martes, 2 de junio de 2009

LA PINTURA

Se define genéricamente como un compuesto coloreado de consistencia pastosa ó liquida, cuya función es la de ser aplicado sobre una superficie para modificarla, con el propósito de protegerla y embellecerla.
Los componentes esenciales de la pintura:

* Componentes volátiles (solventes orgánicos, acuosos, etc)
* Componentes sólidos ; Pigmentos de color, Pigmentos inertes (cargas), Sustancias ligantes o vehículo, Aditivo

COMPOSICIÓN Y COMPONENTES DE LAS PINTURAS
LIGANTE

Son los verdaderos formadores de película , aglutinan a los pigmentos y son los responsables de adherir al sustrato y propiedades como brillo, dureza, flexibilidad y resistencia química. Es tal su importancia en una pintura que solemos decir que con un buen vehículo podrá formularse una pintura buena o regular, pero con un vehículo malo jamás se podrá formular una buena pintura.
Clasificación
Según el origen, básicamente se pueden clasificar en sintéticos ó naturales, aunque no es extraño encontrar combinaciones de ambos-entre los naturales podemos citar la resinas colofoniadammar, goma lacacaseina, asfaltos y breas, aceites vegetales. Entre los sintéticos incluimos a los alquidicos ó gliceroftálicos, ureas y melaminas acrílicos, vinílicos, a base de caucho sintético clorado etc., poliesteres, siliconas, epoxiesuretánicas, fenólicas, etc.
Propiedades: en general las resinas naturales mencionadas son relativamente económicas y fácilmente solubles, pero por su bajo peso molecular y estructura química producen películas de pobre performance y escasa resistencia química, mecánica y a la intemperie.

PIGMENTOS

Son partículas sólidas discretas, capaces de impartir color y poder cubritivo suspendidas en una sustancia ligante, para la preparación de tintas, pinturas ó plásticos, en la cual son relativamente insolubles. Cuando aplicados en una película mantienen inalterable su forma, insolubilidad y estructura, sin teñir el sustrato como lo haría por ejemplo una anilina.
Obviamente por su estructura química se pueden dividir en dos grandes grupos: orgánicos e inorgánicos.

Clasificación

Los pigmentos orgánicos han sido clasificados por la asociación de químicos textiles de los Estados Unidos, con un sistema o nomenclatura internacionalmente reconocida, llamada colour index. .Este sistema identifica a cada pigmento con un nombre único y un número particular, indicando en un muy completo grupo de libros características tales como la estructura química, fabricante, informaciones sobre seguridad para el manipuleo y almacenamiento, en forma inequívoca. Por ejemplo el naranja DNA se llama para el colour index pigment orange 5 (Po 5) y el numero 12075.

El nombre del colour index para los pigmentos en forma abreviada es el siguiente:
P b - pigment blue (Azul)
P b k - pigment black (Negro)
P b r- pigment brown (Marrón)
P g - pigment green (Verde)
P m - pigment metal
P o - pigment orange (Naranja)
P v - pigment violet (Violeta)
P r - pigment red (Rojo)
P w - pigment white (Blanco)
P y - pigment yellow (Amarillo)

ALGUNOS DE LOS PRINCIPALES PIGMENTOS

Pigmentos inorgánicos
Amarillos de cadmio (CdS)
Amarillos de cromo(PbCrO4, PbSO4)
Azul ultramar (AlNaSiO4, Na2S)
Luminiscentes: mezcla en distintas proporciones de sulfuro de zinc (ZnS) y sulfuro de cadmio (CdS) con plata o cobre como activadores
Pigmentos orgánicos
Amarillo de Holanda: bencidina tetrazoada + acido salicilico + bisulfato sodico
Azul indantrona-indantreno
Rojo de alizarina
Verde de ftalocianina

CARGAS

Pigmentos inertes:
El formulador de pinturas usa frecuentemente extendedores para reducir costo de ciertas formulas, y en algunos casos, para mejorar la performance de una pintura.
Los extendedores o cargas son extremadamente baratos, comparados por ejemplo con el bióxido de titanio ó los pigmentos de color que se requieren normalmente. La mayoria son blancos ó casi blancos en seco, aunque se vuelven transparentes al humectarlos, y los hay de variada absorción de aceite, tamaño de partícula y configuración geométrica. Las cargas económicas como el carbonato de calcio de partícula gruesa, que se usan para rellenar volumen en un revestimiento, tienen un impacto casi nulo en el comportamiento. Otras cargas como los caolines hidratados ó calcinados incluso a veces mejoran la performance de una pintura y además permiten economizar el más caro bióxido de titanio, al maximizar la eficiencia de este. Algunas otras cargas producen mejoras aumentando la durabilidad de las pinturas de uso exterior, este es el caso de los que tienen una forma laminar como el talco y la mica. Otros como la sílice de tipo pirogénica y la tierra de diatomea se usan para ajustar condiciones reológicas y/o el brillo del "film", sin duda las cargas representan para el formulador un valor agregado.

SOLVENTES

Estos constituyen la parte volátil de las pinturas, su función básica es la de disolver la sustancia ligante y ajustar la viscosidad (consistencia) para permitir la aplicación de las pinturas, durante el proceso y después desde el film evaporan y no forman parte de la película seca o revestimiento. Como este tema se tocará más en profundidad en la tercera jornada simplemente diremos que los hay por su
composición de dos tipos: organices e inorgánicos. Los orgánicos que son derivados del gas ó del petróleo, a su vez los podemos clasificar por su composición química en hidrocarburos alifáticos, aromáticos, terpénicos y nafténicos.
Solventes oxigenados, alcoholes, estonias, glicoles y ésteres.
Por último y clasificados como otros solventes: los clonados y nitratos.
Por su función a su vez se los puede clasificar en solventes verdaderos, solventes latentes y diluyentes.
Los inorgánicos son básicamente dos. A saber: el agua y el dióxido de carbono supercrítico.

ADITIVOS

Los hay y de muchas clases, se denominan así a una cantidad de productos, que representan un muy pequeño porcentaje en la formulación, y que sin embargo tienen un valor importante en las propiedades. Es difícil pretender hacer una clasificación por composición química, creemos que a los efectos de esta presentación es suficiente nombrar los tipos más importante por función y dando una descripción genérica de su composición, la que incluso a veces no es conocida por los formuladores, pues la misma no es siempre revelada por los fabricantes.

*Secantes para sintéticos y pinturas oleoresinosas .Ej: octoatos metálicos

*Antipiel para evitar la formación de piel en el envase durante el almacenamiento. Ej: compuestos quinónicos, oximas particularmente metil-etil-cetóxima

*Humectantes-emulsionantes: para pinturas al agua para mejorar estabilidad en el envase y ajustar la aceptación de entonadores- ejno ionicos de lo a 40 moles de oxido de etileno.

*Dispersantes: para mejorar la dispersión de pigmento para pinturas al agua - ej.: Poliacrilato de sodio, hexametafosfato de sodio.

*Nivelantes: Evitar "cascara de naranja", flotado de pigmentos (formación de celdillas de Benard) o efecto estriado al pintar por inmersión o afusíon-ej fluidos de silicona de por ejemplo 100 centistokes de viscosidad, tensioactivos fluorocarbonados etc.

*Espesantes para sistemas acuosos : ajustar propiedades reológicas, "drag", relación nivelación y chorreo-ej : organices derivados de la celulosa como E-H-E-C-

*Espesantes asociativos: (que reaccionan con grupos funcionales de las emulsiones) de tipo acrílico ó uretánicos.
inorgánicos : tierras como la bentonita y derivados que forman un gel en agua ó en solventes de diferentes polaridad.

*Espesantes para sistemas al solvente: mejorar reología, evitar chorreo en capas gruesas ej: aceites de castor hidrogenádos.

*Antisedimentantes: evitar asentamiento duro,especialmente de pigméntos de alto peso específico durante el estacionamiento-ej-: lecitina de soja, derivados de aceite de castor, bentónas (derivados de montmorillonita tratada con sales de amonio cuaternario, que forman gel en solventes).

*Antiespumantes: para evitar excesivo ingreso de aire en pinturas al agua durante el proceso de elaboración, evitar formación de burbujas durante la aplicación con rodillo-ej : aceites minerales emulsionados, alcoholes, aditivos de silicona.

*Retardadores de fuego e intumescentes: evitar la rápida propagación en el caso de incendio de maderas, laminados y otros sustratos fácilmente inflamables- ej : anhídrido tetracloroftálico, compuestos halogenados, óxido de antimonio.

*Plastificantes: los hay monoméricos y polimericos y sirven para evitar por ejemplo que el film se agriete ante bruscos y continuos cambios de temperatura, ftalato de dioctilo, ftalato de di bencil burilo, poliésteres modificados con ácidos adípico ó sebacico

*Biocidas (conservadores), bactericidas, fungicidas, alguicidas: evitar el deterioro por descomposición especialmente de pinturas al agua durante el almacenamiento,y/o el deterioro del film sobre las superficies,en interiores y exteriores-ej-isotia701inonas, tetracloro-isoftalonitrilo, alguicida, ejemplo : n'--(3,4- -diclorofenil)--n,n--dimetil urea.

*Buffers: ajuste de ph para mejorar estabilidad y/o evitar el flash rusting cuándo un látex se aplica sobre metales ferrosos ej . metaborato de bario, trietanolamina, 2 amina 2 metil 1 propanol, etc.

*Coalescentes: permitir buena formación de film en pinturas al látex a bajas temperaturas,ej,butil cellosolve, dowanol pph, texanol.
Anticongelantes: evitar que las pinturas se congele "cuando viaja" o se la almacena a muy bajas temperaturas,ej,etilen glicol, propilenglicol.

CLASIFICACION DE PINTURA SEGÚN EL LIGANTE

Pinturas al aceite :
El ligante está constituido por un aceite secante (Lino, Tung, ricino o castor deshidratado, etc, refinado (decolorado, neutralizado)) y generalmente tratado por calentamiento (espesado o polimerizado ). Son resistentes a la intemperie pero de secado lento (es necesaria la incorporación de secantes).
Son de poco uso en la actualidad.
Pinturas oleorresinosas :
Los pigmentos están dispersos en un barniz, el que se obtiene por tratamiento térmico conjunto de un aceite secante y una resina de característica adecuadas.
Esta resina puede ser natural o sintética, siendo las sintéticas las más empleadas.
Secan más rápidamente que las anteriores y su resistencia a la intemperie es variable, dependiendo de las materias primas empleadas. Al igual que las anteriores son aconsejables para el pintado de materiales o estructuras expuestas a medios muy agresivos.
Esmaltes alquídicos :
El ligante es una resina alquídica . Tienen buena durabilidad al exterior cuando se fórmulan con este fin, son de secado rápido y compatibles con otras resinas (esmaltes alquid-fenólicos, alquid-vinílicos, etc.)
Pinturas fenólicas :
Para la elaboración del ligante se emplean resinas fenólicas puras o modificadas.
Tienen buena resistencia al exterior (retención de brillo inferior al de las pinturas alquídicas) y una resistencia al agua mayor que la de los tipo mencionados anteriormente, pero menor retención de brillo.

Pinturas Bituminosas :
Son formuladas con betunes asfálticas con cortes de alquitrán de hulla. Son de color negro, poco resistentes a la acción de la intemperie pero muy resistentes al agua y reactivos químicos.
Pinturas de caucho clorado :
El ligante es una resina de caucho clorado, con un plastificante adecuado. Son muy resistentes al agua, a los agentes químicos y a la intemperie, secan muy rápidamente.
Pintura vinílicas :
Son las formuladas con copolímeros de cloruro-acetato de polivinilo y se caracterizan por su buena resistencia al agua, a los agentes químicos diluidos y a la intemperie. Este tipo de pintura incluye tanto fondos anticorrosivos como pintura de terminación. Secan al aire muy rápidamente lo que hace muy difícil el pintado con pincel o rodillo de grandes superficies ; es este caso se aconseja el pintado a soplete.
Pinturas poliuretánicas :
Son formuladas con resinas poliuretánicas y se presentan normalmente para su uso en forma de dos componentes, la base pigmentada y el catalizador, o agente de curado, que deben ser mezclados antes de la aplicación. El polímero se forma así "in situ" y la película tiene una resistencia muy grande , tanto al exterior como al agua y a los agentes químicos. Pueden ser pigmentadas en los colores más diversos y secan rápidamente.
Pinturas epoxídicas :
El ligante es una resina epoxídica formada por combinación (en el momento de su uso) de dos componentes (el peso molecular inicial es bajo y la polimerización ocurre como consecuencia de una reacción química entre los mencionados componentes). Secan rápidamente pero la reacción se completa solo después de algunos días, siendo cuando la película alcanza su máxima resistencia. Son deteriorables por la reacción solar, por lo que no se aconseja su utilización en exteriores. Pueden ser pigmentadas o incluir un betún asfáltico (pinturas epoxi bituminosas). Se pueden desarrollar formulaciones sin solventes. 100 % sólidos.
Pinturas emulsionadas:
El vehículo es una emulsión del ligante ( polímeros o copolímeros vinil acrílicos, acrílicos, estireno acrílicos, alquids, poliuretanos, etc. )en agua.. Se diluyen en agua y al ser aplicadas posteriormente la emulsión se rompe al elimarse el agua por secado, obteniéndose así una fase continua que forma una cubierta de buena resistencia, la que no debe ser soluble en agua, si la formulación es correcta. Se utilizan habitualmente en el pintado de mampostería o de madera, habiéndose desarrollado actualmente también pinturas anticorrosivas de este tipo.

CLASIFICACIÓN DE LAS PINTURAS SEGÚN LA FORMA DE PRESENTACIÓN

Líquidas :
Son todas aquellas que por su viscosidad pueden fluir fácilmente.

En pasta :
Son de una viscosidad relativamente alta y de un aspecto cremoso.

En polvo :
Todos sus componente se presentan como polvos finamente divididos.

CLASIFICACIÓN DE LAS PINTURAS SEGÚN SU FUNCIÓN

Masillas :
Presentan aspecto de pasta, formuladas principalmente para ser aplicadas a espátula, aunque en la actualidad existen formulaciones diseñadas para su uso a soplete dada su practicidad .
Son de un contenido de sólido alto ya que su principal función es la de rellenar distintas imperfecciones.

Enduidos :
El nombre se asocia más a masilla para mamposteria. Si bien su aspecto es de pasta generalmente tiene un fluidez mayor que una masilla, se emplean para uniformar grandes superficies ; dado su uso específico es muy importante que sean fácilmente lijables.

Imprimaciones :
Son las pinturas destinadas a la protección del acero durante el período de construcción de una estructura o como un fondo preparador para paredes, madera, etc.. Deben tener buena resistencia a la intemperie y ser compatibles con los sistemas de pintado que se utilizarán posteriormente. Pueden ser elaboradas con pigmentos anticorrosivos en cuyo caso se llaman Imprimaciones Antióxidas.

Fijadores :
Son productos de un alto poder penetrante (hidrosoles) cuya principal función es impregnar una superficie floja llegando hasta la superficie interior firme, impidiendo o evitando que la pintura a aplicar posteriormente, no adhiera en la capa floja con peligro de desprendimiento.
Se denominan también "Tie-coat" o "Bridge-coat" cuando funcionan como
promotores de adhesión.

Selladores:
Sirven para el tratamiento de superficies absorbentes, cuando se quiere "tapar" o "sellar" sus poros, reduciendo así la absorción excesiva de pintura de acabado, que no solo aumenta el consumo sino que provoca defectos en el aspecto final del trabajo.

Antióxidos :
Son pinturas constituidas por un pigmento anticorrosivo y un ligante que por diferentes mecanismos contribuyen a proteger el acero contra la corrosión.

Acabados:
Constituyen la capa final y se aplican sobre las anteriores que son parte de un esquema; deben tener buena resistencia al medio agresivo (intemperie, agua o reactivos químicos, según el uso de la pintura). Pueden ser transparente y/o pigmentado, en cualquier color y brillo.

CLASIFICACIÓN DE LAS PINTURAS SEGÚN EL DISOLVENTE

Base acuosa :
Son todas aquellas en que su principal disolvente es el agua, independientemente de que el ligante se encuentre en solución, dispersión, o emulsión.

Base solvente:
Son todas aquellas en que el disolvente está constituido por un solvente o mezcla de solventes orgánicos.

FABRICACION DE PINTURAS

La fabricación de las pinturas consiste en efectuar la citada dispersión de los pigmentos y cargas en el vehículo y se desarrolla en las siguientes etapas:
Mezcla del pigmento con parte del vehículo
Esta mezcla se efectúa en agitadores de alta velocidad tipo Cowles. Estos últimos crean en sus alrededores una zona de turbulencia que produce un mojado eficaz del pigmento por parte del vehículo.

Dispersión del pigmento en el vehículo
La dispersión puede llevarse a cabo en molinos tipo "tres rodillos", cuyo efecto se basa en la diferente velocidad de los tres cilindros. También puede efectuarse en molinos "a bolas", que consisten en un cilindro que gira alrededor de su eje en posición horizontal que contiene bolas de acero o porcelana, que al caer en cascada producen la dispersión. Por último merece citarse en esta etapa, los molinos de arena, basados en el mismo principio de choques o rozamiento de los molinos a bolas, pero con una eficacia mucho mayor debida al menor tamaño del medio de molienda con el consiguiente aumento en el número de choques.
A grandes rasgos, lo que sucede con el pigmento durante el proceso de dispersión, es lo siguiente: las partículas individuales del pigmento están agrupadas en forma de racimos rodeados de aire y con aire en los intersticios. En la mezcla con el vehículo estos racimos se mojan, pero todavía permanecen las particulas unidas entre sí y, en la dispersión, terminan por separarse rodeándose cada una de ellas del vehículo.

Adición del resto del vehículo
Después de la dispersión del pigmento es necesario agregar el resto de vehículo para completar la formula. No se dispersa con todo el vehículo porque debe efectuarse con una consistencia adecuada y con todo el vehículo resultaría demasiado liquido. Además es importante que la dispersión contenga solamente la cantidad de vehículo necesaria y no mas, por razones de capacidad y tiempo (menos volumen = mas cantidad de pintura dispersada por molino- en el caso de molinos a bolas: menor volumen = menor tiempo para efectuar la molienda- molino de arena o a cilindros-). La adición del resto del vehículo se efectúa en los tanques especiales de adelgazamiento, provistos de atmósfera de gas inerte para evitar la formación de capa y de un sistema de agitación a paletas para evitar la sedimentación o el asentamiento de la pintura.

Ajustes del color
Si bien en la fórmula está prevista la cantidad de concentrados de color que hay que agregar para obtener el tono de color de la pintura terminada, siempre es necesario efectuar pequeños toques para determinar de ajustarlo al tipo de patrón en vigencia. Este ajuste lo efectúan los coloristas basándose en indicaciones suministradas por el Centro de Color, quien mediante la utilización de una computadora determina con toda exactitud las modificaciones que deben efectuarse.
Control de calidad
Antes de proceder al envasamiento de una pintura ésta debe tener la aprobación del laboratorio de control de la producción, quien verifica si presenta las características estipuladas previamente por el laboratorio que las formuló; dichas características están dadas por una serie de constantes físicas tales como: peso específico, viscosidad, sólidos, poder cubritivo, color, nivelamiento, secado, etc., cuyo conjunto permite un control sobre su fabricación y asegura una calidad constante para el producto.
Filtrado y envasamiento
Una vez aprobada la pintura por el Laboratorio de Control de la Producción, ésta es filtrada para eliminar cualquier partícula que pudiera encontrarse en ella y seguidamente es envasada en las máquinas automáticas destinadas a tal efecto.
Para lograr que la fábrica mantenga un rendimiento máximo en la elaboración de sus productos existe un plan básico de fabricación, preparado de antemano con el tiempo necesario para permitir el total aprovechamiento de los recursos industriales con que se cuenta y evitar horas de inactividad en los equipos.

3 comentarios:

  1. Hola.
    Mi nobre es sergio soto, soy quimico industrial, con una vasta experiencia en procesos.
    He visto tu blog y me gusto mucho, me gustaria compartir contigo algunas ideas que me parecen interesantes.
    Si te interesa escribeme.
    sergiosoto55@gmail.com
    Chao gracias.
    Sergio.

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  2. Para quimica tengo que hacer un trabajo sobre la estequiometria en la industria de la pintura. Me encantaria si me pudieran ayudar con algunas preguntas:
    * ¿Qué cálculos estequimétricos realizan para conocer la cantidad de reactivos que necesitan y la cantidad de productos que obtendrán?
    * La formula de la alguna pintura para poder realizar el balanceo y luego el rendimiento teorico y real
    * Masa de los reactivos y productos en esa reaccion de pintura.
    *calculos estequiometricos de masa-masa, mol-mol, volumen-volumen

    Por favor necesito ayuda!!!

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  3. Hola como estan muy buena informacion!!!
    Estoy necesitando saber que es en realidad el activador para los film PVA utilizados para water transfer printting... si es posible me gustaria saber que tipo de disolvente o plastificante es. Si se puede usar en su lugar un tiner o agua ras utilizada para disolver pinturas.
    desde ya muchas gracias por su atencion
    saludos desde Argentina.
    javiermza250@hotmail.com

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