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PINTURAS Y RECUBRIMIENTOSIntroduccin a su tecnologa

JORDI CALVO CARBONELL

PINTURAS Y RECUBRIMIENTOSIntroduccin a su tecnologa

Prlogo: Miquel Martnez Guasch

Madrid - Buenos Aires - Mxico - Bogot

Copyright 2009 Jordi Calvo Carbonell

Reservados todos los derechos.

Cualquier forma de reproduccin, distribucin, comunicacin pblicao transformacin de esta obra solo puede ser realizada con la autorizacinde sus titulares, salvo excepcin prevista por la ley. Dirjase a CEDRO(Centro Espaol de Derechos Reprogrficos, www.cedro.org)si necesita fotocopiar o escanear algn fragmento de esta obra.

Ediciones Daz de Santoshttp://ediciones.diazdesantos.es

ISBN: 978-84-7978-883-4Depsito legal: M. 728-2009

Diseo de cubierta: A. CalveteFotocomposicin e impresin: Fernndez Ciudad, S. L.Encuadernacin: Rstica-Hilo, S. L.

Jordi Calvo Carbonell nos ofrece un libro didctico y ameno que vienea cubrir, con acierto, unas necesidades de formacin global para muchaspersonas que inician su vida profesional alrededor de esta nuestra especiali-dad. Todo ello es resumen de un cmulo de experiencias de un profesionalhumano, honesto y de gran vala.

Resulta idneo para la formacin y consulta de tcnicos, ayudantes de la-boratorio, tcnicos comerciales, comerciales, jefes de compras, etc. Tambinpara los estudiantes de escuelas de formacin profesional con mdulos de es-pecializacin en pinturas, o profesionales pintores. Asimismo, es oportuno porla actual movida del sector por el impacto de nuevas normativas.

Del mismo modo, permite abrir el horizonte de muchos que, estando im-plicados en este mundo de las pinturas, tienen una visin muy sesgada porquese han especializado en campos muy concretos del sector.

Necesario para los jvenes profesionales encargados de la introduccin delas nuevas primeras materias, este libro ayudar a darles seguridad y acierto,en sus propuestas al tcnico de I+D.

Jordi, por tu dedicacin y esfuerzo, recibe mi ms sincera felicitacin.

Miquel Martnez Guasch

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PRLOGO

Podemos decir que este libro es fruto de un impulso. Despus de ms decuarenta aos de ejercer la profesin se me antoja que a pesar de una vasta bi-bliografa sobre las pinturas, bsicamente en lengua inglesa, falta algo. Estealgo es un libro destinado a los tcnicos que empiezan y que precisan de unainformacin general bsica y resumida que les sirva de punto de partida en suformacin.

El libro pretende introducir al nefito y quizs dar algunas ideas tiles a losque ya tienen una cierta experiencia. La Primera parte est dedicada a la compo-sicin y a las materias primas, dando mayor nfasis a aquellas de uso ms gene-ralizado sin profundizar excesivamente en el tema. La Segunda parte se dedica adifundir los conceptos bsicos y la estequiometra en aquellos productos fruto dereacciones de dos componentes, as como al control de calidad y los ensayos ne-cesarios para evaluar una pintura. La ltima parte del libro propone unos ejemplosde formulacin en los que se incluyen los mtodos de fabricacin. En esta ltimaparte se incluyen tres anexos que pueden tener especial inters para los que se ini-cian: el primero est dedicado a dar una idea sucinta de la preparacin de super-ficies, el segundo da ideas para la formulacin de ms de 200 productos y en eltercero se han reunido preguntas frecuentes con sus respectivas respuestas.

Estamos en momentos de muchos cambios. Desde la dcada de los cin-cuenta del siglo XX se est hablando de las pinturas en base agua, esto cuandolas nicas pinturas de este tipo eran las plsticas o de emulsin; durante cincodcadas se ha estado diciendo que era un tema de aplicacin inmediata y larealidad ha demostrado que a pesar de los trabajos efectuados por los fabri-cantes de resinas, el cambio no se ha puesto de manifiesto hasta que las nor-mativas legislativas han obligado a ello.

Este cambio de sistemas al disolvente por sistemas al agua no conlleva ens mismo un cambio en los conceptos bsicos pero s en el conocimiento de las

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NOTA DEL AUTORY AGRADECIMIENTOS

materias primas. El lector deber estar atento a las normativas cambiantes y alas nuevas innovaciones de los productos para estar al da.

El tcnico en pinturas se forma a base de leer literatura tcnica, de asistir aseminarios, ferias, de hablar con los proveedores y de buscar fuentes de in-formacin, luego su propia experiencia lo llevar a distintos niveles segn elesfuerzo realizado. Me perdonarn algunos puristas, pero el diseo o formu-lacin de pinturas es un trabajo de droguera, un trabajo donde es imprescin-dible tener unos conocimientos de qumica, pero donde el mtodo de ensayo yerror es la base de todo producto, y el mayor conocimiento de las materias pri-mas es la base de todo desarrollo.

Deseara que este libro respondiera a las necesidades del tcnico nuevo yque incluso sea de aquellos libros que esperan en una estantera para ver sicontienen respuesta a alguna pregunta de tcnicos no tan nuevos.

Debo aqu agradecer la colaboracin de M.a Carmen Martn e Iaqui Seco(Altakem), Ramn Malet (Comindex), Fermn Romera (DSM), Javier Frias(Nubiola), Jaume Grau (Zeus Qumica), y a todas aquellas personas que mehan dado su opinin, apoyo y sugerencias a la hora de finalizar el trabajo.Tambin a Miquel Martnez Guasch y a Bartolom Rodriguez Torres (AE-TEPA) por su lectura y comentarios del original. Finalmente y en especial re-cordar a Llus Serraima que fue mi mentor durante los cinco primeros aos enesta profesin, y a Miquel Fortuny, extraordinario compaero con unos co-nocimientos profundsimos del sector, con el que trabaj codo a codo durantediez aos.

Jordi Calvo Carbonell

XII PINTURAS Y RECUBRIMIENTOS

Prologo .............................................................................................................. IX

Nota del autor y Agradecimientos .................................................................. XI

PRIMERA PARTEDEFINICIN Y COMPONETES.

MATERIAS PRIMAS

Captulo 1: Definicin y Componentes .......................................................... 3

1.1. Componentes ........................................................................................ 41.2. Fabricacin ........................................................................................... 51.3. Clasificacin......................................................................................... 5

Captulo 2: Pigmentos y cargas ...................................................................... 92.1. Introduccin.......................................................................................... 92.2. Pigmentos inorgnicos ......................................................................... 92.3. Caractersticas de los pigmentos ........................................................... 162.4. Cargas (fillers) ...................................................................................... 202.5. Caractersticas de las cargas ................................................................. 26

Captulo 3: Resinas o ligantes ......................................................................... 313.1. Introduccin.......................................................................................... 313.2. Polmeros en emulsin ......................................................................... 323.3. Caractersticas generales de los polmeros ........................................... 423.4. Resinas alqudicas ................................................................................ 483.5. Resinas acrlicas termoplsticas ........................................................... 56

XIII

NDICE

3.6. Resinas amnicas. Descripcin ............................................................. 583.7. Poliuretanos .......................................................................................... 603.8. Resinas epoxi........................................................................................ 663.9. Caucho Clorado.................................................................................... 723.10. Resinas de silicona ............................................................................. 753.11. Silicatos .............................................................................................. 773.12. Otras resinas ....................................................................................... 79

Captulo 4: Disolventes .................................................................................... 854.1. Introduccin.......................................................................................... 85

Captulo 5: Aditivos ......................................................................................... 975.1. Introduccin.......................................................................................... 975.2. Reductores de dureza del agua ............................................................. 985.3. Dispersantes y humectantes.................................................................. 985.4. Antiespumantes .................................................................................... 1075.5. Espesantes, agentes reolgicos y antisedimentantes ............................ 1115.6. Bactericidas, fungicidas, algicidas e insecticidas ................................. 1215.7. Agentes de superficie ........................................................................... 1245.8. Secantes y conservantes de secado....................................................... 1275.9. Agentes antipiel .................................................................................... 1295.10. Mateantes............................................................................................ 1295.11. Otros aditivos ..................................................................................... 130

SEGUNDA PARTECONCEPTOS BSICOS, REOLOGA,RATIOS Y CONTROL DE CALIDAD

Captulo 6: Reologa ........................................................................................ 1356.1. Introduccin.......................................................................................... 1356.2. Reologa................................................................................................ 135

Captulo 7: Ratios ............................................................................................ 1417.1. Relaciones entre pigmentos y resinas................................................... 1417.2. PVC ...................................................................................................... 1417.3. PVCC (concentracin crtica de pigmento en volumen)...................... 1437.4. Determinacin de PVCC...................................................................... 1437.5. Relacin pigmento/ligante.................................................................... 1487.6. Materia slida en volumen y peso ....................................................... 1497.7. Clculo de distintos parmetros a partir de la frmula terica............. 150

Captulo 8: Estequiometra ............................................................................. 1538.1. Introduccin.......................................................................................... 1538.2. Poliuretanos .......................................................................................... 1548.3. Resinas epoxi........................................................................................ 155

XIV NDICE

Captulo 9: Compuestos orgnicos voltiles COV o VOC ........................... 1579.1. Introduccin.......................................................................................... 157

Captulo 10: Control de calidad y ensayos .................................................... 16110.1. Introduccin........................................................................................ 16110.2. Ensayos de control.............................................................................. 16210.3. Ensayo de diseo o formulacin ........................................................ 180

TERCERA PARTEFORMULACIN, FABRICACINY DISEO DE PRODUCTOS

Captulo 11: Formulacin y fabricacin ........................................................ 20111.1. Introduccin........................................................................................ 20111.2. Pintura plstica para exteriores........................................................... 20211.3. Esmalte sinttico................................................................................. 21111.4. Pintura epoxi para la proteccin de suelos en medio disolvente ........ 21811.5. Laca de poliuretano satinada para madera.......................................... 22611.6. Masilla sinttica.................................................................................. 23211.7. Comentarios al margen....................................................................... 23611.8. Diseos ............................................................................................... 237

ANEXOS

Anexo 1: Preparacin de superficies .............................................................. 249Anexo 2: Ideas para el inicio de la formulacin ............................................ 255Anexo 3: Preguntas frecuentes y respuestas ................................................. 353

ndice alfabtico ............................................................................................... 365

NDICE XV

PRIMERA PARTE

DEFINICIN Y COMPONENTES.MATERIAS PRIMAS

En primer lugar, quisiera exponer el porqu de utilizar la palabra recu-brimiento en lugar de pintura. Una pintura es un producto opaco que no secorresponde en nada con un barniz, un lasur o una laca transparente. Una ma-silla, un barniz sellador, un convertidor de xido, un pavimento para sue-los etc., son productos cuyas coincidencias son menores que sus diferencias.

Los anglosajones han utilizado siempre la palabra coatings, cuya traduccinms cercana es recubrimiento y, en mi opinin, este es el trmino ms adecuado.

Sin embargo en el presente trabajo se utilizarn indistintamente los nom-bres de recubrimiento, pintura, esmalte, laca, barniz, etc., en funcin de su ido-neidad o quizs de los hbitos del que escribe.

Un recubrimiento o pintura lquida es una mezcla heterognea deproductos que una vez aplicada y seca se transforma en una pelculacontinua sin pegajosidad y con las caractersticas para las que ha sidoconcebida.

Cuando abrimos los ojos lo primero que vemos, estemos donde estemos,es pintura. Desde la cama el techo, los muebles y otros objetos estn pintados.En la cocina, el frigorfico, el lavavajillas, la lavadora. En la escalera, las ba-randillas, la puerta del ascensor, otra vez las paredes Salimos a la calle yqu vemos?, coches, autobuses, farolas, escaparates, rtulos, todo pintura. Sisalimos de la ciudad, las lneas de las carreteras, las seales de trfico, navesindustriales, torres elctricas, siempre pintura. Quiero con esto poner de ma-nifiesto que es una industria que aporta un efecto esttico y de proteccin degran importancia tanto cuantitativa como cualitativamente. Los retos no aca-ban aqu, las naves espaciales estn protegidas con recubrimientos y estos cu-biertos con pintura.

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DEFINICIN Y COMPONENTES

1CAPTULO

Los componentes de la pintura varan en gran manera en funcin del tipode acabado que se requiera y de las condiciones de aplicacin y secado.

1.1. COMPONENTES

La composicin genrica de una pintura es la siguiente, aun cuando algu-nos tipos pueden no contener todos los ingredientes:

Pigmentos. Cargas (no es imperativo). Ligante o resina. Disolvente (no es imperativo). Aditivos.

En el listado anterior se han indicado no imperativos en algunos productos.La razn est en que existen recubrimientos en los cuales no se utilizan cargas,disolventes o ninguno de los dos. Veamos ahora la funcin de cada uno deellos:

Los pigmentos: son compuestos orgnicos o inorgnicos cuya misin esproporcionar a la pintura color y poder de cubricin. Los pigmentos son opa-cos tanto en estado seco como hmedo.

Las cargas: son, en general, de naturaleza inorgnica, aportan cuerpo, ma-teria slida, y dan estructura, viscosidad y reologa (Ver segunda parte, cap-tulo 1) a la pintura. Las cargas son opacas cuando estn secas pero son trans-lucidas en estado hmedo.

Resinas o ligantes: son productos cuya misin es la de mantener unidas laspartculas slidas, pigmentos y cargas, una vez la pintura est seca. Segn eltipo de resina utilizada la pintura tendr unas caractersticas de secado y re-sistencias determinadas. La terminologa en el campo de las pinturas y recu-brimientos es variada y por ello no debe extraarnos encontrar indistinta-mente los trminos resina, ligante, polmero, etc.

Disolventes: se llama as al agua y otros productos de naturaleza orgnicacuya misin es la de dar a la pintura una viscosidad ptima segn el mtodode aplicacin que debe utilizarse. Los disolventes se utilizan adems para so-lubilizar las resinas y regular la velocidad de evaporacin. La utilizacin de di-solventes que no disuelven al ligante es frecuente en la formulacin de pintu-ras en este caso se les nombra como co-solventes.

Aditivos: son productos que se dosifican en pequeas cantidades para fa-cilitar el proceso de fabricacin de la pintura, aportar unas caractersticasconcretas a la pintura seca, crear las condiciones adecuadas para que el seca-do se produzca de forma correcta y para estabilizar la pintura en el periodo dealmacenamiento.

4 PINTURAS Y RECUBRIMIENTOS

Dentro de este grupo de productos encontramos humectantes y disper-santes, para facilitar el mojado de los pigmentos y cargas, y su posterior dis-persin y estabilizacin; espesantes, que se utilizan para obtener una consis-tencia determinada; agentes reolgicos, para dar un comportamientodeterminado a la pintura durante y despus del proceso de aplicacin; y todoun etctera de productos con misiones muy concretas.

1.2. FABRICACINEl proceso de fabricacin de las pinturas es totalmente fsico y se efecta

en cuatro fases perfectamente diferenciadas:

Dispersin: en esta fase se homogeneizan disolventes, resinas y losaditivos que ayuden a dispersar y estabilizar la pintura, posteriormentese aaden en agitacin los pigmentos y cargas y se efecta una disper-sin a alta velocidad con el fin de romper los agregados de pigmentos ycargas.

Molido: el producto obtenido en la fase anterior no siempre tiene un ta-mao de partcula homogneo o suficientemente pequeo para obtenerlas caractersticas que se desean. En este caso se procede a una moltu-racin en molinos, generalmente de perlas.

Dilucin (let-down): la pasta molida se completa, siempre en agitacin,con el resto de los componentes de la frmula. Los productos se debenaadir uno a uno para evitar posibles reacciones entre ellos.

Ajuste de viscosidad: es el ltimo paso en la elaboracin de una pintura,consiste en proporcionar a la pintura fabricada un aspecto de fluidez ho-mogneo en todas las fabricaciones y que se ajuste a las necesidades deaplicacin de la misma.

1.3. CLASIFICACINLas pinturas se pueden clasificar de diversas formas en funcin del tipo de

ligante o resina, de la aplicacin a que van destinadas, etc. En nuestro caso loharemos en cinco grupos correspondientes a los mercados que abastecen, sin en-trar en los recubrimientos de aplicacin por electroforesis, ya que consideramoseste tipo de productos una especialidad que conllevara todo una monografa pors mismo. Por idntica razn pasaremos por alto las pinturas en polvo.

DEFINICIN Y COMPONENTES 5

1.3.1. Decoracin

Pinturas de emulsin: son pinturas en base acuosa cuyo destino principales la decoracin y proteccin de elementos de mampostera.

Imprimaciones y esmaltes: destinados a la decoracin y proteccin deelementos visibles.

Barnices y lasures: son transparentes, destinados bsicamente a la pro-teccin y decoracin de la madera.

Productos auxiliares: masillas, y otros productos destinados a la consoli-dacin o al saneamiento del soporte.

1.3.2. Pintura industrial

Se incluyen en este apartado todas aquellas pinturas que se aplican bajounas condiciones determinadas por el cliente. Se trata de pinturas de natura-leza muy variada que se deben aplicar mediante sistemas determinados, enunas condiciones especficas por la instalacin de aplicacin y secado, ascomo por las caractersticas finales que se exijan.

Dentro de este campo pueden citarse como ejemplos el pintado de envases,de electrodomsticos, el coil coating o pintado de bandas metlicas en conti-nuo, etc.

1.3.3. Pinturas para suelos

Se incluyen en este apartado pinturas, recubrimientos y pavimentos sint-ticos para la proteccin de suelos, cubetos de productos qumicos, etc.

Su diseo depender de las condiciones de aplicacin y de las resistenciasexigidas.

1.3.4. Pinturas de proteccin industrial

Son las que se utilizan en la proteccin de estructuras con el fin de preve-nir el ataque de los agentes atmosfricos y de los contaminantes industriales.

Tambin se consideraran las que se utilizan para la proteccin trmica delas estructuras, como las pinturas ignfugas e intumescentes.

Finalmente, y con objeto de hacer ms comprensibles los siguientes cap-tulos, definiremos de forma sucinta trminos que aparecern frecuentementeen los siguientes captulos:

Imprimacin: capa de pintura de alta pigmentacin que debe proveer deadherencia al soporte y capacidad anticorrosiva al sistema de pintura.

Masilla: pasta espesa que no fluye y se utiliza para tapar grandes defec-tos.


Selladora: producto utilizado para tapar el poro del soporte y propor-cionar una superficie de absorcin uniforme, generalmente se utiliza so-bre madera.

Esmalte o acabado: tambin llamado capa de acabado o terminacin, esla capa de pintura o recubrimiento final, la que dar las caractersticasestticas y de resistencia al conjunto del sistema de pintura.

Pintura intermedia: pintura de elevados slidos, se utiliza para dar es-pesor en aquellos casos en que la proteccin as lo exija.

Barniz: producto sin pigmentar para la decoracin y proteccin prefe-rentemente de la madera.

Lasur: producto similar al barniz, se diferencia de ste en que tiene unapermeabilidad al vapor de agua muy superior.

Laca: acabado transparente o pigmentado para el acabado de la madera,se utiliza en la industria del mueble.

En el Anexo II, en la ltima parte del libro, se puede consultar un amplioabanico de ideas para diseos de distintos tipos. En ellos, adems de las posi-bilidades de trabajo, se dan algunas indicaciones de utilizacin y de aplica-cin.

DEFINICIN Y COMPONENTES 7

2.1. INTRODUCCINLos pigmentos son sustancias insolubles y opacas que se utilizan para

aportar color y poder de cubricin a la pintura.Los pigmentos pueden ser naturales o sintticos, inorgnicos u orgnicos,

la eleccin se debe efectuar en funcin de las caractersticas que se desean ob-tener.

A continuacin veremos los tipos de pigmentos ms utilizados y las ca-ractersticas que deben ayudarnos a elegir el tipo ms idneo para un proyec-to determinado.

2.2. PIGMENTOS INORGNICOS2.2.1. Bixido de titanio

Es el pigmento blanco por excelencia, posee un elevado poder de cubri-cin y su resistencia a la luz y al exterior es excelente, tiene adems una re-sistencia a los agentes qumicos muy elevada.

El bixido de titnio se presenta en dos formas de cristalizacin distintascuyos nombres son; rutilo y anatasa; el primero es el idneo para la formula-cin de pinturas de forma general, el segundo presenta al exterior problemasde caleo, o sea, de exudacin a la superficie, y tiene aplicaciones en otroscampos.

Los tipos de bixido de titanio rutilo se pueden obtener por dos mtodos,va sulfato y va cloruro; en su aplicacin no existen diferencias sustanciales

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PIGMENTOS Y CARGAS

2CAPTULO

pero s en el mbito ecolgico. El mtodo va sulfato es mucho ms contami-nante que la va cloruro.

Los bixidos de titanio utilizados en pinturas se clasifican, segn la normaISO, en cinco grupos:

R1 Rutilo > 97% en TiO2R2 Rutilo > 90% en TiO2R3 Rutilo > 80% en TiO2A1 Anatasa > 98% en TiO2A2 Anatasa > 92% en TiO2

Dejemos aparte los tipos anatasa y centrmonos en los tipos rutilo. El bi-xido de titanio tiene un tamao de partcula pequeo, el cristal es de 0,2-0,3m, y segn su aplicacin la partcula recibe un tratamiento especial conaluminio y slice sin descartar otros metales como el zinc, manganeso o zir-conio, y an tratamientos de tipo orgnico, con el fin de modificar sus carac-tersticas de dispersin, estabilidad de color, etc.

La eleccin del tipo idneo no puede efectuarse sobre la base de los par-metros descritos ya que no existe una relacin clara entre la riqueza del mismoo el tratamiento que recibe con las caractersticas de cubricin, brillo..., queaporta a la pintura. Lo mejor es dejarse aconsejar por el fabricante.

Es importante decir que lo que los fabricantes indican como contratipos oproductos equivalentes, s deben ser contrastados para verificar sus caracte-rsticas ya que tanto en cubricin como en brillo puede haber diferencias im-portantes.

2.2.2. xido de zincSe trata de un pigmento blanco utilizado para pinturas anticorrosivas y

pinturas especiales. Su poder opacificante es bajo y posee una elevada reac-tividad, lo cual indica que su utilizacin requiere efectuar comprobaciones deestabilidad en el envase.

Su utilizacin en el campo de las pinturas en emulsin es muy limitado, enel mercado se puede encontrar con el distintivo de Sello blanco, Sellorojo..., que indican su riqueza. Debe prevenirse que no contenga sulfato deplomo como elemento de corte ya que en ambientes industriales este puedetransformarse en sulfuro de plomo de color negro.

El tamao de partcula es de 0,1-0,5 m y su reactividad es inversamenteproporcional a este. El tamao de partcula ptimo se sita en 0,2-0,3 m.

En pinturas de emulsin puede actuar como reticulante de polmeros congrupos carboxilo libres.


2.2.3. Litopn

Se trata de un pigmento blanco que tuvo su lugar en el campo de pinturashace ya muchos aos. Es una mezcla de sulfuro de zinc y sulfato de bario enla proporcin de 30/70. La relacin de cubricin/precio es francamente des-favorable en comparacin con el bixido de titanio.

2.2.4. xidos de hierroLos xidos de hierro se utilizan en forma de productos naturales microni-

zados y en forma de productos sintticos,. Los productos naturales obviamentetienen una regularidad de color menor y su tamao de partcula es ms dis-perso, asimismo contienen una serie de impurezas importantes. En cuanto a larelacin precio los xidos naturales son mucho ms econmicos.

Los xidos de hierro son pigmentos de elevada resistencia a la luz y a laintemperie, tanto en tono lleno como mezclados con pigmentos blancos.

Entre los xidos de hierro naturales los ms utilizados son los xidos rojos.Entre los sintticos se utilizan tanto los rojos como los amarillos y negros.

Su composicin es la siguiente:

xido rojo (hematita) Fe2O3xido amarillo (limonita) Fe2O3 H2Oxido negro (magnetita) Fe3O4 (Fe II + Fe III)Los xidos de hierro sintticos se obtienen a partir del hidrxido de hierro

que a su vez se obtiene por reaccin del sulfato ferroso con hidrxido sdico:

FeSO4 + 2 NaOH Fe(OH)2 + Na2SO4xido amarillo 4 Fe(OH)2 + O2 2 Fe2O3+ H2Oxido rojo Fe2O3 H2O + calor Fe2O3 + H2Oxido negro 3 Fe2O3 + H2 Fe3O4 + H2O (FeII + FeIII)Los xidos de hierro sintticos tienen un tamao de partcula de 0,1-1,0

m; en funcin de este tamao se obtiene una tonalidad determinada, ascomo un poder colorante y de cubricin determinados.

Los xidos de hierro amarillos y negros tienen menor resistencia trmica;en el caso del amarillo, a los 180 C se produce una deshidratacin que lo con-vierte en rojo, y en el caso del negro se produce una oxidacin del hierro II ahierro III que da lugar al rojo.

PIGMENTOS Y CARGAS 11

TECNOLOGA DE PINTURAS Y RECUBRIMIENTOS

COMPONENTES, FORMULACIN,

MANUFACTURA Y CONTROL DE CALIDAD

UNIVERSIDAD TECNOLGICA NACIONAL, UTN

CONSEJO NACIONAL DE INVESTIGACIONES CIENTFICAS Y TCNICAS, CONICET

COMISIN DE INVESTIGACIONES CIENTFICAS DE LA

PROVINCIA DE BUENOS AIRES, CIC

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TECNOLOGA DE PINTURAS Y RECUBRIMIENTOS

COMPONENTES, FORMULACIN, MANUFACTURA Y CONTROL DE

CALIDAD

Autores: Carlos A. Giudice y Andrea M. Pereyra

Comit Cientfico Editor:

Hctor A. Videla Liz Karen Herrero Quinteros

Fernando De Loureiro Fragata Nicols Jos Scenna

Editorial:

Editorial de la Universidad Tecnolgica Nacional - Argentina

Giudice, Carlos A. Tecnologa de pinturas y recubrimientos : componentes, formulacin, manufactura y calidad / Carlos A. Giudice y Andrea M. Pereyra. 1a ed. - Buenos Aires : Edutecne, 2009. E-Book. ISBN 978-987-25360-2-2 1. Tecnologa. 2. Pinturas. I. Pereyra, Andrea M. II. Ttulo CDD 667.6

Fecha de catalogacin: 05/11/2009

Carlos A. Giudice y Andrea M. Pereyra - edUTecNe

Tecnologa de Pinturas y Recubrimientos

PRLOGO

Los investigadores especializados en tecnologa de pinturas y en la ciencia de los materiales en general, la comunidad acadmica que participa en tareas docentes de posgrado y muy particularmente los profesionales que integran el sector productivo, tienen diferentes expectativas sobre el libro de los Dres. C. A. Giudice y A. M. Pereyra. Como respuesta los autores abordan en el mismo una amplia gama de temas que incluyen los diferentes componentes, los aspectos esenciales de la formulacin, los fundamentos de las operaciones de la manufactura, el control y la preservacin del medio ambiente en el proceso de produccin y el necesario control de calidad del producto final.

Con esos objetivos, se presenta un libro actualizado que combina los conocimientos provenientes de la investigacin cientfica con la experiencia prctica derivada de servicios especializados y tareas de asesora a la industria por ambos autores. La obra ofrece as un adecuado equilibrio entre los conocimientos fisicoqumicos de los materiales empleados en la formulacin de pinturas y recubrimientos y la moderna tecnologa hacia la cual debe tender la industria.

Debido a las limitaciones de espacio ha sido imposible ser totalmente exhaustivo en cada uno de los temas abordados. As, la decisin de los autores fue adoptar un marco que le da ms espacio a la fsica y a la qumica de los materiales que conforman la formulacin de pinturas y recubrimientos.

Los lectores encontrarn que no se han empleado muchas expresiones utilizadas tradicionalmente en la industria. Es por ello que mediante el uso de la terminologa estandarizada, se desea prevenir ambigedad en los conceptos.

El contenido de este libro responde a dos objetivos fundamentales: en primer lugar ofrecer una slida base terica y en segundo lugar ilustrar con ejemplos prcticos cada uno de los temas.

El primer captulo incluye definiciones, mecanismos de formacin de pelcula, propiedades generales y aspectos tcnico-econmicos.

La formulacin de pinturas y los procesos involucrados en la manufactura presentaron cambios sustanciales en los ltimos aos, debido fundamentalmente al desarrollo de modernos materiales y a los procesos de alta tecnologa disponibles para la produccin. As, este libro aborda en los captulos subsiguientes todos los componentes de una pintura, es decir los materiales polimricos formadores de pelcula, los pigmentos y extendedores, los aditivos con diferentes funciones especficas y los solventes.


Posteriormente se desarrollan los principios de formulacin de productos base solvente orgnico y de ltices como as tambin los aspectos bsicos de la fisicoqumica de la dispersin de los pigmentos y su estabilizacin y los fundamentos caractersticos de la operaciones involucradas en los diferentes molinos continuos y discontinuos empleados en la produccin.

A continuacin se considera el control y la preservacin del medio ambiente en la produccin de pinturas, describiendo los tipos de residuos y las etapas de su generacin durante el proceso y algunas tecnologas para el reciclado y tratamiento de los contaminantes.

Luego, se describen fallas de la pelcula en servicio atribuibles a la formulacin, a la falta de adhesin y a aquellas relacionadas con el tipo de sustrato y la aplicacin. En cada caso se define el aspecto de la falla, sus posibles causas y las soluciones ms adecuadas.

En el captulo siguiente, se detallan los controles de calidad ms frecuentes de la pintura y de la pelcula seca como as tambin el instrumental y equipamiento necesarios para su implementacin.

Finalmente, se citan referencias bibliogrficas para aquellos lectores que desean obtener informacin ms detallada.

El libro cumple el objetivo de constituirse en una obra de referencia que ofrezca una respuesta satisfactoria a las cuestiones relacionadas con la tecnologa de pinturas tanto para los investigadores, los docentes de posgrado y los especialistas del sector productivo.

Dr. Walter E. LEGNANI

Secretario de Ciencia y Tecnologa y Posgrado Universidad Tecnolgica Nacional U.T.N.


PRLOGO DEL COMIT CIENTFICO EDITOR El ttulo de este libro ha sido escogido para reflejar una combinacin de los conocimientos bsicos y de la ciencia aplicada sobre los componentes, la formulacin, la manufactura y el control de calidad de las pinturas y recubrimientos. Los investigadores y los especialistas en tecnologa de pinturas que lo lean pueden encontrar en el mismo la informacin actualizada para programar proyectos y dictar cursos de posgrado o bien para alcanzar un rpido aprendizaje en los distintos temas de su contenido. El libro no provee una cobertura enciclopdica sobre la tecnologa de pinturas sino que pone especial nfasis en las propiedades fsicas y qumicas de las diferentes materias primas y los productos terminados con el objetivo de correlacionarlas con su eficiencia en servicio; provee adems los conocimientos para diagnosticar fallas, determinar las causales de las mismas y luego proponer las soluciones ms adecuadas desde un punto de vista cientfico-tecnolgico, econmico y ecolgico. Esta equilibrada presentacin de aspectos tericos y prcticos ha sido lograda gracias a la formacin profesional y cientfica de sus autores, particularmente la del Doctor Carlos A. Giudice quien tiene una experiencia de ms de 40 aos en la investigacin en el campo de las pinturas y revestimientos. El Dr. Giudice es autor de ms de 150 publicaciones internacionales, ha realizado la presentacin de aproximadamente 150 comunicaciones en congresos cientficos, ha dictado alrededor de 100 cursos en el mbito acadmico e industrial en el pas, Amrica, Europa y Asia; actualmente ocupa el cargo de Profesor Titular en la Universidad Tecnolgica Nacional Facultad Regional La Plata, es Investigador Principal del CONICET y adems Director de la Carrera Doctor en Ingeniera-Mencin Materiales de la UTN. Por su parte, la Dra. Pereyra es una joven Investigadora del CONICET y Profesora Asociada en la Universidad Tecnolgica Nacional Facultad Regional La Plata; realiz su tesis doctoral, bajo la direccin del Dr. Giudice, sobre Sistemas de pinturas para la proteccin contra el fuego de edificios y estructuras en la Universidad Nacional de La Plata, dict numerosos cursos de posgrado como Profesora de la Carrera Doctor en Ingeniera-Mencin Materiales de la UTN, realiz la presentacin de muchos trabajos en congresos de la especialidad y public un importante cantidad de trabajos en revistas indizadas de difusin internacional. Es con gran beneplcito que recibimos la presentacin de este libro del que no dudamos que tendr un xito acorde a su importancia y calidad cientfica y tecnolgica.


PRLOGO DE LOS AUTORES

Los autores han percibido la necesidad de ofrecer un libro sobre pinturas y recubrimientos que acte como un puente entre los conocimientos bsicos generados como producto de la investigacin cientfica y la ciencia aplicada.

Si bien existen numerosos libros excelentes sobre la tecnologa de pinturas, particularmente en ingls, la mayora de ellos no proporcionan una comprensin bsica de la qumica y la fsica de los revestimientos. Adems, dado el avance vertiginoso de la ciencia de los materiales, muchos estn desactualizados, por lo que pareci apropiado a los autores tratar de producir un libro que ocupe ese espacio con un enfoque cientfico-tecnolgico.

El libro pretende no solo transmitir los ltimos avances en este campo especfico, sino tambin despertar la comprensin de los mltiples aspectos de conocimientos subyacentes para la utilizacin con xito de los nuevos materiales para la formulacin y manufactura de pinturas y recubrimientos que simultneamente exhiban eficiencia, que resulten econmicos y que cumplan con los requisitos que intentan reducir la contaminacin del medio ambiente.

Los autores desean que al menos parte de los objetivos arriba mencionados se logren; entonces este libro habr logrado su propsito.


ANTECEDENTES CURRICULARES DE LOS AUTORES GIUDICE, Carlos Alberto: Ingeniero Qumico y Doctor en Ingeniera de la Universidad Nacional de La Plata; Profesor Titular Ordinario Dedicacin Exclusiva en la UTN-Facultad Regional La Plata y Director de la Carrera Doctor en Ingeniera, Mencin Materiales de la UTN; Categora I en el Programa de Incentivos para Docentes-Investigadores del Ministerio de Educacin; Investigador Principal del CONICET e Investigador Categora A de la Carrera del Investigador de la UTN. PEREYRA, Andrea Marisa: Ingeniera Qumica de la UTN-Facultad Regional La Plata y Doctora en Ingeniera de la Universidad Nacional de La Plata; Profesora Adjunta Ordinaria Dedicacin Exclusiva y Profesora Asociada Dedicacin Simple en la UTN-Facultad Regional La Plata y Profesora de la Carrera Doctor en Ingeniera, Mencin Materiales de la UTN; Investigadora del CONICET y de la Carrera del Investigador de la UTN.

ANTECEDENTES CURRICULARES DE LOS INTEGRANTES

DEL COMIT CIENTFICO EDITOR VIDELA, Hctor Augusto: Doctor en Bioqumica de la UNLP y Profesor Titular Ordinario DE en la UTN-Facultad Regional La Plata, Investigador Categora I en el Programa de Incentivos del Ministerio de Educacin e Investigador, Categora A de la Carrera del Investigador de la UTN. Con 40 aos de experiencia en biocorrosin y biodeterioro de materiales; es autor de 230 publicaciones internacionales y 330 comunicaciones a congresos, 22 captulos en libros y 5 libros, NACE Fellow 2001 y past-president de NACE International, Regin Latinoamericana. HERRERA QUINTEROS, Liz Karen: Doctora en Ciencia de Materiales de la Universidad de Sevilla, Espaa. Investigadora en el Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla, dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Cientficas (CSIC). Sus lneas de investigacin incluyen la caracterizacin y el estudio de la corrosin, la biocorrosin y el biodeterioro de materiales. Ha publicado ms de 50 artculos en revistas cientficas internacionales y ha presentado alrededor de 60 comunicaciones a congresos. DE LOUREIRO FRAGATA, Fernando: SCENNA, Nicols Jos: Ingeniero Qumico de la UTN-Facultad Regional Rosario, Doctor en Ingeniera Qumica de la Universidad Nacional del Litoral, Posdoctorado en el Instituto Nacional de Biotecnologa de Alemania, Investigador Principal del CONICET, Investigador Categora I en el Programa de Incentivos del Ministerio de Educacin e Investigador Categora A de la Carrera del Investigador de la UTN, Profesor Titular DE en la UTN-Facultad Regional Rosario, Miembro de la Comisin de Posgrado de la Universidad


Tecnolgica Nacional y Profesor de Posgrado de Carreras de Maestra y Doctorados. Adems, present ms de 150 trabajos en congresos nacionales e internacionales, public ms de 75 artculos en revistas indizadas de difusin internacional y es autor de 2 libros y de 10 captulos de libros.

Tecnologa de Pinturas y Recubrimientos Pgina 1

A. GENERALIDADES Y PRINCIPALES COMPONENTES

Captulo I. Definiciones y caractersticas esenciales


CAPTULO I. DEFINICIONES Y CARACTERSTICAS ESENCIALES I.1 INTRODUCCIN Las pinturas, desde un punto de vista tcnico-econmico, constituyen el mtodo ms adecuado para la proteccin de los materiales empleados en la construccin y en la industria. Una pintura lquida, considerada desde un punto de vista fisicoqumico, es un sistema disperso. Est constituida generalmente por slidos finamente particulados y dispersados en un medio fluido denominado vehculo. Este ltimo est basado en una sustancia filmgena o aglutinante, tambin llamada formadora de pelcula o ligante, dispuesta en un solvente o mezcla solvente al cual se le incorporan aditivos y eventualmente plastificantes. En el caso de las pinturas base solvente orgnico, el vehculo es una solucin lquida (dispersin molecular del material polimrico) que rodea las partculas del pigmento dispersado en la pintura; durante el secado el sistema se hace ms viscoso y el ligante fluye alrededor de las partculas durante casi toda esta etapa; se observa una significativa contraccin volumtrica de la pelcula.

Resulta oportuno mencionar que algunas pinturas lquidas estn exentas de solventes ya que el propio material formador de pelcula es lquido (bajo peso molecular). Los pigmentos se dispersan en ese medio fluido altamente viscoso. Las pinturas lquidas exentas de solventes se aplican con esptulas especiales sobre superficies que permanecen en contacto con productos alimenticios dado que no eliminan solventes contaminantes. La formacin de la pelcula exclusivamente involucra reacciones de curado entre los dos componentes del sistema. La dispersin del pigmento en emulsiones y la forma en que la etapa de secado ocurre son nicas y diferentes a las del tipo solvente orgnico. Resulta oportuno mencionar que las emulsiones, desde un punto de vista fisicoqumico, son sistemas conformados por una fase continua lquida y otra dispersa tambin lquida. Por su parte, en los ltices (plural de ltex) la fase dispersa del sistema es slida. En realidad, en la formulacin y elaboracin de pinturas y recubrimientos de base acuosa se emplean, desde un punto de vista conceptual, ltices como materiales formadores de pelcula. En consecuencia, el trmino emulsin se emplea errneamente; esto ltimo se debe a que los ltices se elaboran generalmente en fase acuosa a partir de reactivos en forma de emulsin (las pequeas gotas


de las unidades monomricas se comportan como verdaderos reactores en suspensin). En resumen, los ltices no son soluciones de un ligante en un solvente sino suspensiones concentradas de partculas slidas discretas y esfricas, relativamente pegajosas de un material resinoso en agua. El secado de un ltex conduce a que las partculas resinosas se adhieran fuertemente entre s debido a la creciente tensin superficial por la disminucin de las distancias entre partculas del copolmero. La prdida de agua puede suceder ya sea por su evaporacin a la atmsfera y/o por la absorcin de un sustrato poroso. La contraccin de la pelcula involucrada en esta etapa genera la coalescencia (fusin en fro de las partculas resinosas) alrededor de las partculas del pigmento/carga, lo cual conduce a una disposicin ms o menos densamente empaquetada. La compactacin del pigmento para alcanzar un alto valor en la pelcula seca es lograda principalmente por deformacin plstica de las partculas del copolmero, generalmente asistida por un agente coalescente (solvente orgnico). En general, las pinturas se aplican en capas delgadas sobre un soporte y tienen la propiedad de transformarse en una pelcula slida, continua y adherente por evaporacin del solvente y, en algunos casos, adems por transformaciones qumicas de la sustancia formadora de pelcula. Finalizado el proceso de secado/curado se puede lograr una pelcula brillante, semibrillante o mate con el fin de proteger y mejorar adems el aspecto general del sustrato. Resulta oportuno mencionar que algunas pinturas lquidas estn exentas de solventes ya que el propio material formador de pelcula es lquido (bajo peso molecular); los pigmentos se dispersan en ese medio fluido altamente viscoso. Se aplican con esptulas especiales sobre superficies que permanecen en contacto con productos alimenticios dado que no eliminan solventes contaminantes. La formacin de la pelcula exclusivamente involucra reacciones de curado entre los dos componentes del sistema. Razones ecolgicas que impulsan el control de la emisin de solventes voltiles a la atmsfera), tambin indujeron al desarrollo de pinturas en polvo constituidas en su totalidad por slidos, es decir sin solventes en su composicin. Las pinturas en polvo pueden o no estar pigmentadas y requieren un tratamiento trmico para la formacin de una pelcula continua y adherente. En resumen y en funcin de las diferentes definiciones, surge que los componentes fundamentales de una pintura son el material formador de pelcula (tambin llamado aglutinante o ligante), los pigmentos, los aditivos y eventualmente la mezcla solvente (disolvente y diluyente).


La formulacin de una pintura eficiente requiere conocer las propiedades intrnsecas de los diferentes componentes involucrados y adems establecer las reacciones o interacciones que tienen lugar entre los mismos tanto durante la elaboracin y almacenamiento del producto como en servicio luego de la aplicacin sobre una superficie. Las pinturas se aplican en capas delgadas sobre un soporte y tienen la propiedad de transformarse en una pelcula slida, continua y adherente por evaporacin de la mezcla solvente, y en algunos casos, adems por transformaciones qumicas de la sustancia formadora de pelcula. I.2 FORMACIN DE LA PELCULA El proceso por el cual se forma la pelcula est relacionado con el tipo de material resinoso empleado en la elaboracin del ligante. El mecanismo puede ser de naturaleza estrictamente fsica y/o qumica. - Secado. Involucra el pasaje de la pelcula de pintura lquida, en forma de capa delgada aplicada sobre un sustrato, al estado slido por la evaporacin de la mezcla solvente. Las propiedades fisicomecnicas de la pelcula (flexibilidad, dureza, adhesin, etc.) dependen fundamentalmente del componente resinoso que conforma el ligante. Composiciones que forman pelcula exclusivamente por cambios fsicos (evaporacin de los disolventes y diluyentes) se las denomina termoplsticas. Estas pelculas no convertibles se caracterizan porque se re-disuelven en contacto con solventes similares a los empleados en la elaboracin. Las pinturas de naturaleza termoplstica exhiben en general un rpido secado. Adems, el espesor final de la pelcula tiene una relacin directa con el contenido de slidos en volumen del producto; se basan en materiales polimricos de elevado peso molecular dado que las propiedades de la pelcula seca en general son directamente proporcionales a este ltimo. Sin embargo, el grado de polimerizacin est limitado por la solubilidad en las mezclas solventes usualmente empleadas en la industria de la pintura: se deben alcanzar adecuados contenidos de slidos en volumen. - Curado. La etapa de formacin de la pelcula slida, adherente, elstica y de buena resistencia de algunas pinturas involucra, adems de la evaporacin de los solventes, reacciones qumicas de diferente complejidad con elementos del medio ambiente o con agentes que se incorporan a la formulacin.


En resumen, el curado se define como el conjunto de cambios fsicos y qumicos que transforman el material de su estado termoplstico original (lquido o slido, soluble y de peso molecular finito) a una condicin final termoestable (slido, insoluble, infusible y de peso molecular infinito). Las pinturas que completan la formacin de pelcula a travs de reacciones qumicas (mecanismo combinado se secado/curado) se las denomina pinturas convertibles. El curado de las pinturas no convencionales, dependiendo de la naturaleza de los diferentes grupos funcionales de la base y el convertidor, puede llevarse a cabo a temperatura ambiente (productos de doble envase) o por accin del calor (un solo envase). Otros mtodos de curado incluyen radiacin infrarroja, UV o de electrones. Las pinturas no convencionales (epoxies, poliuretanos, etc.) generalmente se formulan en doble envase: uno de ellos contiene el vehculo de la pintura con los pigmentos dispersados (base) y el restante el agente de curado para la copolimerizacin (convertidor). La base y el convertidor se deben mezclar en forma previa a su aplicacin, en la relacin cuantitativa indicada por el formulador. Se caracterizan porque puede resultar conveniente dejar transcurrir un tiempo de induccin para permitir un dado avance del grado de reaccin antes de la aplicacin y porque presentan un lapso de vida til de la mezcla. Este ltimo depende fundamentalmente de la naturaleza qumica de los reactivos y de la temperatura. La forma de conversin en pinturas convencionales involucra la fijacin del oxgeno del aire a los dobles y triples enlaces (carcter no saturado) del material formador de pelcula (aceites y resinas alqudicas). Esta polimerizacin auto-oxidativa genera estructuras lineales y particularmente cclicas que otorgan excelentes propiedades a la pelcula seca. La polimerizacin auto-oxidativa se cataliza con la incorporacin de agentes secantes (naftenatos de cobalto, manganeso, etc.). La reaccin no es rpida y un curado completo podra demorar das si hay errores en la formulacin. Las pinturas de conversin parten de reactivos (base y convertidor) de bajo peso molecular y consecuentemente de alta solubilidad, lo que permite la formulacin de productos de alto contenido de slidos (bajo en voltiles orgnicos contaminantes). Las reacciones de curado incrementan sustancialmente el tamao del copolmero y prcticamente eliminan la presencia de los grupos funcionales libres. Este material formador de pelcula no resulta soluble en los solventes originales y generalmente presentan excelentes propiedades fisicomecnicas, resistencia a agentes qumicos, etc.


Finalizado el proceso de secado / curado se puede lograr una pelcula brillante, semibrillante o mate con el fin de proteger y mejorar adems el aspecto general del sustrato. I.3 PROPIEDADES GENERALES DE UNA PELCULA DE PINTURA Las pinturas protectoras deben presentar tolerancia a los defectos de preparacin de superficies, facilidad de aplicacin por mtodos diversos, aptitud para un secado / curado adecuado y rpido en diferentes medios ambientales, cumplimentar las exigencias en servicio y fcil reparacin de las zonas daadas. Los aspectos econmicos y ecolgicos tambin resultan fundamentales. - Buena resistencia al agua y baja absorcin. Esta propiedad est relacionada con la cantidad de agua que resulta absorbida por la pelcula, en condiciones de equilibrio, en los espacios intermoleculares del polmero pero muy particularmente en todas las interfases presentes en el sistema (sustrato/ pelcula de pintura, partculas de pigmento / ligante o agente tensioactivo, etc.), poros, discontinuidades, etc. Dado que resulta altamente probable que la pelcula en servicio se encuentre en contacto continuo o al menos en forma alternada (ciclos de humectacin / secado) con agua, en esas condiciones, no deber manifestar prdida de adhesin (ampollamiento, escamacin, delaminacin, etc.), ablandamiento (disminucin de la dureza, resistencia a la abrasin, excesiva flexibilidad, etc.) ni elevada retencin (hinchamiento). - Resistencia a la transferencia al vapor de agua. Este fenmeno es particularmente importante en los casos que el sustrato es de naturaleza metlica. Se refiere al pasaje de agua en forma molecular a travs de la pelcula seca que se comporta como una membrana permeable. Esta caracterstica depende fundamentalmente de la naturaleza del material formador de pelcula; resulta importante relacionar la menor transferencia al vapor de agua con una mayor capacidad anticorrosiva. - Resistencia al pasaje de iones. La membrana debe actuar como barrera para controlar los procesos difusionales conducentes a la penetracin de iones cloruro, sulfato, carbonato, etc. que inician o aceleran la cintica de los procesos corrosivos. - Resistencia a los fenmenos osmticos. Este fenmeno involucra el pasaje de agua a travs de una membrana semipermeable, de una solucin ms diluida a otra ms concentrada, hasta alcanzar la condicin de equilibrio (igual energa libre).


Todas las membranas orgnicas se comportan como semipermeables y la smosis tiene lugar principalmente cuando se aplica la cubierta protectora sobre superficies contaminadas con sales; esto ltimo resulta frecuente en ambiente marino. Los pigmentos anticorrosivos solubles tambin promueven este fenmeno. Los fenmenos osmticos pueden conducir a elevadas presiones (algunas decenas de atmsferas) en la interfase sustrato / pelcula de pintura y tambin entre capas que promueven respectivamente la prdida de adhesin propiamente dicha y la delaminacin. - Resistencia a la intemperie. Esta propiedad se manifiesta, luego de prolongada exposicin al medio ambiente, por una buena retencin de propiedades decorativas y protectoras. Las propiedades frecuentemente consideradas son la adecuada retencin de brillo (fenmeno superficial) y de color (propiedad inherente a todos los componentes del sistema). Otras caractersticas deseables son las siguientes: nulo o reducido tizado (degradacin del material polimrico por la accin de la fraccin UV de la luz solar) y adecuada dureza compatibilizada con la requerida flexibilidad de la pelcula (satisfactoria eficiencia plastificante durante el envejecimiento). Igualmente deseables resultan la ausencia de cuarteado y agrietado (correcta seleccin del ligante segn el medio de exposicin, empleo de pigmentos no reactivos, etc.) y la mnima prdida de adhesin de la pelcula (ptima limpieza y perfil de rugosidad de la superficie, etc.). - Resistencia a los agentes qumicos. Las estructuras pintadas, particularmente las industriales, estn expuestas a eventuales salpicaduras de lcalis, cidos, solventes, etc. Las pelculas deben presentar un adecuado comportamiento tanto durante contactos circunstanciales como prolongados (retencin de brillo y color, ausencia de corrosin, etc.). - Elevada adhesin seca y hmeda de la pelcula. La adhesin de la pelcula es una propiedad esencial; esta resulta sensiblemente menor en condiciones hmedas ya que el agua o vapor de agua en la interfase, por su caracterstica fuertemente polar y reducido tamao, compite con el material polimrico. El deterioro por desprendimiento producido por rozaduras, impactos, choques, etc. debe ser mnimo o nulo.


- Resistencia a la abrasin. Las pelculas de pinturas en general, pero muy particularmente las industriales, estn aplicadas sobre reas expuestas a procesos abrasivos generados por desplazamiento de equipos, herramientas, transportes, etc. Estos procesos pueden desarrollarse inclusive en condiciones hmedas, lo que conspira fuertemente para generar una reduccin de la resistencia a la abrasin. - Elasticidad o capacidad de elongacin. Los sustratos en general y muy particularmente los metlicos presentan elevados coeficientes de expansin lineal y volumtrica. La pelcula de pintura, an envejecida, debe acompaar los movimientos de contraccin y expansin del material de base; para ello debe presentar un comportamiento elstico (sin deformacin permanente) luego de una elongacin. La naturaleza del polmero (las largas ramificaciones de las estructuras polimricas) le confieren elasticidad; en caso de ausencia de estas ltimas, se incorporan plastificantes en nivel adecuado para presentar un satisfactorio ndice de Young (relacin entre la tensin y la deformacin especfica) sin disminuir excesivamente la dureza. - Resistencia a las bacterias y hongos. Los microorganismos (bacterias y hongos) particularmente actan en pinturas y recubrimientos de base acuosa (tipo emulsin, diluibles con agua, etc.). La actividad biolgica no es significativa en pinturas lquidas de base solvente orgnico ni tampoco en la pelcula seca de estos materiales. Las bacterias desarrollan su ciclo biolgico esencialmente en el envase, tomando como nutrientes algunos componentes orgnicos (aditivos reolgicos, etc.). Generalmente, en primera instancia se observa una disminucin de la viscosidad, luego un descenso del pH y finalmente un fuerte olor caracterstico. Los bactericidas deben ser solubles en agua e incorporados en niveles adecuados. Los hongos, por su parte, se desarrollan fundamentalmente en pelculas con elevados ndices de absorcin de agua. Los fungicidas deben ser oleosolubles para evitar ser lixiviados por la lluvia, por el agua de condensacin en superficies fras, etc. - Otras propiedades adicionales. Resulta posible mencionar la resistencia a temperaturas extremas (hornos, etc.), a la radiacin (plantas nucleares, etc.), a los esfuerzos mecnicos del medio (corte, traccin, compresin, etc. en estructuras enterradas), a la prdida de


adhesin en estructuras con proteccin catdica (desprendimiento de gas hidrgeno), etc. I.4 CLASIFICACIN DE LAS PINTURAS Las pinturas se pueden clasificar considerando diferentes aspectos inherentes a la composicin, propiedades relevantes, formas de uso, etc. I.4.1 Tipo de ligante - Pinturas al aceite. El ligante est constituido por un aceite secante (lino, tung, ricino deshidratado, etc.), refinado (decolorado y neutralizado) y generalmente tratado por calentamiento bajo condiciones controladas para producir los llamados stand oils (espesados o polimerizados). En general, resisten satisfactoriamente a la intemperie; son de secado lento, por lo que es necesario la incorporacin a la formulacin de agentes secantes (internos y de superficie) para catalizar las reacciones de polimerizacin del tipo auto-oxidativa para la lograr la adecuada formacin de pelcula. - Oleorresinosas. El vehculo est basado en un barniz que se obtiene por tratamiento trmico conjunto de un aceite secante y una resina de caractersticas adecuadas. La citada resina puede ser natural o bien sinttica, siendo estas ltimas las ms empleadas. Las pelculas de pinturas oleorresinosas curan ms rpidamente que las basadas en aceites. La resistencia a la intemperie y a otros medios de exposicin (por ejemplo, inmersin continua en agua dulce o de mar) depende de las materias primas empleadas. Estas pinturas, al igual que las formuladas con aceites secantes, no son aconsejables para la proteccin de materiales expuestos en medios fuertemente agresivos. - Termoplsticos negros. El bitumen (hidrocarburo de cadena larga que contiene oxgeno, nitrgeno y azufre), el asfalto (bitumen con elevadas concentraciones de sustancias minerales), la asfaltita (asfalto con menor nivel de minerales) son materiales termoplsticos obtenidos como residuo de la destilacin fraccionada de petrleo. Por su parte, el alquitrn (constituido bsicamente por aromticos policclicos) es un material cementceo obtenido como residuo en la destilacin del carbn de piedra.


En general estos materiales se aplican en diferentes reas, incluyendo productos anticorrosivos (efecto barrera) y para edificios (concreto, mampostera, losas, etc.), en forma de pintura base solvente o tipo emulsin. Se emplean tambin exitosamente en mantenimiento industrial, ya que permiten aplicar capas de 200/300 m en productos de bajo espesor o bien de 500/1000 m con los de alta tixotropa. - Resinas polisteres. Se obtienen por reaccin de condensacin entre uno o ms policidos y uno o ms polioles. La diversidad de policidos y polialcoholes con distinta funcionalidad hace posible el diseo de resinas polister con ciertas propiedades finales. Los polisteres saturados se emplean en la industria automotriz, en el prepintado de chapas para electrodomsticos, en recubrimientos para envases y en sistemas para madera, metal, mampostera y plstico. Por otro lado, las pinturas basadas en polisteres insaturados se presentan en simple o en doble envase; la aplicacin est circunscripta a barnices para madera y muebles debido a que las pelculas presentan en general elevada dureza, adecuado brillo y satisfactoria resistencia a reactivos qumicos. - Acrilatos curados por radiacin. Estos acrilatos insaturados se obtienen a partir del cido acrlico o sus derivados con resinas reactivas (polisteres, politeres, epoxdicas y uretnicas). Los acrilatos insaturados generalmente son muy viscosos; el ajuste se realiza con acrilatos lquidos monomricos que actan como diluyentes reactivos o bien empleando un solvente inerte; tambin se presentan como emulsiones acuosas. El curado por radiacin UV ocurre a elevada velocidad. La principal rea de aplicacin es en la elaboracin de barnices para maderas y muebles en general, pinturas, papel y tintas para imprenta. Tambin se emplean en algunos plsticos y sustratos minerales como el vidrio. No se recomiendan para superficies metlicas debido a la baja tensin de adhesin de la pelcula. - Resinas alqudicas o alquids. Estas resinas son materiales polimricos derivados de la reaccin de polioles y policidos. El trmino alquid se aplica exclusivamente a productos modificados con cidos grasos naturales o sintticos. Aqullas con largo y medio nivel de aceite se usan para un secado oxidativo a temperatura ambiente en presencia de catalizadores; por su parte, las de bajo contenido de aceite curan con el oxgeno del aire forzado por el calor (horneado).


En general se emplean como material formador de pelcula en fondos anticorrosivos, pinturas intermedias y de terminacin para ambientes urbanos exteriores, industriales no muy agresivos y marinos. - Resinas acrlicas. Se elaboran por reacciones de adicin de diferentes monmeros, tales como steres de los cidos acrlico y metacrlico con alcoholes diversos, los cuales pueden presentar o no grupos funcionales reactivos remanentes: reactivas o termoestables y no reactivas o termoplsticas, respectivamente. Las resinas acrlicas termoplsticas se emplean para el repintado de automotores, para la proteccin de mamposteras y pisos y tambin para mantenimiento industrial. Por su parte, las resinas acrlicas termoestables generan pelculas con elevada retencin de color, muy buena resistencia a la intemperie y agentes qumicos y excelentes propiedades mecnicas; las aplicaciones son mltiples (as, por ejemplo, sobre metales desnudos debido a su excelente adhesin). - Condensados de formaldehdo. Dependiendo de la sustancia con la cual reacciona el formaldehdo, los productos polimricos se pueden clasificar en fenlicos, melamnicos y ureicos. Las resinas fenlicas puras del tipo novolaca se formulan empleando fenoles en exceso y formaldehdo generando una cadena lineal; no tienen grupos reactivos metilol libres y por lo tanto se definen como no reactivas o termoplsticas. Las novolacas de bajo peso molecular se emplean en pinturas aislantes, primers selladores y tintas para imprenta. En lo referente a las resinas fenlicas puras tipo resol, estas se elaboran con un exceso de formaldehdo en medio alcalino; poseen grupos metilol reactivos y tienen en general mnima o nula solubilidad. Adems, las pelculas son rgidas y quebradizas, razn por la cual se las modifica para su empleo en pinturas. Los resoles modificados con colofonia/alquids se emplean para elaborar vehculos para pinturas anticorrosivas y esmaltes anticorrosivos de aplicacin directa sobre el metal. Por su parte, las resinas fenlicas tipo resol eterificado, curado por accin trmica y catalizadores cidos, se especifican como ligantes de cubiertas para interiores de tambores y envases metlicos, para formular barnices aislantes para el cobre y circuitos elctricos, para elaborar recubrimientos sanitarios, etc. Las resinas aminadas estn basadas en los productos de condensacin de la melamina-formaldehdo o urea-formaldehdo. Estas


resinas no son materiales de naturaleza polimrica; son slo monmeros, dmeros, etc. Por lo tanto, se combinan con resinas alqudicas, acrlicas, polisteres o epoxis para generar sistemas termoestables (curado qumico a alta temperatura, horneables). Las resinas melamnicas horneables se emplean para autopiezas, esmaltes para lnea blanca, artefactos de iluminacin, envases metlicos, barnices aislantes, maquinaria industrial, esmaltes para automviles, muebles metlicos. Las resinas ureicas se especifican para lacas y barnices para maderas (curado trmico) y para recubrimientos plastificantes para pisos (dos componentes de curado catalizado por cidos). - Resinas vinlicas. stas pueden ser homopolmeros o bien hetero polmeros; las pelculas son algo duras y necesitan un plastificante externo. Requieren adems una adecuada preparacin de superficies. La forma de secado es por evaporacin de la mezcla solvente. Se especifican para la proteccin de sustratos expuestos a atmsferas con cidos inorgnicos, lcalis, cloro y sus derivados, etc.; para contenedores con soluciones salinas, de cidos inorgnicos, cloradas, etc.; para estructuras sumergidas en agua de mar y agua dulce (plataformas offshore, carena de embarcaciones, etc.). Las resinas vinlicas modificadas (vinil-alqudicas, epoxi-vinlicas, etc.) tienen muchas aplicaciones en sistemas multicapa para la industria. - Resinas de caucho sinttico. Se emplean en la industria de la pintura en diferentes formas; los tratamientos incluyen reacciones qumicas para lograr alta resistencia y mayor solubilidad en solventes orgnicos. El caucho clorado adecuadamente plastificado, debido a su elevada resistencia a cidos, lcalis y agentes qumicos, se emplea en formulaciones anticorrosivas, intermedias y de terminacin. Excelentes sistemas homogneos pueden especificarse para sustratos diversos (hormign, acero, etc.) expuestos a la luz solar, inmersin continua, etc. El caucho clorado tambin puede emplearse como modificante de otras resinas (alqudicas, fenlicas, etc.) para aunar sus propiedades. El caucho oxidado, en forma controlada, permite la elaboracin de un material adecuado para la impregnacin de papeles y cartones y para la elaboracin de revestimientos protectores. Su insaturacin residual permite reacciones de vulcanizacin o endurecimiento trmico; los barnices preparados con caucho oxidado poseen excelentes propiedades como aislante elctrico.


Otra modificacin al caucho natural o sinttico permite la obtencin del caucho ciclado ya sea por calentamiento lento o por tratamiento con reactivos cidos. El caucho ciclado se utiliza primordialmente en adhesivos y en algunas pinturas especiales para sustratos metlicos. - Resinas epoxdicas. Son compuestos sintticos con diferente grado de polimerizacin; ste determina el tipo de resina (lquida, semislida y slida). Las resinas epoxdicas se pueden esterificar con cidos grasos de aceites secantes (lino, soja y ricino deshidratado). Los steres epoxdicos (un solo envase) secan al aire con la adicin de secantes metlicos empleados para la polimerizacin oxidativa. Los ricos en aceite se aplican sobre madera, metal y mampostera, originando pelculas duras y brillantes, con excelente adhesin; por su parte, los de bajo a medio contenido de aceite son los mejores para recubrimientos industriales sometidos a grandes requerimientos mecnicos. Otras reacciones de hetero polimerizacin emplean agentes de curado o endurecedores; el curado se desarrolla a temperatura ambiente, por aporte de energa en forma de calor, radiacin UV, etc. El curado de las resinas epoxdicas se realiza habitualmente con poliaminas y poliamidas, a temperatura ambiente; en general presentan un tiempo de mezcla limitado (dos envases). Las primeras se emplean en estructuras con grandes exigencias mecnicas mientras que las segundas poseen mejor balance entre dureza y flexibilidad, mayor resistencia al agua y son aptas en fondos epoxdicos para uso marino. Otra forma de curado incluye las resinas fenlicas; son estables en un solo envase a temperatura ambiente y por lo tanto reaccionan por horneado); exhiben excelentes acabados en adhesin, dureza y resistencia a cidos, disolventes, agua y detergentes pero debido a la presencia de resinas fenlicas son pobres en color y retencin del mismo. El curado tambin puede incluir isocianatos, la reaccin de curado transcurre a temperatura ambiente, formando pelculas de elevada dureza y excelentes caractersticas de acabado; se emplean en envases metlicos y chapa pre-pintada para electrodomsticos. - Resinas poliuretnicas. El trmino poliuretano abarca a productos con funcionalidad isocianato. El curado se realiza con grupos que contienen tomos activos de hidrgeno (agua, alcoholes, cidos, aminas, etc.). Se formulan y elaboran productos de dos y un solo envase.


Los sistemas de dos envases (curado a temperatura ambiente) ms frecuentes son los del tipo base polister; los acrlico-poliuretano y los epoxi-poliuretano. Los primeros se emplean para maderas en forma de lacas, esmaltes y barnices; se utilizan tambin en la construccin, industria naval, transporte pesado, maquinaria agrcola y vial, aeronaves, etc. Los segundos exhiben excelente resistencia a la intemperie, agentes qumicos, hidrlisis alcalina y a la decoloracin; se emplean en aplicaciones industriales, construcciones civiles, maquinaria pesada, ferrocarril, aeronaves, etc. Finalmente, los sistemas epoxi-poliuretano fueron descriptos en resinas epoxdicas. Los sistemas de un solo envase usualmente contienen la funcin isocianato bloqueada; el curado con polisteres, acrlicas y epoxis se realiza a elevada temperatura para recuperar su capacidad funcional. El curado por va hmeda (aporte del vapor de agua del aire) genera pelculas con satisfactoria resistencia al agua, a los disolventes y a la intemperie pero no a los reactivos qumicos; presentan buena resistencia al impacto y a la abrasin y se emplean en revestimientos para madera e imprimaciones para consolidacin y endurecimiento del hormign y mampostera. Otro sistema de un solo envase es el conformado por poliuretanos modificados con aceites secantes; stos forman pelcula por oxidacin al aire y no son aconsejables para contacto permanente con agua, agentes qumicos y disolventes pero tienen buena resistencia a la intemperie y la pelcula es de fcil repintado. - Silicatos metlicos y orgnicos. Los ligantes basados en silicatos se pueden clasificar en inorgnicos (base acuosa) y orgnicos (la mezcla solvente est formada por alcoholes, hidrocarburos aromticos y glicoles). Los mecanismos de formacin de pelcula son diferentes pero la estructura final silicificada es muy similar. Los inorgnicos se emplean para formular pinturas basadas en zinc metlico o como modificantes de dispersiones polimricas tipo emulsin. Entre los orgnicos, el ms empleado es el silicato de etilo y su uso est circunscripto a la formulacin de pinturas con zinc metlico en su composicin. Las propiedades ms importantes son el buen comportamiento a temperaturas superiores a los 450/500C, con retencin de sus propiedades y la resistencia a solventes orgnicos (cetonas, hidrocarburos clorados y aromticos, etc.) y al petrleo crudo y sus derivados. La reducida resistencia a los iones sulfato, nitrato, cloruro, dixido de azufre, etc., debido a la solubilizacin del zinc metlico,


constituye la desventaja ms significativa; esto ltimo fundamenta la habitual especificacin de una pelcula de terminacin. - Resinas de silicona. Poseen una estructura primaria similar a aquella del cuarzo (SiO2), a la cual se le ha unido un grupo orgnico R; todas las resinas de silicona estn formadas por 30 a 80 unidades tri-funcionales de silicio y sus pesos moleculares oscilan entre 2000 y 5000, muy reducidos en comparacin con los de las resinas orgnicas. Desde el punto de vista qumico, las resinas de silicona pertenecen a un grupo intermedio entre las sustancias inorgnicas y las orgnicas puras. Las resinas de silicona forman una reticulacin tridimensional que le confiere excelente repelencia al agua debido a su caracterstica hidrofugante, adecuada permeabilidad al vapor de agua y al dixido de carbono, alta resistencia a la intemperie y a los ataques biolgicos; estos ligantes contribuyen adems al aspecto esttico y facilitan la limpieza de la superficie. Desde el punto de vista ecolgico, resulta oportuno mencionar que se formulan con bajo contenido de solventes voltiles (VOC). Las pinturas de resinas de siliconas pueden describirse como una pintura al ltex tradicional en la que una parte del ligante est sustituido por resina de silicona; esta ltima permite desarrollar formulaciones que utilizan un menor contenido de ligantes (valores elevados de PVC) debido a la conocida capacidad de las siliconas para reforzar y fijar materiales inorgnicos (pigmento y elementos auxiliares) y orgnicos (ligantes). Las pinturas de resina de silicona se han convertido en uno de los sistemas de recubrimiento de fachadas ms eficientes. I.4.2 Espesor de pelcula seca - Convencionales. Generalmente estas pinturas tienen un perfil reolgico que indica una baja viscosidad a reducidas velocidades de corte, lo que implica entre otras propiedades riesgos de sedimentacin del pigmento en el envase, buena cintica de penetrabilidad en sustratos absorbentes, facilidad de nivelacin y reducidos espesores crticos de pelcula para el fenmeno de escurrimiento. Paralelamente, estas pinturas en general exhiben tambin baja viscosidad a intermedias velocidades de corte; esto ltimo significa que presentan facilidad para el bombeo y pero tambin una evidente tendencia a salpicar durante la aplicacin.


En lo referente a la viscosidad a altas velocidades de corte, resulta oportuno mencionar que la misma en general es adecuada, con lo cual la aplicabilidad es satisfactoria por cualquiera de los mtodos usuales en pinturas, proporcionando espesores de pelcula seca que varan desde 20/25 m con pincel y rodillo hasta 12/15 m con sopletes, en este ltimo caso previa dilucin. - Tixotrpicas. Estas pinturas se caracterizan por su elevada viscosidad a reducidas velocidades de corte, lo que lo evita la sedimentacin del pigmento en el envase y el escurrimiento en espesores de pelcula hmeda inferiores al elevado valor crtico. Simultneamente presentan lentitud para la absorcin en sustratos porosos y una facilidad de nivelacin que depende de la cintica de recuperacin de la viscosidad luego de finalizada la perturbacin (aplicacin). Por otro lado, en general estas pinturas tambin exhiben adecuada viscosidad a intermedias velocidades de corte, es decir que presentan facilidad para el bombeo y satisfactoria resistencia a salpicar durante la aplicacin. Con respecto a la viscosidad a altas velocidades de corte, resulta oportuno mencionar que la misma en general es adecuada mediante sopletes sin aire comprimido (tipo airless); esta caracterstica la imparten aditivos reolgicos, los que permiten alcanzar 120/150 m por capa de pelcula seca con aceptable capacidad de nivelacin. I.4.3 Propiedad ms importante - Shop-primers o pinturas de proteccin temporaria. Se destinan a la proteccin del acero durante el perodo de construccin de una estructura. En general, presentan buena resistencia a la intemperie a pesar de los reducidos espesores de pelcula seca usualmente especificados (20/25 m). Las formulaciones comerciales incluyen ligantes de diferente naturaleza qumica y pigmentacin diversa. Se aplican con soplete, generalmente tienen un secado rpido y no interfieren en la eficiencia de los procesos de soldadura y oxicorte; adems no liberan humos ni vapores txicos durante el calentamiento ni frente a la accin del fuego. - Wash-primers o imprimaciones de lavado. Estos productos, generalmente de naturaleza vinlica, se disean y elaboran para su aplicacin sobre sustratos metlicos previamente arenados o granallados. Reaccionan qumicamente con el material de base, pasivndolo y hacindolo en consecuencia menos sensible a los procesos corrosivos.


Se comercializan en doble envase; la mezcla, en las relaciones estequiomtricas calculadas por el formulador, se prepara en forma previa a su aplicacin. Generalmente se indica un tiempo de induccin (reacciones de neutralizacin) y el tiempo de vida til de la mezcla (pot life). Se deben aplicar en una sola capa; los espesores de pelcula seca son muy reducidos (aproximadamente 5/8 m). Estas imprimaciones de lavado sirven de base para la aplicacin del fondo anticorrosivo, el que eventualmente puede no incluirlos. - Pinturas anticorrosivas. Estas composiciones tienen como funcin fundamental controlar el fenmeno de corrosin para prolongar la vida til del sustrato. Una propiedad esencial es la adhesin al metal, la cual es funcin del material formador de pelcula; su naturaleza depende de la pintura intermedia o de terminacin seleccionada segn las exigencias del medio ambiente. Las principales caractersticas de las pinturas anticorrosivas son el bajo brillo para facilitar la adhesin de la capa posterior; la reducida permeabilidad para controlar el proceso de corrosin y evitar simultneamente la formacin de ampollas; ptima adhesin al sustrato de base y finalmente una elevada eficiencia del pigmento inhibidor de la corrosin, particularmente los solubles ya que requieren el medio electroltico para desarrollar su mecanismo de accin. - Pinturas intermedias. Estos productos se incluyen en un sistema protector para mejorar la adhesin de la pintura de terminacin (sistemas heterogneos) o bien para reducir sensiblemente la permeabilidad de la pelcula seca (controlar el acceso del medio electroltico y sustancias agresivas a la interfase sustrato / recubrimiento). Estas pinturas en sistemas heterogneos son generalmente de tipo convencional (espesor de pelcula seca de 25/30 m por capa) mientras que las selladoras (tipo alto espesor o high build, 100/150 m por capa) estn basadas en pigmentos laminares (mica, xido de hierro micceo, etc.). - Pinturas de terminacin. La pelcula de esta pintura protege las capas del primer, de la anticorrosiva o de la intermedia del medio externo; se pueden disear con materiales formadores de pelcula de diferente naturaleza qumica. Se formulan en general con bajos niveles de pigmentos y cargas o extendedores con el fin de generar una pelcula brillante para facilitar su limpieza y de mnima permeabilidad para evitar el acceso de sustancias agresivas.


I.4.4 Brillo de la pelcula El brillo es una impresin sensorial causada por la reflexin de la luz sobre una superficie. El mtodo ms frecuente para comparar el brillo de superficies pintadas es el visual, generalmente contrastando con paneles estandarizados de brillo decreciente; sin embargo, observaciones realizadas por otra persona pueden conducir a conclusiones muy dismiles. En consecuencia, se emplean dispositivos llamados usualmente glossmeters, que miden fotoelctricamente la intensidad de un rayo de luz reflejado por la superficie en examen, en condiciones tales que el ngulo de medida es siempre igual al de incidencia. El brillo es una propiedad particularmente importante en pinturas de terminacin para exteriores (generalmente se requieren pelculas brillantes para facilitar la limpieza e incrementar la intensidad de la luz reflejada) como tambin para interiores (usualmente se especifican productos de poco brillo o bien mates para evitar las molestias causadas por la reflexin de los rayos de luz concatenados en los ojos). I.5 MEDIOS DE EXPOSICIN Los medios de exposicin se pueden clasificar, segn sus propiedades caractersticas, en atmosfrica, inmersin y enterradas. - Atmsfera. El principal requisito es que las pelculas de terminacin del sistema decorativo/protector deben presentar una elevada resistencia a los factores climticos: la retencin del brillo y del color, nulo o mnimo tizado, etc. resultan fundamentales. Adems, esta zona debe exhibir en muchos casos adecuado comportamiento frente a la accin de la niebla salina (depsito de sales, humidificacin y secado, calentamiento y enfriamiento), a la abrasin mecnica y a la exposicin al sol, viento y lluvia. Ocasionalmente, particularmente en la industria, tambin deben resistir a salpicaduras de aceites hidrulicos, combustibles, barros y productos qumicos. - Inmersin. sta puede ser constante o alternada, en agua dulce o en agua de mar; la conductividad inica y la concentracin de oxgeno son dos de las principales variables a considerar. Otras aspectos a contemplar son el pH (particularmente en aguas poluidas); el contenido de sulfato, cloruro y sales solubles, etc.


Adems, dado que generalmente las superficies sumergidas estn expuestas a la accin de organismos incrustantes que promueven la corrosin de la superficie metlica, el incremento de peso y modificacin de las caractersticas hidrodinmicas, las pinturas de terminacin deben presentar una marcada accin antiincrustante. Un rea muy particular de las zonas sumergidas, tanto para estructuras mviles como fijas, es la lnea de flotacin. Esta zona est usualmente en contacto permanente con agua altamente oxigenada y expuesta a una fuerte niebla salina; tambin est sujeta a la accin de las olas y a la abrasin generada por los objetos flotantes o en suspensin. La franja de flotacin es la ms vulnerable de todas las zonas a los procesos de corrosin y en consecuencia requiere sistemas protectores altamente eficientes. - Suelo. Los principales requerimientos de la pelcula para estas condiciones son similares a las mencionadas para la inmersin: satisfactoria adhesin, permeabilidad al vapor de agua, resistencia al pasaje de iones y a los fenmenos osmticos. Las caractersticas y la composicin del agua del suelo son las variables clave: las pinturas deben fundamentalmente presentar elevada resistencia al agua y al vapor de agua. Otros factores igualmente significativos son las tensiones mecnicas que el suelo ejerce sobre los materiales pintados (por ejemplo, esfuerzos de corte por contraccin y dilatacin por cambios abruptos de la humedad del suelo) y la accin biolgica (bacterias sulfato reductoras, algunos hongos, etc.). Adems, el espesor de pelcula tambin resulta una variable muy importante, probablemente ms an que en exposiciones en la atmsfera e inmersin dado que contribuye a la impermeabilidad al agua y a los agentes qumicos del suelo. Tambin se requiere, en muchos casos, tanto en suelos como en aguas, que las pelculas presenten adecuada compatibilidad con la proteccin catdica para evitar la prdida de adhesin (excesiva densidad de corriente de proteccin que genera desprendimiento de gas hidrgeno, pH fuertemente alcalinos, etc.). I.6 ASPECTOS TCNICO-ECONMICOS La seleccin de un esquema de pintado debe contemplar el empleo de materiales de bajo costo con repintado frecuente o bien la


especificacin de productos ms costosos con una mayor vida til en servicio.

La evaluacin de costos debe considerar las dimensiones de la estructura, las condiciones operativas, la preparacin de la superficie, las pinturas, la mano de obra, el recambio de reas corrodas, intervalos de repintado, seguros e impuestos.

Los estudios realizados sobre grandes estructuras, particularmente en carenas de buques y tanques de la industria del petrleo, han concluido que en general las pinturas ms econmicas requieren luego del primer ao una preparacin de superficie no inferior al 20% del total y que despus de 4 5 aos es necesaria una completa reaplicacin del sistema. Por su parte, las pinturas ms eficientes y de mayor costo no necesitan preparacin de superficie luego de un ao y slo un 5 al 10% debe ser arenado o granallado despus de 5 aos. La vida til estimada oscila en general entre 8 y 10 aos, lapso despus del cual debe repintarse la totalidad de la superficie.

Resumiendo el anlisis de los costos a los factores preparacin de la superficie, mano de obra de aplicacin y materiales (pinturas y derivados) se observa que tienen en forma estimada una incidencia del 50/55, 25/30 y 20/25% respectivamente, dependiendo del tipo de estructura, tamao, forma y ubicacin. Considerando lo anteriormente mencionado y las tareas de mantenimiento requeridas segn el tipo de sistema de pinturas seleccionado a lo largo de toda la vida til de la estructura, se concluye que resulta generalmente conveniente desde un punto de vista tcnico-econmico optar por pinturas altamente eficientes a pesar de presentar un costo ligeramente ms elevado.


A. GENERALIDADES Y

PRINCIPALES COMPONENTES

Captulo II. Materiales formadores de pelcula


CAPTULO II. MATERIALES FORMADORES DE PELCULA

II.1 INTRODUCCIN La qumica de las pinturas est ntimamente ligada a las sustancias filmgenas, ya que constituyen el componente fundamental en la formulacin para obtener productos con propiedades preestablecidas con el fin de satisfacer las condiciones que determinan el sustrato y el medio ambiente. Los materiales formadores de pelcula, tambin llamados frecuentemente ligantes, son polmeros o bien prepolmeros que forman una pelcula cohesiva sobre un sustrato y que tienen como funcin aglutinar adecuadamente los pigmentos y extendedores luego del secado/curado. El ligante o aglutinante se selecciona, desde un punto de vista tcnico-econmico, considerando fundamentalmente las caractersticas del sustrato (naturaleza qumica, estado de la superficie, etc.), la accin agresiva del medio de exposicin (acidez o alcalinidad, radiacin UV, etc.), las exigencias fisicomecnicas de la pelcula (dureza, resistencia a la erosin y los impactos, etc.), los requerimientos de preparacin de la superficie previos (grado de limpieza, rugosidad, etc.), las condiciones de aplicabilidad y secado/curado (humedad relativa, temperatura, viento, etc.) y la expectativa de comportamiento en servicio (vida til con mnimo o nulo mantenimiento, costos de materiales y mano de obra involucrados, etc.).

Definido el material formador de pelcula (uno o ms ligantes) y como consecuencia directa la composicin de la mezcla solvente en funcin del mtodo de aplicacin (pincel, rodillo, equipos con o sin aire comprimido, inmersin, etc.), se requiere la eleccin de los dems componentes (pigmentos, extendedores y aditivos) para finalmente formular el producto final (relacin cuantitativa). En muchos casos, los equipos empleados para la elaboracin de la pintura y la tecnologa involucrada (forma y secuencia de incorporacin de las materias primas, tiempos de procesamiento, viscosidad del sistema base, etc.) influyen significativamente sobre las propiedades tanto del material lquido como en forma de pelcula delgada.

En general muchos ligantes requieren una plastificacin externa para mejorar la flexibilidad de la pelcula seca. Las caractersticas fundamentales que debe presentar un plastificante externo son elevada eficiencia (menor contenido para compatibilizar la flexibilidad, la adhesin y la du

tecnologia de las pinturas.pdf

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