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Definición de barniz
Un barniz es un recubrimiento cuyo fin es la protección del sustrato y su embellecimiento.
Todo mueble está expuesto a…
- Temperatura y humedad medioambiental.
- Uso regular y a veces rudo (golpes, esfuerzos y rozamientos).
- Ataques de hongos, plagas o sustancias químicas.
La madera u otros materiales de que está hecho el mueble, perderían rápidamente su aspecto inicial y verían reducida su vida útil si el material no se protegiese apropiadamente con un recubrimiento.
Adicionalmente, el uso de estos recubrimientos puede proporcionar una variedad casi incontable de posibilidades y mejoras al aspecto final del mueble y a sus características, como por ejemplo el uso de barnices retardantes de llama, que confieren al mobiliario aplicado una protección contra el fuego.
Un barniz es una preparación liquida, más o menos fluida, destinada a ser aplicada en capas delgadas sobre un soporte, y que después de más o menos tiempo de secado al aire ambiente o mediante radiación, forma una película unida y continua que, que puede ser más o menos dura, elástica y resistente, asegurando al soporte unas cualidades de protección y belleza que antes no poseía antes del barnizado.
Desde el punto de vista de su composición, todo barniz debe de ser considerado bajo un conjunto de tres elementos constituyentes:
Elemento filmógeno, que constituye esencialmente el sustrato de la película seca, y responsable del poder protector o aislante de la pintura.
Elemento solvente, juega solo un papel temporal, es el agente responsable de la dispersión coloidal de los productos filmógenos y que comunica a los productos una viscosidad tal que lo haga aplicable sobre el soporte.
Elemento pigmentario o de carga que, íntimamente englobado por el ligante filmógeno, es el responsable del color o la opacidad del producto, en caso de ser requerido.
Una vez considerados estos tres elementos básicos, y detallando más su composición, a fin de comprender luego los diferentes tipos de barniz, podemos concluir que:
El elemento filmógeno se compone a su vez de:
- Ligante: Sustancia filmógena, constituida de resina natural o sintética. Nitrocelulosa, acetobutirato de celulosa (CAB), resinas alquídicas, acrílicas, de poliéster, etc.
- Plastificante: Sustancia en general orgánica y de síntesis, que viene adicionada al ligante para conferirle características de elasticidad y adherencia.
- Aditivos: Sustancias orgánicas, inorgánicas o sintéticas, para adicionar al barniz, mejorando así las propiedades aplicativas y las características químico-físicas finales.
El elemento solvente se compone de:
- Diluyente: Agua o derivados del petróleo, adaptando a posibilitar la aplicación y distensión del barniz de modo correcto, modificando la viscosidad y el tiempo de secado del barniz.
- Disolvente: Líquido, agua o derivados del petróleo, aptos para disolver el ligante y mantenerlo en solución.
El elemento pigmentario se compone de:
Pigmento o colorante: Sustancia colorante, orgánica o inorgánica, soluble o insoluble en solventes, apta para dotar al film o película del efecto colorante deseado. La distinción práctica entre colorante y pigmento es el grado de opacidad que proporciona cada uno de ellos. Así un colorante es utilizado para proporcionar color al sustrato aplicado sin restar transparencia a la película. En cambio un pigmento proporciona la máxima opacidad, no dejando ver el sustrato aplicado.
Los principales pigmentos utilizados en el sector de barnices y pinturas son el dióxido de titanio (blanco) y óxidos e hidróxidos de hierro. En cuanto a los colorantes, los más utilizados son los colorantes orgánicos.
Carga y mateante.: Sustancia inorgánica cubriente o transparente con propiedad distinta de los pigmentos, apta para conferir un poder de mateo o matizado (reducción del brillo), extensibilidad o reducción del costo final del producto.
Las cargas se utilizan principalmente para favorecer el lijado en los fondos o selladores y para proporcionar cuerpo (materia no volátil) de manera económica. Generalmente se utiliza el estearato de zinc como agente de lijado y talcos como agentes de relleno. Debido al bajo costo de ciertas cargas como la barita, respecto al rutilo industrial, se suele utilizar la barita para incrementar la opacidad en productos pigmentados, reduciendo el costo de la formulación. Los principales componentes suelen ser carbonatos, estearatos de zinc, caolines, yeso, sulfato de bario, talcos, etc. En el caso de mateantes, suelen ser sílices recubiertas o no de ceras.
La selección de cargas y la proporción utilizada en la formulación puede conferir diferencias técnicas como mejor lijabilidad, mayor poder de relleno y pérdida de transparencia.
A continuación veremos los diferentes tipos de barnices industriales de uso hoy en día y sus características fundamentales. Dejaremos de lado aquellos barnices que aún hoy pueden encontrarse para aplicaciones más artesanales o para el bricolaje casero, como son los aceites de teca, esmaltes base aceite, cera y goma laca (barniz de muñequilla). Estos productos han caído en desuso industrial por tener tiempos de secado de varios días y no proporcionar las características físico-químicas que proporcionan los barnices industriales que enumeramos a continuación. Para una mayor comprensión sobre los sistemas de aplicación UV, consultar el Anexo 3. Sistemas de aplicación de barnices.
- Clasificación de barnices por el sistema de secado y naturaleza química.
NITROCELULÓSICOS
1 – CARACTERISTICAS
Son productos para el barnizado en interiores que tienen como ligante fundamental nitrocelulosa en combinación con resinas sintéticas y plastificantes disueltos en una serie de diluyentes y disolventes apropiados.
Estos productos pueden venir modificados con agentes de lijado, en cuyo caso se trataría de fondos o selladores nitrocelulósicos, o agentes mateantes, en cuyo caso hablaríamos de acabados o lacas nitrocelulósicas.
Su endurecimiento es de tipo físico y se basa en el secado por evaporación de disolventes: el ligante no sufre ninguna variación durante el proceso de secado. Son resinas duras que previamente se han disuelto en disolventes apropiados y que después de la evaporación vuelven a su estado original.
Su proceso de secado se realiza en un intervalo de tiempo determinado, dependiendo de la humedad ambiental, temperatura y la presencia de aire forzado en cámaras de secado o túneles de aireación con temperatura y evaporación forzada. Con la evaporación se manifiesta un fenómeno coloidal que lleva en un primer paso a la formación de un gel de plástico que endurece progresivamente hasta la formación de una película sólida y elástica.
Una característica química de estos acabados es que no tienen resistencia química. La mayoría de disolventes son capaces de disolver el recubrimiento ablandando la superficie o eliminando la capa aplicada. Por otra parte tienden con facilidad al amarilleo, por lo que no son recomendados para aplicar colores blancos o como películas transparentes sobre fondos blancos, pasteles y sobre todo azules, ya que al amarillear la película cambia notablemente el coloren apenas unos días. Por otro lado, su resistencia mecánica y química es comparativamente baja y se reduce al aumentar la temperatura, debido al carácter termoplástico de la nitrocelulosa.
2 – UTILIZACIÓN
Estos productos han sustituido a los antiguos barnices a base de gomalaca o ceras mejorando sus prestaciones químico-físicas y actualmente se destinan a muebles de estilo o antigüedades, en cuanto a que dan un aspecto de tacto muy ceroso, muy similar a los barnices de época antigua.
También son para poder aplicar en los procesos donde no se requiera una elevada dureza o resistencia química a los productos de uso doméstico como pueden ser: molduras, sillería, juguetes, etc…
BARNICES SH O DE UREA
1 – CARACTERISTICAS
Se trata de barnices, de utilización en el barnizado de interiores, constituidos a base de resina melamínica o ureica, o mezcla de ambas oportunamente combinadas con otras resinas, en general alquídicas que actúan como plastificantes de la película y disolventes.
En el momento de la aplicación se mezclan con catalizadores ácidos, generalmente el ácido paratoluensulfónico, a fin de continuar la reacción de la resina base, que continua en medio ácido.
El endurecimiento de la película proviene de dos mecanismos:
- a) Endurecimiento físico por evaporación de los solventes.
- b) Curado químico por polimerización en medio ácido de la resina ureica o melamínica.
2 – UTILIZACIÓN
Dado el buen poder cubriente, buena resistencia mecánica y química, suficiente elasticidad y rapidez de secado, se emplea en el barnizado del mueble en general y en piezas sujetas a altas exigencias mecánicas (rayado, etc…). Destacan su excepcional adherencia sobre soportes difíciles como la melanina y su tacto sedoso.
El barniz urea formol era el más usado antiguamente, antes de aparecer el barniz de poliuretano y posteriormente el barniz al agua. Actualmente está en desuso, inicialmente por ser poroso, frente a la grasa, agua y aceites, pero su principal inconveniente es la emisión de formaldehido.
Legislación española
En materia de formaldehído, según Real Decreto 841/1985, los tableros derivados de la madera empleados en la fabricación de mobiliario tendrán, a los 30 días de su fabricación, indistintamente:
Un contenido en formaldehído libre según UNE 56 723, inferior a 50 miligramos por cada100 gramos de tablero seco, o bien un poder de emisión en cámara climática según UNE 56 725, inferior a 0,15 miligramos por metro cúbico. Hay que mencionar que actualmente estas normas están anuladas y sustituidas por las siguientes normas:
- UNE EN 120:94 Tableros derivados de la madera. Determinación del contenido de formaldehído.
- UNE ENV 717-1:99 Tableros derivados de la madera. Determinación de la emisión de formaldehído.
BARNICES POLIURETANO
1 – CARACTERISTICAS
Son los barnices que se obtienen de la reacción de una resina conteniendo grupos oxidrilo presentes en resinas que pueden ser uretanadas o acrílicas (Componente A), con otra que contiene grupos reactivos, isocianatos, que pueden ser alifáticos o aromáticos (componente B). Su principales características son la resistencia química y su termoestabilidad (no se ablanda con el calor) que se consigue una vez curado.
Las resinas acrílicas y los isocianatos alifáticos presentan mucho menor grado de amarilleamiento frente a las resinas uretanadas e isocianatos aromáticos.
Mezclando estos productos ( A y B ) en las proporciones prescritas , se realiza una reacción química con la formación de un polímero de elevado peso molecular que crea una película ,dura ,transparente, de elevada resistencia química y mecánica, de excelentes condiciones de adherencia sobre todo tipo de soportes.
Su secado se realiza, tanto a temperatura ambiente como en túnel de aire caliente y evaporación forzada. El proceso de secado consta de dos partes. En la primera se realiza la evaporación de los disolventes para a continuación comenzar con la reacción entre el isocianato y los grupos oxidrilos de la resina. Debido a que esta reacción se da con grupos oxidrilos es muy importante no utilizar alcoholes ya que provocarían una reacción lateral competitiva con los grupos oxidrilo de la resina perdiendo las propiedades químicas y mecánicas del producto deseado.
Hay otros tipos de barnices poliuretánicos que no es necesario catalizar con un segundo componente, se les denomina (monocomponentes), generalmente de secado más lento por la presencia de disolventes de lenta evaporación. En este caso hay dos mecanismos:
- Isocianato bloqueado con un alcohol. Cuando se evapora el alcohol comienza la reacción con los grupos oxidrilo de la resina.
- Isocianato diluido sin resina hidroxilada. El isocianato reacciona con la humedad ambiental formando un compuesto cristalino.
2 – UTILIZACIÓN
Los barnices de poliuretano pueden ser formulados de tal modo que pueden variar desde películas elásticas, adaptadas al barnizado de elastómeros (plásticos), cristales y materiales que generalmente proporcionan una mala adherencia, hasta películas duras, como los barnices de parquet o productos totalmente resistentes a los agentes químicos o atmosféricos. Por otra parte, son de fácil aplicación, no requieren un riguroso control de la temperatura de aplicación, los fondos son fáciles de lijar, los acabados proporcionan la dureza y estética deseada para recubrimiento de muebles y solo tienen la limitación de la vida del producto (pot life) una vez mezclados los dos componentes.
BARNICES DE POLIÉSTER
1 – CARACTERISTICAS
Son productos para el barnizado en interiores que se obtienen de la policondensación de resinas de poliester no saturadas en presencia de acelerantes y catalizadores adecuados, Las películas obtenidas son duras y resistentes a la abrasión, a los ácidos y a los disolventes.
Dentro de ellos hay dos grandes grupos:
- a) Poliéster parafínico (con parafina)
- b) Poliéster brillo directo (sin parafina)
El secado del poliéster es inhibido por el oxígeno atmosférico. Su curado es posible gracias a la parafina que se añade a la resina, la cual, en el momento de la polimerización se distribuye uniformemente por la superficie aislando la película de barniz del oxígeno atmosférico, permitiendo el curado.
El secado del barniz de poliéster de brillo directo se produce de idéntico modo, lo único que el oxígeno del aire inhibe la reacción debido a la formulación específica de este poliéster.
El rendimiento de estos productos es mayor que cualquiera de los vistos anteriormente. Cuando se aplica un recubrimiento nitro o un poliuretano, es muy fácil verificar que de cada 100 gr aplicados al curar sólo permanezcan unos 40 gr máximos (dependiendo del producto de que se trate). En el caso de los poliésteres, no es raro encontrar que de esos 100 gramos, al curar permanezcan de 80 a 95 gr. En otras palabras, el extracto seco de los poliésteres es superior al de nitrocelulosas, barnices catalizados al ácido o poliuretanos, aunque sean de altos sólidos.
El bajo o nulo contenido de solventes volátiles hace que sea uno de los productos menos contaminantes cuando se aplica debidamente, es decir, sin adición de disolventes.
2 – UTILIZACION
Productos especialmente adaptados para el barnizado a por cerrado (efecto por el cual se rellenan los poros de la madera, quedando como un cristal) de mesas, armarios, despachos, ataúdes, etc. realizados con maderas macizas, chapas o aglomerados. Debido a su elevado contenido el materia no volátil, cubren perfectamente tanto la estructura del aglomerado como el poro de la madera.
Es un tipo de recubrimiento con una elevada resistencia mecánica y química, por lo que se recomienda su uso en cocinas, pisos y aquellos soportes que exijan este nivel de resistencia.
La consecución de estos altos sólidos es debido a que el principal disolvente utilizado en su formulación es el monómero de estireno, que además de actuar como diluyente para el ajuste de viscosidad, reacciona con el catalizador, polimerizando, llegando a formar parte de la película final del producto.
BARNICES UV. SECADO FOTOQUÍMICO
1 – CARACTERÍSTICAS
Son barnices a base de resina de poliéster insaturado, acrílicas, epóxicas y uretanadas conteniendo agentes de endurecimiento sensibles a la radiación ultravioleta (fotoiniciadores).
El secado fotoquímico se efectúa mediante ondas electromagnéticas emitidas por las lámparas UV que generan luz ultravioleta generada por lámparas de mercurio (Hg) o galio (Ga) de mediana presión, como fuente principal de energía. Estas radiaciones UV dan inicio a la reacción de polimerización del barniz UV haciéndolo endurecer en segundos. . Conocido también como curado por radiación, este proceso se caracteriza por usar la luz como mecanismo de secado.
Ventajas
- Procesos más rápidos
- Ahorro en mano de obra
- Ahorro de material
- Bajas emisiones contaminantes
Desventajas
- Alta inversión inicial.
- Se precisa de gran volumen de fabricación para rentabilizar la inversión.
- Los colores pigmentados no dejan pasar la luz UV, provocando falta de secado en algunos colores.
- Gramaje aplicado está limitado a la capacidad del túnel de aireación.
- Mayor consumo energético que en aplicación manual.
- Mayor necesidad de conocimiento tecnológico tanto de empleados como de proveedores.
UTILIZACIÓN
El sistema de curado UV, se ha perfilado como uno de los procesos de mayor éxito en la industria maderera, relacionada con muebles, pisos, parquet, tableros de partícula, puertas, laminación de madera, marcos para masillas e instrumentos musicales, entre otros.
Los productos UV de aplicación a rodillo están particularmente indicados para el masillado de aglomerados y el barnizado a poro cerrado de muebles de superficies planas en general, donde se requiera una gran capacidad de producción y rapidez de secado.
En la manufactura maderera este sistema se puede aplicar a muebles, gabinetes de cocina, puertas, molduras, paneles de aglomerado y madera contrachapada, tableros de partículas, pisos de madera maciza y laminados para puertas; entre otros productos siendo su mayor porcentaje de aplicabilidad, sobre superficies totalmente planas ó que tengan un mínimo grado de curvatura.
BARNICES DE BASE AGUA.
El término en base agua se refiere a los sistemas de recubrimientos que utilizan agua como disolvente para dispersar la resina. Por lo general, contienen hasta un 80% de agua con pequeñas cantidades de otros disolventes, como éteres glicólicos, y el contenido en sólidos es similar al de los barnices convencionales. Existen dos grandes grupos según su uso en interior o exterior, lo que genera que la formulación y prestaciones sean distintas.
Según el mecanismo de secado, los barnices en base agua pueden clasificarse en dos grupos:
- productos de secado físico: monocomponentes.
- productos de secado químico: productos de dos componentes sin radiación y productos de curado mediante radiación UV.
Si bien los primeros presentan resistencias químicas menores que los sistemas poliuretano tradicionales, los del segundo grupo presentan en muchos casos prestaciones comparables a las de los sistemas análogos en base disolvente. En el caso de los sistemas bicomponente, hay que tener en cuenta que una vez realizada la mezcla con el catalizador.
El gran inconveniente de los sistemas en base acuosa monocomponente o bicomponente, consiste en los tiempos de secado necesarios para lograr la evaporación del agua (que depende tanto de la temperatura como de la humedad ambiental), superior al tiempo de secado de productos equivalentes en base disolvente. Este problema se soluciona con sistemas de secado forzado. Las tecnologías más empleadas son:
Aporte de calor por aire caliente (convección), durante 90 min.
Radiación infrarroja (IR) – convección.
Radiación por microondas seleccionadas, de 6 a 9 min.
UTILIZACION
El principal uso de estos productos es para mobiliario, suelos y sobre todo, donde técnicamente superan a los productos convencionales en base solvente, es en aplicaciones para protección de carpintería expuestas al exterior, donde la durabilidad de los productos base agua es muy superior.
En cuanto a la gama de productos base agua para interior, existen productos de gran calidad con iguales prestaciones técnicas que los sistemas tradicionales al disolvente, sin embargo el mayor tiempo de secado respecto al disolvente y el mayor precio, hacen que no se haya conseguido realizar una sustitución de los productos al disolvente poros de base agua. La disminución de primas de seguros, la mayor eficiencia de transferencia y sobre todo la prácticamente nula emisión de COVs (compuestos orgánicos volátiles) hacen de los productos base agua, los productos más ecológicos, lo que aparte de cumplir con la legislación medioambiental, es un reclamo para empresas de cultura ecológica.
2.2.7 PINTURAS AL POLVO
La pintura en polvo es un acabado seco, con un contenido en sólidos del 100%, que no necesita disolverse o suspenderse en un medio líquido sino que se suministra en forma de partículas finamente molturadas. Tienen los mismos componentes que una pintura líquida, con excepción del disolvente, que no se emplea ni en su proceso de fabricación.
Se ha estado utilizando durante los últimos 35 años en el sector del metal y los avances realizados en esta tecnología en los últimos cinco años, han permitido su utilización en una gran variedad de sustratos, como los térmicamente sensibles, por ejemplo MDF y plástico, en los que era impensable su utilización hace unos pocos años, porque la aplicación estaba limitada a sustratos conductivos con superficies homogéneas y especialmente por las altas temperaturas necesarias para el curado del polvo.
Los problemas que presentan los productos de madera y derivados son: una baja conductividad eléctrica, no son estables térmicamente y su carácter higroscópico. Por lo tanto actualmente se emplean casi exclusivamente sobre MDF, al que se requieren determinadas características técnicas, y en ocasiones se calienta el sustrato para mejorar la conductividad.
Estos recubrimientos se pulverizan en seco con equipo de pulverización electrostático. La parte recubierta se cura fundiendo y posteriormente polimerizando la resina.
Actualmente existen dos tipos de productos en polvo para el recubrimiento del MDF: los de baja temperatura de curado o y los de curado UV. En el primer caso la reacción comienza con la fusión lo cual limita la nivelación de la película (de 5 a 15 min, entre 120 y 140 ºC). En el segundo caso primero se funde la película (a 100-120 ºC) y luego se irradia con UV (de 2 a 4 min).Además del sistema monocapa, se está trabajando con sistemas híbridos, lijando la mano de fondo de pintura en polvo y realizando un acabado con pintura al agua para obtener una superficie lisa y brillante.
UTILIZACIÓN.
Las características aspectuales y prestaciones de las formulaciones existentes hoy en día, acabados con diferentes grados de texturado con buenas prestaciones químicas y mecánicas, además de su facilidad de aplicación sobre piezas con geometrías irregulares, ha hecho que estos productos se estén utilizando en la fabricación de mobiliario auxiliar para Hi-Fi y TV, de cocina y baño, mobiliario de oficina, así como en el recubrimiento de expositores y paneles para el revestimientos de paredes.
Al comparar ambos sistemas, se encuentra que el de curado UV permite mayor nivelación y tiempos de producción más cortos, trabajando con temperaturas inferiores (menor riesgo de dañar el sustrato) pero presenta ciertos problemas con colores amarillos y similares, además de limitar el espesor de película a 100-150 µm. Esto no sucede con el curado térmico, que además resulta más económico en la compra de maquinaria y formulación.
COMPOSICIÓN DE LOS BARNICES.
Como hemos visto en el punto anterior, dependiendo del tipo de curado y la composición química empleada en la formulación de cada barniz, clasificamos los barnices en las siguientes familias:
- Nitrocelulósicos
- Barnices SH
- Poliuretanos
- Barnices de curado fotoquímico. Barnices UV
- Barnices Base agua
- Pinturas al polvo.
En este punto veremos de forma más detallada los principales componentes de cada uno de estos barnices, exceptuando los barnices SH y la pintura al polvo, por ser productos que no se fabricarán en nuestra planta.
Los primeros, los barnices SH, son una tecnología en claro declive en Europa, debido a la emisión de formaldehído. Un producto tóxico restringido en la legislación europea y de EEUU. Para podernos distinguir con una cultura medioambiental y saludable en el mercado mexicano, no fabricaremos esta familia de productos. Como alternativa más ecológica y saludable podemos ofrecer productos de poliuretano o incuso productos en base agua.
La pintura al polvo, no se fabricará por tener un proceso de fabricación que no es compatible con nuestras instalaciones. La pintura en polvo se fabrica en tres etapas, pre-mezcla de materias primas, extrusión y molienda, resultando en un polvo fino. Las instalaciones son totalmente diferentes y requieren de una inversión muy elevada. Por otra parte la pintura al polvo está orientada a otro sector industrial, diferente al del sector del mueble, ya que al realizarse por aplicación electrostática y posterior horneado, se aplica principalmente sobre soportes no deformables con la temperatura (termoestables) como el metal o MDF (tablero de media densidad), utilizado en mobiliario de oficina o en paneles utilizados como recubrimientos estructurales en arquitectura y decoración.
En la composición de los barnices agruparemos, de forma general todos los componentes en 4 grupos:
- Resinas
- Disolventes
- Cargas
- Mateantes
- Aditivos
- RESINAS
RESINAS DE NITROCELULOSA
La nitrocelulosa es una de las más antiguas resinas sintéticas utilizadas en la fabricación de pinturas y barnices de alto desempeño. Producida por la primera vez hace más de 160 años, pasó a ser vastamente empleada en pinturas inmediatamente después de la 1.a Guerra Mundial.
La nitrocelulosa representó un hito en el desarrollo de la industria de pinturas mundial, pues fue la responsable por la popularización de las lacas automovilísticas e industriales, propiciando acabados de fácil aplicación, rápido secado y alto desempeño. Debido a su rápido secado, fue el principal factor que tornó posible la producción en masa en la industria automovilística.
A pesar de la aparición de nuevos sistemas de resinas, la nitrocelulosa continúa ocupando un lugar destacado en los segmentos de repintura automovilística, selladores y acabados para madera, tintas de impresión por huecograbado y flexografía, esmaltes para uña y acabados para cueros, apareciendo siempre nuevas aplicaciones. Es muy grande el número de registros de patentes relacionadas con la aplicación de nuevos productos basados en la nitrocelulosa.
La preocupación con el agotamiento de los recursos naturales y la importancia que la sociedad ha dado a la preservación del medio ambiente, ponen en relieve algunas características de la nitrocelulosa, cuya fuente principal, la celulosa, es una materia prima no petroquímica, renovable, abundantemente encontrada en la naturaleza. La nitrocelulosa también es completamente atóxica y biodegradable, y utiliza solventes de bajo índice de toxicidad de acuerdo con las exigencias del ambiente de trabajo. Debido a su solubilidad en diversas clases de solventes orgánicos, se pueden formular productos con amplio espectro de VOC (compuestos orgánicos volátiles, del inglés, volatile organic compounds). Hay, además, muchas investigaciones en curso para el desarrollo de tipos de resina de nitrocelulosa hidrosolubles.
Proceso de producción de nitrocelulosa
La nitrocelulosa es producida industrialmente a partir de pulpas de celulosa de alta pureza. La reacción de nitración de la celulosa, es realizada en reactores de acero inoxidable que contienen una mezcla de ácido nítrico y ácido sulfúrico, en condiciones de proceso rigurosamente controladas.
El producto es enviado para una centrífuga que retira la mezcla sulfo-nítrica. La nitrocelulosa centrifugada es lavada hasta la eliminación de todo el ácido residual y estabilizada por ebullición en autoclaves. En seguida, se la encamina para el ajuste final de viscosidad, que es efectuado a través de la reducción controlada de su peso molecular. La nitrocelulosa es entonces deshidratada por centrifugación, y el agua residual es substituida por 25 a 30% de etanol o de isopropanol. Cuando está debidamente humedecida con alcoholes, la nitrocelulosa presenta seguridad para su manipulación y transporte. La nitrocelulosa es acondicionada en sacos de plástico antiestáticos y embalada en tambores de fibra o cajas de cartón.
El proceso de nitración, dependiendo de la proporción de los reactivos presentes en la mezcla sulfo-nítrica, puede llevar a la formación de tipos de nitrocelulosa con diferentes tenores de nitrógeno, que varían de 10,8% a 12,2% para la industria de pinturas y barnices, y de 12,5% a 13,6% para fines bélicos o civiles, como propelentes de cohetes y pólvoras de base simple y doble.
Tipos de Nitrocelulosa
Durante la fabricación de la nitrocelulosa, son controladas diversas variables en el proceso de nitración y de reducción de viscosidad. Se obtienen, así, diferentes tipos de nitrocelulosa, los que son caracterizados con relación al tenor de nitrógeno y a la viscosidad.
- a) Tenor de Nitrógeno
Una de las principales características de la nitrocelulosa es su tenor de nitrógeno, que depende de la extensión del grado de nitración de los hidroxilos de la celulosa. El valor teórico máximo que puede ser alcanzado es de 14,14 % que corresponde a una nitrocelulosa en la cual los 3 hidroxilos reaccionaron con el ácido nítrico. En la práctica, sin embargo, la nitrocelulosa industrial se encuentra en la banda de 10,8 % a 12,2 % de nitrógeno. Por abajo del límite inferior existe una tendencia a la gelificación e insolubilización en solventes comunes y, por arriba de 12,5 %, la nitrocelulosa es usada preferiblemente para fines militares.
La nitrocelulosa para aplicación en pinturas y barnices es clasificada en los siguientes tipos, de acuerdo con el tenor de nitrógeno:
AN alto tenor de nitrógeno 11,8 a 12,2 %
BN bajo tenor de nitrógeno 10,8 a 11,2 % |
El tenor de nitrógeno tiene una gran influencia en la solubilidad y en la resistencia física y química de la nitrocelulosa. Así, la nitrocelulosa de alto tenor de nitrógeno es soluble en acetatos y cetonas, y tiene baja solubilidad en etanol, y las de bajo tenor son totalmente solubles en alcohol, y tienen poca tolerancia a los solventes aromáticos.
AN — buena solubilidad en ésteres, cetonas y glicol éteres. Insolubles en alcoholes, excepto con metanol y cuando forman mezcla con los solventes antes mencionados.
BN — buena solubilidad en alcoholes.
Las resinas de nitrocelulosa de mayor tenor de nitrógeno presentan una menor tendencia a retener solventes residuales después de la formación de la película y son menos permeables al agua, por lo que son más recomendadas para películas que exijan buenas propiedades químicas.
- b) Grado de Polimerización
Otra característica importante de la nitrocelulosa es su grado de polimerización, es decir, el número medio de unidades de beta-glucosa que existe en una molécula de la resina. Mientras que el grado de polimerización de la celulosa natural varía de 1.500 a 10.000, la nitrocelulosa tiene un valor mucho más bajo. Para que ocurra la formación de películas con propiedades químicas y mecánicas de interés en la aplicación de la nitrocelulosa en pinturas y barnices, es necesario un valor mínimo de 70 a 100 unidades monoméricas de beta-glucosa, y sólo por encima de 250 unidades monoméricas, las propiedades mecánicas, tales como flexibilidad y resistencia, son mejoradas.
Para los fines prácticos, la viscosidad de la resina es una indicación indirecta del grado de polimerización de la nitrocelulosa, pues esta característica está directamente relacionada con el tamaño de la cadena del polímero. Así, existen los tipos de alta, media y baja viscosidad. Las viscosidades de las resinas de nitrocelulosa son determinadas por el método de viscosimetría de caída de esfera, de una solución al 12,2 % de concentración, de acuerdo con la Norma ASTM D301. El tiempo de caída de la esfera, expresado en segundos, caracteriza el grado de polimerización de la resina. Algunos tipos también son representados por la unidad cP (centipoise).
A través de la combinación de las características de tenor de nitrógeno y de viscosidad, se puede seleccionar el tipo más adecuado de nitrocelulosa, de acuerdo con la aplicación que se pretende.
Tipos de Nitrocelulosa de Alto Tenor de Nitrógeno.
Humectantes: etanol o isopropanol (especificación ASTM)
Tipo | Tenor de Nitrógeno (%) | Viscosidad |
10-15 | 11,8 – 12,2 | 10 a 15 cP |
18-25 | 11,8 – 12,2 | 18 a 25 cP |
30-35 | 11,8 – 12,2 | 30 a 35 cP |
1/4 | 11,8 – 12,2 | 45 a 60 cP |
1/2 | 11,8 – 12,2 | 110 a 150 cP |
5-6 | 11,8 – 12,2 | 5,0 a 6,5 Seg. |
15-20 | 11,8 – 12,2 | 15 a 20 Seg. |
30-40 | 11,8 – 12,2 | 30 a 40 Seg. |
60-80 | 11,8 – 12,2 | 60 a 80 Seg. |
150 | 11,8 – 12,2 | 125 a 175 Seg. |
300 | 11,8 – 12,2 | 250 a 400 Seg. |
600-1000 | 11,8 – 12,2 | 600 a 1000 Seg. |
Tipos de Nitrocelulosa de Bajo Tenor de Nitrógeno
Humectantes: etanol o isopropanol (especificación ASTM)
Tipo | Tenor de Nitrógeno (%) | Viscosidad |
18-25 | 10,8 – 11,2 | 18 a 25 cP |
30-35 | 10,8 – 11,2 | 30 a 35 cP |
1/4 | 10,8 – 11,2 | 45 a 60 cP |
Solubilidad y Viscosidad
- Solubilidad
La nitrocelulosa es completamente soluble en solventes activos como cetonas, ésteres, etilglicoles, butilglicoles y diacetona alcohol formando soluciones homogéneas, libres de geles y de otros materiales insolubles. La solubilidad de la nitrocelulosa está principalmente relacionada con el tenor de nitrógeno y, en menor escala, con la viscosidad.
Los alcoholes son cosolventes, es decir, sólo tienen una acción limitada sobre la solubilidad de la nitrocelulosa. Mas, en conjunto con solventes activos, los alcoholes aumentan la solubilidad de la nitrocelulosa, ayudando en la reducción de la viscosidad. Los alcoholes actúan como solventes activos apenas en los tipos de nitrocelulosa de bajo tenor de nitrógeno, siendo totalmente solubles los tipos BN, que tienen de 10,8 a 11,2 % de nitrógeno.
Los hidrocarburos alifáticos y aromáticos no son solventes verdaderos de la nitrocelulosa, mas no obstante, son empleados en mezclas con solventes activos y alcoholes para la reducción del costo de la fórmula.
- Viscosidad
Cuando la nitrocelulosa es disuelta en solventes, la solución presenta una determinada viscosidad. Ésta depende del tipo de nitrocelulosa usada, de la cantidad, de la clase y del tipo de solventes, de la composición de la mezcla de solventes, de la temperatura y también depende del proceso de disolución de la nitrocelulosa. El comportamiento reológico de las soluciones de nitrocelulosa es del tipo no newtoniano, en las que la tasa de cizallamiento no varía proporcionalmente con la viscosidad. Cuanto más compatible fuere el solvente con la nitrocelulosa, tanto mayor será la tendencia a la obtención de soluciones de menores viscosidades.
La viscosidad de una solución varía exponencialmente en función del tenor de sólidos, duplicando de valor cuando se aumenta el porcentaje de sólidos de 10 para 12 % (Gráfico 1). La viscosidad de una solución disminuye con la temperatura, mas, puede caer a la mitad cuando la temperatura aumenta de 20 para 30º C.
Cuando se tienen dos nitrocelulosas de viscosidades diferentes, se puede obtener una viscosidad intermedia, mezclando ambas. Las proporciones de mezcla son obtenidas a través de un ábaco de mezclas. Como ejemplo, la mezcla de 35 partes de nitrocelulosa del tipo ½ segundo con 65 partes del tipo 5 a 6 segundos resulta en una mezcla con 2 segundos de viscosidad (750 cP). El uso de mezclas nunca tiene la misma calidad del tipo único, pues a pesar que las viscosidades medias son iguales, la distribución del peso molecular de los polímeros es diferente.
Las soluciones de nitrocelulosa mantenidas en stock pueden sufrir modificación de viscosidad. Esto se debe a la naturaleza de la macromolécula de la nitrocelulosa, pudiendo ocurrir interacciones posteriores a la disolución entre las moléculas, ocasionando cambios de viscosidad. El tiempo, tipo e intensidad de agitación, o sea, la tasa de transferencia y la cantidad de energía cedida al sistema, pueden acelerar el tiempo en el cual las soluciones de nitrocelulosa tienen su viscosidad estabilizada. La disolución de la nitrocelulosa debe ser realizada, inicialmente, incorporando la cantidad extra de alcohol contenida en la fórmula, seguida del cosolvente y del diluyente y, sólo después de una agitación adecuada, adicionando el solvente activo.
Aspectos generales en la formulación de Nitrocelulosas.
a) Características Generales de la Nitrocelulosa
La nitrocelulosa presenta una serie de características propias, que le permiten obtener ventajas adicionales en muchas aplicaciones, entre las cuales se pueden destacar:
- Amplia solubilidad en solventes orgánicos
- Compatibilidad con diferentes resinas y plastificantes
- Películas transparentes e incoloras
- Inodora
- Atóxica
- Fácil de ser procesada
- Eliminación rápida de solventes en la aplicación
- Secado rápido
- Baja retención de solventes residuales
- Precio competitivo
- Disponibilidad en diversas viscosidades
- Solubilidad en alcohol, para BN.
La nitrocelulosa es suministrada en diversas viscosidades. Los tipos de viscosidad más alta presentan mayor elasticidad, formando películas más resistentes y más impermeables al agua. Debido a la elevada viscosidad, resultan en soluciones que presentan porcentaje de sólidos más bajo.
Los tipos solubles en éster (AN) son de uso general y producen películas más resistentes. Los tipos solubles en alcohol (BN) tienen un mayor número de hidroxilos libres y son empleados apenas donde el uso de acetatos y cetonas es perjudicial, debido al olor residual del solvente ocluido o al ataque a los cauchos y elastómeros. La nitrocelulosa soluble en alcohol también es utilizada en sistemas reactivos catalizados con ácido.
- b) Resinas
La nitrocelulosa sola raramente es empleada como formadora de película, siendo normalmente combinada y modificada con otras resinas en la banda de 20 a 40 %, o más. Presenta una amplia compatibilidad con las resinas polares y, dependiendo de las propiedades deseadas, es usada en combinación con resinas alquídicas, maleicas, amínicas, fumáricas, poliamidas, poliésteres, poliacrilatos, éster de alquitrán y, con menor frecuencia, cetónicas, acetato de polivinilos, vinílicas y resinas naturales.
Las resinas alquídicas son las principales aliadas en las fórmulas de pinturas y barnices a base de nitrocelulosa, en el aumento del porcentaje de sólidos totales y de las características de elasticidad, adherencia y durabilidad de la película. Las resinas alquídicas utilizadas son las cortas y las medias, en aceite vegetal del tipo secante, semisecante o no secante, predominando el uso de las derivadas del coco, ricino crudo y ricino deshidratado, en la banda de 32 a 38% de contenido de aceite. Las resinas largas en aceite presentan incompatibilidad con la nitrocelulosa, por lo que su uso es desaconsejado. Las resinas secantes son más empleadas en imprimadores, imprimadores niveladores, masas y fondos selladores donde se exige buena adherencia sobre superficies metálicas, mayor dureza y resistencia química, mientras que las resinas del tipo no secantes son empleadas en barnices de acabado y lacas automovilísticas, donde las propiedades ópticas, como brillo, aspecto, clareza y resistencia a la luz, son más importantes
Las resinas modificadoras, junto con la nitrocelulosa, confieren las siguientes propiedades a las películas:
Resinas | Características aportadas |
Alquídica | Elasticidad, adherencia, durabilidad, mayor tenor de sólidos. |
Maleica | Dureza, brillo, adherencia, resistencia al agua. |
Amínica | Flexibilidad, brillo, durabilidad, resistencia a la luz y al calor, clareza. |
Poliacrilatos | Flexibilidad, adherencia y resistencia a la luz. |
Acetato de polivinilo | Adherencia, clareza y resistencia a la luz. |
Vinílicas | Resistencia química. |
- d) Plastificantes
El uso de plastificantes es muy importante, pues confieren una mayor elasticidad a la nitrocelulosa, además de favorecer la adherencia, la distribución superficial y el brillo. Los plastificantes poseen un peso molecular mucho menor que las resinas y son clasificados en solventes o no solventes. Los plastificantes solventes son compatibles con la nitrocelulosa en todas las proporciones, o sea, están dentro de la esfera del parámetro de solubilidad de la nitrocelulosa, mientras que los no solventes actúan más como diluyentes y son compatibles en una banda más estrecha. No existe un plastificante de uso universal, mas los ftalatos son los más empleados, en la banda de 20 a 60 % sobre nitrocelulosa sólida, dependiendo del sistema de resinas empleado y de la aplicación final a que está destinada. La adición del plastificante reduce la dureza de la película y su influencia varía de acuerdo con el tipo y la concentración. Cuanto más flexible fuere el substrato, mayor será el porcentaje que deberá ser empleado.
- e) Relaciones entre la nitrocelulosa y las resinas modificadoras
El sistema nitrocelulosa más simple es el binario, en el cual la nitrocelulosa es combinada con un plastificante para obtener la Laca Zapon, utilizada para protección anticorrosiva de superficies metálicas, mas es poco empleada.
Los sistemas más comunes son los ternarios, con propiedades bastante bien definidas, a la par que son los más conocidos. Como sugerencia inicial se aconseja utilizar las siguientes relaciones.
Relación entre tres resinas | |||
Resina A | Resina B | Resina C | Relación A:B:C |
Nitrocelulosa | Plastificante | Alquídica | 1 : 0,5 : 1,5 |
Nitrocelulosa | Plastificante | Maleica | 00:03,3 |
Nitrocelulosa | Plastificante | Maleica | 1:01:01 |
Nitrocelulosa | Plastificante | Cetônica | 00:05,5 |
Nitrocelulosa | Plastificante | Amínica | 1 : 0,5 : 0,5 |
RESINAS ALQUÍDICAS
Un material polimérico derivado de la reacción de polioles y poliácidos es técnicamente una resina alquídica o simplemente un “alquid”; sin embargo, el término se aplica exclusivamente a productos modificados con ácidos grasos naturales o sintéticos mientras que los materiales no modificados se denominan comúnmente poliésteres.
La reacción involucra la combinación de los grupos carboxilo de los poliácidos y de los hidroxilo de los polioles; la modificación de la cadena poliéster se desarrolla a través de reacciones de esterificación de los hidroxilo remanentes de la cadena poliéster y los carboxilo de los ácidos grasos.
Figura 1. Reacción de Esterificación.
Un alquid puro es un polímero formado únicamente por la reacción de poliesterificación del anhídrido ftálico como diácido y glicerina y/o pentaeritritol como polioles y ácidos grasos secantes, semisecantes o no secantes, en diferentes proporciones entre sí, como modificadores primarios del poliéster. El término glyptal se emplea genéricamente en Europa para denominar las resinas alquídicas como una alternativa al término “alquid”. En las etapas iniciales de la reacción, el producto tiene estructura lineal; no obstante si la esterificación continúa se produce un entrecruzamiento entre cadenas (“cross-linking”). La longitud de la cadena y la magnitud molecular dependen del proceso de condensación.
Por su parte, los alquídicos modificados tienen en su composición otros poliácidos y polioles diferentes al ftálico y glicerina y/o pentaeritritol que conforman un alquid puro; estos poliácidos y polioles se los denomina frecuentemente modificadores estructurales. También se obtienen por mezcla o por reacción, para mejorar determinadas propiedades (compuestos fenólicos, derivados de la colofonia, acrílicos, etc.); en este caso, los materiales adicionados se los define como modificadores específicos. La parte resina de la molécula le confiere a la película de pintura características de dureza y de resistencia mientras que el ácido graso regula la flexibilidad, adhesión y solubilidad en disolventes de bajo costo.
Las materias primas usuales para la elaboración del poliéster, llamadas frecuentemente estructurales, son las siguientes:
- Pentaeritritol y dipentaeritritol (polihidroxilados); glicerina, trimetilol propano y trimetilol etano (trihidroxilados); etilén glicol, propilén glicol y dietilén glicol (dihidroxilados).
- Poliácidos. Ácido cítrico y anhídrido trimelítico (triácidos); anhídrido ftálico, anhídrido maleico y ácido tereftálico (diácidos).
Por otra parte, los ácidos grasos de origen natural o sintético (secantes, semisecantes y no secantes) empleados como modificadores primarios de la estructura poliéster son los siguientes:
- Saturados. Ácidos láurico (12 C), palmítico (16 C) y esteárico (18 C).
- Monoinsaturados. Oleico (18 C), ricinoleico (18 C, 1 HO–).
- Diinsaturados. Linoleico (18 C).
- Poliinsaturados. Linolénico (18 C), eleosteárico (18 C).
Modificadores de las resinas alquídicas
Primarios
Las propiedades de las resinas alquídicas difieren significativamente cuando se emplean en la esterificación diferentes ácidos grasos o aceites vegetales.
En particular las propiedades más remarcables que se logran con distintos aceites son las siguientes:
Aceite | Oleico | Linoleico | Linolenico | Eleosterárico | Saturados | Ricinoleico | Característica | ||
Lino | 19 | 25 | 47 | Buen color, adecuado secado | |||||
Cierta tendencia al amarilleamiento | |||||||||
Resistencia al agua y al exterior. | |||||||||
Lino/Tung | 19 | 25 | 47 | Mayor tendencia al amarilleamiento. | |||||
Secado más rápido que el Lino | |||||||||
6 | 2 | 88 | Muy buena resistencia al agua | ||||||
Durabilidad al exterior. | |||||||||
Soja | 27 | 54 | 13 | muy buen color (claro). Secado lento | |||||
no amarillea mucho | |||||||||
Regular durabilidad al exterior. | |||||||||
Regular resistencia al agua | |||||||||
Lino/ricino | buen color (claro), no amarillea | ||||||||
Adecuado secado | |||||||||
19 | 25 | 47 | Resistencia al agua | ||||||
7 | 3 | 88 | Excelente durabilidad al exterior. |
El aceite de girasol también se emplea en pinturas; en muchos casos, se lo considera con propiedades similares al aceite de soja (los constituyentes fundamentales son el ácido linolénico y el ácido oleico). Uno de los aceites más valorados es el de coco, pues ofrece muy poco amarilleamiento.
Estructurales
El anhídrido ftálico tiene tendencia a formar estructuras cíclicas cuando la cadena del polímero está integrada por 10 a 15 moléculas del diácido; la disposición orto de los dos grupos carboxilo permite su reacción con los hidroxilos terminales para alcanzar una conformación de anillo (ésteres cíclicos). Consecuentemente, el peso molecular de estos poliésteres es limitado como para asegurar óptimos propiedades de película.
Figura 2. Materias primas que conforman la estructura poliéster de una resina alquídica pura.
La selección de diácidos de núcleos aromáticos con grupos carboxilo no contiguos (ácidos isoftálico y tereftálico por ejemplo) conduce a mayores pesos moleculares y por lo tanto permite elaborar resinas alquídicas, con elevados contenidos porcentuales de aceite, de excelente calidad para esmaltes o pinturas de alto contenido de sólidos.
La glicerina es un polialcohol natural con tres grupos hidroxilo adyacentes en su estructura molecular; el secundario presenta menor reactividad por impedimento estérico y por lo tanto la funcionalidad real de la glicerina es 2,6/2,8 en lugar de la teórica 3,0. Además, la glicerina se descompone térmicamente en medio ácido para generar acroleína, de características tóxicas y olor desagradable; la deshidratación genera subproductos coloreados que contribuyen la inestabilidad del color de la resina y las películas de pintura.
Los polioles sintéticos no presentan las desventajas de la glicerina. Así por ejemplo, el pentaeritritol con 4 grupos hidroxilo permite elaborar resinas de elevado peso molecular y en consecuencia pinturas y esmaltes con mejores propiedades de secado, dureza, flexibilidad, retención de color y brillo, resistencia al amarilleo y durabilidad a la intemperie que las basadas en glicerina.
Por su parte, el trimetilolpropano y el trimetiloetano conducen a un excelente balance de propiedades mecánicas y químicas.
Específicos
La resina colofonia y las derivadas de la misma (ésteres y aductos con anhídrido maleico o productos fenólicos) mejoran el secado y la dureza de las películas alquídicas al aportar propiedades similares al poliéster de la resina sin modificar la funcionalidad del sistema; sin embargo, estos modificadores generalmente disminuyen la retención del color y la resistencia al exterior.
Las resinas fenólicas-formaldehído generan productos de elevada dureza y resistencia al agua y agentes químicos diversos; para mejorar la compatibilidad se incorporan durante el proceso de síntesis de la resina alquídica.
Las resinas acrílicas complementan las características de las alquídicas, otorgándoles mejores propiedades de secado, resistencia química, durabilidad al exterior, retención de color y brillo, etc.
Los monómeros acrílicos, a través de sus dobles enlaces, se pueden adicionar a los dobles enlaces de los ácidos grasos o bien los grupos reactivos del componente acrílico que se seleccione (carboxilo, hidroxilo, epoxi, amino, etc.) pueden reaccionar con los carboxilo y/o hidroxilo de la alquídica. El estireno como monómero modificante permite la elaboración de resinas para pinturas de alta resistencia; el estireno reacciona sobre la unión doble de las moléculas del ácido graso a través de una polimerización “in situ” en presencia de la resina alquídica. Los alquids estirenados presentan muy buen brillo, dureza y resistencia al agua y a agentes químicos en general pero pobre solubilidad en solventes alifáticos.
Otros modificadores específicos son los aldehídos, alquil-polisiloxanos y poliamidas. También se pueden realizar otras modificaciones a las resinas alquídicas con siliconas, resinas hidrocarbonadas, derivados cetónicos, etc.
Clasificación de las resinas alquídicas
Provisión del modificador primario
El empleo de ácidos grasos naturales o sintéticos permite una reacción de esterificación directa en una única etapa; los ácidos grasos y los polioles se agregan en una proporción adecuada a la composición del aceite establecida en la formulación de la resina.
Este método de síntesis además de permitir el diseño del tipo de polímero deseado, faculta la programación de la secuencia de carga de las diferentes materias primas con el fin de controlar la forma de la macromolécula, el peso molecular y su distribución.
Por su parte, la selección de aceites naturales requiere para la polimerización (esterificación) con el poliácido una transformación previa denominada frecuentemente alcohólisis; el aceite se trata a alta temperatura y en presencia de catalizadores adecuados con un exceso de glicerina de manera de obtener cantidades adecuadas de monoglicéridos.
Este método dispone de abundantes materias primas a costos sensiblemente inferiores.
Tipo de aceite o ácidos grasos
La selección del aceite o de los ácidos grasos para la síntesis de la resina alquídica influye significativamente en las propiedades finales de la película.
Las resinas alquídicas secantes emplean modificadores primarios con alto o medio nivel de insaturación; su propiedad fundamental es que reaccionan con el oxígeno atmosférico para generar películas resistentes en presencia de agentes secantes adecuados, como suelen ser los octoatos de calcio, zirconio, plomo, etc.
Las resinas alquídicas no secantes incluyen ácidos grasos o aceites con mínimo o nulo grado de insaturación y en consecuencia su capacidad para formar película se logra en presencia de coligantes que reaccionan con ellos a temperaturas elevadas.
Los aceites se clasifican en secantes, semisecantes y no secantes según el número de uniones dobles que contienen; el índice de iodo (método normalizado) es frecuentemente empleado en la industria para determinar el grado de insaturación de un aceite.
Contenido porcentual de aceite
La química de la pintura generalmente clasifica a las resinas alquídicas sin modificadores específicos sobre la base de su contenido en aceite, como se muestra en la siguiente tabla.
Cuando el proceso de elaboración emplea directamente ácidos grasos se debe calcular la composición teórica del aceite. El nivel de aceite influye sobre el mecanismo de curado, la solubilidad en disolventes, forma de aplicación, propiedades químicas y mecánicas de la película, compatibilidad con otros componentes, costo, etc.
Así por ejemplo, la modificación de la cadena poliéster con cantidades crecientes de aceite (carácter alifático) aumenta la solubilidad en disolventes de bajo costo; disminuye la viscosidad ya que las voluminosas moléculas de los ácidos grasos actúan como plastificantes del poliéster (mayor flexibilidad y menor dureza); mejora la nivelación y por lo tanto el brillo inicial, la adhesión de la película, el mojado del sustrato y la aplicabilidad debido a la citada acción plastificante de los ácidos grasos; decrece la retención de brillo debido a la menor presencia de núcleos aromáticos y finalmente también baja la retención del color debido a que los dobles enlaces de los ácidos grasos se reacomodan por la acción de la luz y el calor desarrollando estructuras cromóforas, responsables del amarilleamiento u oscurecimiento de la película.
Las resinas alquídicas con largo y medio nivel de aceite se emplean usualmente para un secado oxidativo a temperatura ambiente, en presencia de agentes secantes mientras que las de bajo contenido curan con el oxígeno del aire forzado por el calor (horneado).
Los agentes secantes más usuales son productos derivados de metales tales como el cobalto, zirconio y manganeso en bajos niveles porcentuales.
Las resinas alquídicas se emplean como material formador de película en fondos anticorrosivos, pinturas intermedias y de terminación para ambientes exteriores, industriales no muy agresivos y marinos.
RESINAS ACRÍLICAS
El término resina acrílica está vinculado a todos aquellos materiales que se elaboran por polimerización de diferentes monómeros constituidos por ésteres de los ácidos acrílico y metil acrílico con alcoholes diversos.
Figura 3. Estructura de los ácidos acrílicos
Los citados ésteres pueden presentar o no grupos funcionales reactivos remanentes.
La reacción de polimerización de los monómeros acrílicos es una típica reacción de adición a través de los dobles enlaces de los monómeros correspondientes.
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