Preparar cola de caseína

Contenido del artículo Consideraciones generales Formulación de la cola Preparación de las colas Mezclando los ingredientes básicos secos A la hora de preparar la mezcla

Consideraciones generales

El uso de la caseína (una proteína de la leche, cuya separación la puede leer aquí) como cola de madera es una técnica muy antigua. Los artesanos europeos parece ser que sabían un método de encolado usando caseína cruda desde la Edad Media. La producción de cola de caseína como industria independiente luce haber comenzado en Holanda o Alemania en el siglo XIX.
Para algunos propósitos, el requerimiento principal de esta cola es tener resistencia al agua y al moho, combinadas con una buena adherencia de las partes después de seca. Sin embargo para otros propósitos es deseable que la cola tenga otras propiedades, tales como: que sea barata, poca tendencia a producir manchas, largo tiempo trabajable después de preparada (demora en endurecer), alta fuerza adhesiva o buenas propiedades de untado, aun cuando algunas de estas sacrifican la resistencia al agua.
Se ha determinado que para la fabricación de cola no resulta necesaria una caseína de muy alto grado, no obstante una caseína inferior no podrá dar una cola de alta calidad con elevada resistencia al agua y al moho. La caseína dedicada a la industria de las colas debe tener un bajo contenido de grasa y de ácidos, debe estar libre de partículas manchadas o decoloradas, larvas u otra materia animal extraña, además debe estar molida hasta un tamaño de partícula máximo de 0.85 mm.

Formulación de la cola

Los principales ingredientes de la cola de caseína son: la propia caseína, agua, cal hidratada e hidróxido de sodio. Se puede preparar la cola con caseína, agua, y cal hidratada solamente. Una formulación adecuada de esta mezcla sin hidróxido de sodio rinde una cola con alta resistencia al agua, pero su vida trabajable es muy corta. También se puede preparar con caseína, agua e hidróxido de sodio. Esta goma preparada así tiene una alta adherencia al secar y una larga vida trabajable, pero no tiene la resistencia al agua típica estándar de la cola de caseína. Ajustando las proporciones de hidróxido de sodio y cal, se pueden obtener colas de alta resistencia al agua y una vida trabajable conveniente.
Las colas que contienen hidróxido de sodio, cal hidratada y caseína son apropiadas solo como colas húmedas "listas para usarse" ya que el carácter higroscópico del hidróxido de sodio no permiten almacenar la cola seca sin peligro de humedecerse lo que trae como consecuencia su descomposición. El álcali se puede introducir de manera indirecta de modo que la caseína se pueda mezclar con todos los ingredientes, excepto el agua, en la forma de polvo seco que puede ser manejado y almacenado convenientemente. Una vía para hacerlo es sustituir el hidróxido de sodio con la cantidad químicamente equivalente de hidróxido de calcio y una sustancia tal que, cuando se disuelva en agua reaccione con el hidróxido de calcio para formar el hidróxido de sodio. Cualquier sal de sodio de un ácido en el cual la sal de calcio sea insoluble se puede usar, siendo esta no higroscópica y que no reaccione con la cal cuando la mezcla esté seca. La sal sódica puede ser, por ejemplo, oxalato de sodio, tartrato de sodio, citrato de sodio, salicilato de sodio, fosfato de sodio, sulfito de sodio y otras.
Para mejorar la resistencia al deterioro causada por mohos u otros microorganismos, se pueden agregar sales conservadoras de cobre, fenoles clorados o las sales sódicas de estos últimos, sin afectar de manera apreciable la trabajabilidad de la cola.

Preparación de las colas.

Las colas de caseína se pueden preparar de dos formas: partiendo de los ingredientes individuales de la mezcla secos; o  como cola pre-mezclada y seca en polvo.
Las colas pre-mezcladas y secas se pueden adquirir en el mercado, a estas mezclas solo hay que agregarle el agua necesaria siguiendo las instrucciones que brinda el fabricante. Como en este artículo queremos preparar nuestra propia cola, mostraremos algunas recetas partiendo de los ingredientes básicos.

Mezclando los ingredientes básicos secos.

La mezcla se hace en el lugar de trabajo donde se utilizará la cola. Se parte de los materiales básicos; caseína de calidad, hidróxido de sodio y cal hidratada. Aproximadamente las proporciones que siguen son adecuadas para obtener una cola buena.

Partes en peso Caseína 100 Agua 150 Hidróxido de sodio 11 Agua 50 Hidróxido de calcio (cal hidratada) 20 Agua 50

La cola permanece usable alrededor de 6 a 7 horas a temperaturas entre 21 y 24°C. Es capaz de dar uniones que tendrán buena adherencia y resistencia al agua.
Se puede agregar silicato de sodio en lugar del hidróxido de sodio y la cola preparada difiere de todas las otras. La vida trabajable de la cola es mucho mas larga si se usa la misma alcalinidad comparada con aquella usando hidróxido de sodio. Además hay un considerable rango del contenido de cal (por encima del necesario para reaccionar con el silicato de sodio) dentro del cual la vida trabajable decrece a medida que la proporción de hidróxido de calcio aumenta.
Una buena fórmula para este tipo de cola es la que sigue:

	Partes en peso
Caseína	100
Agua1	150-250
Cal hidratada2	20-30
Agua	100
Silicato de sodio3	70
Cloruro cúprico7	2 a 3
Agua	30-50

¹ La cantidad apropiada de agua a usar depende primariamente de la calidad y el contenido de ceniza de la caseína. Lo mejor es determinar el óptimo usando mezclas de prueba.
² La fórmula presupone que se usará una cal de alta calidad. Una cal de bajo grado resulta en la presencia de grumos pequeños que permanecen inactivos y dan puntos blancos a la linea del encolado. Se recomienda probar con 25 partes de cal para empezar.
³ La densidad del silicato de sodio debe ser de alrededor de 40° Baumé, con una tasa sílice-sodio aproximadamente de 3.25:1.
⁴ El sulfato cúprico puede ser sustituido por cloruro cúprico.

La adición de sales de cobre incrementa la resistencia al agua de la cola. Esta mejora es mas pronunciada en aquellas colas que no contienen mucha mas cal de la necesaria. No es siempre aconsejable utilizar el máximo de cal, debido a que las colas con alto contenido de cal, invariablemente tienen una vida trabajable corta. De este modo puede ser mejor aumentar la resistencia al agua agregando el cloruro cúprico en lugar de el máximo contenido de cal. La adición de cloruro cúprico no acorta la vida tanto como lo hace la cal. Parece probable que el cobre actúe como conservante y agregue cierta protección cuando la unión está en una atmósfera húmeda donde los mohos, los hongos y otros microorganismos están activos.

A la hora de preparar la mezcla

Hay que tener en cuenta las cuestiones generales siguiente:

1. El recipiente para preparar la mezcla debe ser uno que esté dispuesto a desechar o que sea lavable. Este no puede reaccionar con los álcalis de la mezcla como los de cobre, bronce o aluminio.
2. Los ingredientes se deben pesar en lugar de medir en volumen.

Para preparar la cola, caseína-cal-hidróxido de sodio se procede como sigue:

1. Primero se remoja la caseína unos 15 a 30 minutos en las dos terceras partes del agua total de la fórmula (sumando todas las cantidades de agua dadas en la receta).
2. Se agrega el hidróxido de sodio en la sexta parte del agua y se remueve hasta que la caseína esté completamente disuelta.
3. Finalmente se agrega la cal suspendida en el agua que queda y se remueve la mezcla hasta que esté blanda.­

Para las mezclas con silicato de sodio el procedimiento es:

1. La caseína y el agua se pesan y se ponen en el recipiente de mezclado, se revuelven lo suficiente para que toda la caseína se haya distribuido en el agua. Si los granos de caseína son de diámetro 0.85 mm o menos (pasados por una malla con orificios de esas dimensiones) déjelos remojando por unos 15 a 30 minutos antes de proceder con el proceso. Si la caseína es mas fina el tiempo de remojo se puede acortar.
2. Se mezcla con agua en recipiente aparte la cal hidratada.
3. Mientras se remueve constantemente la lechada de cal se vierte al recipiente con la caseína. Cuando la caseína y la cal se mezclan, primero se forman grandes grumos, que son bolas de caseína seca recubiertas con caseína parcialmente disuelta. Estos grumos se rompen rápido, se van haciendo cada vez menores y finalmente desaparecen. Debe remover minuciosamente, si queda algún depósito de caseína sin participar puede causar grumos.
4. Un minuto después que la cal y la caseína se han unido notará que la cola se torna algo espesa, en ese momento se agrega el silicato de sodio, o la mezcla espesará demasiado. Sin tener en cuenta la existencia de algunos grumos agregue el silicato, la cola se espesará momentáneamente, pero debe seguir removiendo hasta que todos los grumos hayan desaparecido, lo que sucederá en no mas de 15 a 20 minutos.
5. Si la cola es todavía algo espesa, se puede agregar una pequeña cantidad de agua. Si la cola es muy diluida será necesario empezar de nuevo con algo menos de agua. Por eso es importante no agregar demasiada agua inicialmente.
6. La sal de cobre se puede suplir en cualquiera de las etapas del proceso. Un método conveniente es disolver la sal en la mezcla de caseína y agua removiéndola después que se ha humedecido la caseína y antes de agregar la cal.
   

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