Las pinturas son recubrimientos orgánicos utilizados en productos metálicos, para aplicaciones arquitectónicas, industriales, en transportes, decorativas y hogareñas, entre otras.
• Su utilización supera el 60% del mercado mundial de productos recubiertos.
El pintado ofrece soluciones no solo de tipo estéticas, sino también de protección contra la corrosión.
• Es posible retocar pequeñas áreas dañadas con relativa facilidad.
• Permite plegar determinadas piezas, dentro de grados de deformación limitados, sin que se pierdan las propiedades del recubrimiento.
• Presenta una buena relación coste/calidad comparado con otros tipos de recubrimientos.
El mayor volumen de productos pintados tiene destino arquitectónico. Para satisfacer este mercado se emplean mayoritariamente pinturas termoendurecibles de tipo acrílicas y poliéster, cuyas formulaciones ofrecen expectativas (ya comprobadas) de más de 10 años de integridad de película en función del proceso de aplicación, que determina los resultados superficiales y las propiedades de la película de recubrimiento.
Es importante comprender que la aplicación de pinturas requiere de pretratamientos superficiales indispensables, como la limpieza superficial y la generación de capas superficiales de compuestos químicos que actúen, promoviendo la adhesión de la pintura y la protección contra la corrosión.
Podemos clasificar las pinturas por el estado que presentan en el momento de su aplicación:
a) Líquido
b) Polvo
Donde su aplicación puede llevarse a cabo mediante:
1) Soplete aerográfico de baja presión, para pinturas líquidas.
2) Soplete de alta presión sin aire, para pinturas líquidas.
3) Espray electrostático, para pinturas líquidas y en polvo, aplicado mediante soplete
Para completar el proceso de pintado es necesario "curar" la pintura, colocando en el horno los productos, bajo condiciones específicas y controladas de temperatura y tiempo, para que la pintura adquiera su resistencia final por termoendurecido.
Ambas tecnologías obtienen buenos niveles de brillo, dureza, flexibilidad y duración, cumpliendo los requisitos de las especificaciones solicitadas por las normas internacionales para las pinturas citadas.
Los recubrimientos resultantes de aplicar pinturas en polvo, por condiciones de proceso, poseen espesores mayores que los obtenidos de pinturas líquidas, sin que por ello existan ventajas adicionales en la calidad o duración de la película.
Según sus propiedades, las pinturas se pueden clasificar en:
o Esmaltes, si producen una capa lisa y secan con apariencia lustrosa o semilustrosa
o Lacas, si forman una película por evaporación de un solvente
o Pinturas en base de agua si se aplican con facilidad pero tienen una superficie porosa y absorben agua, haciéndolas más difíciles de limpiar que las anteriores
2. IMPRIMACIONES DE CHORRO (BLAST PRIMER)
Se utilizan antes o después del trabajo de taller, normalmente en taller y en condiciones controladas en metales como el aluminio:
Las imprimaciones anteriores al trabajo de taller están diseñadas para un uso en instalación de limpieza por chorro y pintado automatizada. Sin embargo, cada vez más fabricantes las aplican satisfactoriamente mediante rociadores convencionales manuales sin aire o de alta presión. Las más importantes son:
o Tipo I: Butiral/fenólica de polivinilo de dos envases: tetroxicromato de cinc (15-20 mm).
o Tipo II: Epoxi de dos envases: fosfato de cinc o tetroxicromato de cinc (25 mm).
o Tipo III: Epoxi de dos envases (metal de cinc, 10-20mm).
Los tipos I y II pueden ser posteriores al trabajo de taller; algunas pueden tener sólidos de mayor volumen, ofrecen una durabilidad prolongada pero son de secado lento.
Se han de seguir cuidadosamente los ritmos de aplicación del fabricante, sobre todo cuando se van a recubrir con pinturas químicamente resistentes que, por ejemplo, sobre una aplicación generosa de imprimación de chorro tipo I pueden conducir a un fallo entre capas (desconchado). Los revestimientos de metal de cinc de un envase y de silicato etílico de cinc de dos envases están disponibles para usos especiales.
Muy a menudo se especifica como imprimación posterior al trabajo de taller la imprimación anticorrosiva que constituye la primera capa del sistema escogido.
3. PINTURAS CON BASE DE ACEITE SECANTE
Estas pinturas se secan por reacción con el oxígeno del aire. De uso generalizado, tienen una base de aceite vegetal o animal adecuadamente tratado, por ejemplo por calor, y reforzado con resinas sintéticas o naturales. No resisten el ataque químico directo ni condiciones de inmersión.
4. IMPRIMACIONES
Existen dos tipos básicos: productos de secado relativamente lento cuyo uso se limita a la aplicación in situ; y productos de secado más rápido que pueden utilizarse in situ o en taller.
En general, los últimos tienen sólidos de menor volumen. Todos se destinan a sistemas aceitosos; algunos pueden emplearse en sistemas de un envase resistentes a los productos químicos.
Los aglutinantes característicos son:
- Aceite secante
- Alquidos modificados con aceite secante
- Ester epoxídico
- Aceite de uretano
- Resina fenólica modificada con aceite secante
- Entre los pigmentos anticorrosivos típicos están:
- Fosfato o cromato de cinc, con minio y plumbato de calcio, usados todavía en imprimaciones destinadas a un uso in situ. Todos, menos el fosfato de cinc, imponen limitaciones de utilización.
Los espesores de película seca pueden variar entre 25-75 mm, dependiendo del volumen de sólidos, del método de aplicación y de la utilización de servicio.
Capas intermedias
A excepción de los aceites secantes no reforzados, pueden utilizarse todos los aglutinantes indicados en “Imprimaciones”.
La pigmentación es típicamente bióxido de titanio para los blancos y tonos, y pigmentos orgánicos e inorgánicos resistentes a los productos químicos para los colores. Los pigmentos de óxido de hierro micáceo se emplean para aumentar el espesor de película, cubrir mejor los bordes y ofrecer una buena resistencia a la corrosión atmosférica.
Las películas secas tienen un espesor de entre 25-50 mm, dependiendo del volumen de sólidos, del método de aplicación y de la utilización de servicio.
Estos productos están destinados a un uso con acabados aceitosos brillantes y de óxido de hierro micáceo.
Acabados
Los acabados muy brillantes en colores BS 4800 y RAL y los colores difusos de bajo resplandor en pinturas de óxido de hierro micáceo poseen una excelente resistencia a la corrosión atmosférica pero no soportan el ataque químico directo ni la inmersión completa en agua.
Los aglutinantes característicos son alquidos modificados con aceite o uretano, ésteres epoxídicos y fenólicos modificados con aceite.
Los pigmentos son diversos tipos de rutilo bióxido de titanio, pigmentos fotorresistentes coloreados y óxido de hierro o aluminio micáceos.
Los espesores de película seca varían entre 25-50 mm. En este sentido se aplican los mismos criterios que para las capas intermedias.
5. PINTURAS DE UN ENVASE RESISTENTES A LOS PRODUCTOS QUÍMICOS
Todos los productos de esta gama, menos uno, se secan por evaporación del disolvente.
Esta excepción, poliuretanos de curación por humedad, se tratará más adelante.
Se dispone de una amplia gama de formadores de película, de forma característica clorocaucho plastificado, solución copolímeros de vinilo y resinas acrílicas, polímeros de acrilato. Las diferencias entre los productos basados en estas resinas y otros son sutiles, habiendo acumulado durante años los fabricantes individuales una experiencia con uno o dos sistemas de resinas.
Las principales características que tienen en común son una excelente resistencia al agua (incluyendo la inmersión), una buena resistencia a los ácidos inorgánicos y una adecuada resistencia al álcali. Respecto a esto último, los sistemas de dos envases resistentes a los productos químicos resisten mejor un ataque intenso. En teoría, ninguna pintura basada en una de las resinas mencionadas en el párrafo anterior resiste el ataque de ácidos orgánicos,grasas animales, etc., pero existen muchos ejemplos que demuestran que son algo más que adecuadas.
Los fabricantes de las pinturas ofrecerán el asesoramiento necesario para los casos específicos.
Dado que estas pinturas se secan por evaporación del disolvente, forman películas a bajas temperaturas y se secan satisfactoriamente en atmósferas contaminadas. La adherencia entre capas es buena, tanto al principio como en el mantenimiento, pues las resinas siguen siendo solubles en los disolventes utilizados en las pinturas. Por el contrario, la resistencia a los disolventes es relativamente reducida. La resistencia térmica máxima ronda los 65°C.
En este grupo deben incluirse los sistemas de resina acuosos, por ejemplo copolímeros acrílicos de vinilo. Aunque son de reciente introducción (en la última década), prometen mucho sobre todo como imprimaciones de metal. Dado que, más que formar una película simplemente por pérdida del disolvente, se unen por coalescencia, sus propiedades mecánicas son mejores de lo que cabría esperar de una pintura en envase.
En el grupo también se encuentran pinturas resinosas de un envase de poliuretano de curación por humedad. No deben confundirse con los productos que contienen aceite o alquido, “reforzados” mediante la adición de un componente de uretano. Las variedades de curación por humedad se secan como pinturas de dos envases, sufriendo una compleja reacción química en la que la humedad actúa como agente de “curado”.
Una vez curadas, estas pinturas poseen la mayoría de los atributos asociados a las de poliuretano de dos envases. Una ventaja importante es su capacidad para formar películas a bajas temperaturas. Obviamente, esta característica debe aprovecharse con precaución; el agua o el hielo formado en la intersección de la superficie y la pintura disminuirán su rendimiento. Existen disponibles imprimaciones para una aplicación en taller o in situ basada en todos estos sistemas resinosos. Puesto que sus propiedades de inhibición de la corrosión son inferiores a las de las imprimaciones, independientemente del pigmento inhibidor escogido, algunos fabricantes elaboran una imprimación modificada con aceite, de formulación específica para un proceso de pintura de un envase resistente a los productos químicos (a excepción de los poliuretanos de curación por humedad).
Estas imprimaciones no suelen recomendarse para una exposición intensa o condiciones de inmersión. Resultan especialmente útiles para la aplicación in situ. Como pigmento inhibidor se utilizan de un modo generalizado los de fosfato de cinc.
Los espesores de película seca varían entre 25-65 mm, dependiendo del volumen de sólidos, del método de aplicación y de la utilización de servicio.
Capas intermedias
Puede utilizarse cualquiera de las resinas indicadas anteriormente. Estas capas son resistentes químicamente y a la corrosión atmosférica; de hecho, muchos productos patentados se designan como “revestimientos gruesos” y son adecuados como capas intermedias y como acabados.
Los pigmentos de rutilo bióxido de titanio son de uso generalizado para blancos y tonos. Los resistentes químicamente y a la luz se emplean para los colores, utilizándose el óxido de hierro micáceo tanto por su resistencia a la corrosión atmosférica, como por su capacidad para mejorar las propiedades mecánicas de la película de pintura.
Los espesores de película seca de entre 50-100 mm por capa dependen del volumen de sólidos, de las dimensiones y complejidad de la estructura de acero, del método de aplicación, de la temperatura ambiente y de la superficie. Además, la liberación de disolvente es relativamente lenta y limita el espesor, que puede aplicarse de forma segura para evitar que el disolvente quede atrapado formando burbujas o poros.
Acabados
Los acabados se basan en los mismos tipos de resinas utilizados en las capas intermedias, empleándose también el mismo tipo de pigmentos. Cuando los acabados se venden específicamente para este fin, presentan una mejor resistencia a condiciones de exposición intensa y al ataque químico que los productos de doble función. Están disponibles acabados muy brillantes.
Pueden elaborarse muchos colores BS 4800, si bien la necesidad de resistencia química descarta algunos. Los espesores de película seca varían entre 25-100 mm por capa. Su rendimiento se rige por las consideraciones apuntadas en “Capas intermedias”.
6. PINTURAS DE DOS ENVASES RESISTENTES A LOS PRODUCTOS QUÍMICOS
Estos revestimientos de dos partes forman películas por una compleja reacción química, dependiente de la temperatura. La mayoría de los productos no pueden utilizarse a temperaturas ambiente y a superficies inferiores a 10°C, aunque unos pocos son capaces de una “curación” a 5°C. Es importante diferenciar entre el secado de la película y la consecución de su resistencia química total; denominándose al proceso “curación”.
Una vez concluido, los revestimientos son tenaces, resistentes a la abrasión y con una gama muy amplia de ácidos, álcalis, aceites y disolventes, incluso totalmente sumergidos. Los intervalos entre las capas pueden ser críticos, sobre todo con uretanos de dos envases, consistiendo la principal dificultad en asegurar una buena adherencia entre capas.
Imprimaciones
Existe disponible una amplia variedad para uso en taller e in situ. La mayoría solo son adecuadas como imprimaciones posteriores al trabajo de taller. Se emplean en pinturas resistentes a los productos químicos tanto de un envase como de dos.
El pigmento anticorrosivo más utilizado es el fosfato de cinc.
Los aglutinantes típicos son:
- Epoxi de dos envases
- Uretano de dos envases.
Se obtienen espesores de la película seca de entre 25-75 mm, dependiendo del volumen de sólidos, del método de aplicación y de la utilización de servicio.
Capas intermedias
Estos productos se utilizan con acabados de alto rendimiento de uno o dos envases.
Los aglutinantes típicos son:
- Epoxi de dos envases
- Uretano o acrílico de uretano de dos envases
- Epoxi de curación con isocianato
- Epoxi: alquitrán
- Epoxi: brea
- Alquitrán o brea uretano.
La pigmentación bióxido de titanio es de forma característica en blancos y tonos, con pigmentos resistentes a la luz y a los productos químicos. Para mejorar la formación de película, la resistencia a la corrosión atmosférica y las propiedades mecánicas, se emplea el óxido de hierro micáceo, que facilita además el recubrimiento.
Los espesores de la película seca están influidos por los mismos criterios que las imprimaciones. Varían entre 75-200 mm.
7. REVESTIMIENTOS PLÁSTICOS
Se pueden obtener protección contra los ácidos, álcalis, líquidos corrosivos y gases en general, uniendo una lámina gruesa de plástico o goma a las superficies de metales como el acero. Entre los materiales que se emplean para esta aplicación se encuentran la goma, el neopreno y el cloruro de vinilideno. Para hacernos a la idea, un espesor de unos 3 mm constituye una barrera eficaz para proteger al metal de la corrosión.
El único pero que tienen estos materiales es el elevado precio. Lo que hace que su uso no esté tan extendido como en un principio cabe esperar. Aún así, son comunes en industrias como la química, por ser medios altamente corrosivos.
Estos recubrimientos se aplican en forma adhesiva sobre todo para proteger estructuras metálicas enterradas.
Unos de los polímeros más estables para dichos recubrimientos y válidos para una amplia gama de medios químicos son el tetrafluoretileno o teflón. Siendo capaz de resistir medios tan corrosivos como aquellos que contienen ácidos concentrados en ebullición, como HF, H2SO4 y HNO3, así como álcalis concentrados y en ebullición como el Cl2 gaseoso y solventes orgánicos hasta los 250 ºC.
Pese a los buenos resultados en dichas condiciones, existen ciertos compuestos con los que reaccionan. Concretamente con el flúor elemental y el sodio en fusión. También hay que añadir que a temperaturas superiores a 200 ºC se inicia una descomposición lenta en contacto con HF, hidrocarburos fluorados, produciendo una mezcla de gases tóxicos por el calor generado durante las operaciones de mecanizado.
Otro factor a tener en cuenta, es el hecho de que tiende a deformarse ante esfuerzos, además de la difícil tarea que supone unirlo a cualquier superficie debido su carácter inerte.
Este material es usado en empaquetaduras y válvulas de diafragma.
8. REVESTIMIENTOS ANTIADHERENTES
Los recubrimientos antiadherentes impiden la adhesión de líquidos a superficies. Las capas de recubrimiento adherente se caracterizan por su tensión superficial mínima. Debido a esto las sustancias líquidas son repelidas por la superficie en lugar de adherirse a ella y forman muchas gotas. Hay dos tipos de recubrimientos – unos cuya estructura posee esta cualidad (microestructura - efecto Lotus) y otros que tienen una estructura altamente no polar-. Una manera de influir en la humectación, especialmente de plásticos, es mediante un recubrimiento a través de plasma. Los recubrimientos antiadherentes implican siempre un aumento del ángulo de contacto de la superficie de un líquido con otra superficie.
Los recubrimientos antiadherentes han sido ampliamente extendidos en la industria arquitectónica, del automóvil y la marina. Numerosos recubrimientos evitan que se adhieran organismos marinos a los cascos de los barcos por ejemplo, con la ventaja de que no contienen metales pesados que se acumulan en el medio ambiente.
La capacidad antiadherente, se debe a la energía libre de la superficie del recubrimiento. Según el grado de energía libre, adquirirá más o menos capacidad de interaccionar con otros materiales. Los materiales orgánicos tienen una energía libre típica entre 1 y 80 mJ/m2. Hidrocarburos como el polietileno y el polipropileno son válidos para estos tipos de recubrimientos, además de tener un coste bajo. El problema: no son lo suficientemente solubles en la película del recubrimiento.
Otros factores a tener en cuenta son que se oxidan con cierta facilidad y pierden sus propiedades antiadherentes con bastante rapidez en recubrimientos de uso exterior.
Otro grupo importante son los hidrocarburos halogenados que presentan buena resistencia química. Ejemplo de ellos son los clorados y los florados, como el vinil-fluoruro, tetra-fluoroetilen, y así un largo etcétera.
En los últimos años se han ido desarrollando nuevos recubrimientos compuestos, como el níquel químico PTFE, con unas excelentes propiedades.
La incorporación de micropartículas de teflón en la matriz de un recubrimiento de níquel químico, mejora las propiedades de lubricación del mismo. Estas partículas de teflón se distribuyen uniformemente por toda la matriz del níquel, con una proporción que puede oscilar entre un 10- 20% en volumen:
El Teflón o PTFE (politetrafluoretileno) es un termoplástico de gran estabilidad, compuesto como mínimo por 20.000 monómeros del tipo C2F4 unidos en largas cadenas lineales, que tiene el coeficiente de fricción más bajo de todos los polímeros (0,05). Las excelentes propiedades de antiadherencia son consecuencia de la facilidad que tienen las cadenas moleculares de deslizarse unas sobre otras cuando están sometidas a una tensión cizallante. El níquel químico PTFE tiene como principal característica la obtenición de una matriz relativamente dura con un elevado poder autolubricante y a la vez, una buena corrosión a la corrosión.
La resistencia a la corrosión del níquel químico PTFE es elecada debido a su restructura amorfa. La capa de Níquel PTFE que puede oscilar entre 5-10 micras, se deposita sobre una capa de níquel químico de alto contenido en fósforo de unas 10-15 micras. Esta capa dúplex de un espesor totalmente uniforme, tiene una elevada resistencia a la corrosión 500 a 1000 horas en el ensayo de niebla salina, cosa que podemos observar en la tabla siguiente:
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