• Categories
• Solvente
• Pintura
• Pinturas
• Química física
• Agua

Citation preview

CONCEPTOS GENERALES SOBRE PINTURAS (25/11/2010) La pintura cumple varias funciones, decorar, aislar y proteger superficies. Al recubrir con una película protectora aumenta la resistencia al ataque del medio, ya sea humedad, rayos u.v. de la ciudad o la playa, salinidad de las zonas costeras, ambientes ácidos fabriles y en la minería, etc.

Composición de la pintura. Los componentes básicos de una pintura son: 1.1- Resina o vehículo sólido. 1.2- Pigmentos. 1.3- Solventes o vehículo volátil. 1.4- Aditivos. 1.1 El vehículo sólido es aquella parte de la pintura cuya función consiste en formar una película sólida, continua, de gran adhesión sobre la superficie que se va a proteger, y que servirá de sostén a los pigmentos. Los primeros vehículos sólidos, que han sido usados desde tiempos inmemorables para la fabricación de pinturas, son los aceites secantes, cuyo representante típico es el aceite de linaza, un aceite vegetal que se extrae de las semillas de lino. Con el transcurso del tiempo se han ido desarrollando una serie de resinas que nos permite fabricar distintos esmaltes, destinados a cumplir funciones muy exigentes, lo cual nos permite especificar diferentes esquemas para cada situación en particular; pasaremos anunciar algunos de ellos: •

• •

• • •

ALQUIDICOS: Esmaltes sintéticos y Esmaltes secados rápidos, Oleos, Anticorrosivos. ALQUIDICOS-UREA FORMALDEHIDO: Esmaltes hornos en general. CAUCHO CLORADO: Esmaltes especiales usados en fabricas de alimentos, pinturas para tráfico pinturas para piscinas. ACRILICOS: Esmaltes acrílicos en sistemas hornos, Lacas automotrices, Lacas para madera. PIROXILINA: En sistemas automotrices para el repintado, en pinturas de secado extra rápido, y maderas en general. POLIURETANO: Sistemas poliuretano en el área automotriz, madera, minería, e industrial en general.

•

EPOXICO: En sistemas Epoxi-poliamida, Epoxi-aductoamina, Epoxi-brea, Macroepoxi, etc. 1.2- El pigmento está formado por partículas sólidas muy finas que no se disuelven en el vehículo de la pintura, si no que están suspendidas en él. Cuando un envase de pintura permanece mucho tiempo almacenado, las partículas sedimentan depositándose en el fondo del envase, también ocurre y menor tiempo cuando guardamos pinturas diluidas, que ya han sido preparadas para uso. Por esta razón se recomienda antes de pintar revolver la pintura, para que todo este absolutamente incorporado a la masa

liquido. Los pigmentos se agrupan dependiendo de la función que se desempeñan. • • • •

PIGMENTOS DECORATIVOS. PIGMENTOS DE RELLENO O CARGAS. PIGMENTOS ANTICORROSIVOS. PIGMENTOS ESPECIALIZADOS.

1.3- El vehículo volátil está formado por líquidos que mantienen disuelto el vehículo sólido hasta el momento de la aplicación, luego una vez aplicada la pintura, estos líquidos se evaporan dejando como residuo la película formada por el vehículo sólido y los pigmentos. Es importante distinguir como componentes del vehículo volátil al solvente, diluyente, y el agua. El solvente es un líquido que tiene un alto poder solubilizante del vehículo sólido, y es determinado, y usado en la fabricación de los diferentes tipos de pinturas. El diluyente es una mezcla de solventes, y es usado en la preparación de las pinturas. El agua es usado en la fabricación y preparación de las pinturas base agua, y en algunos casos en pinturas de base solvente, la tendencia actual es ir a nivel mundial a productos base acuosos. 1.4- Los aditivos son productos muy específicos y normalmente sus costos son altos, hay productos que se deben usar en la fabricación de las pinturas como por ejemplo los dispersantes, los antiespumantes; y hay otros aditivos que cumplen diferentes misiones en el producto terminado, como los biocidas en las pinturas base agua, productos para ajustar conductividad para los sistemas electroestáticos, filtros para rayos UV , siliconas que ayudan a la nivelación de los esmaltes aplicados, etc., etc.

Definición de pintura (20/10/2010) Se puede definir como todo material orgánico conteniendo resinas que es usado para: 1. Protección 2. Decoración 3. Recubrimientos funcionales (coatings) en cualquier tipo de superficie. Esta definición incluye a las pinturas en medio húmedas y seca secas. No importa como el recubrimiento es curado, como es aplicado que ingredientes tiene, si es líquida o en polvo ó si es base agua ó solvente, en realidad pueden ser llamados pinturas. En aplicaciones especiales se podría y a modo de diferenciar o distinguir para mejor entendimiento separar las pinturas liquida de polvo llamando estas últimas “recubrimiento en polvo” Tambien se puede generalmente distinguir el término pintura del recubrimiento teniendo el siguiente criterio: Pintura: Genera alrededor de 20 a 500 micrones Recubrimiento: es aplicado para capas de 250 a 2500 – 5000 begin_of_the_skype_highlighting 2500 – 5000 end_of_the_skype_highlighting micrones.

Composición de las pinturas Cuatro importantes materiales están presentes comúnmente en pinturas orgánicas, a saber: Resinas, pigmentos, solventes y aditivos. Resinas: Este material tambien llamado plásticos, polímero, vehículo, forma el film ó capa de pintura. Sin una resina no hay recubrimiento. Pigmentos: Provee, entre otras funciones opacidad y color para el film aplicado. Los pigmentos pueden ser omitidos para recubrimientos tales como los barnices. Solventes: Son usados en muchas, pero no en todas las pinturas líquidas, no son usados en pinturas en polvo ó en algunas pinturas líquidas con curado UV. Aditivos: Son substancias que podrían ser agregadas para proveer propiedades especiales a la pintura (ejemplo propiedades de curado) Las resinas, pigmentos y aditivos son la estructura sólida de una pintura, los solventes que evaporan durante el curado son llamados los volátiles en la formulación.

Las pinturas son preparadas mezclando juntas una resina particular ó combinación de ellas, un solvente ó mezcla de solventes y frecuentemente aditivos y pigmentos. Esta mezcla es hecha acorde a una específica formulación para cumplir con ciertas propiedades al ser aplicada y curada convenientemente tales como: dureza, color, brillo, resistencia superficial etc.

Tipos de Solventes (4/10/2010) El componente fluidificador de pinturas es usualmente una mezcla de varios líquidos, frecuentemente llamados solventes. En algunas pinturas los fluidificadores realmente disuelven las resinas, en otros simplemente actúa como un transportador ó disolvente sin realmente disolver las moléculas de resina. En todos los casos el solvente es un líquido que permite bajar la viscosidad de la pintura suficientemente para permitir su aplicación. Permite la formación de un film curado de pintura mediante la evaporación lenta del mismo, por ende la función del solvente en una pintura es transitorio. Los solventes pueden ser categorizados en 4 tipos: 1. 2. 3. 4.

Solventes de petróleo Solventes clorinados Solventes oxigenados Solventes acuosos

Solventes de petróleo En esta categoría están los solventes orgánicos alifáticos (de parafina) y los solventes aromáticos (benceno). Los alifáticos, dada su baja polaridad, tiende a ser limitada su posibilidad de disolver muchas resinas. El punto de ebullición de estos solventes ronda en 34-65°C .Los solventes aromáticos, a diferencia de los alifáticos, generalmente tienen más alto poder de disolver las resinas. Solamente 3 solvente aromáticos son comúnmente usados en recubrimientos: “médium flash “ “high flash” y xileno.

Solventes clorinados (CHC) y solventes fluorocarbonados (CFC) Alto poder de solvente, muy rápida tasa de evaporación, y relativamente no inflamable caracterizan a los solventes CHC y CFC usados en pinturas. Ejemplos de solventes que se han usado en pinturas son: trifluorometil para-clorobenceno, 1, 1,1 tricloretano, tricloroetileno y diclorometano. Inicialmente en la década de los 1980 los CHC y CFC fueron considerados de gran interés como solventes de pintura porque ellos no contribuían a la polución del aire. Sin embargo en muchos paises los solventes clorinados son

actualmente considerados peligrosos y están fuera de la ley porque agraden a la capa de ozono.

Solventes oxigenados Los solventes oxigenados están disponibles en un rango de solventes que una mezcla puede ser ajustada a casi cualquier valor de polaridad a través de combinar juiciosamente varios individuales solventes. Los principales tipos de solventes oxigenados usados como solventes en recubrimientos incluyen: alcohol, ésteres, ketones, glicol-eter y también sus acetatos.

Solventes acuosos Desde que el agua es una substancia altamente polar, el uso de esta es limitada para disolver las resinas que también son bastante polares. Para mejorar esto, se mezcla con solventes orgánicos.Los líquidos orgánicos están llamados a ser cosolventes porque ellos asisten al agua en solubilizar la resina. La mezcla agua con solventes orgánicos también tiene otra ventaja, esta evapora mucho más fácilmente que el agua sola. Un número de pinturas realmente contienen más solventes orgánicos que agua, alguna al grado de que pueden ser realmente inflamables. La mayoría de las pinturas con agua como su principal solvente también incluyen desde 0,5% a más de 20% de solventes orgánicos oxigenados. Grupos polares que son usados sobre resinas para incrementar la solubilidad del agua son generados a partir de reacciones acido-base. Algunas resinas son diseñadas para reaccionar con iones donadores de hidrógeno acuoso (ácido) ,mientras que otras resinas son preparadas para reaccionar con iones hidróxido donadores (bases) Por ejemplo, en soluciones ácidos suaves acuosos , grupos de amina terciarios cambian dentro de grupos cuaternarios de cationes amonio altamente polares .Los recubrimientos de electro deposición catódica anódica son ejemplo de pinturas que usan respectivamente grupos aminas terciarias y grupos de ácidos carboxílicos para alcanzar la solubilidad del agua.

Propiedades de los Solventes (15/9/2010) Químicamente existen muchos parámetros para las propiedades de los solventes, pero existen 2 que son las más importantes para los recubrimientos y pinturas: • •

El poder de solvente (asociado a la solubilidad) La tasa de evaporación del solvente.

El poder de solvente es la habilidad del solvente ó mezcla de solventes de disolver una partícula de resina, y es relativo a la polaridad relativa del material. Las diferentes mezclas de solventes que tendrá cada uno un rango de poder de solvente y por lo tanto cada una de las numerosas tipos de resinas pueden solo ser disueltas a través de aquellos solventes (ó mezcla) que están dentro de un rango de valor de poder de solvente. No debe sorprendernos que un buen solvente para una resina epoxi podría ser inefectivo para una resina acrílica. La tasa de evaporación de un solvente es de crucial importancia para el film de pintura, la misma de curar a una aceptable y rápida tasa. El solvente debe dejar (evaporar) la pintura a una tasa controlada que no es ni demasiado rápido ni demasiado lento. Esto permitirá a la pintura fluir y generar la reacción cross-link sin formar burbujas provenientes de la vaporización del solvente en el film. Los solventes con tasas rápidas de evaporación son: acetonas, alcohol metílico, metil etil ketona (MEK), metil isobutil ketona (MIBK) y etil acetona. Solventes con tasas de evaporación entre rápida y lenta son el xileno y los alcoholes minerales. Algunos solventes de pinturas con baja tasa de evaporación son: etileno-glicol-monobutil-eter acetato, di-isobutil ketona y amil-alcohol. Algunos de estos solventes tienen aún más baja tasa de evaporación que el agua. Los solventes podrían ser clasificados como verdaderos solventes (activos), diluyentes, reducidores y thinners (adelgazadores). Pero los términos son específicos para las distintas combinaciones de solvente-resina. Un solvente activo es capaz de disolver una resina completamente y de esa manera reducir la viscosidad de una solución de esa resina. Un diluyente, sin embargo, es incapaz por si solo de disolver esa resina particular. Varios tipos de solventes pueden funcionar como solventes verdaderos ó en otras instancias como diluyente, dependiendo del particular tipo de resina que está siendo considerada. Los términos thinner y reducidores son menos precisos. Ellos refieren a cualquier líquido orgánico volátil usado en bajar la viscosidad de la pintura al nivel apropiado para la aplicación sin preocuparse acerca de que el líquido actúe como verdadero solvente oó como diluyente. Todos los solventes verdaderos son thinners (adelgazadores) y reducidores, pero no todos los thinners y reducidores son verdaderos solventes.

ÍNDICE Contenido Página A. GENERALIDADES Y PRINCIPALES COMPONENTES Capítulo I. Definiciones y características esenciales I.1 Introducción I.2 Formación de película I.3 Propiedades generales de una película de pintura I.4 Clasificación de las pinturas I.5 Medios de exposición I.6 Aspectos técnico-económicos Capítulo II. Materiales formadores de película II.1 Introducción II.2 Ligantes naturales II.3 Ligantes naturales modificados II.4 Resinas tipo poliéster II.5 Acrilatos curados por radiación II.6 Resinas alquídicas II.7 Resinas acrílicas II.8 Condensados de formaldehído II.9 Resinas vinílicas II.10 Caucho sintético II.11 Resinas epoxídicas II.12 Resinas poliuretánicas II.13 Silicatos orgánicos e inorgánicos II.14 Resinas de silicona Capítulo III. Pigmentos funcionales y extendedores III.1 Introducción III.2 Clasificación de los pigmentos III.3 Propiedades de los pigmentos III.4 Interacción con el medio III.5 Tipos de pigmentos Capítulo IV. Aditivos IV.1 Introducción IV.2 Modificadores de la tensión superficial IV.3 Agentes secantes IV.4 Estabilizadores de la luz IV.5 Biocidas IV.6 Agentes mateantes IV.7 Inhibidores de la corrosión en el envase IV.8 Inhibidores instantáneos de la corrosión de sustratos ferrosos IV.9 Aditivos reológicos Capítulo V. Disolventes y diluyentes V.1 Definiciones y clasificación V.2 Caraterización de los solventes V.3 Solventes en pinturas V.4 Principales propiedades de los solventes V.5 Generalidades sobre seguridad

B. RELACIÓN PIGMENTO/MATERIAL FORMADOR DE PELÍCULA Capítulo VI. Formulación de pinturas base solvente orgánico VI.1 Introducción VI.2 Concentración de pigmento en volumen (PVC) y valor crítico VI.3 Variables que influyen sobre la CPVC VI.4 Índice de absorción de aceite VI.5 PVC y propiedades de la película seca VI.6 La PVC reducida como variable de formulación Capítulo VII. Formulación de látices VII.1 Introducción VII.2 CPVC de látices: influencia de diferentes variables VII.3 Determinación de la posición de la CPVC VII.4 Formación de grietas en la película VII.5 Formulación de pinturas para interiores y exteriores C. MANUFACTURA DE PINTURAS Capítulo VIII. Dispersión de pigmentos VIII.1 Introducción VIII.2 Tensión superficial e interfasial VIII.3 Medición de la tensión superficial de líquidos VIII.4 Determinación de la tensión superficial de sólidos VIII.5 Evaluación de la rugosidad de superficies sólidas VIII.6 Humectación de las partículas de pigmento VIII.7 Trabajo de humectación VIII.8 Trabajo de floculación VIII.9 Reología de la dispersión de los pigmentos Capítulo IX. Estabilidad de las dispersiones IX.1 Introducción IX.2 Estabilidad de las dispersiones IX.3 Fuerzas de atracción y de repulsión en los sistemas dispersos IX.4 Estabilización de la dispersión IX.5 Consideraciones sobre el agente dispersante Capítulo X. Molinos para la dispersión de los pigmento X.1 Introducción X.2 Selección de molinos X.3 Molino de cilindros o de tres rodillos X.4 Molino de bolas X.5 Molino de arena o de perlas X.6 Dispersoras de alta velocidad Capítulo XI. Control y prevención de la contaminación del medio ambiente en la producción de pinturas XI.1 Diseño de proyecto de ingeniería ambiental XI.2 La evolución de la contaminación ambiental XI.3 Clasificación de los residuos industriales XI.4 Generación de residuos en la industria de la pintura XI.5 Fabricación de pinturas y etapas de generación de residuos

XI.6 Prevención y control de la contaminación durante e proceso XI.7 Tratamientos y tecnologías anticontaminantes D. FALLAS DE LA PELÍCULA Y CONTROL DE CALIDAD Capítulo XII. Fallas en películas de pintura XII.1 Introducción XII.2 Selección del sistema de pinturas XII.3 Fallas de formulación de pinturas orgánicas XII.4 Fallas de formulación de pinturas inorgánicas XII.5 Fallas de adhesión XII.6 Fallas relacionadas con el sustrato XII.7 Fallas relacionadas con la aplicación Capítulo XIII. Control de calidad XIII.1 Introducción XIII.2 Espesor de la película XIII.3 Densidad de la película seca XIII.4 Continuidad de la película XIII.5 Propiedades visuales XIII.6 Ensayos de durabilidad