Secantes Para Pinturas Transmitidas Por Agua


Ideas, conceptos, definiciones,

Si googlean encontrarán información muy variada e importante acerca del tema aquí escrito, la diferencia es tal vez que en este blog digerirás mas rápido estas ideas, conceptos y definiciones de lo que es un secante para pinturas.

Un secante es un compuestos organometálico, que pertenece a la clase de jabones y es soluble en solventes orgánicos y resinas, ejemplo de éste jabón metálico es el etilhexanoato de cobalto, [CH3(CH2)3CH(C2H5)COO]2Co.  Se emplea para promover o acelerar el secado al aire de pinturas al aceite, en medio solvente, (resinas alquidicas), obteniéndose en un tiempo apropiado una película sólida.

En resumen tenemos dos factores importantes para obtener la capa o película de pintura solida:

A: Un proceso físico : En donde ocurre la evaporación del solvente y

B: Reacción Química:  Reacción de polimerización por auto-oxidación.

Que ha ocurrido ? pues se ha producido el entrecruzamiento oxidativo del sistema ligante, catalizado por el catión metálico del secante. No obstante para alcanzar la óptima eficiencia catalítica el secante debe tener una buena compatibilidad y solubilidad en el el sistema ligante que polimeriza.

Ahora hablemos en plural... Los secantes viene siendo usados desde décadas en pinturas preparadas con resinas alquidicas de bajo contenido de sólidos con altos niveles de solventes orgánicos e inorgánicos (mineral spirits). La reducción de VOC  en pinturas es una de los principales avances para favorecer nuestro medio ambiente.

Ahora existen resinas alquidicas con alto contenido de sólidos y emulsionables en agua y vienen siendo usadas con éxito en pinturas con bajo VOC .

Proceso de secado de una Pelicula de Pintura alquidica El “proceso auto-oxidativo”    de las pinturas trasmitidas por agua, (waterborne), es similar al proceso de secado de las pinturas ricas en solvente. Esta etapa del proceso de secado afecta significativamente la dureza de la película.

Resinas de este tipo tienen bajo contenido de solventes y bajo peso molecular caracteristicas importantes para reducir la viscosidad  y demuestran alta reactividad hacia la auto-oxidación y esto último, es necesario, para compensar el bajo peso molecular de la resina. Muchas de las pinturas waterborne son basadas en resinas alquidicas, ya sea emulsionadas en agua o soluciones tipicamente coloidales en fase acuosa.

Formación de la  película. Sin la accion de los secantes, el proceso de entrecruzamiento, (autoxidación), seria muy lento. la capa de pintura aplicado a cualquier sustrato podria secar sólo después de algunos días o meses. Con secantes la formación de una pelicula firme, dura va acompañada de tiempos cortos de secado, minutos u horas después de la aplicación. Muchos de los catalizadores que se usan como secantes de pintura estan basados en metales de transicion como el cobalto. El octoato de este metal es el catalizador de secado mas activo a temperatura ambiente. Sin embargo, otros secantes juegan un rol fundamental en la dureza de película y perfomance. El octoato de cobalto es un catalizador redox, contribuye a la activación de oxigeno en la formación de peróxidos, debido a su caracteristica multivalente asociado al doble enlace aumenta la suceptibilidad de oxidación. Muchos secantes carboxilatos son soluciones estabilizadas en mineral spirits, aquí en mi Peru, se le conoce como Varsol

Los principales metales para secantes son Cobalto, Zirconio, Calcio, Stroncio, Magnesio  seguidos del Zinc, Bario, Cerio, Litio, Bismuto y Vanadio. Los secantes combinados de plomo y cobalto eran los mas importantes. El Plomo ha sido reemplazado en gran parte por alternativas menos tóxicas. Los metales pueden ser divididos en dos grupos:

Secantes activos: promueven a temperatura ambiente la captura de oxigeno, la formación de peróxidos y su descomposición. A temperaturas elevadas algunos otros metales como el bismuto, presentan esta actividad catalítica pero son inefectivos a temperatura ambiente

Secantes auxiliares. Sólo ayudan a mejorar la actividad de los secantes activos, durante el proceso de secado de profundidad o de fondo en ingles se les denomina “through driers”

Esta división podría ser considerada arbitraria ya que existe una gran cantidad de coincidencias entre estos.

Propiedades Caraceristicas de Principales Cationes Secantes

Cobalto: Es sin duda, de todos los metales, el más importante y más usado. Es un catalizador de oxidación y por tanto actúa como un secante de superficie. Usado solo sin combinarse puede tener tendencia a causar superficies rugosas, por ello para obtener un secado uniforme se le usa en mezcla con otros secantes tal como el de manganeso, zinc, calcio, plomo. En tintas de impresión, donde el rápido apilamiento de impresos hace necesario un secado sumamente eficaz y rápido son útiles los secantes de cobalto. Debido a su gran actividad deben de preferencia adicionarse al final de todo proceso. Por otro lado el fuerte color rojo-violeta del cobalto puede afectar el color de la pintura liquida si es usado en altas concentraciones.  Sin embargo, el color de la capa de pintura seca es fuertemente afectada.

Sin embargo hay otras opiniones que textualmente dice: El cobalto no decolora pinturas blancas. Se conoce también que el color azul violeta del cobalto contrarresta el amarillo de los aceites y resinas, dando como resultado el realce de la blancura de la pintura.

Manganeso: El Manganeso es tambien un secante activo -oxidante- sin embargo menos efectivo que el cobalto. Como un acelerador de polimerizacion de acabados horneables es mas efectivo que el cobalto. El manganeso no es recomendable usarlo en pinturas blancas ya que afectan el color, casi nunca son usados solos, El cobalto es el secante primario de bastante uso con el manganeso que actua como modificador. Cuando se usa manganeso como secante se obtienen capas de pintura o peliculas duras con buen brillo.

Calcio: El calcio es usado con muy buenos resultados junto con cobalto y zirconio y promotores de secado bajo adversas condiciones de clima, bajas temperaturas y alta humedad. Aumentan la estabilidad de pinturas expuestas a prolongados periodos de almacenamiento. Ayudan a mejorar la dureza y a reducir la formacion de piel y grietas. Es usado también como pigmento humectante y agente de dispersion.

Estroncio: El estroncio es uno de los candidatos para sustituir al plomo. Responde bien bajo adversas condicones del clima y promueve enteramente el secado. Comparado a otros candidatos para remplazar al plomo, tal como zirconio o el estroncio, tiene la ventaja de mejorar la estabilidad al almacenaje y las mas baja tendencia al efecto gel de las pinturas.

Zirconio:Los secantes fabricado con este metal, son los mas aceptados para remplazar al plomo, mejora de “cabo a cabo” el proceso de secado por su habilidad de formar enlaces coordinados con los grupos hidroxilos y carboxilicos presentes en las resinas o formados durante el proceso de secado, asumiendose tambien que el zirconio forma complejos con el cobalto, lo cual influencia en el efecto catalitico del secante primario, usado en conjunto con cobalto se obtienen excelentes propiedades muy cercanas a la obtenidas por combinacion de cobalto-plomo-calcio. Baja tendencia al amarillamiento y mejor durabilidad es el resultado si se le compara a otros secantes auxiliares.

Aplicaciones: Cuando se usan pinturas alquidicas la combinacion mas ampliamente usada se da con secantes de cobalto-zirconio-calcium, donde el cobalto es conocido como “secante de superficie”. Para mejorar el secado de profundidad, dureza y estabilidad, zirconio y calcio son los mas apropiados. La exacta dosificacion y proporcion depende sobre la composicion de la pintura, de las propiedades requeridas y de las condiciones de aplicacion. Por ejemplo una combinacion de secantes de amplia aceptacion en pinturas alquidicas con bajo nivel de sólidos se expresa como % de metal sobre los sólidos de la resina o ligante:

Secantes para pinturas de altos solidos

Las resinas de sacado al ire en pinturas de altos solidos son de baja peso molecular y la reactividad para la polimerizacion por auto-oxidacion es mucho mas grande, comparadas a las clasicas resinas alquidicas. Mas aun como resltado de su alto contenido de solidos, el espesor aplicado de la pelicula seca es mucho mayor y en consecuencia, las propiedades de todo el proceso de secado es mas crítico comparado con sistemas con bajos solidos.

Un secado y dureza inapropiados, superficie rugosa son las principales deficiencias de los sistemas alquidicos de altos solidos. Estas deficiencias son referidas a la alta reactividad de los ligantes que permite un rapido secado solo en la superficie, lo cual impide la penetracion del oxigeno, enteramente a través de la pelicula de pintura. Por esta razon el sacado de la superficei debe ser controlado, permitiendo al oxigeno saturar por completo la capa de pintura y permitiendo tambien el entrecruzamiento total en la profundidad de la pelicula. Un correcto balance entre la efectividad del secante referido al secado de superficie (cobalto) y los auxiliares de secado o de profundidad es la principal importancia.veamos el siguiente ejemplo:

Zonas de accion de secantes primarios vs los auxiliares o de fondo

Secantes para pinturas waterborne

Pinturas waterborne han sido introducidas primeramente presentandose como pinturas amigables del medio ambiente, con bajas emisiones de solventes, manteniendo excelente rendimiento en lo que se refiere a flujo, nivelacion, adhesion, brillo y una pelicula atractiva

El secado tiene lugar fisicamente por la evaporación del agua, solventes y subsecuentemente la polimerzacion oxidativa, Sin embargo en este caso la velocidad de evaporacion del agua esta sujeta a la humedad relativa: alta humedad en las condiciones del clima significa baja velocidad de evaporacion y mayor tiempo de secado donde los secantes no pueden evitar esta dependencia. Es muy importante reconocer el cambio en la polaridad durante el secado. El secante debe ser compatible con la pintura liquida. Una alta polaridad es mucho mejor en el secado de la pelicula, que si hubiera apolaridad.

Registros de secado y dureza ASTM D5895-96 y DIN 53157 respectivamente, son los instrumentos mas ampliamente usados para este proposito.

Definiciones:

Polaridad: Tendencia que tiene una molécula a ser atraída o repelida por una carga eléctrica positiva o negativa: la polaridad es debida a la colocación asimétrica de los átomos alrededor de un núcleo, la molecula del agua es una molecula polar.

Siccativation: fenómeno de oxidación muy lenta de ácidos grasos insaturados contenidos en las resinas alquidicas que en presencia de oxígeno del aire, forman hidroperóxidos y enlaces covalentes entre las cadenas de ácidos grasos (reticulación). Este proceso puede ser acelerado por la presencia de agentes de secado,.por ejemplo, sales orgánicas de cobalto. Analisis con yodo proporcionan información sobre el número de dobles enlaces.

References :

  1. J H Bieleman, Ed. in “Additives for Coatings”, Wiley-VCH, Weinheim, New York, 2000, chapter 7.1

  2. M Fabrizio, internal report ATO B.V., P.O. Box 17, 6700 AA Wageningen, Neth., January 2001

  3. J H Bieleman, Fatipec Brussel 1996, Congress proceedings book A, p. 112

  4. Company brochure, Patcham http://www.patchamltd.com

Follow ATodoTren on Twitter

Etiquetas: , , , , , , ,

5 comentarios to “Secantes Para Pinturas Transmitidas Por Agua”

  1. Carlos Guerrero Says:

    Excelente información, felicidades y gracias!!!

  2. Charly Love Says:

    Muy interezante e ilustrativo gracias buen articulo

Por Favor deja un registro de tu visita o Dejame un comentario

Por favor, inicia sesión con uno de estos métodos para publicar tu comentario:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s


A %d blogueros les gusta esto: