DESCRIPCIÓN

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La invención se tefieie, en general, a un método para el tratamiento de superfiecies silíceas, y en particulai, a un método para mejorar la adherencia en superficies de naturaleza mineral que contienen sílice que comprende el empleo de una composición a base de ácido fluorhídrico y un tensioactivo no iónico fluorado, que mediante reacción con dicha superficie silícea modifica las características físicas de la misma de forma que aumenta su adherencia en húmedo impidiendo el resbalamiento por dicha superficie.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La preocupación por la calidad de vida está cada vez más latente en la sociedad, abarcando aspectos nuiy dispares que van desde temas relacionados con el medio ambiente hasta pequeños accidentes domésticos que pueden llegar a acarrear posteriormente importantes conflictos sanitarios e incluso legales Dentro de este último grupo, existe una sensibilización creciente ante la posibilidad de dañarse debido a caídas accidentales provocadas por resbalamientos, fundamentalmente cuando las superficies están mojadas Cuando alguien resbala y cae, normalmente se plantean problemas que van más allá de la simple vergüenza al sei observado en la caída, puesto que se pueden producir roturas de huesos que llevan implícito un coste, no sólo por el li atamiento médico necesai io sino poi la ausencia en el trabajo de la persona afectada, llegando en ocasiones a provocar litigios judiciales, sin olvidar los posibles problemas de salud que pueden derivarse si la recuperación no llega a ser completa

Las caídas provocadas por resbalamientos son una de las principales causas de denuncias en la industria y en la sociedad en general. Son numerosos los lugares en los que puede darse esta situación a lo largo del día en la vida cotidiana de una persona, por ejemplo, en cuartos de baño, vestuarios de gimnasios, piscinas, terrazas al aire libre, recintos cerrados con el suelo húmedo por la limpieza, calzadas, pavimentos y viales húmedos, etc. La gran mayoría de estos lugares son públicos y las personas que los frecuentan tienen la confianza'de poder andar con seguridad, exigiendo por lo

10 tanto a las autoridades una compensación cuando sufren algún daño provocado por la negligencia del propietario, director o arquitecto de un edificio.

En términos generales, los pavimentos antideslizantes se caracterizan por -^ la existencia de concavidades en su superficie, que actúan como ventosas y proporcionan la correspondiente adherencia. Estas concavidades pueden ser de forma y profundidad muy diferente dependiendo del método utilizado para provocarlas, llegando en algunos casos a poder ser consideradas como ^{2 0} niicroporos. Se estima que cuanto mayor sea su número por cm2 y más homogéneamente estén repartidas en toda la superficie, mayor será la adherencia alcanzada, por lo cual interesa que tengan una forma regular y un tamaño lo menor posible.

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Los procedimientos utilizados para conseguir la propiedad antideslizante pueden ser puramente físicos, como la abrasión mecánica, o químicos, como la lixiviación. Los primeros presentan el inconveniente de que normalmente

- ° deterioran por completo la superficie tratada, lo que causa un importante cambio estético, y en algunos casos, disminuye sus propiedades físicas. Los segundos tampoco son aplicables a todo tipo de pavimentos, ya que es necesario que su composición cumpla una serie de requisitos dependiendo del

^{3 5} reactivo químico empleado. El reactivo de uso más común es el ácido fluorhídrico (FH), que de acuerdo con la reacción

4 HF + Si02 > SiF4 + 2H20 reacciona con la sílice que forma parte del pavimento produciendo un desprendimiento de gas de tetrafluoruro de silicio (SiF4) que provoca la formación de concavidades microscópicas.

Por lo que respecta al caso concreto del sector de los pavimentos cerámicos, se intenta conseguir superficies antideslizantes mediante el empleo de esmaltes que proporcionan'una elevada rugosidad, provocada normalmente

10 por la utilizacón de materiales abrasivos como el corindón. Las concavidades obtenidas son de gran tamaño y de formas muy irregulares, por lo que es muy difícil obtener resultados satisfactorios. Por otra parte, este método restringe las grandes posibilidades estéticas de los pavimentos cerámicos a unos diseños 5 y aspectos superficiales muy delimitados, con el inconveniente añadido de su aspereza al tacto, que en ocasiones llega a provocar inseguridad en el usuario ante la posibilidad de ocasionarse rasguños en una caída e incluso la acumulación de bacterias y problemas con su limpieza.

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De las consideraciones realizadas hasta el momento, se desprende que existe una problemática de ámbito social que afecta directamente a las propiedades de los pavimentos, a la que no se ha dado solución de una manera

25 completamente satisfactoria en términos generales, y en particular, desde el sector de los pavimentos cerámicos. En este último caso se han aportado soluciones que pasan por modelos de diseño y aspecto muy restringido, lo que hace que su utilización se vea desestimada en algunos lugares y que en ^ ° ocasiones no llegen incluso a alcanzar las prestaciones buscadas.

Por consiguiente, sigue existiendo la necesidad de disponer de un método para mejorar la adherencia en superficies de naturaleza mineral que

-^ contienen sílice, tales como pavimentos cerámicos, que supere los inconvenientes previamente mencionados asociados con el elevado tamaño e

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irregularidad de las concavidades obtenidas por los metodods de tratamiento de superficies silíceas existentes La presente invención proporciona una solución a dicha necesidad existente que, ademas, no limita las múltiples posibilidades estéticas de los pavimentos cerámicos

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

La invención proporciona un método para el tratamiento de superficies silíceas, en particular, un método para mejorar la adherencia en superficies de natuialeza minei al que contienen sílice, tales como las superficies de los pavimentos cerámicos, que comprende el empleo de una composición a base de ácido fluorhídrico y un tensioactivo no iónico fluorado, que mediante l eaccon con dicha superficie silícea modifica las caracterisitcas físicas de la misma de forma que aumenta su adherencia en húmedo impidiendo el í esbalamiento por dicha superficie

El método paia meiorar la adhei encía en superficies de naturaleza minei al que contienen sílice, tales como las superficies de los pavimentos cei amicos, proporcionado por esta invención comprende las etapas de a) impregnar dicha superficie con una composición que comprende una solución acuosa de acido fluorhídrico, con una concentración comprendida entre el 0,5% y 6%, que contiene un agente tensioactivo no iónico fluorado en una concentración comprendida entre el 0 01% y el 0, 1%, respecto al total de la composición, y b) lavar la superficie tratada con agua para eliminar el posible exceso de solución que no ha reaccionado

Como agentes tensioactivos no iónicos fluorados pueden utilizarse los polioxietilenetanoles de alquilo fluorados comercialmente disponibles Las composiciones utilizadas para la realización del método ob|eto de esta invención pueden prepaiarse por adición de la cantidad apropiada del

agente tensioactivo no iónico fluorado a la solución acuosa de FH

Para medir la resistencia al deslizamiento en las piezas tratadas se siguió uno de los distintos métodos que se describen más adelante. Asimismo, para evaluar los resultados obtenidos también se tuvo en cuenta la posible pérdida de aspecto por simple inspección visual

Medida de la resistencia al deslizamiento

Entre los numerosos sistemas propuestos para llevar a cabo la evaluación de la tesistencia al deslizamiento cabe destacar los siguientes. a) Plano inclinado (norma alemana DIN 51 097), consistente en que una persona descalza suba y baje por un plano inclinado cubierto con el pavimento a analizar La inclinación del plano es regulable y el pavimento ha de encontrarse en todo momento inundado con agua que contenga un producto i eductoi de la tensión superficial, b) Coeficiente estático de fricción (norma americana c- 1028-84), por el que se mide la fuerza necesaria para que empiece a moverse un determinado peso colocado sobre la superficie a evaluar. La zona de contacto entre el peso

\ la superficie ha de ser de goma con unas características específicas, c) Tortus, que se trata de un aparato para la medida del coeficiente de fi icción dinámico que registra la fuerza que se opone al movimiento de una carga vertical constante; y d) Péndulo TRRL (norma NLT- 175/88), que también permite medir el coeficiente de fricción dinámico, registrando la pérdida de energía de un péndulo de características conocidas cuando la arista de la zapata roza con la superficie a ensayai

No existe un criterio generalizado a nivel internacional, sino que dependiendo del país la elección se ha inclinado por uno u otro método, con lo

que en la actualidad existen diferentes normas de ámbito nacional

Algunos de estos sistemas han sido desarrollados específicamente paia el sector de pavimentos de uso peatonal, mientras que otros han sido adaptados de campos ajenos al mismo Los resultados obtenidos dependen del método utilizado, de maneía que un mismo pavimento puede considerarse deslizante o antideslizante según el sistema de evaluación Incluso con un mismo método se pueden llegar a obtener resultados distintos en función del equipo y los materiales empleados También hay que tener en cuenta que muchos de estos métodos necesitan superficies de tamaño considerable para poder llevar a cabo la medida, lo que los hace mviables en desarrollos a nivel de laboratorio, donde en muchas ocasiones la superficie disponible no sobrepasas los 100 cm2

Por tanto, a la vista de la confusión existente a la hora de medn la resistencia al deslizamiento, y con el fin de disponer de una mayor información se decidió evaluar esta propiedad determinando el coeficiente estático de fnccion v/o empleando el método del plano inclinado, según las necesidades de cada caso

Para la medida del coeficiente estático de fricción, se puso a punto un niel ocio a nivel de laboratoπo, que si bien los resultados obtenidos no se aiustan a ninguna norma, si que permite establecer una clasificación comparativa entre los diferentes casos estudiados El método se basa en la norma americana C- 1028-84 ya mencionada, en la que se ha modificado la caiga aplicada adaptándola a la piesion que ejerce una persona de 70 Kg en el momento en que puede producn se el íesbalamienlo, teniendo en cuenta que entonces tan solo apova una paite del pie sobre el pavimento También se ha modificado la geometría de la zona de contacto entre la carga y el azulejo, dándole una foima circular, mas similar a la forma del pie en el momento de apoτ _> ar, que la forma cuadrangular que propone la norma Con un dinamómetro

digital se registra la fuerza necesaria para mover una carga de 0,5 Kg/cm2 aplicada sobre la superficie a ensayar La zona de contacto entre la carga y el azuleio es de forma circular y se ha revestido con un material representativo de aproximadamente el 90% de las suelas de zapatos Las pruebas se han realizado con la superficie a ensayar húmeda, tomando en cada caso diez medidas y dando como resultado la media entre ellas Previamente a la lealizaciόn de cualquier ensayo se midió el deslizamiento en un azulejo patrón para garantizar la reproducibilidad del método

Respecto a las medidas mediante el sistema del plano inclinado, se dispuso una rampa con una inclinación de 24° Sobre dicha rampa se colocó el pavimento a ensayar y se mojó con agua que contenía un detergente, andando a continuación una persona descalza en sentido ascendente y descendente Este método se utilizó en los casos en los que se disponía de vanas piezas del pavimento a ensayar y como prueba definitiva de que se había logrado la piopiedad buscada

Asimismo, pai a determina! la variación de la resistencia al deslizamiento con el desgaste por abiasión, se utilizo un aparato tipo PEÍ con la caiga abi asiva indicada en la norma EN1 54 Se aplicaron diferentes grados de abi asion, midiendo después de cada etapa la resistencia al deslizamiento mediante el método del "coeficiente estático de fricción"

Los ensayos realizados por impregnación de pavimentos cerámicos con |aς distintas composiciones antideslizantes previamente descritas han puesto de manifiesto que se produce una reacción con la superficie de tales lin imentos que modifica las características físicas del mismo aumentando su íesistencia al deslizamiento, y por tanto, aumentando su adherencia en húmedo _e impidiendo el resbalamiento por dicho pavimento En general, se ha observado que el tratamiento de distintos pavimentos con dichas

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composiciones antideslizantes produce un ataque regular sobre los pavimentos tratados y la formación de concavidades microscópicas regularmente distribuidas sobre dichos pavimentos, lo que proporciona unas propiedades antideslizantes a las superficies tratadas. Asimismo, tales estudios han puesto de manifiesto la versatilidad de este método y la posibilidad de adecuar la composición al tipo de pavimento a tratar y al tipo de esmalte a utilizar Por consiguiente, el método proporcionado por esta invención es adecuado para el tratamiento de superficies de naturaleza mineral que contienen sílice, por ejemplo pavimentos cerámicos, con el fin de mejorar la adherencia de las mismas

Los siguientes ejemplos sirven para ilustrar la invención.

EJEMPLO 1

Preparación de composiciones antideslizantes

Se prepararon distintas composiciones a base de FH y un tensioactivo no iónico fluorado mediante la adición, a temperatura ambiente y con agitación, de distintas cantidades del mimo en solución acuosa, a distintas soluciones acuosas de HF con unas concentraciones comprendidas entre el 0,5% y el 6%, hasta alcanzar unas concentraciones de tensioactivo en la solución acuosa de

FH comprendidas entre el 0,01% y el 0,1%, respecto al total.

EJEMPLO 2 Impregnación de superficies de pavimentos cerámicos

2 1 Pruebas previas

Con objeto de disponer de una primera información sobre el efecto que pi oducia el tratamiento de las composiciones obtenidas en el Ejemplo 1 sobre los pavimentos cerámicos, se seleccionaron diez modelos comerciales con

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diferentes acabados superficiales, representativos de los distintos productos que actualmente se fabrican en el sector Se trataron por impregnación con la composición reactiva, midiendo en las piezas obtenidas la resistencia al deslizamiento mediante el método de! "plano inclinado" antes descrito y evaluando el cambio de aspecto por inspección visual

Se observó que en todos los casos se conseguia la propiedad buscada (resistencia al deslizamiento o aumento de adherencia), pero cinco de los pavimentos sufrían una pérdida de aspecto bastante significativa, lo cual ponía de manifiesto la importancia de la composición del esmalte a la hora de obtener tesultados satisfactorios y la necesidad de desarrollar nuevas composiciones de esmaltes que soportaran el tratamiento sin verse afectados estéticamente

2 2 Pruebas con nuevos esmaltes

En base a la información obtenida en las pruebas previas anteriores (Eiemplo 2 I ), se desarrollaion nuevos esmaltes con los que se elaboraron cinco modelos de nueva creación

Las piezas obtenidas se ti ataron según el procedimiento descrito en el apartado anterior y se comprobó que se había conseguido una resistencia al deslizamiento adecuada mediante el método del "plano inclinado" En ninguno de los casos se observó variación en el aspecto superficial de los pavimentos, indicando la correcta formulación de los esmaltes para que no se vieran afectados poi el tratamiento

Paia cuantificar el incremento en la resistencia al deslizamiento, se midió esta piopiedad mediante el método del "coeficiente estático de fricción" en las supei ficies ti atadas v sin tiatai En la Tabla 1 se exponen los resultados obtenidos en cada caso, así como el incremento de la resistencia al deslizamiento expresado en porcentaje, donde se observa cómo en todos los

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pavimentos, tras el tratamiento aplicado, aumenta de manera muy significativa la resistencia al deslizamiento, llegando incluso a mejoras de un 157%

TABLA J

Resistencia al deslizamiento

Resistencia al deslizamiento en los pavimentos

1 2 3 4 5

D 1 ,85 2,42 2, 17 1,64 1 ,3 1 ND 3,26 4,69 3,40 4,22 2,60

% 76 94 57 157 98

D Deslizante ND: No Deslizante

% Porcentaje de incremento

2 3 Variación de la resistencia al deslizamiento con el desgaste por abración

De los pavimentos ensayados en el Ejemplo 2.2 anterior, se seleccionaron los dos que mejores resultados habían proporcionado (n°s 4 y 5) para llevar a cabo el estudio de la variación de la resistencia al deslizamiento con el desgaste por abrasión

Siguiendo el procedimiento descrito en el apartado relativo a la medida de íesistencia al deslizamiento se midió dicha propiedad por el método del "coeficiente estático de fricción" en diferentes etapas de abrasión hasta un total del I ^00 vueltas, tanto en los pavimentos tratados como en los no tratados Los resultados obtenidos paia los dos pavimentos estudiados se exponen en la Tabla II Los datos se ajustaron a curvas del tipo.

I y =

( A + Bx + Cx2)

donde

"y" representa la resistencia al deslizamiento, y

"\" el numero de vueltas aplicado en cada etapa de abrasión

Como puede observarse, en ambos casos la resistencia al deslizamiento se mantiene a lo largo de las diferentes etapas de abrasión, observándose siempre valores significativamente superiores cuando el pavimento ha sido ti atado con la composición antideslizante Estos resultados indican que una vez conseguida la propiedad antideslizante, ésta perdura con el tiempo aunque el pavimento sufra desgastes importantes

TABLA II Variación de la resistencia al deslizamiento con el desgaste por abrasión

Metod o del coeficiente estático de fricción

1' mnκnl< N" de vuelta"!

(1 2< 1(1 7< 1 (10 1 M) 200 VIO 1000 I MK)

1 N I ) •1 22 1 % 4 IH 4 IX 4 77 4.19 4 27 4 SX 4 9 ! 4 52

1 1 ) 1 64 2 04 1 42 1 71 1 7*; 1 .52 2 12 2 1 2.17 2,8

^• > '1J 2 60 2 Ü2 2 71 2 94 1 72 2 99 1 0X 1 69 3 X6 3.71

- I ⁾ 1 T I 1 10 1 07 1.1 1 1 29 1 41 1 7(1 2 02 1 84 2,70

( ND No Deslizante. I) Deslizante )