2:

Composición eliminadora de cemento y morteros a base de cemento consistente en un 75% de DMSO, un 10% de Findet ^(R) 1214/N23, un 15% de vaselina líquida, un 0.3% de conservante y colorante. Eficacia de eliminación de cemento sobre superficie seca de valor 5 en escala de 0 a 5. Absorción de agua igual o inferior al 0.05%, a 35°C, y 2 horas de exposición en una atmósfera con un 65% de humedad relativa.

Composición 3:

Composición eliminadora de cemento y morteros a base de cemento consistente en un 75% de DMSO, un 5% de glicerina, un 9% de Levenol ^(R) C-201 , un 9% de vaselina líquida, un 1 ,7% de ascorbato sódico (secuestrante de iones y antioxidante) y un 0.3% de conservante. Eficacia de eliminación de cemento sobre superficie seca de valor 5 en escala de 0 a 5. Absorción de agua igual o inferior al 0.05%, a 35°C, y 2 horas de exposición en una atmósfera con un 65% de humedad relativa.

A continuación, sin ser limitativos, se proponen los siguientes ejemplos de realización de la presente invención.

EJEMPLOS Ejemplo 1

En la Tabla 1 se muestran diversos ensayos previos de formulaciones cuyo objetivo es determinar qué posibles sustancias son más interesantes para formar las composiciones conformes a la invención y los rangos aproximados de concentración.

Para comprobar la eficacia de eliminación se realizó el siguiente procedimiento: Se preparó un mortero de cemento cola de forma habitual, se extendió mediante una espátula sobre mármol, caliza y travertino y se dejó secar durante al menos 48 horas. Se ensayaron las composiciones ejemplo (descritas en la tabla 1) mojando con ellas las superficies manchadas con el mortero de cemento cola, se dejó actuar dos minutos y se frotó con un estropajo. Se valoró el efecto de la eliminación del mortero de cemento cola en una escala de 0 (no hay eliminación) a 5 (eliminación completa y fácil). En general se encontró que o bien la eliminación era nula (valor de cero en la escala) o bastante apreciable, asignándose el valor de 4 cuando exigía un mayor esfuerzo al frotar y 5 cuando se eliminaba con facilidad. Valores intermedios entre 1 y 3 no se encontraron. En todos los casos no se afectó la integridad física y química de la superficie limpiada.

Tabla 1.- Formulaciones ensayadas

Estado de Eficacia

Fórmula Composición la Escala: Comentario

superficie 0 a 5

Si el producto se deja expuesto a la atmósfera absorbe agua muy rápidamente y en menos

1 DMSO 100% Seca 5 de 30 minutos se inactiva

perdiendo completamente su eficacia. Formulación no recomendable.

Composición completamente

2 DMSO 100% Húmeda 0

inactivada Estado de Eficacia

Fórmula Composición la Escala: Comentario

superficie 0 a 5

DMSO 90%

El residuo de eliminación es

3 Glicerina Seca 5

gelatinoso.

10%

DMSO 80%

El residuo de eliminación es

4 Glicerina Seca 4

gelatinoso.

20%

DMSO 97% Hasta un 3% de agua se elimina

5 Seca 5

Agua 3% el cemento eficazmente

DMSO 95%

6 Seca 0 La desactivación es completa Agua 5%

La presencia de un 20% de glicerina permite introducir en la

DMSO 70% formulación hasta un 10% de

Glicerina agua. Interesante ya que se

7 Seca 4

20% demuestra que la formulación 3

Agua 10% puede absorber cierta cantidad de agua sin que se inactive la composición.

DMSO 90% La glicerina ayuda en la

8 Glicerina Húmeda 4 eliminación de superficies

10% húmedas.

DMSO 80% El incremento de glicerina no

9 Glicerina Húmeda 4 mejora la eficacia respecto de la

20% formulación 8

DMSO 70%

Glicerina Introducir acetona mejora en

10 Seca 5

20% seco la eficacia de la fórmula 4.

Acetona 10% Estado de Eficacia

Fórmula Composición la Escala: Comentario

superficie 0 a 5

DMSO 70% Se desactiva por la presencia

Glicerina de humedad. Aunque la acetona

1 1 Húmeda 0

20% reseca el cemento, en este caso

Acetona 10% no es interesante introducirla.

La introducción de un ácido muy

DMSO 80% suave como el timol no mejora

12 Seca 0

Timol 20% la eliminación sino que desactiva la formula

DMSO 97%

La eliminación es más rápida Sulfato

13 Seca 5 que con DMSO 100% (Fórmula sódico

1).

anhidro 3%

Como el salicilato de metilo produce coloración roja en

DMSO 80% presencia de hierro

14 Salicilato de Seca 5 (componente habitual del

metilo 20% cemento), se debe añadir un secuestrante de iones para evitar este problema.

DMSO 90%

Findet ^(R)

Eficaz y de baja absorción de 1214/N23

agua por la presencia de la (Kao

15 Seca 5 parafina líquida que es a su vez

Corporation)

estabilizada por Findet ^(R) 5%

1214/N23 (tensioactivo)

Vaselina

líquida 5% Estado de Eficacia

Fórmula Composición la Escala: Comentario

superficie 0 a 5

DMSO 90%

Levenol C-

201 (Kao

16 Corporation) Seca 5 Similar a la formulación 16

5%

Vaselina

líquida 5%

Se comprobó que el DMSO puede ser mezclado, en general, hasta con un 30% con otros componentes sin que sus propiedades de eliminación de cemento se vean sensiblemente afectadas, salvo excepciones como el timol. Superado este valor umbral la composición pierde bruscamente su poder eliminador. En el caso especial del agua, el umbral es más bajo y se sitúa en el 3%, aunque la adición de sustancias absorbentes hidrófilas como la glicerina puede permitir una mayor presencia de agua en la composición. No obstante y por razones obvias, las composiciones preferidas deberán estar exentas de agua. La presencia de vaselina líquida, solubilizada en la composición gracias a la presencia de un tensioactivo tal como Findet ^(R) 1214/N23 o Levenol ^(R) C-201 , ayuda a que no se absorba agua y no interfiere en la eficacia limpiadora. Igualmente la glicerina como hidrófilo ayuda a que la posible presencia accidental de agua no sea absorbida finalmente por el DMSO.

Ejemplo 2

Para cuantificar con más precisión los efectos cruzados de los componentes candidatos para formar composiciones se realizó un diseño de experimentos tipo compuesto central centrado en las caras (en la literatura inglesa se denomina central composite face centered y por ello habitualmente se conoce por las iniciales CCF) (Figura 1 ), ajustado mediante regresión lineal múltiple (MLR), cuyos factores son distintas concentraciones en DMSO, de glicerina (componente hidrófilo regulador de la absorción de agua), vaselina líquida (componente repelente del agua que actúa también como regulador de la absorción) y Levenol C-201 (tensioactivo que solubiliza la vaselina líquida).

Los experimentos consistieron en dejar expuestas durante 2 horas muestras con una masa de 25 gramos de distintas composiciones en una atmósfera con un 65% de humedad y 35°C de temperatura. Se pesaron las muestras antes del ensayo y después del ensayo, determinándose la ganancia de peso atribuible a la absorción de agua. Paralelamente a este diseño experimental se ensayaron también los componentes puros para estudiar su absorción de agua como componentes puros. Nótese, por tanto, que estos experimentos no se han restringido solo a ensayar composiciones efectivas frente a la eliminación del cemento, sino que se han estudiado también otras no eficaces para el objeto de la invención, pero que son necesarias para el análisis matemático que conduce a explicar los efectos cruzados entre todos los componentes en cuanto a la absorción de humedad. Suponiendo mezclas ideales de los componentes, sin efectos cruzados, se calculó el incremento de peso teórico y se comparó con el verdaderamente observado. La diferencia entre ambos nos indica el efecto cruzado resultante al realizar la composición. Los valores son los que se muestran en la tabla 2. En algunos casos la mezcla de los componentes presentaba una sinergia positiva, es decir se absorbía más agua de la esperada teóricamente como mezcla ideal, mientras en otros casos se ha encontrado una sinergia negativa, es decir se absorbía menos agua que la esperada. De los ensayos hay que destacar N6, N7, N8 y N14 con una sinergia negativa en torno al 100%: ello implica que la absorción de agua ha sido nula para estos experimentos. En todos los casos la vaselina líquida se encontraba en su máxima concentración del 15%.

En la figura 2 se muestra gráficamente la superficie de respuesta obtenida por ajuste MLR (regresión lineal múltiple) para valores intermedios de concentración de glicerina (7,5%). Matemáticamente la superficie de respuesta obtenida se expresa mediante la siguiente ecuación:

AHumedad = 6.543 - 0.613G -0.344L - 3.906Γ + 0.416G ² -0.200L ² - 1.7801 ² +0.2425GL - 0A65GV -0MSLV donde AHumedad es el porcentaje de incremento de peso debido a la absorción de humedad, G es la concentración en % en peso de glicerina, L es la concentración en % en peso de Levenol ^(R) C-201 y V es la concentración en % en peso de vaselina. El modelo presenta un coeficiente de determinación del 90,6% y una reproducibilidad del 99,4% en los valores centrales.

En la figura 2 se observa que la menor absorción de agua se consigue en composiciones con valores elevados de vaselina líquida. Aunque estas composiciones son las que absorben menos agua, se encuentran en el límite de la eficacia de eliminación de cemento, por lo que no deben ser necesariamente las preferidas. Son por tanto interesantes aquellas composiciones cuya suma de porcentajes de glicerina, Levenol ^(R) C-201 (u otro tensioactivo o mezclas de tensioactivos elegidos entre los de tipo no iónico, aniónico, catiónico o anfótero) y vaselina líquida (u otro hidrocarburo poco volátil), más otros componentes auxiliares entre los citados más arriba no supere el 30% para evitar así la pérdida de eficacia en la eliminación de cemento y morteros a base de cemento.

Tabla 2.- Diseño de experimentos y efectos cruzados encontrados en las distintas composiciones en cuanto a la absorción de agua.

%

% Incremento

% %

% % Incremento peso Efecto

Experimento Levenol ^(R) Vaseli¬

Glicerina DMSO peso esperado cruzado

C-201 na

observado como

mezcla ideal

N1 0 0 0 100 8,18 8,18 0,0

N2 25 0 0 75 9,19 7,38 24,7

N3 0 10 0 90 10,60 7,49 41 ,5

N4 25 10 0 65 8,39 6,69 25,5

N5 0 0 15 85 5,09 6,94 -26,7

N6 25 0 15 60 0,05 6,13 -99,2

N7 0 10 15 75 -0,07 6,25 -101 ,1

N8 25 10 15 50 0,05 5,44 -99,0

N9 0 5 7,5 87,5 6,13 7,22 -15,1

N10 25 5 7,5 62,5 6,12 6,41 -4,5

N1 1 12,5 0 7,5 80 5,46 7,16 -23,8

N12 12,5 10 7,5 70 5,56 6,47 -14,1

N13 12,5 5 0 82,5 7,84 7,43 5,4

N14 12,5 5 15 67,5 0,02 6,19 -99,6 N15 12,5 5 7,5 75 7,85 6,81 15,3

N16 12,5 5 7,5 75 7,36 6,81 8,0

N17 12,5 5 7,5 75 7,75 6,81 13,8

Glicerina 100 0 0 0 4,95 4,95 ο,ο

Levenol C-201 0 100 0 0 1 ,30 1 ,30 ο,ο

Vaselina 0 0 100 0 -0,12 -0,12 ο,ο

DMSO 0 0 0 100 8,18 8,18 ο,ο

Aunque para los ensayos se empleó dimetil sulfoxido (DMSO) como representante de la familia de los dialquilsulfóxidos de bajo peso molecular y el de mayor disponibilidad industrial, se entiende que las composiciones de la presente invención pueden formularse sin mermas apreciables en su eficacia con dialquilsulfóxidos similares tales como el metil etil sulfoxido, el dietil sulfoxido y mezclas de éstos entre ellos y/o con DMSO.

Igualmente la introducción de cantidades a discreción de hasta un total de un 5% de componentes auxiliares que ayudan a modificar las propiedades de presentación de las composiciones o mejorar su estabilidad, tales como secuestrantes de iones, hidrótropos, espesantes, conservantes, antioxidantes, antiespumantes, reguladores de pH, colorantes y perfumes, no modificaron apreciablemente las propiedades de eliminación de cemento de las composiciones.