05/06/2011

Fabricación de Pinturas

INTRODUCCION
                                                           
Los recubrimientos de superficies se han venido utilizando durante miles de años con un incremento gradual de su consumo a medida que la civilización se ha ido desarrollando. En la prehistoria, la pintura se limitaba casi exclusivamente a la decoración de cavernas.   
            Los antiguos aplicaban recubrimientos a sus barcos, utensilios, instrumentos musicales, armas momias, templos y palacios con una gran variedad de pigmentos y aglutinantes, algunos de los cuales se siguen utilizando hoy en día 
Los pigmentos blancos eran blanco de plomo y tierras blancas naturales, tales  como la arcilla. El yeso y el blanco de España. Los pigmentos negros eran carbón, negro de humo, carbón animal, grafito natural y polvo de carbón, y entre los pigmentos amarillos había ocres, oropimente polvo de oro y litargirio. Como pigmentos rojos se utilizaban óxidos de hierro, minino, cinabrio y tintes rojos naturales sobre bases diversas. Tenían gran numero de azules, tales como el azul de Egipto, lapislázuli (ultramar), carbonato de cobre e índigo. Entre los verdes estaban la tierra verde, malaquita, cardenillo y tintes naturales, entre los aglutinantes se encontraban la goma arábiga, la cola, los huevos. la gelatina, la cera de abejas, la pez (      ), la goma laca, grasas de animales y savias de diversos árboles, así como aceites secantes.
            A través de la Edad Media y aun después de haber empezado la era industrial el volumen de pinturas fabricadas era mínimo comparado con el de ahora, a  -causa del bajo nivel de vida de la gran mayoría de los habitantes del mundo. En la América colonial, la pintura era considerada un lujo. Una casa pintada en aquellos días era una señal de considerable distinción, ya que la clase baja y la clase media vivían en casas de troncos o tablones aserrados a mano, sin pintar.
            Hasta que la s primeras fabricas de pinturas y barnices fueron puestas en Marcha en el siglo XIX, los pintores tenían que elaborase las pinturas ellos mismos
Convirtiendo pigmentos en líquidos por medio de toscos molinos. Un tipo de molino consistía en una bola de piedra que rodaba de un lado a otro contra otra piedra
La formulación era entonces casi un arte. Los pintores guardaban sus limitados conocimientos, que habían obtenido lenta y pacientemente a lo largo de pruebas y errores, y estos conocimientos pasaban oralmente de padres a hijos a través de generaciones. En los comienzos del siglo XIX la técnica de la pintura era aun bastante elemental, La primera fabrica de albayalde ( ) de los Estados Unidos se  Construyo en Filadelfia en 1804, y la primera planta de barniz apareció alrededor de 1815, aunque la fabricación de pinturas preparadas no comenzó hasta 1867. Estos fueron, realmente. los comienzos de la moderna industria de la pintura. Las pinturas eran generalmente de baja calidad, ya que la técnica de la industria era todavía muy limitada y los químicos y laboratorios de investigación eran, por entonces desconocidos. Alrededor de 1900, los fabricantes de pinturas empezaron a emplear químicos tratando de hallar el modo de producir pinturas y barnices de mejor calidad. Desde aquellos primeros días del siglo XIX la historia de la industria de la pintura ha ido en constante y acelerado crecimiento en tecnología, así como en la cantidad de los artículos vendidos.

Materias primas

           
Los ingredientes de los recubrimientos de superficies se conocen en la industria de la pintura como “materias primas”. Muchos de ellos son naturales, y se emplean sin cambios químicos , pero deben lavare, molerse, filtrase, combinarse o ser sometidos a otros procesos para darles las propiedades necesarias y la uniformidad requerida. Algunas de las denominadas materias primas se fabrican mediante largos y costosos  procesos químicos y físicos que requieren grandes invenciones e instalaciones de plantas y equipos. Las materias primas se pueden dividir en las cuatro clases fundamentales siguientes: pigmentos, disolventes, aglutinantes y aditivos. Los pigmentos son sólidos finamente divididos de diversos colores utilizados para proporcionar el color, poder cubriente, consistencia, cuerpo, duración y otras propiedades a la pintura. Los aglutinantes son aceites, resinas y plastificantes, que contribuyen a la formación de la película protectora. También se les denomina formadores de película o filmógenos, ligantes, vehículos sólidos y vehículos no volátiles. La palabra “vehículo” se refiere a toda la parte liquida de los recubrimientos de superficies, sean volátiles o no. Los disolventes también llamados diluyentes y volátiles, son liquidos que se añaden a la mayoría de los recubrimientos de superficies para hacerlos lo suficientemente fluidos para una aplicación apropiada. Los disolventes se evaporan dejando un residuo de pigmentos y aglomerantes que forman las películas decorativas y protectoras mediante diferentes procesos de secado y endurecimiento. Los aditivos son los materiales empleados en pequeñas proporciones para modificar las características generales de diferentes maneras. Dentro de estos estan los secantes inhibidores de formación de pieles fungisidas y agentes humectantes.

 

PROPIEDADES DE LAS MATERIAS PRIMAS


Pigmentos. Las principales propiedades de los pigmentos son los siguiente: color básico; efectos sobre la viscosidad del vehículo; color secundario; brillo; intensidad; índice volumétrico o factor de abultamiento; poder cubriente; fluidez y homogeneidad; forma de la partícula; sangrado; distribución del tamaño de la partícula; estabilidad al calor, a la luz, a la humedad, a los agentes químicos  y atmosféricos y dispersabilidad.
            Color básico. El color básico pone de manifiesto el color de los pigmentos cuando se dispersan solos en un vehículo. Evidentemente es una propiedad esencial, ya que el primer requisito de cualquier pigmento es que produzca un acabado del tono deseado.
     Color secundario. El tono secundario es una propiedad de gran importancia, principalmente en los pigmentos coloreados y atañe a los tonos que se obtienen cuando se mezclan con otros pigmentos en grandes cantidades. A menudo es muy diferente del que se espera obtener en relación con su color básico.
            Intensidad. La intensidad es un factor importante tanto en los pigmentos blancos como en los de color. Esta propiedad se refiere a el poder colorante cuando se mezcla con otros pigmentos de tono secundario muy diferente. Se determina en los pigmentos coloreados, mezclándolos con blanco en ciertas                           proporciones fijas y en los pigmentos blancos mezclándolos con negro.
          Poder cubriente. El poder cubriente se refiere a la capacidad de un pigmento para cubrir los substratos cuando se incorporan a un medio adecuado y se extiende sobre la superficie en una película de grosor uniforme. El poder cubriente de los pigmentos de tipos diferentes varia ampliamente dependiendo de diversos factores.
        Forma de las partículas. Las partículas de la mayoría de los pigmentos son generalmente amorfas, aunque redondeadas de una manera tosca, ya que en la trituración en húmedo y en seco a la que han sido sometidas pierden las esquinas y los bordes. Algunos pigmentos tales como los polvos metálicos, la mica machacada y los talcos micáceos son de forma plana con una dimensión mucho más pequeña que las otras dos. Esta forma se denomina también laminar en placas o escamas. Otros pigmentos como los talcos aciculares( )tienen forma de aguja con dos dimensiones pequeñas y una considerablemente más larga.
            Distribución del tamaño de las partículas.  El tamaño delas partículas de los pigmentos es otro propiedad importante ya que afecta al poder cubriente, al brillo y a la tersura de la película de los recubrimiento de  superficie. Puesto que la mayoría de las partículas de los pigmentos son mas o menos redondeadas, normalmente su tamaño se establece en función del diámetro medio, medido en micras. Una micra equivale a 0.001mm. El tamaño de las partículas de los pigmentos comerciales caria en una amplia escala cuyo limite superior esta próximo a 44 micras. Las partículas de este diámetro pasan a través de un tamiz de 325 mallas. Muchas de las especificaciones de los pigmentos estipulan una retención máxima del 1-2% en un tamiz de 325 mallas, un porcentaje que se permite, teniendo en cuenta que puede existir algo de suciedad u otras sustancias extrañas. Puesto que muchos recubrimientos son solamente de 25 micras o menos de espesor de película,  los pigmentos que contienen grandes porcentajes de partículas en la escala de 25 micras darán películas rugosas y ásperas. Para producir películas libres de partículas gruesas visibles, se necesitan pigmentos mucho más finos, o se debe reducir el tamaño de los pigmentos más gruesos cuando se dispersan en los vehículos, una operación difícil en la mayoría de los equipos de dispersión usados por los fabricantes de pinturas. Muchos pigmentos patentados más finos son por ejemplo, los negros de carbón y los azules de hierro pueden tener un diámetro medio tan pequeño como 0.01 micras.
            Dispersabilidad.  El tamaño de las partículas, no es el único factor que gobierna la facilidad con que se pueden producir acabados suaves y brillantes mediante los modernos métodos de dispersión de pigmentos. Los procesos de dispersión usados por los fabricantes de pinturas generalmente no disminuyen mucho el tamaño de las partículas individuales; lo que hacen en la mayoría de los casos es romper las aglomeraciones de modo que cada partícula se moje totalmente con el vehículo y se separe de las demás. La facilidad con que los aglomerados de pigmentos se pueden separar mediante la dispersión en los vehículos del recubrimiento, se llama dispersabilidad. La dispersabilidad puede variar ampliamente según los pigmentos. La palabra textura se usa a menudop para describir los efectos de la combinación del tamaño de las partículas, de la aglomeración y de la dispersabilidad.  Se dice que un pigmento tiene buena textura cuando contiene solo partículas primarías .
            Efectos sobre la viscosidad del vehículo. Los pigmentos dispersados en un vehículo aumentan su viscosidad de la misma forma que el cemento y la arena mezclados con agua forman una pasta. Se pueden hacer ciertas generalizaciones con respecto al poder de espesamiento de los diferentes pigmentos.
1.      Cuanto más grande el tamaño de la particular, normalmente se obtiene  menor aumento de la viscosidad.
2.      Los pigmentos de partículas redondeadas producen generalmente menos viscosidad que las formas laminares y aciculares.
3.      Los pigmentos básicos tienden a producir un espesamiento mayor que los pigmentos neutros, debido a que los pigmentos básicos reaccionan con vehículos ácidos. En algunos vehículos muy acídos los pigmentos básicos producen un aumento progresivo de la viscosidad hasta que el material del recubrimiento básico se solidifica en el envasé.
4.      Existen otros pigmentos inorgánico y orgánicos, de tamaños de partículas finas, que causan considerables problemas por el incremento de la viscosidad de los vehículos que los contienen cuando están recién dispersados, y también por el espesamiento que toman mientras están almacenados. Se cree que tiene lugar alguna clase de reacción química o de cambio físico.
Brillo.  Es una propiedad importante el grado de brillo real logrado en un acabado que se espera que tenga el mayor brillo posible. Todos los pigmentos, aún aquellos que tienen buena textura y que se dispersan adecuadamente, tienden a reducir el brillo de los vehículos a los que se incorporan. Se puede obtener un gran brillo cuando el vehículo moja muy bien  el pigmento.
Índice volumétrico o de abultamiento. En condiciones normales de almacenamiento los pigmentos secos contienen un gran volumen de aire entre sus partículas. El volumen especifico en seco de los pigmentos es el volumen del pigmento más el del aire ocupado, por la unidad de peso en condiciones normales de envasado. Este valor es importante para el fabricante del pigmento, ya que le permite calcular el tamaño de los recipientes de transporte pero tiene poca importancia para el fabricante de pinturas al que interesa más el especio ocupado por el pigmento cuando se ha reemplazado el aire por el vehículo. Este volumen especifico en húmedo se conoce como “índice volumétrico o de abultamiento” y esta directamente relacionado  con el peso especifico. El índice volumétrico de los pigmentos es la relación entre el volumen que ocupan estos en la pintura  y su peso. Esta propiedad es importante debido a que los recubrimientos se deben generalmente por litros, pero sus materias primas se compran por kilos .
Fluidez y homogeneidad. En el lenguaje tecnológico de los recubrimiento se superficies estos dos términos tienen casi el mismo significado,  y se refieren a la piel de naranja de las películas cuando la pintura se aplica a pistola, y a las marcas de la brocha cuando se aplica con esta y a otros defectos que se producen con otros métodos de aplicación. El pigmento, el vehículo y la técnica de aplicación pueden afectar a la fluidez, debiendo ser todos adecuados para obtener un resultado satisfactorio. Es mas probable obtener una mala fluides y homogeneidad donde se han empleado pigmentos que tengan forma laminar o acicular, un tamaño de partícula pequeño o una gran influencia sobre la viscosidad o la reactividad.
Sangrado. La mayoría de los pigmentos son completamente insolubles en todos los aceites, resinas y disolventes. Sin embargo, ciertos pigmentos orgánicos tienen una solubilidad limitada en alguno de estos materiales y se conocen como “pigmentos que sangran”. El sangrado se manifiesta tiñendo la capa superior de color claro aplicada a un recubrimiento que contiene el pigmento que sangra. Este defecto se acentúa cuando el recubriendo superior se seca en horno. Aunque lo ideal seria que los pigmentos sangrantes no se utilizaran, a veces es necesario obtener ciertos efectos colorantes que no se pueden realizar con pigmentos que no sangran.
Estabilidad. Calor. Muchos recubrimientos de superficies se secan en estufa a elevadas temperaturas. La tendencia en los acabados modernos es conseguir procesos de cocción más cortos y a temperaturas mas elevadas para acelerar el proceso de secado. Luz. Muchos pigmentos se alteran en mayor o menor grado con la luz.
Humedad. Los pigmentos tienen una utilidad limitada cuando son solubles en agua o hidrolizables, sensibles a las gotas de agua o afectados en cualquier otra forma por la humedad.
Agentes atmosféricos. Tanto el pigmento como el vehículo influyen sobre la resistencia al medio ambiente. Ambos deben tener una elevada resistencia si se quiere que el acabado tenga el mejor brillo y la mejor inalterabilidad de color posible, así como la resistencia a la formación de grietas, resquebrajamientos y formación de escamas y formación de escamas y ampollas. La duración de los pigmentos puede variar mucho según los diferentes vehículos, por tanto siempre se debe especificar el vehículo utilizado.


Aglutinantes

 Una formulación acertada de los componentes de los filmogenos (aglutinantes) de los recubrimientos, se deben tomar en cuenta las características de comportamiento de los diferentes materiales disponibles y productos comerciales específicos de cada tipo con los cuales tiene que trabajar el formulador. Normalmente, se necesitan  mezclas de por lo menos dos, y a veces hasta seis materiales filmogenos para obtener la combinación conveniente de propiedades en el producto acabado. Se debe considerar entre otros factores, la superficie y sus condiciones, el método de aplicación y de secado, el costo y las características generales que se requieren del revestimiento. Algunos filmogenos tales como las resinas duras, proporcionan dureza mientras que otros, como los aceites de secado blando, contribuyen a la flexibilidad, duración y adherencia. En estas combinaciones de resina dura y de aceites secantes blandos se puede decir que las resinas endurecen a los aceites, o los aceites se pueden considerar como plastificantes de las resinas. La palabra plastificar es difícil de definir, pero generalmente, significa hacer mas flexible o mas dúctil .Los aceites no secantes y las resinas blandas también actúan como plastificantes, y deben usarse con los formadores de película que proporcionen dureza. Muchas de las propiedades de los filmogenos son también de los pigmentos, lo cual destaca el echo de que tanto los pigmentos como los vehículos influyen sobre  muchas de las propiedades y características de las pinturas.

            Color. Los colores de los filmogenos existentes hoy en día, varían desde el blanco agua de algunas resinas sintéticas, al marrón oscuro o  negro de las breas y de algunos de los productos resinosos de bajo costo. Los aceites, resinas sintéticas, y algunas resinas naturales, son de coloración de tonos diferentes. Muchos son lo suficientemente claros para usarlos en vehículos para pinturas blancas. Las breas y resinas oscuras se pueden emplear, solamente en recubrimientos muy oscuros.
            Viscosidad con y sin volátiles.   Los formadores de películas varían enormemente en sus características físicas y también en la viscosidad de sus soluciones. Aunque algunos aceites sin tratar y plastificantes químicos son casi tan fluidos como el agua, en las pinturas, se usan los aceites espesados cuya viscosidad puede variar hasta el estado de gel. Las resinas también oscilan desde líquidos bastante fluidos hasta sólidos quebradizos a la temperatura ambiente. Estas diferencia de consistencia de los armadores de película causan problemas a los formuladores de recubrimientos, ya que la viscosidad de estos recubrimientos debe controlarse dentro de unos márgenes relativamente estrechos sin tener en cuenta los métodos de aplicación. Mezclando aceites, resinas y plastificantes de poca viscosidad con los formadores de películas muy espesos y sólidos se consigue reducir esta viscosidad, pero muchas fórmulas no emplean materiales de baja viscosidad y, si lo hacen, normalmente no es suficiente para reducir la viscosidad de la mezcla para una aplicación adecuada. Para alcanzar este punto es necesario, recurrir al uso de los disolventes volátiles, que generalmente disuelven los filmogenos o son compatibles con la composición de los mismos.
            Solubilidad en volátiles. Los materiales aglutinantes difieren mucho en su solubilidad  en los diversos disolventes utilizados. Algunos son solubles en casi todos los disolventes, mientras que otros son solubles solamente en unos pocos. La utilidad de los formadores de películas se puede limitar si solamente son solubles en ciertos disolventes especiales.
            Compatibilidad con otros formadores de película. La compatibilidad significa miscibilidad o solubilidad mutua. Cuando dos o mas filmogenos son completamente compatibles, su mezcla forma un liquido claro y homogéneo. El enturbiamiento es una señal de incompatibilidad. La incompatibilidad produce algunas veces un aumento o disminución excesivo de la viscosidad. Los vehículos para la pinturas deben mantener una viscosidad uniforme después de su fabricación, y debe variar lo menos posible. Puesto que, los vehículos de los recubrimientos están compuestos generalmente de combinaciones de diferentes filmogenos es de desear que cualquier tipo que se considere, sea compatible con tantos otro como sea posible.
            Agentes humectantes para pigmentos. Los vehículos difieren en su capacidad para mojar y dispersar los pigmentos .esta propiedad depende en algún modo, del índice de acidez; los vehículos de índice de acidez moderadamente alto tienden ha ser mejores que aquellos de índice de acidez bajo. La rención superficial y la viscosidad también juegan un papel importante en el mojado. Para el mismo índice de acidez algunos vehículos mojan los pigmentos mejor que otros y ciertos pigmentos se ,mojan mejor en determinados formadores de películas. En la practica los fabricantes de recubrimientos utilizan vehículos que se sabe experimentalmente tienen buena propiedad de mojabilidad y de dispersión como vehículos de la molienda.
            Métodos de formación de películas. El proceso mediante el cual un revestimiento de superficie que es más o menos liquido cuando se aplica al substrato, se convierte en una película dura continua, se conoce por “secado”. La formación de la película tiene lugar mediante diversos mecanismos algunos de los cuales se pueden utilizar en algunos recubrimientos, especialmente si contienen diversos filmogenos diferentes.

Evaporación de volatices. Esta evaporación tiene lugar cuando el recubrimiento contiene líquidos volátiles. Puede ser el único medio de formación de películas con resinas inertes disueltas en disolventes adecuados. La mayoría de las lacas son de este tipo.

Polimerización por oxidación. Es un proceso químico mediante el cual los aceites secantes secan a la temperatura ambiente. Se puede acelerar por cocción, en cuyo caso también puede tener lugar la polimerización por calor
.Polimerización por calor. Muchos filmogenos son termoestables, lo cual significa que se endurecen por la polimerización o por otras reacciones químicas producidas por la cocción. Las resinas amínicas son ejemplos de filmogenos termoestables.
Reacciones químicas diversas. Estos métodos relativamente nuevos de formación de películas se producen añadiendo catalizadores a ciertos materiales resinosos en el momento antes de su utilización, o mezclando resinas que reaccionan unas con otras para formar películas. Son ejemplo de las primeras las resinas epoxi endurecidas con aminas y de las segundas las mezclas de resinas epoxi e isocianato.
            Características de las películas. Bajo este encabezamiento se pueden agrupar todas las propiedades de los recubrimientos de superficies tales como adhesión, tenacidad, flexibilidad, endurecimiento, brillo, fluidez y homogeneidad, que se pueden observar tan pronto como se han secado completamente. La importancia de estas propiedades no deben ser subestimadas. La obtención de unas características iniciales satisfactorias de las películas que es la primera etapa en el desarrollo de una formulación, requiera la selección de los filmogenos en unas proporciones correctas para realizar el trabajo deseado.
            Penetración de superficies porosas. Algunos tipos de pinturas tales como compuestos impregnantes e impermeabilizantes, deben penetrar tan profundamente como sea posible en las superficies porosas en las que se aplican. Otras tales como las primaras manos para interiores de la construcción, deben penetrar lo suficiente para adherirse adecuadamente al mismo tiempo que obstruyen los poros de modo que los recubrimientos posteriores no penetren y tengan por tanto un buen brillo y un aspecto uniforme. La penetrabilidad se puede controlar en gran parte mediante una selección de los aglutinantes. En general, los aceites y las resinas muy polimerizadas que tienen moléculas grandes tienden a penetrar menos que aquellas menos polimerizadas.
            Levantamiento. Cuando los vehículos de las pinturas disuelven o ablandan los recubrimientos sobre los que se aplican, se pueden ocasionar abultamientos, arrugas, ampollas y otras irregularidades de la superficie, que se conoce como levantamientos, y que son muy perjudiciales en casi todos los acabados. En muchos casos se pueden evitar mediante una formulación adecuada de las imprimaciones de los acabados o de ambos a la vez.
            Estabilidad. La resistencia al calor, a la luz, a la humedad, a los agentes químicos y a los atmosféricos es con frecuencia necesaria en los vehículos y varía enormemente de acuerdo con los materiales filmogenos utilizados y con sus proporciones. En los vehículos para esmaltes de alta calidad blancos y de colores claros es importante una inmunidad relativa a la decoloración después de su cocción. Algunos aglutinantes tienen una resistencia extraordinaria al calor y son utilizados en acabados para chimeneas, tuberías de escape de vapor, colectores de vapor y otras superficies sometidas a temperaturas elevadas. En las pinturas de colores claros utilizadas en la construcción, conservación y acabados industriales se necesitan vehículos que posean resistencia a la decoloración por la luz en los diversos grados a la temperatura ambiente. Algunos recubrimientos deben soportar los efectos de una excesiva humedad, acidez, alcalinidad y otros tipos de condiciones químicas. La resistencia a los agentes atmosféricos es otro requisito que deben cumplir las pinturas para exteriores, y en las cuales tanto el vehículo como el pigmento juegan un papel importante.

Disolventes.
Los disolventes volátiles utilizados para reducir los componentes no volátiles a la viscosidad adecuada de aplicación son el torcer grupo fundamental de componentes de los recubrimientos de superficies. Las propiedades generales que deben tenerse en cuenta es la selección de los tipos específicos y de sus calidades para determinadas aplicaciones son, color, velocidad de evaporación, olor, capacidad de disolución, toxicidad, influencia en la viscosidad del vehículo, punto de inflamación e índice volumétrico.
            Color. La mayoría  de los disolventes son de color blanco agua con objeto de que se puedan emplear en pinturas de cualquier colorido. Puesto que en muchos recubrimientos los disolventes son  el componente en mayor proporción, esta propiedad constituye una necesidad importante.
            Olor. Como los disolventes evaporados contaminan el aire a su alrededor como vapor después de que las pinturas han sido aplicadas, los olores de estos gases pueden ser desagradables, especialmente cuando las pinturas se usan en interiores con una ventilación deficiente. Existe una tendencia Asia el uso de los llamados disolventes inodoros en los interiores de la construcción y en pinturas de conservación para hacerlos menos molestos.
            Toxicidad. La falta de toxicidad en estos vapores es aun mas importante que la falta de olor, ya que su toxicidad puede causar enfermedad o una verdadera indisposición a la gente que trabaja con ellos.
            Punto de inflamación. Los valores del punto de inflamación de los disolventes indican las temperaturas atmosféricas a las cuales los vapores entran en ignición por la acción de llamas, chispas estáticas y chispas producidas por golpes de herramientas y equipo eléctrico. Casi todos los disolventes excepto los que contienen cloro son muy inflamables especialmente en forma de vapor.
            Velocidad de evaporación. La velocidad a la cual se evaporan los disolventes en los recubrimientos de superficies una vez aplicados, es una propiedad que limita su utilización, ya que influye sobre la fluidez y la uniformidad, el secado y otras características de comportamiento. Cuanto mas rápido es la evaporación más rápido es el secado y menor la tendencia del recubrimiento a correrse y formar arrugas.
            Poder de disolución. En ciertos productos tales como las lacas, existen disolventes activos, los cuales disuelven por si solos loas filmogenos y disolventes latentes  que no son capaces de disolver por si solos estos materiales, pero si lo hacen cuando se usan con disolventes activos y producen soluciones en la misma proporción de sólidos que aquellos que contienen solamente disolventes activos para la misma viscosidad. Existen disolventes denominados “diluyentes” que no disuelven los formadores de películas, pero pueden tolerarse en diversas proporciones con disolventes activos y latentes para abaratar el costo de la composición.
            Efectos sobre la viscosidad del vehículo. Las soluciones de ciertos formadores de películas varían mucho en el contenido de sólidos con la viscosidad de aplicación, dependiendo de los disolventes usados.
            Índice volumétrico. Los disolventes, así como los formadores de película, varían algo en densidad. Solamente en circunstancias especiales el índice volumétrico influye sobre la elección de los disolventes. En la mayoría de los casos las características generales de los disolventes son mucho más importantes  que las moderadas diferencias de densidad.


Principales disolventes.
           
Hidrocarburos. Los hidrocarburos que se pueden encontrar en  los disolventes comercialmente obtenibles se pueden dividir en las tres clases siguientes:1) hidrocarburos cíclicos no saturados (hidrocarburos aromáticos de la serie del benceno), tales como benceno, tolueno, xileno (orto, meta, para), etil benceno, isopropil benceno y otros derivados alquilicos del benceno como el metil, propil y butil benceno. 2) los hidrocarburos cíclicos saturados (naftalenos), tales como el ciclopentano, ciclohexano, y  sus derivados alquilicos, principalmente de di- y trimetilo, etilo y butilo. 3) los hidrocarburos saturados de cadena abierta (parafinas o alifáticos). Estas tres clases de hidrocarburos tienen como común denominador el hecho de que todos ellos se encuentran en mas o menos proporción en los crudos de petróleo o se forman durante el proceso de refinado. El primer grupo, los aromáticos, también se encuentran en el alquitrán de hulla. Por lo general, los aromáticos tienen una mayor capacidad disolvente, en segundo lugar los naftalenos y las parafinas las que menos.
            Disolventes oxigenados. Según su nombre indica, comprenden aquellos disolventes que contienen oxígeno en sus estructuras originales además del carbono y el hidrógeno, los dos constituyentes exclusivos de los hidrocarburos. A diferencia de los hidrocarburos, muchos de los cuales se encuentran en la naturaleza y solamente requieren una separación y purificación, los disolventes oxigenados, son casi sin excepción fabricados por diferentes procesos químicos, muchos de los cuales se basan en la fermentación de granos y molasas, o en la síntesis a partir de hidrocarburos no saturados. Entre estos disolventes están los alcoholes, cetonas y esteres.
            Terpenos.  Los compuestos químicos conocidos como terpenos forman la base de un importante grupo de disolventes usados en la industria de las pinturas. Los terpenos requieren un estudio aparte, ya que todos se obtienen comercialmente de la resina de pino y consisten en hidrocarburos, alcoholes, cetonas y esteres. Trementina. La trementina se puede obtener comercialmente en dos tipos, de goma y de madera. La trementina de goma se destila de la resina de los pinos vivos y consiste en alrededor de un 65% de alfa-pineno, 30% beta-pineno, y pequeños porcentajes de diversos terpenos. La trementina de madera se obtiene de los troncos de los pinos secos. Contiene alrededor de un 80 asta % de alfa- pineno, constituyendo el resto diversos terpenos. Estos troncos se trocean extrayéndose la trementina, aguarrás y la colofonia.
PODER CUBRIENTE Y COLOR
           
Proceso de cubrimiento. Cuando un recubrimiento no cubre completamente el substrato al cual se aplica, lo que realmente sucede es que la luz incidente penetra en la película, pasa a través de ella, se refleja en el substrato, atraviesa otra vez la película, cruza la interfase aire-película y llega al ojo del observador. Los pigmentos del recubrimiento cubren por reflexión, refracción, difracción o absorción de la luz incidente. Las escamas metálicas y los pigmentos coloreados cubren por reflexión y absorción. Los pigmentos negros cubren principalmente por absorción de todas las longitudes de onda. Los pigmentos coloreados más o menos transparentes cubren mediante los cuatro procesos. Reflejan, refractan, difractan y absorben los rayos de luz en diversas proporciones, dependiendo de cada pigmento particular. Los pigmentos blancos cubren por reflexión, refracción y difracción con poca absorción. Los pigmentos deben tener índices de refracción mucho más altos que la proporción aglomerante de la película para recubrir por refracción y reflexión.
            Colores de sólidos y líquidos. Para observar el color es necesaria la luz. Todos sabemos que el color se ve mejor a plena luz del día. A medida que cae la tarde el color se hace cada vez más indistinguible hasta que se alcanza un punto en el cual los objetos parecen negros o grises. Cuando la luz choca con un objeto parte se refleja y parte se absorbe. Las superficies blancas y con colores claros tienden a reflejar la luz y  absorber muy poca. Cuanto mas oscuros son los objetos, menos luz reflejan y más absorben. Los negros reflejan muy poca luz y absorben casi toda ella.

Pigmentos blancos.
            Muchos recubrimientos coloreados de diversas tonalidades, incluyendo el negro, contienen porcentajes variables de pigmentos blancos cubrientes o cargas. Los tipos principales de pigmentos blancos usados para las pinturas son los siguientes.
Pigmentos cubrientes: pigmentos de titanio, de oxido de cinc, de plomo, de Sulfuro de cinc y Oxido de antimonio.
Cargas: Carbonato de calcio, Silicato de magnesio, Sílice, Caolín. Sulfato de bario. Sulfato cálcico y Mica.
            Todos estos pigmentos se hallan a disposición de los fabricantes de una forma relativamente pura.
            Pigmentos de oxido de titanio: Estos fueron introducidos por primera vez en la industria de las pinturas alrededor de 1920 y, por tanto se encuentran entre los pigmentos blancos más modernos.
            Pigmentos de oxido de cinc: Se remontan al final del siglo XVIII. Su ingrediente básico, el oxido de cinc (ZnO), se produce por una oxidación del metal de cinc en un horno (proceso francés) o directamente del mineral, también en un horno (proceso americano). Los numerosos tipos obtenidos difieren en color, tamaño de partícula, y en la absorción de aceite. Algunos son óxidos de cinc bastante puros, otros contienen barias cantidades que van hasta un 50% de sulfato de plomo básico.
Pigmentos de plomo: Existen tres pigmentos de plomo normalmente usados en las pinturas, carbonato básico de plomo blanco, sulfato básico de plomo blanco y silicato básico de plomo blanco.
            Pigmentos de sulfuro de cinc: Los pigmentos de sulfuro de cinc se introdujeron en la industria de la pintura alrededor de 1850. Tenían mejor poder cubriente que cualquiera de los pigmentos blancos entonces disponibles y por esta razón la demanda y producción se incrementó rápidamente hasta que aparecieron los pigmentos de titanio en gran volumen. Desde entonces su uso ha decrecido, ya que son inherentemente más caros que los pigmentos de titanio sobre la base de poder cubriente. Existen dos tipos principales: el litopón y sulfuro de cinc puro.
            Oxido de antimonio: El oxido de antimonio (Sb2O3) se produjo por primera vez en 1920. Su uso principal es para pinturas ignífugas, particularmente cuando éstas contienen cloruro, Con el calor, se forma el cloruro de antimonio, el cual tiene un efecto extintor sobre el fuego.
Extendedores o cargas. Son pigmentos blancos con un índice bajo de refracción de diversos tipos de compuestos. Mediante el uso adecuado de las propiedades físicas de las diversas cargas las pinturas se pueden mejorar. Los principales tipos de pinturas que mejoran sus características funcionales mediante el uso de cargas, son las pinturas de construcción y de conservación tales como las pinturas para exteriores de viviendas y edificios, brillantes para interiores, semibrillantes, ligeramente brillantes y particularmente las pinturas mates para paredes. Estas pinturas son las que se producen en mayor volumen y las más solicitadas por el individuo medio que no está relacionado con la industria de la pintura.
            Carbonato de calcio: Es el pigmento más ampliamente usado para cargas.
El carbonato de calcio amorfo se encuentra en la naturaleza en grandes cantidades.
            Silicato de magnesio: Esta carga se utiliza mucho en la industria de las pinturas. Se conoce también como talco o asbestina.
            Sílice: Es un polvo de tacto áspero de una naturaleza muy abrasiva y difícil de dispersar. Se decolora mucho cuando se muele con molinos de bolas de acero o de rodillos. Se usa principalmente en cargas para madera.
            Caolín: Se encuentra en la naturaleza y se denomina también arcilla; es un pigmento hidrofilito. Se consume en cantidades importantes en recubrimientos de papel y en aparejos para metales, a fin de proporcionar un chorreado con arena facil o como base para pigmentos de lacas.
            Sulfato de bario: Esta carga que se halla en su forma natural se le conoce como barita. Se produce también químicamente y en esta forma se le conoce por blanco fijo ambos son casi puros.
            Mica: Las pequeñas cantidades de mica mejoran mucho la duración de las pinturas para exteriores aunque sus partículas dan a la superficie de la pintura unos detalles brillantes que no son convenientes. Tienen una alta resistencia dieléctrica y resistencia al calor, lo cual la ase útil para recubrimientos ignífugos(que disminuye o anula la combustibilidad de los cuerpos) y aislantes y para recubrimientos resistentes a los agentes químicos y a la humedad.



PIGMENTOS NEGROS Y GRISES  
            Algunos de estos pigmentos negros son los negros de carbón fabricados por procesos especiales, los negros vegetales, los negros orgánicos y el sulfuro de antimonio.
            Negros de carbón: Generalmente se puede denominar así a cualquier material que sea negro debido a la presencia de carbón.
            Negros de humo: Se producen quemando creosota u otro tipo de aceites ricos en hidrocarburos en recipientes de acero fundido alojados en  hornos de ladrillo refractario. Por medio de ventiladores, se introducen en el horno cantidades reguladas de aire. Estos ventiladores no solamente abastecen el aire para la combustión incompleta, si no también sirven para extraer las partículas de carbón y transportarlas a cámaras colectoras. Aquí los negros de humo se depositan por gravedad.
            Negros de huesos: Estos  se conocen también como negro marfil y negro animal, se fabrican, carbonizando huesos. En primer ligar los huesos se extraen con vapor para eliminar las materias aceitosas y grasientas. A continuación se machacan y se calientan en ausencia de aire para calcinar el resto de la materia orgánica, el carbón así obtenido se muele mecánicamente. Tienen un alto contenido en ceniza. El carbono comprende solamente del 12 al 23%. Los ingredientes principales de las cenizas son fosfato, calcilo y carbonato calcico. Debido a su bajo contenido en carbono tienen poco poder de coloración y debido a su granulocidad tienen poca absorción de aceite.
            Cargas grises: Son pizarras molidas y son en gran parte silicatos aluminicos con pequeñas cantidades de magnesio, calcio y hierro, en forma de óxidos, silicatos y carbonatos. Se usan como diluyentes, emplastesedores, compuestos para calafatear, imprimaciones y otros recubrimientos de superficie en los que se necesitan propiedades especiales.

PIGMENTOS VERDES Y AZULES
            Todos los azules y verdes que se venden actualmente son colores químicos algunos producidos por precipitación de soluciones acuosas y otros mediante reacciones por calor. Los azules y verdes naturales tales como lapislázuli y verde tierra, han caído en desuso hace tiempo a causa de no poder competir con los modernos pigmentos sintéticos.
            Azules de hierro: Son los pigmentos azules mas comúnmente usados a causa de su bajo costo y de sus características generales satisfactorias cuando se usan apropiadamente. Se denominan algunas veces como azul Prusia o azul de Milory. Los azules de Prusia se caracterizan por un intenso tono negro y un matiz azul verdoso brillante. Los azules de hierro tienen una resistencia a los ácidos bastante elevados, pero su resistencia a los álcalis es baja.
            Pigmentos de ftalocianina: Se introdujeron alrededor de 1935. Hasta la llegada del azul de ftalocianina era casi imposible la formación de las pinturas en azul pastel con un adecuado grado de resistencia a las exposiciones exteriores. También había una gran necesidad de un pigmento verde brillante y resistente,  que fuese inalterable a la luz en los tonos pastel. Se pueden obtener  verdes mezclando azules e incluso negros con pigmentos amarillos.
            Azul ultramar:  es un pigmento inorgánico que contiene sosa sílice, alúmina y sulfuros en diferentes proporciones. Se hace ahora sintéticamente, pero primitivamente fue un producto natural derivado del mineral lapislázuli, una piedra semipreciosa que se ha venido usando en joyería y en decoración desde los tiempos más remotos. El azul ultramar al que se le adiciona un material estabilizador, tal como el caolín calcinado que reacciona con la cal existente liberada, se utiliza mucho en la coloración del cemento
            Verdes de cromo: Acaparan el mayor volumen de todos loas pigmentos verdes. Son mezclas de azules de hierro y amarillos cromo especiales. Tienen una excelente retención de brillo y resistencia al desprendimiento de acabados exteriores.

PIGMENTOS AMARILLOS Y NARANJAS
            Algunos de ellos tales como el ocre y el siena natural, se han conocido desde que el hombre primitivo comenzó por primera vez a dibujar pinturas en cuevas. Los modernos pigmentos son desde luego, mejores a estos pigmentos naturales en brillo, aunque no en duración.
Amarillos y naranjas de cromo: Son la clase más importante de estos pigmentos, ya que son relativamente baratos, se obtienen en una gama considerable de tonos, desde amarillo verdoso muy claro al naranja oscuro. Son ampliamente usados en construcción. Conservación y acabados industriales de todas clases aunque no se permiten en algunos casos a causa de su contenido de plomo.



FABRICACIÓN DE PINTURAS
            A continuación se dan brevemente las operaciones de fabricación de las mercancías pigmentadas.
Proyecto de plantas
            La tendencia moderna en proyecto de las plantas industriales esta dirigida a la construcción de edificios de una sola planta por las siguientes razones: costo de construcción más bajo, supervisión mejorada, eliminación de aglomeraciones en los montacargas y mayor flexibilidad para los futuros cambios en la disposición de la planta. Los edificios de varias plantas tienen la ventaja , sin embargo, de que las mezclas y las cargas de los molinos pueden hacerse en la tercera planta, la molienda en la segunda y la dilución en la primera, fluyendo los materiales por gravedad.
            Recepción y almacenaje de las materias primas. Las materias primas se reciben en camiones cisterna, vagones cisterna, barriles de 50-250 Kg. y sacos de 50 Kg..Los materiales  recibidos en camiones cisterna y camiones son generalmente disolvente de movimiento rápido, aceites y soluciones de resina.
            Dispersión del pigmento. Se llaman también bases de molienda, pastas de pigmentos, o únicamente bases o pastas.
            Molinos de rodillos. Los molinos de rodillos realizan una acción trituradora y cortadora en los aglomerados semipastosos.
            Molinos de dos rodillos. Son de goma o plástico, se utilizan para la dispersión de pigmentos en resinas termoplasticas, tales como derivados de celulosa, vinílicas y acrílicas. En estos molinos se obtienen dispersiones excelentes de pigmentos.
            Molinos de bolas. Se usan mucho cuando se necesita la mayor dispersión posible del pigmento. En esencia son cámaras cilíndricas de acero montadas sobre cojinetes en cada extremo y con motores que las hacen girar  en un eje horizontal. Normalmente llevan una camisa de manera que se pueden calentar con vapor o enfriar con agua.
            Dilución. El proceso de molienda va seguido de un proceso de dilución, llamado también de reducción. Las bases de molienda tienen una gran concentración que se reduce por la adición de un vehículo formado por diluciones de resinas, aceites y disolventes. La operación es fundamentalmente una operación de mezclado, producida por paletas móviles, propulsores o turbinas.
            Teñido.  Casi  todas las cargas de pinturas necesitan algún tintado o igualación de color. Esta se hace con el mismo equipo utilizado en la reducción con el mismo sistema de agitación ahora mezclar los colores del teñido. El operario teñidor debe conocer las limitaciones de u s colores de teñido para mantener la inalterabilidad y la duración del color al responerlo a la luz. Se debe evitar todo lo posible la luz del solo directa. En algunas fabricas la iluminación artificial puede servir de referencia para la igualación del color en todo momento.
            Tamizado. El cribado o tamizado de los productos de las pinturas puede ser simple si se a tenido el cuidado durante la fabricación de evitar la contaminación de cáscaras y polvo, moler todas las partes uniformemente finas y usar solamente vehículos bien filtrados. Los procesos de tamizada que se utilizan con más frecuencia están basados en la vibración o en la rotación de los tamices de la maya de seda. Algunos fabricantes utilizan también estopilla de algodón , fieltro, la centrifugación y el filtrado; para el tamizado de distintos grados de pintura.
            Envasado. Se usa un equipo de envasado automático. Hay dos tipos generales de maquinas de envasar. El tipo de desplazamiento, que emplea un émbolo que se ajusta para descargar un volumen dado. El tipo de gravedad que es más simple pero no tan rápido, funciona como un contador de peso que cierra automáticamente la barra de descarga con el peso requerido.


Fuentes Bibliograficas

1. Alliende F., Manual de manejo de Residuos Sólidos Industriales. Ministerio de Economía y
Comisión Nacional del Medio Ambiente, 1995, Chile.
2. Austin T. George, Manual de Procesos Químicos en la Industria. Tomo II. Mac Graw Hill, 1988,
México.
3. Central Pollution Control Board DELHI, Minimal National Standards for liquid effluents-Paint
Industry, 1990-1991, India
4. Comisión Especial de Descontaminación de la Región Metropolitana (CEDRM). Estudio
“Diagnóstico e Identificación de Tecnologías y Estrategias para el Manejo de Residuos Sólidos No Riesgosos en la Región Metropolitana”, Marzo 1995, Chile.

5. Instituto Nacional de Normalización (I.N.N.), Norma Chilena 382/Of. 89 “Sustancias Peligrosas - Terminología y Clasificación General”, 1989, Chile.
6. ICHA, Manual Técnico de Estructuras de Acero. Editorial Universitaria, 1976, Chile.
7. Keturah A. Reinbold, Proceeding: Workshop on Environmental Considerations in the Life-Cicle of Paints and Coatings. US Army Corps of Engineers, 1988, USA.
8. Ministerio de Economía, Fomento y Reconstrucción, Boletín Mensual N° 23, “Indice de
Producción y Venta Física de Industrias Manufactureras”, 1992, Chile

9. Nahum R. Emilio, Apuntes de Tecnologías de Pinturas. Pinturas Ceresita, 1985, Chile.
Guia para el control de la contaminacion industrial Página 88

2 comentarios:

diego dijo...

Hola muy buen dia! el motivo del mensaje es porque vi la pagina referente las pinturas.... quiero emprender la fabricacion y como soy nuevo en el tema quisiera saber si me podria ayudar el como fabricar... he comprado unas formulas por internet y me han sido de gran ayuda pero no se como es el procedimiento y cuyos componentes.. aqui en argentina no son los mismos... me gustaria si tendrias el tiempo y la amabilidad de asesorarme de como es procedimiento de como fabricar pinturas para terrazas y vial, que diferencias existe entre una economica y una de buena calidad...?
ademas usted sabria explicarme como se elaboran los revestimientos como el graniplast? veo que utilizan cargas minerales de diferentes mallas.... espero no haberle sido muy pesado con tantas preguntas, desde ya le estoy muy agradecido por su tiempo, una abrazo desde argentina!

Unknown dijo...

Hola ,buenas noches,que aditivo que no sea una resina se podria usar para aumentar la resistencia a la abrasion humeda en una pintura latex.abrazo desde argentina

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