LA COMPOSICIÓN DE UN RECUBRIMIENTO DE PINTURA.

Escrito por: David Hdez
14 junio, 2018

Los términos “pinturas” y “revestimientos” a menudo se usan indistintamente. Sin embargo, en su mayor parte, las pinturas se consideran principalmente para la estética, mientras que los revestimientos se utilizan principalmente para evitar el deterioro del sustrato o la protección contra la corrosión. Los revestimientos industriales se usan con mayor frecuencia para la protección de la corrosión de un sustrato metálico en estructuras tales como puentes, tuberías o superficies exteriores de tanques metálicos.

Independientemente del uso, una capa de pintura o revestimiento protegerá la superficie y también proporcionará color, brillo y otras propiedades inmobiliarias. En este artículo, se usa la palabra “revestimientos”, aunque sustituir la palabra “pinturas” por “revestimientos” no es incorrecta. Un recubrimiento se puede definir como una sustancia que se extiende sobre una superficie para proporcionar protección o para fines decorativos. Esta visión general se centra en los revestimientos de pintura, especialmente los recubrimientos industriales, que están diseñados para propiedades de protección en lugar de cualidades estéticas.

Un revestimiento se puede dividir en dos componentes principales: pigmentación y vehículo. La pigmentación consiste típicamente en colorantes, inhibidores de la corrosión y extendedores, aunque también se pueden incluir otras materias primas insolubles. El vehículo lleva la pigmentación a la superficie y la une a la película de recubrimiento. El vehículo típicamente consiste en la resina o aglutinante, solventes y cualquier aditivo que pueda incluirse en la formulación.

Pigmentos
En muchas industrias, incluida la industria del plástico, el término “pigmento” se utiliza para identificar una sustancia que es un colorante. En la industria de revestimientos, la definición es mucho más amplia. Si bien es cierto que los pigmentos a menudo mejoran la apariencia de los recubrimientos, también cumplen muchas otras funciones en los recubrimientos. Por ejemplo, algunos pigmentos mejoran las propiedades físicas de la película, como su resistencia, la permeabilidad a la humedad y la resistencia al impacto, mientras que otros pigmentos protegen el sustrato de la corrosión, el fuego o el moho.

Independientemente de cuál sea su función, la mayoría de los pigmentos utilizados en la industria de recubrimientos son sólidos finamente divididos que son insolubles en los otros ingredientes del recubrimiento. Por lo tanto, la mayoría de los pigmentos no se disuelven en la resina o el disolvente y en su lugar se suspenden en ellos. Por lo general, los revestimientos no usan ni un solo pigmento sino una combinación de pigmentos para lograr el equilibrio de las propiedades estéticas, físicas y de protección.

Resina
El sistema de resina se une cohesivamente a la pigmentación y a otros componentes y une de forma adhesiva el recubrimiento al sustrato subyacente o a la capa de revestimiento. Esto es lo que permite que el recubrimiento forme una película de plástico sólido / duro a semiduro (según la resina). La elección del sistema de resina tiene un impacto sustancial en el rendimiento de un recubrimiento. Esta es la razón por la cual un recubrimiento a menudo se identifica genéricamente por el tipo de resina que contiene.

El componente de resina de un recubrimiento es un polímero. Un polímero está formado por la unión covalente de muchas moléculas más pequeñas, uniéndolas en una cadena. Los componentes de la cadena, que se llaman monómeros, pueden ser todos del mismo químico o una mezcla de productos químicos. La composición de un polímero se elige de modo que la resina tenga las propiedades deseadas.

Aditivos
Se usan diversos tipos de aditivos para mejorar la consistencia, la fluidez, la humectación de la superficie, el color, la resistencia a la luz ultravioleta (por ejemplo, la luz solar) y la flexibilidad, y para evitar la sedimentación en la lata (agentes de suspensión). Por ejemplo, los revestimientos de poliuretano están formulados con estabilizadores de luz de amina impedida para ayudar a preservar el brillo y el color ante la exposición a la luz solar, y los plastificantes se formulan en revestimientos duros o frágiles, como los vinilos, para proporcionar flexibilidad en la película.

Solvente
El solvente es el componente volátil del vehículo y puede incluir agua o líquidos orgánicos tales como metiletilcetona o alcoholes minerales. Aunque el solvente es parte de la película húmeda durante la aplicación, no está destinado a formar parte de la película seca una vez que el recubrimiento se seca o se cura. Es poco común que un revestimiento se formule con un tipo de solvente; típicamente, se usa una mezcla de solventes, con cada tipo de solvente en la mezcla realizando una función diferente.

Los solventes primarios son los solventes que se formulan en el recubrimiento para reducir la viscosidad de la resina, el pigmento y los aditivos, de modo que el recubrimiento se pueda atomizar adecuadamente a través de una pistola o aplicar con brocha o rodillo. Los solventes secundarios son solventes de evaporación más lenta, que permanecen en la película de revestimiento húmeda un poco más que los solventes primarios. Ayudan a que el recubrimiento fluya para formar una película uniforme y continua.

Compuestos orgánicos volátiles
Un problema con muchos de los solventes orgánicos usados en formulaciones de recubrimiento, o agregados como diluyentes en el campo, es que después de evaporarse de la película de recubrimiento en el aire, pueden reaccionar con óxidos de nitrógeno y monóxido de carbono en presencia de la luz solar para producir ozono , un componente de smog. Estos también se conocen como compuestos orgánicos volátiles (VOC).

El contenido de COV de un recubrimiento se expresa típicamente en libras por galón o gramos por litro y se informa en la hoja de datos del producto del fabricante del recubrimiento. Muchos fabricantes también informan sobre el contenido de VOC después de agregar thinner. Cuando se está pintando una estructura en el campo, el límite de VOC generalmente lo dictan las especificaciones del proyecto o la agencia local de contaminación del aire.

Mecanismos de formación de película de diversos tipos de recubrimiento

Aunque la lista de mecanismos de curado a continuación no incluye todos los mecanismos de curado del material de recubrimiento, estos son los más aplicables a los recubrimientos industriales:

Lacas
Las resinas termoplásticas utilizadas en revestimientos incluyen cloruro de polivinilo, poliestireno, poli (metacrilato de metilo) y copolímero de poliestireno-butadieno. Por lo general, son sistemas de un solo paquete (todos los componentes del revestimiento están empaquetados en un solo recipiente) que se secan rápidamente y tienen poco contenido de sólidos. Un recubrimiento que contiene un aglutinante termoplástico disuelto en solvente orgánico se llama laca. Una vez que se aplica una laca, la película termoplástica se endurece a medida que el solvente se evapora. Las cadenas de polímero pueden enredarse, pero no se produce reacción química a medida que se forma la película.

Conversión químicamente de revestimiento
Las lacas no se usan con tanta frecuencia hoy debido a las regulaciones que restringen el uso de VOC. El aglutinante de las lacas se disuelve en disolventes orgánicos y muchos de los disolventes utilizados se consideran VOC. En su lugar, se utilizan sistemas de dos componentes (en los que los componentes de revestimiento se envasan en recipientes para mezclarlos al tiempo de la aplicación) de revestimientos de conversión química con alto contenido de sólidos. Cada paquete contiene una solución de polímeros pequeños.

Cuando los paquetes se mezclan juntos a temperatura ambiente, los polímeros pequeños comienzan a combinarse para formar polímeros de alto peso molecular. Cuando se aplica el recubrimiento mixto, las moléculas aún no han reaccionado hasta el punto de que la viscosidad es excesiva, a pesar de que el contenido de sólidos de la mezcla es alto. Debido a que los componentes contienen un alto porcentaje de sólidos, el porcentaje de solvente que contienen es bajo; por lo tanto, el contenido de VOC es bajo.

Revestimientos de látex
En los revestimientos de látex, existen polímeros de muy alto peso molecular en partículas discretas llamadas micelas suspendidas en agua. Para preparar un polímero de látex, se agrega una pequeña cantidad de tensioactivo aniónico a una cantidad mucho mayor de agua. Las moléculas de surfactante aniónico se asocian en partículas aproximadamente esféricas, con las cabezas negativamente cargadas en el exterior y las colas no polares en el interior. Cuando se agrega monómero a la mezcla, se difunde en la partícula. La fuerza de repulsión proporcionada por los tensioactivos aniónicos en la superficie de las partículas evita que las partículas se coagulen.

Alquídos y otras resinas que curan por oxidación
El mecanismo de formación de película de alquidos y otros recubrimientos que contienen aceites secantes se inicia con oxígeno en el aire. Después de que se aplica la película, las moléculas alquídicas en la resina se entrelazan a través de una reacción química que implica los enlaces insaturados (dobles) del aceite y el oxígeno. Los aceites secantes, como el aceite de linaza y el aceite de pescado, normalmente contienen un ácido graso con tres o más juegos de dobles enlaces.

Los alquidos son esencialmente poliésteres que reaccionan o modifican con aceites secantes. Otras resinas que a veces se modifican con aceites secantes incluyen ésteres epoxídicos, uretanos y fenólicos. Las propiedades del recubrimiento dependen en gran medida del tipo y la cantidad de la modificación del aceite. El proceso de curado nunca se detiene mientras el recubrimiento esté expuesto al oxígeno. Como resultado, muchos sistemas alquídicos se vuelven quebradizos con el tiempo.

Poliuretanos humectantes y cementos de zinc inorgánico
Solo unos pocos recubrimientos industriales requieren humedad para curar. Estos incluyen poliuretanos que curan la humedad y cebadores inorgánicos ricos en zinc de tipo silicato de etilo. La reacción de curado en cada uno de estos sistemas implica la hidrólisis o la ruptura de enlaces químicos con agua. Como resultado de la reacción de hidrólisis, los uretanos que se curan con la humedad liberan dióxido de carbono (CO2) y los cebadores inorgánicos ricos en zinc liberan alcohol etílico.

Revestimientos en polvo
Estos pueden contener resinas termoplásticas o termoestables. El polvo se puede aplicar mediante pulverización electrostática o pasando las piezas precalentadas a través de un lecho fluidizado del polvo suspendido en el aire. Después de aplicar el polvo, las piezas recubiertas se hornean. Si la resina es termoplástica, las partículas se funden para formar una película. Si la resina es un termoestable, las partículas reaccionan químicamente para formar enlaces cruzados. Las resinas comúnmente aplicadas como recubrimientos en polvo incluyen vinilos, epoxis y poliésteres.

Sistemas de recubrimiento definidos

Los recubrimientos pueden, en muchos casos, combinarse para crear un sistema de recubrimiento. Un sistema de recubrimiento incluye tanto la preparación de la superficie como la aplicación de una o más capas de revestimiento. Si se especifican varias capas del mismo producto, a veces se emplean colores contrastantes para ayudar al aplicador a garantizar la cobertura.

Los sistemas de recubrimiento generalmente consisten en una imprimación y una capa superior. En muchos casos, también se especifica una capa intermedia. Cuando se usan recubrimientos múltiples para crear un sistema, deben ser compatibles entre sí. Además, cada capa de recubrimiento tiene una función que se realiza a un grosor dado. En consecuencia, uno no puede compensar un grosor de imprimación rico en zinc inadecuado añadiendo un grosor extra a una capa intermedia epoxi. Cada capa debe aplicarse con el grosor óptimo (ni demasiado gruesa ni demasiado delgada) y debe verificarse el grosor adecuado antes de aplicar capas posteriores.

Función del imprimador: la función del imprimador es unir el sistema de recubrimiento al sustrato. La imprimación a menudo proporciona protección contra la corrosión para un sustrato de acero mediante el uso de uno o más métodos de barrera, inhibición o protección galvánica. El cebador también debe ser tolerante con el nivel de preparación de la superficie realizado y debe ser compatible con la siguiente capa aplicada. Si la imprimación es la única capa presente en el sistema de recubrimiento, como en un sistema de una sola capa, también debe ser resistente al entorno de servicio. Cuando se aplican capas adicionales, la imprimación típicamente tiene poco brillo para promover la adhesión de capas adicionales.
Función de la capa intermedia: típicamente se incorpora una capa intermedia en un sistema de recubrimiento con el fin de agregar protección de barrera. La capa intermedia debe ser compatible tanto con la imprimación como con la capa superior. Al igual que la imprimación, la capa intermedia generalmente tiene un brillo más bajo para promover la adhesión de la capa superior.
Función de la capa superior: la capa superior o capa final es la primera línea de defensa en un sistema de protección contra la corrosión. También debe ser estéticamente compatible con las prioridades del especificador y, a menudo, se requerirá que mantenga los niveles de color y brillo durante largos períodos de tiempo. Naturalmente, la capa superior debe ser resistente al entorno de servicio y debe ser compatible con la capa subyacente (imprimación o capa intermedia, según corresponda). Además, la capa superior debe poder aceptar un sobretodo de mantenimiento.
Como se mencionó anteriormente, cada capa de recubrimiento tiene una función que se realiza con un grosor dado. Al aplicar materiales de recubrimiento, el volumen de sólidos o la materia no volátil, expresada como porcentaje de la pintura líquida, es un factor importante para determinar el espesor de la película. A menudo, los fabricantes de revestimientos proporcionan un espesor objetivo de película húmeda o un grosor de película seca objetivo en la literatura asociada con cada producto de recubrimiento. Muchas veces, solo se proporciona uno de los espesores de película objetivo. En estos casos, se pueden realizar cálculos que emplean los sólidos en volumen del recubrimiento, y el grosor de la película seca objetivo o el espesor objetivo de la película húmeda, para determinar el grosor de la película húmeda o seca que no se ha especificado.

FUENTE: CORROSIONPEDIA


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