Los adhesivos a base de agua son uno de los formatos de adhesivos de más rápido crecimiento debido a las ventajas que ofrecen en términos de seguridad y sostenibilidad al eliminar los COV y los riesgos de inflamabilidad. Estos adhesivos suelen ser fáciles de aplicar y alcanzan el nivel de durabilidad y rendimiento requerido para adaptarse a una variedad de aplicaciones.

METHOCEL™ para adhesivos a base de agua

METHOCEL™ es un aglutinante de origen natural y un aditivo que modifica la reología, fabricado por IFF, que tiene una amplia utilidad en adhesivos a base de agua. Producido a partir de celulosa obtenida de pino blanco del sur o linters de algodón, la línea de productos METHOCEL™ abarca una variedad de grados de metilcelulosa e hidroxipropil metilcelulosa. IFF mantiene un amplio portafolio de estos grados para ofrecer a los formuladores de adhesivos a base de agua la máxima flexibilidad necesaria para personalizar la viscosidad, la compatibilidad y la trabajabilidad de sus formulaciones.

Los productos METHOCEL™ son aglutinantes y modificadores de reología preferidos en adhesivos a base de agua porque proporcionan varios beneficios clave, como se indica a continuación:

• Buena resistencia adhesiva y cohesiva mediante enlaces de hidrógeno
• Alta resistencia en estado verde mediante propiedades de gelificación térmica reversible
• Mayor eficiencia en la aplicación mediante la modificación de la reología de adelgazamiento por cizallamiento

Reactividad del enlace de hidrógeno

Químicamente, METHOCEL™ es similar en estructura a la celulosa pero con sustituciones de cloruro de metilo o de óxido de propileno y cloruro de metilo realizadas en los grupos hidroxilo para producir metilcelulosa o hidroxipropil metilcelulosa respectivamente, como se muestra en la imagen a continuación. Dado que la celulosa no es naturalmente soluble en agua, estas sustituciones ayudan a aumentar la solubilidad en agua y hacen que METHOCEL™ sea compatible con sistemas a base de agua.

Incluso con estas sustituciones, varios grupos hidroxilo usualmente no se sustituyen. Estos grupos hidroxilo restantes participan en la formación de enlaces de hidrógeno para aumentar las propiedades adhesivas. El enlace de hidrógeno aumenta la resistencia cohesiva de los adhesivos hechos con METHOCEL™ cuando los grupos hidroxilo reaccionan con otros grupos hidroxilo en el polímero METHOCEL™. De manera similar, estos grupos hidroxilo pueden unirse con las superficies que el adhesivo junta, aumentando la adhesión. Estas interacciones hacen de METHOCEL™ un aglutinante ideal en sistemas de adhesivos a base de agua.

Gelificación térmica reversible

La sustitución metoxi en METHOCEL™ también proporciona una resistencia en verde significativa a los adhesivos mediante gelificación térmica reversible. Mientras que METHOCEL™ es soluble en agua fría, es insoluble en agua calentada a 50°C–90°C, dependiendo del grado utilizado. Esto se identifica como la temperatura de gelificación incipiente. A medida que la solución se enfría, se restaura la solubilidad de METHOCEL™, permitiendo una gelificación reversible, como se observa en el gráfico a continuación. Mediante este mecanismo, METHOCEL™ funciona como un modificador de reología a temperaturas más bajas y como un aditivo gelificante a temperaturas más altas.
 

Gelation of 2.0% aqueous solution of METHOCEL™ A-series grade, heating at 0.25°C/min

La sustitución metoxi en METHOCEL™ también proporciona una resistencia en verde significativa a los adhesivos mediante gelificación térmica reversible. Mientras que METHOCEL™ es soluble en agua fría, es insoluble en agua calentada a 50°C–90°C, dependiendo del grado utilizado. Esto se identifica como la temperatura de gelificación incipiente. A medida que la solución se enfría, se restaura la solubilidad de METHOCEL™, permitiendo una gelificación reversible, como se observa en el gráfico a continuación. Mediante este mecanismo, METHOCEL™ funciona como un modificador de reología a temperaturas más bajas y como un aditivo gelificante a temperaturas más altas.

Modificación de la reología de adelgazamiento por cizallamiento

En los casos en que se aplican adhesivos en superficies verticales o superiores, es importante asegurarse de que los adhesivos no se deslicen ni goteen para una aplicación eficiente y la prevención de desperdicios. Cuando METHOCEL™ está presente en soluciones a base de agua, como un adhesivo a base de agua, imparte una reología tixotrópica (adelgazamiento por cizallamiento). Esta reología de adelgazamiento por cizallamiento depende del peso molecular del polímero METHOCEL™ y de la concentración presente en la solución, como se muestra a continuación.
 

Apparent viscosity versus shear rate, 2% aqueous solutions, 20°C	Apparent viscosity versus shear rate for aqueous solutions of 4,000 mPa·s with various METHOCEL™ concentrations

La reología pseudoplástica que METHOCEL™ aporta es útil porque permite una fácil extensión o pulverización de los adhesivos sobre superficies verticales o superiores bajo alta cizalladura. Cuando se elimina la cizalladura y el adhesivo se coloca sobre la superficie, la viscosidad se reconstruirá para proporcionar espesamiento, evitando que el adhesivo se escurra o gotee y conduciendo a una mejor manejabilidad y menor desperdicio.

Aplicaciones de ejemplo

Las propiedades mencionadas anteriormente de METHOCEL™ lo hacen útil para una gran variedad de adhesivos a base de agua. A continuación se presentan ejemplos en los que METHOCEL™ es valorado como aglutinante o modificador de reología en estas formulaciones.

Adhesivos a Base de Látex

METHOCEL™ aporta valor en los adhesivos a base de látex como espesante para aumentar la viscosidad al nivel deseado, al tiempo que proporciona una reología tixotrópica. Cuando METHOCEL™ se añade a adhesivos a base de látex, también facilita mejores tiempos de secado y aumenta la resistencia al tacto húmedo debido a las propiedades de gelificación térmica descritas anteriormente. Además, proporciona una mejor estabilización para rellenos y aditivos inorgánicos e insolubles, como los pigmentos. Dado que METHOCEL™ es no iónico, es compatible con diversas formulaciones de adhesivos a base de látex.

Compuestos para Reforzamiento de Alfombras

Estos compuestos se utilizan típicamente con alfombras hechas de fibras sintéticas, como nylon y poliéster, para prevenir la contracción o estiramiento dimensional y mitigar el encrespamiento durante la instalación de la alfombra. METHOCEL™ aporta valor a estos compuestos al espesar el adhesivo, manteniéndolo dentro de la línea de pegamento de la alfombra en lugar de filtrarse en el respaldo de la alfombra. Las propiedades de gelificación térmica que ofrece METHOCEL™ también ayudan a que el adhesivo se fije más rápido y se seque rápidamente al calentarse.

Adhesivos para el Procesamiento del Cuero

Estos adhesivos se utilizan para unir pieles de cuero a superficies de vidrio o porcelana para evitar la contracción durante los procesos de secado. En comparación con el almidón, comúnmente utilizado en este tipo de adhesivos, METHOCEL™ ofrece una ventaja como modificador de la reología y aglutinante con mejor retención de agua e inicia la gelación térmica, creando enlaces más fuertes.

Adhesivos para Laminado de Contrachapado

METHOCEL™ se utiliza en adhesivos para laminar contrachapado porque proporcionan un excelente control de la viscosidad y confieren una reología tixotrópica, lo que aumenta la trabajabilidad. Dado que la laminación de contrachapado implica unir chapas bajo presión y calor, las propiedades de gelificación térmica de METHOCEL™ aumentan la resistencia inicial y la durabilidad del adhesivo durante el ensamblaje y el curado temprano. La gelificación térmica también ayuda a evitar que el adhesivo se impregne demasiado en las chapas durante el curado.

Pegamento para Papel Tapiz

En los pegamentos para papel tapiz de mezcla seca, METHOCEL™ se utiliza como el aglutinante principal para mejorar la adhesión en húmedo. También funciona como un modificador de reología para ayudar a controlar la viscosidad al nivel deseado. La adhesión en húmedo que proporciona METHOCEL™ permite que se adhiera a varios tipos de papel a la pared, pudiendo ser reposicionado fácilmente antes del curado. El re-posicionamiento es posible porque las soluciones que contienen METHOCEL™ también tienen buena lubricidad.

METHOCEL™ Grades

Seleccionar el grado adecuado de METHOCEL™ depende de los requisitos de viscosidad de la aplicación del adhesivo, las propiedades de gelificación térmica y la técnica de preparación de solución deseada. A los grados de METHOCEL™ se les añade una letra que indica el grado de sustitución de metoxi e hidroxipropilo del polímero, como se muestra a continuación.

En general, los grados de METHOCEL™ con mayor contenido de metoxilo tienen temperaturas de gelificación térmica más bajas. Por lo tanto, si la gelificación térmica es una propiedad a aprovechar, se deben seleccionar grados con mayor sustitución de metoxilo. Si un solvente orgánico estará presente como cosolvente en las formulaciones adhesivas, los grados con alta sustitución de hidroxipropilo y metoxilo tendrán mejor solubilidad.

Aparte del nivel de sustitución, la viscosidad es otro factor determinante en la selección de un grado para propiedades espesantes. A continuación, se presenta una lista de grados seleccionados para adhesivos con sus correspondientes viscosidades. Cabe señalar que el peso molecular del polímero corresponde con la viscosidad, lo cual también se relaciona con el grado de pronunciación de las propiedades de adelgazamiento por cizallamiento. Por lo tanto, se debe seleccionar un grado teniendo esto en cuenta al elegir un modificador reológico de adelgazamiento por cizallamiento. Haga clic en los grados a continuación para una descripción completa y más información.

Grade	Viscosity (2% in water, cPs)	Gelation Temperature (°C)
A15LV	15	50–55
A4C	400
A4M	4,000
F50	50	58–65
F4M	4,000
J12MS	12,000	62–68
J75MS	75,0000
K4M	4,000	70–90
K15M	15,000

Several other METHOCEL™ options are available. More information and a full list of METHOCEL™ grades can be found here.

La letra S en los nombres de grado J12MS y K75MS indica que la superficie del grado está modificada con glioxal para retrasar la hidratación hasta que el pH se ajuste a 9. Esto puede ayudar a lograr una dispersión completa antes de la hidratación para prevenir la formación de grumos. Para más información sobre la importancia de esto y para ayudar a crear soluciones de METHOCEL™, visite esta página para un video instructivo.

Resumen

METHOCEL™ es un aditivo ideal como aglutinante y modulador de reología para diversas formulaciones de adhesivos a base de agua. Se deriva naturalmente de la celulosa y permite un buen enlace de hidrógeno, propiedades de gelificación térmica y reología tixotrópica. Estas propiedades hacen que METHOCEL™ sea ideal para adhesivos porque facilitan una alta resistencia adhesiva y cohesiva, proporcionan excelente resistencia en estado fresco y reducen el goteo y la deformación en superficies superiores y verticales. Haga clic abajo para solicitar más información o una muestra de METHOCEL™ para su aplicación de adhesivo.