Attapulgita– Un mineral único con grandes aplicaciones en las pinturas

La attapulgita es un silicato mineral de arcilla, llamado así por el área de Attapulgus Georgia donde se estudiaron los depósitos de EU inicialmente en 1935. La arcilla attapulgita es única por su estructura de cadena tridimensional que crea partículas en forma de aguja que no se aglomeran al exponerse a la humedad, en contraste con otras arcillas tixotrópicas. Esta naturaleza no aglomerante hace a la attapulgita una arcilla formadora de gel y tixótropo única, así como el producto preferido cuando la estabilidad dimensional es importante.

La attapulgita forma suspensiones de alta viscosidad estables a relativamente bajas concentraciones que se adelgazarán con la aplicación de esfuerzo cortante. Al dispersarse en un líquido, las partículas de arcilla forman una retícula que atrapa la fase líquida espesando el sistema. Al aplicar esfuerzo cortante a un líquido espesado con arcilla Attapulgita, la retícula formada por fuerzas electrostáticas se rompe y el l íquido fluye con facilidad. Una vez retirado el esfuerzo cortante las fuerzas electrostáticas originan que se forme una nueva retícula y el líquido se espese nuevamente. Este ciclo se puede repetir indefinidamente.

Formulando con Attapulgita Sistemas Acuosos: La attapulgita funciona en formulaciones acuosas iónicas y no iónicas. El desempeño óptimo de la attapulgita se logra cuando la arcilla se dispersa y mezcla en un medio a alto esfuerzo cortante. El uso de surfactantes en sistemas acuosos puede provocar sobre dispersión de attapulgita resultando en pérdida de desempeño.

Los productos de attapulgita se agregan por lo general directamente a la mezcla en la etapa del proceso a alta velocidad. Si no hay etapa de alto esfuerzo cortante en el proceso principal la attapulgita se puede preparar como un pre-gel utilizando una pequeña cantidad del sistema solvente acuoso. Los pre-geles se preparan típicamente a un 10 – 15 porciento en peso de arcilla en el vehículo acuoso. Esta mezcla pre-dispersada se agrega entonces al lote de producto.

Dependiendo de la aplicación y las propiedades de gel deseadas, se pueden variar la cantidad y tipo de arcilla attapulgita.

Las concentraciones típicas (por ciento en peso) para aplicaciones acuosas son:

Pinturas látex 1 – 3 por ciento

Pinturas texturizadas 2 – 4 por ciento

Uniones de cemento 3 – 5 por ciento

Mastiques 2 – 4 por ciento

Sistemas No-acuosos: La arcilla attapulgita es un material altamente hidrofílico y aunque se dispersa fácilmente en sistemas acuosos, requiere el uso de un surfactante cuando se usa en sistemas no-acuosos como reducciones asfálticas. Los surfactantes recomendados son catiónicos y actúan como una interfase de transición entre la arcilla y el sistema orgánico.

La relación óptima arcilla-surfactánte se determina fácilmente ajustándola experimentalmente hasta lograr máxima viscosidad. En sistemas de reducciones asfálticas la relación típica y óptima de arcilla-surfactánte está entre 8 – 12 partes de arcilla a 1 parte de surfactánte. Este rango se debe a la variación en reducciones, surfactántes y el tamaño de partícula de la arcilla attapulgita en uso.

Al trabajar en sistemas no.acuosos, el método recomendado para adicionar la arcilla es el de pre-dispersión descrito para sistemas acuosos. En reducciones asfálticas el surfactánte se debe adicionar a una porción del sistema y mezclarse vigorosamente. Después se debe adicionar la arcilla para obtener un 20 por ciento en peso de la concentración de ésta y mezclar hasta que se observe un espesamiento máximo. Finalmente, el resto de la reducción y otros ingredientes de la fórmula se adicionan y mezclan hasta lograr una consistencia uniforme.

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Historia de la jeringa hipodérmica

En los comienzos del siglo pasado se hicieron los primeros intentos para depositar agentes terapéuticos en los tejidos. El sistema empleado, o sea el frotamiento de la droga de una incisión previamente hecha, no fue satisfactoria, y en 1836 el famoso doctor Lafargue, de París, inventó un trocar para depositar pasta de morfina en los tejidos.

Siguiendo este desarrollo, en el año de 1839, los doctores Taylor y Washignton, de Nueva York, presentaron por primera vez la forma de introducir una solución de morfina en los tejidos mediante la jeringa Anel, la cual fue predecesora al actual instrumento hipodérmico. Fue una jeringa de tamaño muy chico, hecha de plata sterling, con pistón de cuero, alargado y delgado, originalmente diseñado para uso en el conducto lacrimal. Había que hacer una incisión en la piel para introducir la punta de la jeringa en el conducto lacrimal.

El doctor Wood, de Edimburgo, en 1843, comenzó a usar de la misma manera la jeringa Ferguson. En el año de 1849, el doctor Hunter, de Londres, puso un punto cortante en la extremidad de esa jeringa para introducirlo debajo de la piel, sin necesidad de hacer incisión. Este fue básicamente el sistema que se maneja actualmente.

En 1853, el doctor Pravaz, de Francia, empleó por primera vez, una jeringa con aguja separada. Hoy en día, en toda Europa son conocidas las jeringas hipodérmicas bajo el nombre de este famoso doctor.

En el año de 1856, el doctor Baker, de Nueva York, en una visita a Edimburgo, conoció la jeringa Ferguson. Con este modelo, la compañía George Tiemann, de Nueva york, produjo la primera jeringa hipodérmica hecha en los Estados Unidos, y fue entonces cuando el uso de jeringas y agujas especialmente construidas, se hizo más común.

Los primeros libros sobre medicamentos hipodérmicos muestran jeringas hechas por George Tiemann de Nueva York, Autenriewth de Cincinnatti y Gemrig & Son y Letz & Sons de Filadelfia. Estas jeringas fueron hechas de diversos materiales, tales como vidrio, hule consistente, plata esterlina, celuloide y plata alemana. Los pistones fueron hechos generalmente de cuero. Con estos desarrollos en la fabricación llegamos al nacimiento de la jeringa hipodérmica como es conocida hoy.

Antes que se inventaran las primeras jeringas desechables, éstas estaban hechas de vidrio y tenían agujas separadas. Las agujas anteriores tenían que hervirse, y sumergirse en alcohol después de cada uso, además se tenían que afilar frecuentemente.
 
Actualmente las agujas son más delgadas y cortas y tienen puntas más afiladas y una cubierta especial que ayuda a que penetren más fácilmente en la piel.

Proveedores de jeringas y agujas hipodérmicas

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Jeringas hipodérmicas

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Referencias

Revista de enfermería, Instituto Mexicano del Seguro Social, (México), Vol. 3 Núm. 2/3 1990.

Una de las nuevas opciones, disponible ya en el mercado de aplicaciones para la industria, es la soldadura ultrasónica, la cual resulta atractiva para unir piezas pequeñas, películas metálicas muy delgadas, cable plano flexible, metales tanto similares como diferentes e incluso plásticos. La soldadura ultrasónica no utiliza productos consumibles, se realiza rápidamente, consume poca energía, no producen gases ni olores nocivos al ambiente y puede ser controlada electrónicamente para asegurar un control de calidad en la línea de producción.

LA SOLDADURA ULTRASÓNICA

Cuando se unen materiales por medio de soldadura ultrasónica, a las partes a ser unidas se les aplican simultáneamente una fuerza estática, la cual mantiene en posición las piezas y facilita la unión, y una fuerza dinámica (vibración ultrasónica), la cual genera la fricción que produce el calor necesario para “soldar” los materiales a unir. Este procedimiento es usado en las industrias tanto

para unir plásticos como para unir metales.

SOLDADURA ULTRASÓNICA DE PLÁSTICOS

La soldadura ultrasónica de plásticos ha sido usada por muchos años. Cuando se sueldan termoplásticos las vibraciones son introducidas verticalmente. El incremento térmico en el área de unión es producida por la absorción de las vibraciones mecánicas de alta frecuencia (20 a 70kHz), la reflexión de las vibraciones en el área de contacto y la fricción entre las superficies de las partes.

En el área de contracción, se produce calor por la fricción de tal manera que el material se plastifica localmente, forjando una conexión entre ambas partes en un corto período de tiempo.

El prerrequisito es que ambas piezas de trabajo tengan un punto de fusión cercano. La calidad de la unión es muy uniforme porque la transferencia de energía y el calor interno liberado permanecen constantes y se limitan al área de unión. Para obtener un óptimo resultado las áreas a unir son preparadas para hacerlas adecuadas a la unión ultrasónica. La soldadura ultrasónica puede ser utilizada para unir firmemente o embeber partes de metal con o en plástico.

SOLDADURA ULTRASÓNICA DE METALES

Mientras que en la unión ultrasónica de plásticos las vibraciones de alta frecuencia son usadas para incrementar la temperatura y así lograr la plastificación del material; la unión ultrasónica de metales es un proceso completamente diferente: las vibraciones mecánicas son introducidas horizontalmente, las partes a ser soldadas no son calentadas hasta el punto de fusión, sino que son

conectadas gracias a la aplicación de presión y vibraciones mecánicas de alta frecuencia.

Durante la soldadura ultrasónica de metales, un proceso complejo es iniciado el cual involucra fuerzas estáticas, fuerzas cortantes de oscilación y un moderado incremento de temperatura en el área a soldar. La magnitud de estos factores depende del grosor de las piezas a unir, de su estructura superficial y de sus propiedades mecánicas.

Las piezas de trabajo son localizadas entre una pieza fija, esto es, el yunque, y el dispositivo generador de las vibraciones ultrasónicas denominado “Sonotrode” o “horn”, el cual oscila horizontalmente a alta frecuencia (usualmente 20, 35 o 40 kHz) durante el proceso de soldado. La frecuencia de oscilación más comúnmente usada (frecuencia de trabajo) es 20 kHz.

Esta frecuencia está sobre el rango audible del oído humano y permite el mejor uso posible de la energía. Para procesos de soldadura en los que se requiere sólo una pequeña cantidad de energía, puede ser usada una frecuencia de trabajo de 35 ó 40 kHz.

El sonotrode y el yunque tienen superficies ásperas o tienen generalmente superficies fresadas con estrías cruzadas para apretar las piezas que se ensamblarán y prevenir deslizamientos indeseables.

Se aplica presión estática perpendicularmente a la interfaz a soldar. Luego se sobrepone la fuerza cortante oscilante de alta frecuencia (ultrasonido). Las fuerzas dentro de los objetos deben mantenerse por debajo del límite de elasticidad para que las piezas no se deformen. Si las fuerzas sobrepasan un valor de umbral dado, ocurrirá una deformación local en los materiales a unir.

Las piezas se compactan ligeramente en la superficie debido a la fuerza de sujeción antes de conectar la energía ultrasónica; el intervalo durante el cual sucede esto se llama tiempo de exprimido. Después de apagar la energía ultrasónica y aflojar la fuerza de sujeción, se aplica una breve ráfaga de la primera para evitar que el ensamble soldado se pegue a la herramienta o al yunque.

Las vibraciones de alta frecuencia inducen fuerzas cortantes que disminuyen la contaminación superficial de los materiales a unir y producen un enlace puro entre los metales en la interfase. La oscilación posterior hace que el área de la soldadura crezca. Al mismo tiempo lleva a cabo una difusión atómica en el área de contacto y el metal se recristaliza en una estructura de grano fino similar al que caracteriza a los metales trabajados en frío.

La soldadura ultrasónica del metal es local y limitada a las fuerzas de corte y al desplazamiento de las capas intermedias. Sin embargo, una fusión no ocurre si la fuerza de presión, la amplitud y el tiempo de la soldadura son ajustados correctamente. Los análisis microscópicos usando microscopios ópticos y electrónicos hacen evidente la recristalización, la difusión y otros fenómenos metalúrgicos. Sin embargo, no proporcionan ninguna evidencia de fusión (interfaz fundida). El uso de sensores térmicos altamente sensibles en las capas intermedias muestran un aumento inicial de la temperatura con una posterior disminución constante de la misma.

La temperatura máxima obtenida depende de los ajustes que se hagan a los controles del equipo de soldadura. Un aumento en la energía ultrasónica conduce a un aumento de la máxima temperatura posible. Un aumento en la fuerza estática conduce a un aumento de la temperatura inicial, pero al mismo tiempo limita la posible temperatura máxima. Por lo tanto, el perfil de temperatura puede ser manejado, dentro de ciertos límites, haciendo los ajustes apropiados en la máquina. La temperatura en la capa intermedia es, por supuesto, también una función de las características del material. La regla básica es que la temperatura obtenida es mayor en los materiales con una conductividad térmica baja, tal como el hierro, y menor para los metales con una conductividad térmica más alta, tal como el cobre y el aluminio.

Las medidas de temperatura efectuadas en diversos materiales, con puntos de fusión que varían ampliamente, han mostrado que la temperatura máxima en la interfase de la soldadura no excede de un 35 a 50% de la temperatura que derrite al metal individual, cuando se han seleccionado los parámetros de la soldadora apropiadamente.

La soldadura ultrasónica de metales no produce una adhesión superficial en los metales. Se ha probado que las uniones son sólidas, homogéneas y duraderas. Si, por ejemplo, una hoja de aluminio fina se suelda ultrasónicamente a una hoja de cobre fina, puede ser observada fácilmente que después de cierto tiempo de soldado, las partículas de cobre aparecen en la cara opuesta a la unión de la hoja de aluminio, al tiempo que las partículas de aluminio aparecen en la cara opuesta a la unión de la hoja de cobre. Esto muestra que los materiales se han penetrado uno a otro, siendo este proceso conocido como difusión. Este proceso ocurre dentro de fracciones de segundo.

VENTAJAS Y LIMITACIONES

A continuación se presentan las principales ventajas y limitaciones de la soldadura ultrasónica:

Ventajas:

La soldadura ultrasónica permite unir metales diferentes

Los tiempos de ciclo son menores a un segundo.

La calidad de la soldadura es alta y uniforme

Las ligas son normalmente más fuertes que las juntas hechas con soldadura o por resistencia

Necesidad moderada de habilidad y entrenamiento del operador para producir uniones de alta calidad

No requiere de soldadura o fundente

No hay acumulación de calentamiento , de modo que no se fragilizan las zonas afectadas por el calor

La conductividad eléctrica es normalmente superior a la obtenida por conexiones tranzadas o soldadas

Oxidación o contaminación superficial no afectan la cantidad de la conexión

Desventajas:

La soldadura se restringe a soldadura de solapa

No permite hacer soldaduras de cordón

Solo se pueden soldar piezas con espesores menores a 3 milímetros

Solo se pueden unir superficies planas o con poca curvatura

No es adecuafa para partes estañadas

El costo de capital es más alto que el de la soldadura normar

COMENTARIOS FINALES

Como los sistemas de soldadura ultrasónica tienen bajas demandas de energía, no utilizan productos consumibles, no necesitan agua de enfriamiento y ocupan poco espacio, pueden ofrecer soluciones rentables y ecológicamente inocuas para aquellas aplicaciones que están dentro de sus rangos de aplicabilidad.

Que la soldadura ultrasónica sea apropiada para una aplicación específica depende de los materiales, la tasa de producción, el tiempo de proceso, el tamaño de las piezas, las demandas energéticas y el costo del equipo, el cual deberá descender durante los próximos años.

Dado que ésta es una tecnología emergente, en el futuro veremos aparecer nuevas aplicaciones, mayores rangos de aplicación tanto en materiales como en tamaño, máquinas más portátiles, mayor facilidad de operación, más fabricantes y proveedores de equipos y costos más bajos.

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