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FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
Desarrollo de una emulsión y un esmalte, con bajo olor,
y mejoramiento de sus costos de producción.
Andreína Williams Araujo
Tutor: Ernest Bordier
Caracas, Octubre de 2003
I
Derecho de autor
Quien suscribe, en condición de autor del trabajo titulado “Desarrollo de una
emulsión y un esmalte, con bajo olor, y mejoramiento de sus costos de
producción”, declara que: Cedo a título gratuito, y en forma pura y simple,
ilimitada e irrevocable a la Universidad Metropolitana, los derechos de autor
de contenido patrimonial que me corresponden sobre el presente trabajo.
Conforme a lo anterior, esta cesión patrimonial sólo comprenderá el derecho
para la Universidad de comunicar públicamente la obra, divulgarla, publicarla
o reproducirla en la oportunidad que ella así lo estime conveniente, así como,
la de salvaguardar mis intereses y derechos que me corresponden como
autor de la obra antes señalada. La Universidad en todo momento deberá
indicar que la autoría o creación del trabajo corresponde a mi persona, salvo
los créditos que se deban hacer al tutor o a cualquier tercero que haya
colaborado o fuere hecho posible la realización de la presente obra.
Autor: Andreína Williams Araujo
C.I.: 13.832.861
En la ciudad de Caracas, a los 10 días del mes de Octubre del año 2003
II
Aprobación
Considero que el Trabajo Final titulado
“Desarrollo de una emulsión y un esmalte, con bajo olor, y mejoramiento de
sus costos de producción”
elaborado por la ciudadana
Andreína Williams Araujo
para optar al título de
Ingeniero Químico
reúne los requisitos exigidos por la Escuela de Ingeniería Química de la
Universidad Metropolitana, y tiene méritos suficientes como para ser
sometido a la presentación y evaluación exhaustiva por parte del jurado
examinador que se designe.
En la ciudad de Caracas, a los 3 días del mes de Octubre del año 2003
______________________
Ing. Orfelina Rodríguez
Tutor Industrial
III
Acta de veredicto
Nosotros, los abajo firmantes, constituidos como jurado examinador y
reunidos en Caracas, el día fecha (día, mes y año), con el propósito de
evaluar el Trabajo Final titulado
“Desarrollo de una emulsión y un esmalte, con bajo olor, y mejoramiento de
sus costos de producción”
presentado por la ciudadana
Andreína Willliams Araujo
para optar al título de
Ingeniero Químico
emitimos el siguiente veredicto:
Reprobado ___ Aprobado ___ Notable ___ Sobresaliente ___
Observaciones:
__________________ __________________ __________________
Ing. Ernest Bordier Ing. Orfelina Rodríguez Dr. Miguel Pérez Tutor Académico Tutor Industrial Tercer Jurado
AGRADECIMIENTOS
IV
AGRADECIMIENTOS
- A Dios
- A mis padres, por haberme acompañado y apoyado en todos los momentos
de mi vida.
- Al profesor Ernest Bordier por su apoyo brindado.
- A Pinturas PALCOLOR C.A., por haberme brindado la oportunidad de
desarrollar mi proyecto.
- A los señores: Luis Ortiz, Orfelina Rodríguez, Luis Crespo, Numa Camejo y
Damaris Quintero, por toda su ayuda y apoyo desinteresado.
- Al señor Jorge Laguna y el personal de PINRESA C.A. por sus orientaciones
y ayuda desinteresada.
- A la Universidad Metropolitana, por la oportunidad de formarme como
profesional.
- A todos los profesores, que contribuyeron en mi formación académica
transmitiéndome sus conocimientos.
- A Marzia y Titi, por todo su apoyo.
- A EGUM, por haber contribuido en mi formación como se humano y líder.
Gracias amigos.
- A mis compañeros de carrera y amigos por toda le experiencia que vivimos
juntos.
VII
ÍNDICE DE CONTENIDO
CAPÍTULO I.- OBJETIVOS
I.1.- Objetivo general
I.2.- Objetivos específicos
CAPÍTULO II.- INTRODUCCIÓN
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
III.1.- Pintura
III.2.- Composición de las pinturas
III.2.1.- Pigmento
III.2.1.1.- Propiedades del dióxido de titanio
III.2.1.1.a.- Propiedades ópticas
III.2.1.1.b.- Propiedades de aplicación
III.2.1.1.c.- Resistencia a la intemperie
III.2.2.- Vehículo
III.2.2.1.- Dispersiones de resinas sintéticas
III.2.2.2.- Tipos comerciales de resinas sintéticas
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VIII
III.2.2.3.- Formación de la película
III.2.3.- Cargas o pigmentos extendedores
III.2.3.1.- Cargas inorgánicas
III.2.3.1.a.- Cargas inorgánicas naturales
III.2.3.1.b.- Cargas inorgánicas sintéticas
A.- CAOLÍN
B.- CARBONATO DE CALCIO, CaCO3
III.- 2.3.2.- Cargas Poliméricas
III.2.3.2.1.- Cargas poliméricas heterodispersas
III.2.3.2.2.- Cargas poliméricas homodispersas
II.2.4.- Solvente
II.2.5.- Aditivos
III.2.5.1.- Dispersantes
III.2.5.2.- Agentes antiespumantes
III.2.5.3.- Agentes auxiliares para la formación de película (agentes
coalescentes)
III.2.5.4.- Aditivos reológicos
III.2.5.4.1.- Sustancias espesantes a base de polisacáridos
III.2.5.4.1.a.- Sustancias espesantes sintéticas
III.2.5.4.1.b.- Sustancias espesantes inorgánicas
III.2.5.5.- Agentes de conservación
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47
IX
III.2.5.6.- Agentes secantes
III.3.- Proceso de fabricación de las pinturas
III.4.- Equipos utilizados para la fabricación de pinturas, en PALCOLOR
III.4.1.- Descripción
III.4.2.- Gama de molinos
III.4.3.- Construcción de la unidad
III.4.4.- Cámara de molienda
III.4.5.- Discos de molienda
III.4.6.- Materiales
III.4.7.- Separación de los elementos de molienda
III.4.7.1.- Separador dinámico de ranura
III.4.7.2.- Separador de tamiz
III.4.8.- Sello de eje
III.4.9.- Elementos de molienda
III.5.- Algunas consideraciones sobre dispersión
III.5.1.- Etapas del proceso de dispersión
III.6.- CVP-Concentración en volumen de pigmento
CAPÍTULO IV.- MARCO METODOLÓGICO
IV.1.- Emulsiones
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57
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59
59
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60
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72
X
IV.2.- Esmaltes
CAPÍTULO V.- RESULTADOS
V.1.- Emulsiones
V.2.- Esmaltes
CAPÍTULO VI.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
BIBLIOGRAFÍA
GLOSARIO
APÉNDICE
APÉNDICE A DENSIDADES DE LAS MATERIAS PRIMAS QUE SE
UTILIZAN PARA MODIFICAR EL CVP DE LAS EMULSIONES
APÉNDICE B COSTO DE LA MATERIA PRIMA
ANEXOS
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XI
ANEXO A FORMA CRISTALINA DEL PIGMENTOS DE TITANIO: RUTILO Y
ANATASA
ANEXO B ÍNDICE DE REFRACCIÓN DE ALGUNAS SUSTANCIAS
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113
XII
LISTA DE TABLAS Y FIGURAS
TABLAS
Tabla 1. Formulación PALCOLOR y sus variantes, 74
Tabla 2. Formulación de una resina alquídica, 77
Tabla 3. Formulación del esmalte utilizando como solvente xileno o una
mezcla parafínica y nafténica, 78
Tabla 4. Modificaciones y resultados obtenidos para cada formulación, 80
Tabla 5. Formulaciones y sus costos de producción, 82
Tabla 6. Resultados obtenidos de la resina alquídica fabricada con la mezcla
parafínica y nafténica, 89
Tabla 7. Formulación y costo de producción de la resina alquídica preparada
con xileno, 90
XIII
FIGURAS
Tabla 8. Formulación y costo de producción de la resina alquídica preparada
con la mezcla parafínica y nafténica, 90
Tabla 9. Costo de producción de un esmalte, utilizando como solvente xileno,
92
Tabla 10. Costo de producción de un esmalte, utilizando como solvente una
mezcla parafínica y nafténica, 92
Figura 1. Representación de un modelo de formación de película de una
dispersión de resina sintética (no pigmentada)
Figura 2. Amasadora con recipiente cambiable de acción planetaria doble cara
para desarrollar una fuerte compresión y cizalla en la pasta
Figura 3. Mezclador de pastas de doble acción con calderos fijos
Figura 4. DYNO MILL, con discos de molienda en acero templado
SUMARIO
V
En el presente proyecto se buscó optimizar los costos de producción de
una emulsión y un esmalte blanco de Pinturas PALCOLOR, C.A. y reducir el
olor de ésta última pintura. Para ello se contó con la colaboración de la
empresa tanto en el suministro de materia prima como en el uso de los
equipos necesarios.
Para lograr reducir los costos de producción de las emulsiones, se
trabajó directamente con la modificación de la carga (carbonato de calcio y
caolín) de la formulación original, pigmento y resina vinilacrílica, lo que trajo
como consecuencia una disminución de la concentración en volumen de
pigmento (CVP) valor que relaciona a estas materias primas. En el caso de los
esmaltes, se sustituyó el solvente que originalmente se utiliza (xileno) por
una mezcla parafínica y nafténica de menor costo, que al mismo tiempo, al
no poseer compuestos aromáticos, disminuyó el olor que generalmente
tienen estas pinturas. Por otro lado, se realizaron pruebas para verificar que
los productos obtenidos conservaran la calidad de las pinturas que fabrica
Pinturas PALCOLOR, C.A, lo cual se logró.
SUMARIO
VI
Finalmente, se redujo el costo de producción de las emulsiones en un
rango del 6% al 10%, valor que se da en intervalo ya que varía dependiendo
del costo en que se consiga la divisa en ese momento. En cuanto a los
esmaltes, se logró un beneficio del 2%, el cual es bajo debido a que la
cantidad de solvente que se utiliza para su fabricación es muy pequeña para
pretender tener un porcentaje mayor de ahorro. Sin embargo, se logró
desodorizar notablemente.
CAPÍTULO I.- OBJETIVOS
CAPÍTULO I.- OBJETIVOS
2
I.1.- OBJETIVO GENERAL
Sintetizar una emulsión y un esmalte de bajo olor y costo de
producción.
I.2.- OBJETIVOS ESPECÍFICOS
- Consultar en la bibliografía acerca de los posibles cambios que se podría
realizar a las emulsiones para optimizar los costos de producción.
- Sintetizar una resina alquídica utilizando como solvente una mezcla
parafínica y nafténica (de costo bajo) suministrada por la empresa
Ingramelca (Valencia), en vez de xileno.
- Sintetizar el esmalte utilizando el nuevo solvente (mezcla parafínica y
nafténica).
- Realizar pruebas de calidad a la emulsión y al esmalte, sintetizados.
- Realizar una evaluación de costos a la emulsión y al esmalte, sintetizados.
CAPÍTULO II.- INTRODUCCIÓN
CAPÍTULO II.- INTRODUCCIÓN
4
Actualmente Venezuela atraviesa una fuerte situación económica
ocasionada, entre otras cosas, por la retención de divisas lo que ha traído
como consecuencia que las empresas, sobre todo las manufactureras, se
hayan visto en la necesidad de buscar nuevas vías de obtener la materia
prima importada para la fabricación de sus productos a precios fluctuantes.
De esta situación no escapa el mercado de las pinturas. En esta área
se encuentra una amplia gama de productos entre los que destacan las
emulsiones y los esmaltes, entre los más comerciales. En el caso del esmalte
cabe señalar que es uno de los productos de mayor necesidad para su uso
como por ejemplo en las barandas, rejas, edificios, etc. Este se caracteriza
por su fuerte olor el cual impacta al hombre al percibirlo y esto, aunado a la
contaminación ambiental y la polución de las ciudades, contribuye en afectar
las vías respiratorias de los seres humanos.
Es por ello que se ha estudiado y desarrollado en Pinturas, PALCOLOR
C.A. un esmalte de poco olor (prácticamente desodorizado) siendo esto una
de las bondades que permitirán satisfacer las necesidades de los
consumidores, además de ser altamente competitivo con respecto al resto de
CAPÍTULO II.- INTRODUCCIÓN
5
los productos existentes en el mercado de este ramo y que permitirá
garantizar la selección de los consumidores.
Para la empresa no deja de ser un proyecto que apunta a ser exitoso,
dado a la reducción de los costos de producción tanto de las emulsiones
como de los esmaltes, optimizando notablemente la rentabilidad de los
productos.
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
7
III.1.- PINTURA
La pintura se define como «una composición líquida pigmentada que
se convierte en una película sólida y opaca después de su aplicación en capa
fina»(1). El vehículo es la porción líquida completa de una pintura que incluye
el contenido sólido del barniz que corresponde al aglomerante del pigmento y
producto formador de película.
III.2.- COMPOSICIÓN DE LAS PINTURAS
Las emulsiones constan básicamente de: pigmento, vehículo, carga,
solvente y aditivos, y los esmaltes del pigmento, vehículo, solvente y aditivos.
III.2.1.- Pigmento
Pigmento se define como “finas partículas sólidas empleadas en la
fabricación de pinturas y fundamentalmente insolubles en el vehículo”(1).
(1) Normas ASTM. Designación D 16-47
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
8
Las propiedades de color y opacidad de una pintura le son impartidas
por el pigmento, pero según puede observarse, no se requiere
necesariamente de los pigmentos que tengan color o confieran opacidad, ya
que existen finas partículas sólidas que son utilizadas como pigmentos a
pesar de resultar, cuando se incorporan a la pintura, prácticamente incoloras
y transparentes. Estos pigmentos faltos de opacidad se denominan pigmentos
extendedores o cargas, denominación ésta que les viene por haber sido
utilizados originalmente con el exclusivo fin de rebajar el coste de materias
primas en las pinturas; sin embargo, en la actualidad se utilizan muchos
extendedores o cargas especiales como producto que confiere a la película
final propiedades específicas beneficiosas.
Los pigmentos pueden ser clasificados en naturales y sintéticos de
acuerdo con su origen, dividiéndose, a su vez, cada uno de estos grupos, en
orgánicos e inorgánicos.
Debido a su mejor poder cubriente y su más elevada resistencia a la
luz, se emplean con preferencia pigmentos de rutilo con un tratamiento
superficial inorgánico. Un tratamiento superficial orgánico adicional mejora la
dispersabilidad del pigmento. Ambos tratamientos se realizan hacia el final
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
9
del proceso, a lo cual sigue todavía una molienda en chorro de vapor
(micronización).
III.2.1.1.- Propiedades del dióxido de titanio
III.2.1.1.a- Propiedades ópticas.
Las propiedades ópticas determinantes de los pigmentos blancos son:
poder cubriente, poder aclarante, blancura y tonalidad, todo como resultado
de la interacción entre la luz y las partículas del pigmento; el elemento
esencial de la misma se basa en la dispersión de la luz, y la del titanio es la
más elevada de todos los pigmentos blancos. Para las propiedades ópticas,
juegan todavía un papel importante el tamaño de la partícula y su
distribución como así también el estado de dispersión del pigmento en el
medio.
Para la eficacia óptica de un pigmento, respectivamente de una carga,
en un medio, es determinante la diferencia entre los índices de refracción del
medio y del pigmento. Cuanto mayor sea la diferencia entre los índice de
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
10
refracción, tanto mayor será la eficacia óptica, es decir, el poder cubriente y
el poder aclarante.
Usualmente se designan como pigmentos blancos aquellas sustancias
inorgánicas blancas, cuyo índice de refracción sea mayor de 1,7; si es menor,
se habla de cargas. Sin embargo, éstas pueden afectar el estado de
distribución del pigmento en el medio y de este modo cambiar, por lo tanto,
su eficacia óptica lo cual tiene especial importancia para las pinturas de
emulsión.
Con respecto al aire, con el pequeño índice de refracción de
aproximadamente 1, resultan en todos los casos grandes diferencias. En la
práctica, esto siempre tiene importancia cuando aparecen interfases
pigmento/aire, respectivamente carga/aire, lo que lleva a un marcado
aumento del poder cubriente. Este efecto se designa efecto dry-hiding. (2)
(2) Esto también está relacionado con el hecho conocido, que lo escrito con tiza sobre una pizarra húmeda es solamente poco
legible. Solo después de haberse secado la pizarra, será plenamente visible lo escrito, debido a que la diferencia entre los índices de
refracción de tiza y agua, pequeña al principio, se ha agrandado después del secado a la diferencia entre los índices de refracción de
tiza y aire (efecto “dry- hiding”).
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
11
La luz se dispersa en las partículas de pigmento en todas las
direcciones, de modo que resulta una dispersión difusa de la luz, la
reflectancia.
Para garantizar una reflectancia óptima, las partículas de un pigmento
de dióxido de titanio deben tener un determinado diámetro óptimo de
partícula.
Para que las partículas de los pigmentos puedan tener una interacción
plena con la luz, el diámetro de partícula debe tener un orden de magnitud
de la mitad de la longitud de onda promedia de la luz visible. Para los
pigmentos utilizados, este diámetro de partícula óptimo se sitúa
aproximadamente en 0,2-0,4 µm, haciendo referencia a la así llamada
partícula primaria.
Para lograr una dispersabilidad óptima y para la estabilización del
estado de dispersión se someten los pigmentos a un tratamiento superficial
con sustancias inorgánicas (ej. SiO2. Al2O3) y orgánicas (ej. polialcoholes).
Además se emplean sustancias dispersantes.
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
12
III.2.1.1.b.- Propiedades de aplicación.
Los pigmentos de dióxido de titanio pertenecen a las materias primas
para pinturas cuyo uso es importante.
En su forma de provisión, las partículas primarias de un pigmento
forman aglomerados debido a fuerzas superficiales. Por lo tanto, durante la
utilización del pigmento estos aglomerados deben ser separados nuevamente
mediante fuerzas de cizallamiento, es decir, deben ser dispersados con el
objeto de obtener nuevamente, en lo posible, las partículas primarias. Para
esto se utilizan dispersores rotativos de alta velocidad.
El estado de dispersión alcanzado por el proceso debe conservarse en
lo posible en la pintura líquida y al formarse la película durante el proceso de
secado. Una refloculación o reaglomeración anularía una parte del trabajo de
dispersión realizado y disminuiría la eficiencia óptica del pigmento.
El tratamiento superficial con sustancias inorgánicas también tiene,
según el tipo, cantidad y método, un efecto importante sobre el
comportamiento de la estabilidad de los pigmentos, por ejemplo, durante la
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
13
exposición a la intemperie. La cantidad de las sustancias inorgánicas
depositadas es de orden porcentual bajo. En el caso de los llamados
pigmentos especiales para pinturas de emulsión con elevado tratamiento
superficial, la cantidad de sustancias inorgánicas puede ser mayor del 10%.
Este elevado tratamiento superficial compacto sirve para mantener la
separación entre partículas a altas concentraciones de pigmento, lo que,
como es sabido, tiene importancia especial para las pinturas de emulsión.
El tratamiento superficial con sustancias orgánicas, en cambio,
repercute ante todo sobre la dispersabilidad; la cantidad de sustancia en este
caso es pequeña y se encuentra en el orden porcentual de unas décimas.
III.2.1.1.c.- Resistencia a la intemperie.
Como resistencia a la intemperie de una pintura se entiende su
propiedad de resistir las influencias destructoras de la intemperie como es la
luz, radiación UV, temperatura, oxígeno, humedad y agua.
Los pigmentos de dióxido de titanio, en especial los de estructura
rutilo, poseen un efecto protector de la luz. Esto se debe a que los rayos UV
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
14
son absorbidos, por lo cual se evita la destrucción del ligante orgánico. Los
pigmentos de dióxido de titanio, sin embargo, también tienen cierta
fotoactividad, es decir, a través de radicales de cadena, con la presencia
necesaria de oxígeno y agua, pueden tener un efecto destructivo sobre el
ligante.
Esta actividad fotocatalítica de los pigmentos de dióxido de titanio es
reducida a un mínimo por un tratamiento superficial con sustancias
inorgánicas apropiadas. De este modo resultan pigmentos altamente
estabilizados con excelente efecto protector para la película de pintura.
Debido a la actividad fotocatalítica residual remanente, la película de pintura
es degradada a capas, es decir, desde la superficie de la película. Este
proceso, sin embargo, requiere mucho tiempo, de modo que solo después de
muchos años de exposición al exterior, el espesor de la película disminuye en
pocas µm. De este modo se evita una destrucción que puede llegar hasta el
interior de la película de pintura.
En la primera fase de la exposición a la intemperie, la superficie de la
película se presenta rugosa, lo que se nota por una disminución del brillo. Si
la destrucción del ligante en la superficie de la película sigue avanzando, las
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
15
partículas de pigmento que se encuentran en la superficie de la película
pierden su sostén. Este efecto se designa como caleo, debido a que en la
superficie de la película se forma una capa blanca de partículas sueltas de
pigmento.
Las pinturas que contienen pigmentos de rutilo son esencialmente más
resistentes a la intemperie que los sistemas formulados con pigmentos de
anatasa. Por esta razón, y también por el poder cubriente y el poder
aclarante menor (menor índice de refracción), los pigmentos de anatasa
juegan actualmente un papel en la industria de pintura, solo marginal y
reducido, para las pinturas de interiores.
III.2.2.- Vehículo
Emulsiones
Las emulsiones utilizan resinas plásticas emulsionadas (copolímero
vinil-acrílico) disueltas en agua. Poseen una buena adherencia, son
resistentes al lavado e intemperie, poseen buena consistencia por efecto del
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
16
sol, tienen rapidez de secado por evaporación del agua. No debe emplearse a
temperaturas inferiores a 5 ºC, por riesgo de congelación del agua. Se usa
tanto en interior como en exterior. Sus principales ventajas son el rápido
secado, estabilidad, buena flexibilidad, y resistencia a la abrasión. Además,
protege a los pigmentos de los ataques de los agentes externos, mientras
que éstos detienen la penetración de la luz e impiden su acción perjudicial
sobre el estrato superficial.
III.2.2.1.- Dispersiones de resinas sintéticas.
“Una dispersión de resina sintética es la distribución fina de un
polímero en una fase líquida, generalmente agua” (3) o un solvente. También
son corrientes todavía las designaciones dispersión de polímero y dispersión
de resina sintética. El producto corriente se presenta generalmente como
sistema estable, coloidal, de aspecto lechoso.
Las dispersiones de resinas sintéticas son dispersiones de partículas de
plástico de 0,1 a 5µm de tamaño. Estas partículas tienen generalmente forma
esférica y son sólidas o viscosas. Según el diámetro de las esferitas se
(3) DIN 55947
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
17
distinguen sistemas de dispersión fina (0,1 – 0,5µm), mediana (hasta 2µm) o
gruesa (hasta 5µm). Las dispersiones con un tamaño de partícula
preponderante homogéneo se designan como homodispersas, los tipos con
un tamaño de partícula heterogéneo se designan como heterodispersas. El
contenido de sólidos se encuentra alrededor de 45 a 65%, generalmente
50%.
Es una ventaja específica de las dispersiones de resinas sintéticas, que
con estas concentraciones de sustancia sólidas relativamente elevadas
muestran una viscosidad baja, lo cual permite garantizar su facilidad de flujo.
La estabilidad de las dispersiones de resinas sintéticas se logra por
coloides protectores o emulsionantes.
III.2.2.2.- Tipos comerciales de resinas sintéticas.
Las dispersiones de resina sintética comerciales habituales se
componen generalmente de varios polímeros. Por medio de la selección de
los monómeros, de la plastificación interna o externa, de las condiciones de
fabricación, como también de los emulsionantes, respectivamente coloides
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
18
protectores, se determinan propiedades importantes como, por ejemplo, la
viscosidad, temperatura mínima de formación de película, resistencia a la
saponificación y a la intemperie, estabilidad de almacenamiento, tamaño de
partícula y capacidad ligante del pigmento.
Las dispersiones de resina sintética más importantes se componen de
polímeros del acetato de vinilo, propionato de vinilo, estireno y ésteres del
ácido acrílico.
III.2.2.3.- Formación de la película
El mecanismo de formación de películas de dispersiones de resinas
sintéticas es un proceso complejo y difiere fundamentalmente del de los
vehículos en disolventes. La Figura 1 representa un modelo del mecanismo
de formación de película de una dispersión de resina sintética.
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
19
|
Figura 1. Representación de un modelo de formación de película de
una dispersión de resina sintética (no pigmentada)
Después de la aplicación de la película, en primer lugar se produce una
disminución del contenido de agua por el proceso de secado, causada por la
evaporación del agua en la superficie de la película, como así también por la
penetración del agua en el sustrato. Esto resulta necesariamente en una
disminución de la distancia entre las partículas de resina generalmente
esféricas.
Debido a la tensión superficial y las fuerzas capilares, se forman
meniscos cóncavos de agua en las zonas interfaciales entre las partículas de
polímero y el agua. Las fuerzas capilares, cada vez mayores en los
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
20
intersticios cada vez menores, son consideradas como las fuerzas esenciales
para la formación de presiones hasta varios centenares de bar. Estas
presiones, de efecto opuesto a las fuerzas que se repelan mutuamente,
obligan a las partículas a soldarse entre sí, lo que se designa como
coalescencia o fusión fría. Las partículas de resina se encuentran ahora en la
forma de un aglomerado esférico extremadamente denso, con un volumen de
sustancia sólida de teóricamente 74%, y finalmente, por la desaparición
definitiva del agua, son deformados con el fin de rellenar completamente los
espacios.
Para alcanzar el estado final, que corresponde a un estado de
equilibrio, pueden ser necesarios varios días a varias semanas, según las
condiciones de coalescencia.
Para una correcta formación de película se necesita una temperatura
mayor que la así llamada temperatura mínima de formación de película
(TMFP). Con las dispersiones de resina sintética, la TMFP está situada
aproximadamente entre -5 ºC y +25 ºC. Solamente por encima de la TMFP,
las partículas son lo suficientemente plásticas para garantizar la coalescencia.
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
21
Además de una plastificación adecuada del polímero con comonómeros
durante su fabricación, la formación de película también es posibilitada por la
adición agregado por el usuario de métodos auxiliares especiales para la
formación de la película con disolventes apropiados, que transitoriamente
producen una disolución superficial de las partículas de resina, de modo que
facilitan la soldadura entre partículas.
En un sistema pigmentado, es decir, en una pintura de emulsión, en
principio tienen lugar fenómenos semejantes. En este caso hay que tener en
cuenta las relaciones de magnitud entre las partículas de resina, pigmento y
carga. Por razones especiales, las dispersiones de resina finas pueden
disponerse más fácilmente alrededor de las partículas de pigmento,
respectivamente carga, y también pueden llenar mejor los intersticios. A esto
se agrega, que las partículas de resina finas tienen una gran superficie
específica, lo que facilita la coalescencia y lleva a una mayor movilidad de las
partículas de resina. De este modo, pigmento, carga y partículas de polímero
se acercan al estado de aglomeración más denso posible, lo que lleva a una
elevada CVPC.
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
22
Las dispersiones de resina sintética de partículas finas presentan por lo
antedicho una capacidad ligante pigmento – carga elevada. Los procesos de
coalescencia que se producen con dispersiones de partículas finas llevan a
una tensión de película mayor que las que se obtienen con dispersiones de
partículas mezcla, respectivamente de dispersiones gruesas.
Con dispersiones gruesas se presentan condiciones inversas, y la CVPC
es alcanzada con valores menores simultáneamente con una tensión de
película menor.
Las fuerzas interiores que se liberan durante el proceso de secado,
como así también la disminución de volumen (contracción) relacionada con
las mismas, son las causas determinantes para el fenómeno de la tensión de
película. La tensión de película aumenta con CVP creciente porque aumentan
los centros de tensión internos, es decir, el número de las interfases internas.
Con la CVPC la tensión de película llega a un máximo. En el ámbito
sobrecrítico, debido a la falta de ligantes, aparecen intersticios con aire, por
lo cual las fuerzas de tensión son transmitidas en forma menos eficiente, de
modo que aquí la tensión de película otra vez disminuye.
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
23
Durante la formación de película, seguramente es también importante
el hinchamiento de las partículas de resina, causado por los medios auxiliares
para la formación de la película. Durante la evaporación de lo medios
auxiliares para la formación de la película se produce una presión adicional,
que contribuye esencialmente para una optimización de la coalescencia.
Esmaltes
Las resinas alquídicas son esencialmente poliéteres de alcoholes
polihidroxólicos y ácidos policarboxílicos combinados químicamente con los
ácidos de los diversos aceites secantes, semisecantes y no secantes en
diferentes proporciones. Los ácidos de aceites se unen en las moléculas de
resina por esterificaión durante la fabricación y se convierten en parte
integrante del polímero. La porción de poliéster contribuye a la dureza de las
resinas usadas en los barnices ordinarios, y los ácidos de los aceites
proporcionan flexibilidad, adherencia y solubilidad en disolventes no costosos.
Estos poliésteres unidos a los aceites se conocen como resinas
alquídicas puras en el mercado. También se usan las resinas alquídicas
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
24
modificadas que contienen otras resinas, tales como las derivadas de la
colofonia, compuestos fenólicos, viniltolueno y siliconas.
La glicerina es el polialcohol que más se utiliza corrientemente, y en
segundo lugar está la pentaeritrita que tiene cuatro grupos hidroxílicos. Los
glicoles que tienen dos hidroxilos se usan en cierta cantidad, pero
normalmente en unión con alcoholes más altos como el pentaeritritol. Otros
polialcoholes tales como el trimetilol etano, trimetilol propano y sorbitol,
ofrecen ciertas ventajas y están aumentando en importancia.
El anhídrido ftálico es el principal ácido policarboxílico usado en las
resinas alquídicas; el ácido maleico figura en el segundo lugar, y los ácidos
succinico, atípico, azelaico y sebácico también se emplean en menor
cantidad. También se utilizan los ácidos isoftálico y tereftálico.
Los aceites de linaza, soja, tung, oiticica, ricino, ricino deshidratado,
coco, semilla de algodón, alazor y aceites de pescado, se utilizan en diversas
proporciones para producir resinas alquídicas con una amplia gama de
propiedades. El aceite de tallol se emplea también mucho para producir
resinas alquídicas a bajo costo.
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
25
ROH + HOOCR ٰ ROOCR ٰ + H2O
Alcohol Ácido Éster Agua
La reacción fundamental de esterificación de los alcoholes
monohidroxílicos con ácidos monocarboxílicos es muy simple. Si el agua se
elimina a medida que se forma, la reacción será completa.
Cuando los alcoholes polihidroxílicos, particularmente aquellos que
contienen tres o más hidroxilos, reaccionan con ácidos policarboxílicos y
ácidos grasos de aceites, los ésteres formados son mucho más complicados
debido a que la polimerización y esterificación tienen lugar en tres
dimensiones.
Los carboxilos de una molécula de ácido policarboxílico pueden
reaccionar con los hidroxilos de moléculas diferentes de alcohol
polihidroxílico, que produce polimerización de interesterifiación. Los ácidos
grasos tienen por supuesto solamente un grupo carboxílico para esterificar,
pero producen una mayor polimerización por la unión entre sí a través de sus
dobles enlaces, del mismo modo que los aceites regulares.
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
26
En cada grupo hay ciertas tendencias en las características
fundamentales, producidas por variaciones en los componentes principales y
en sus proporciones. Los aceites, alcoholes y ácidos diferentes tienden a
tener ciertos efectos sobre sus propiedades.
Hay factores, entre otros, que afectan las características de las resinas,
además de las proporciones de los componentes principales. Se ha
investigado profundamente el desarrollo de catalizadores y de otros aditivos
utilizados para producir ciertas mejoras en las propiedades. Las variaciones
en el procedimiento de cocción tienen también una gran influencia en las
propiedades de las resinas. Es posible fabricar resinas idénticas en la
composición de sus componentes principales, pero bastante diferentes en
propiedades como resultado de los efectos de estas variables suplementarias.
III.2.3.- Cargas o pigmentos extendedores
“Las cargas sirven para incrementar el volumen, como así también
para el mejoramiento de propiedades técnicas y/o la influencia sobre
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
27
propiedades ópticas” (4).
Aquí se tratan exclusivamente cargas blancas, es decir, aquellas que
no tienen color. Estas cargas aparecen más o menos blancas solamente en
estado seco, según su tonalidad. Si están dispersadas en un ligante, son casi
transparentes.
La causa se encuentra en los índices de refracción aproximadamente
iguales de cargas y ligantes.
Los índices de refracción de las cargas de uso corriente se encuentran
aproximadamente entre 1,45 - 1,6. Los ligantes tienen un índice de refracción
de aproximadamente 1,5. Por lo tanto, una carga no provee propiedades
colorantes directas en un ligante, debido a que prácticamente no existe una
diferencia entre el índice de refracción de la carga y el medio circundante, en
este caso el ligante. Solamente con pigmentos la diferencia se hace tan
grande que resultan propiedades colorantes, es decir, poder cubriente.
(4) DIN 55943
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
28
Excepto a través de una tonalidad eventualmente existente, una carga
puede ejercer solamente una influencia indirecta sobre las propiedades
ópticas de un sistema pigmentado, a saber, a través de la influencia en el
estado de dispersión de un pigmento. Esta es una propiedad importante de
las cargas especialmente finas y laminares, y una condición decisiva para el
aprovechamiento óptimo de los pigmentos, como también para la economía
de las pinturas de emulsión.
Las propiedades que pueden ser influidas directamente por las cargas
son la resistencia a la intemperie, resistencia al frote, disminución de brillo
(mateado), reología, sedimentación, formación de grietas, tensión de
película, para mencionar solamente algunas. Debido a su baja densidad, las
cargas actúan como diluyentes, ya que aumentan el volumen.
Debido a estas propiedades, las cargas llegaron a ser materias primas
importantes para la fabricación de pinturas de emulsión; contribuyen
esencialmente en la optimización cualitativa y económica de sus
formulaciones.
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
29
Además, de las cargas inorgánicas blancas, hoy también se
comercializan cargas orgánicas. A continuación se tratarán brevemente los
dos grupos. Indicaciones adicionales pueden ser consultadas en los folletos
de los correspondientes fabricantes de cargas.
III.2.3.1.- Cargas inorgánicas.
Las cargas inorgánicas, también designadas minerales, son los
carbonatos, silicatos, sulfatos y óxidos. Son obtenidas de yacimientos
naturales y a veces también producidas sintéticamente.
III.2.3.1.a.- Cargas inorgánicas naturales
Se obtienen de yacimientos naturales por procesos sencillos del tipo
mecánico, como quebrado, molienda, lavado y secado. Los representantes
más importantes son calcita, creta, dolomita, caolín, cuarzo, talco, mica,
tierra diatomácea y barita (sulfato de bario).
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
30
III.2.3.1.b.- Cargas inorgánicas sintéticas
Se preparan a partir de materias primas inorgánicas por
transformaciones químicas y/o físicas, como digestión, precipitación o
calcinación. Algunos ejemplos importantes son el carbonato precipitado,
sulfato de bario precipitado y silicatos precipitados.
A.- CAOLÍN OHSiOOAl 2232 22 ⋅⋅ .
También arcilla blanca, silicato de aluminio obtenido por lavado y
decantación, por lo cual quedan conservadas las laminillas delgadas, flexibles,
blandas, hexagonales en su estructura original; generalmente laminar fino;
para buena distribución del pigmento, muy buena blancura, control reológico,
resistencia moderada a la intemperie; las calidades calcinadas de caolín no
tienen estructura y sirven en primer lugar para el mateado.
ORIGEN DEL CAOLÍN
Silicatos. Los silicatos se pueden considerar como resultado de la
substitución del hidrógeno de los ácidos silícicos por los metales. Gran
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
31
número de silicatos existen en la corteza terrestre; algunos corresponden a
ácidos orto y metasilícicos, pero en su mayor parte corresponden a distintos
ácidos polisilícisos.
Existen variedades de silicatos naturales como lo son: feldespatos,
micas, hornblendas y augitas, granates, permutitas. Los feldespatos se
consideran como silicatos dobles (aún triples) de aluminio y un metal alcalino
o alcalinotérreo (K, Na, Ca), o bien como sales de un ácido complejo
alúminohexasilícico. En grandes masas se encuentran los feldespatos de
potasio y de calcio y sodio. Las rocas feldespáticas son espontáneamente
disgregadas por el agua, que siempre lleva gas carbónico disuelto: se forma
carbonato de potasio o sodio soluble y caolín o tierra de porcelana insoluble
(silicato de aluminio).
Tiene la propiedad de una buena distribución del pigmento, muy
buena blancura, control reológico, resistencia moderada a la intemperie; las
calidades calcinadas de caolín no tienen estructura y sirven en primer lugar
para el mateado.
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
32
B.- CARBONATO DE CALCIO, CaCO3
El carbonato cálcico CaCO3, mineral abundante que forma diversas
especies mineralógicas y petrográficas (piedra caliza, calcita, creta, mármol,
etc.), es el más importante compuesto de calcio, y constituye la primera
materia para preparar todos los compuestos del mismo metal.
III.2.3.2.- Cargas poliméricas
Las cargas poliméricas son generalmente esferitas de un copolímero
estireno – acrílico, la mayoría de las veces en forma de una dispersión
acuosa. Dentro de las esferitas, cuyas cavidades están llenas normalmente de
agua, puede encontrarse adicionalmente dióxido de titanio o también una
carga inorgánica.
Las cargas poliméricas no forman película, es decir, deben ser
consideradas como cargas, y en el cálculo de la CVP deben ser incluidas en la
mezcla pigmento – carga.
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
33
III.2.3.2.1.- Cargas poliméricas heterodispersas
Tienen partículas de tamaño heterogéneo. También se conocen tipos
que constan de aglomeraciones mayores de esferas huecas, que pueden
tener un diámetro total de hasta aproximadamente 50 µm.
III.2.3.2.2.- Cargas poliméricas homodispersas
Contienen esferitas con un diámetro exterior homogéneo de 0,4 µm,
siendo el diámetro de la cavidad de 0,3 µm. Estas cargas están disponibles en
forma de dispersión acuosa con un contenido en materia sólida de
aproximadamente 38%; se provee con las cavidades llenas de agua.
III.2.4.-Solvente
Los disolventes y diluyentes tienen la función transitoria de hacer más
fluida la pintura, para poder aplicarla convenientemente; no obstante, en
algunos casos, como en las pinturas al aceite (donde éste realiza a la vez las
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
34
funciones de diluyente y ligante) no son necesarios. Las pinturas en polvo,
más modernas, constituyen un caso similar.
En las emulsiones el solvente utilizado es el agua; en los esmaltes el
xileno.
III.2.5.- Aditivos
- Tripolifosfato de sodio (dispersante y estabilizador)
- Hipoclorito de sodio (agente descontaminante)
- Acticide BK – H Thor (bactericida)
- Trathal A 100 (antiespumante)
- Dispersal 40 (dispersante)
- Natrosol 250 HBR (espesante)
- Solución amoniacal (ajustador de pH)
- Varsol (agente nivelador)
- Etilenglicol (agente nivelador y coalescente)
- Solución de bentona (antisedimentante)
- Lecitina de soya (dispersante)
- Octoato de plomo (secante)
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
35
- Octoato de cobalto (secante)
- Octoato de calcio (secante)
- Antipiel
III.2.5.1.- Dispersantes
La dispersión perfecta de los pigmentos de las cargas es una condición
previa esencial para la fabricación de pinturas con propiedades óptimas.
Durante la dispersión se distinguen las fases humectación, reducción
mecánica de tamaño y estabilización.
Bajo humectación de pigmentos y cargas con una solución de
dispersión se entiende la obtención de un contacto íntimo entre la fase sólida
y la fase líquida, con desplazamiento simultáneo del aire adsorbido sobre la
superficie de la sustancia sólida.
La reducción de tamaño de los pigmentos, respectivamente cargas,
que al principio están como aglomerados o agregados, por medio de la
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
36
utilización de fuerzas de cizallamiento con aparatos de dispersión apropiados,
es entendida como la verdadera fase de dispersión.
Una estabilización del estado de dispersión alcanzado es necesaria
para evitar un apelmazamiento de las partículas, es decir, una
reaglomeración o floculación no controlada durante el almacenamiento de la
pintura líquida, respectivamente, en la película de pintura aún húmeda.
Los fabricantes de pigmentos y en algunos casos también los de
cargas tratan de asegurar de antemano una buena dispersabilidad a través
de un tratamiento superficial. Sin embargo, como es prácticamente imposible
obtener con un solo tratamiento superficial una dispersabilidad óptima para
los muchos sistemas de pintura diferentes, es necesario agregar sustancias
auxiliares durante la fabricación de las pinturas, para optimizar la
dispersabilidad en el sistema dado.
Estas sustancias auxiliares y su modo de acción son diferentes para
pinturas a base de disolventes orgánicos o a base de agua, como por ejemplo
las pinturas de emulsión.
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
37
Para sistemas a base de solventes orgánicos se necesitan
humectantes. Humectantes son tensoactivos aniónicos, catiónicos o no
iónicos y contienen una parte hidrófila y una hidrófoba. La parte hidrófila se
adhiere a la superficie generalmente hidrófila de los pigmentos y cargas. La
parte sobresaliente, hidrófoba, forma la unión con el disolvente,
respectivamente ligante, hidrófobo. La estabilización se alcanza
esencialmente debido a que las partes sobresalientes hidrófobas se estorban
entre sí estéricamente, es decir, espacialmente, evitando así un
apelmazamiento.
En los sistemas acuosos se presentan otras condiciones. Generalmente
no se necesitan humectantes, debido a que los pigmentos, respectivamente
cargas, generalmente hidrófilos, son humectados relativamente bien en la
fase acuosa polar. No es necesario, por lo tanto, una disminución de la
tensión en la interfase. Esto incluso tendría la desventaja de una formación
de espuma indeseable y difícilmente manejable durante la fabricación de la
pintura de emulsión. Por eso es necesaria la utilización de productos que
logran el efecto estabilizador del estado de dispersión al cargar las partículas
de sustancia sólida con cargas eléctricas de igual signo. De este modo se
contraponen las fuerzas que se repelen eléctricamente de mayor alcance a
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
38
las fuerzas de atracción de masa, evitando una reaglomeración o floculación.
Para estos medios estabilizadores del estado de dispersión se ha generalizado
la designación agentes dispersantes.
III.2.5.2.- Agentes antiespumantes.
Tanto para los fabricantes como para los usuarios de las pinturas de
emulsión, la espuma puede representar un problema. La espuma se genera
por la introducción de aire en el material líquido. Esto se produce durante la
fabricación, durante la dispersión y durante la aplicación con el rodillo. Si el
aire introducido en la pintura de emulsión, respectivamente en la capa de
pintura, ya no escapa, sino que se estabiliza en el medio como espuma.
¿Cómo se llega a esto? Como se sabe, el agua pura tiene una alta
tensión superficial. Esta evita la formación de burbujas de aire estables
durante la incorporación de aire por agitación. Sin embargo, apenas se
agregan al agua sustancias tensoactivas, la tensión superficial se reduce y se
llega a la formación de burbujas de espuma. Si éstas tienen un volumen
grande, se habla de macroespuma, si tienen un volumen pequeño, se está
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
39
en presencia de microespuma. Esta última es especialmente persistente en
pinturas de emulsión y, por lo tanto, de más fácil eliminación.
Como ya se ha mencionado, como causantes de la espuma
estabilizada entran en consideración en primer lugar los humectantes. Estos
consisten, como es sabido, de una parte hidrófila y una parte hidrófoba. Si un
humectante (también designado tensoactivo) es disuelto en agua, las partes
hidrófilas de las moléculas se orientan hacia la fase acuosa, mientras que las
partes hidrófobas de las moléculas sobresalen de la fase acuosa hacia la fase
aire. Una laminilla de burbuja de espuma está recubierta de los dos lados por
moléculas tensoactivas. Estas laminillas de espuma pueden ser muy viscosas
y elásticas. Cuánto menor sea su diámetro, es decir, cuánto mayor sea la
superficie total de la interfase aire/agua, tanto más estables son. (5)
Como causantes de espuma también pueden considerarse los
tensoactivos, emulsionantes, humectantes u otras sustancias tensoactivas
(5) De igual modo que los humectantes, también ciertos derivados de celulosa, como etilhidroxietilcelulosa (EHEC) y
metilcelulosa (MC) presentan en su molécula partes marcadamente hidrófobas ye hidrófilas, Esto también lleva a una clara
disminución de la tensión superficial del agua. Las bases de molienda preparadas con estas sustancias tienden por lo tanto más
fuertemente hacia la formación de espuma que las preparadas con hidroxietilcelulosa (HEC) menos hidrófoba.
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
40
contenidas en materias primas, en las que el usuario normalmente no piensa.
También factores relativos al proceso de elaboración pueden llevar a la
formación de espuma.
Al aumentar la viscosidad del compuesto de molienda en el
turboagitador, debido al espesamiento y/o a una gran proporción de
pigmento/carga, disminuye cada vez más la posibilidad de incorporación de
aire; pero lamentablemente también la posibilidad del escape de las burbujas
de aire ya presentes. Por ello, pigmentos y cargas de partículas finas, que por
su gran superficie específica presentan una elevada proporción de aire
absorbido, deben ser incorporados a la dispersión todavía poco viscosa al
principio, para asegurar una óptima salida del aire.
Si la parte de sustancia sólida de partícula fina se agregara al final, es
decir, en presencia de una elevada viscosidad, la salida del aire sería
fuertemente dificultada y la mayor parte de la espuma se estabilizaría como
microespuma en la base de la molienda.
Para minimizar la formación de espuma desde un principio, hoy en día
los fabricantes de pinturas de emulsión agregan agentes antiespumantes en
la mayoría de los casos.
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
41
El agente antiespumante se agrega a la composición de molienda. Las
cantidades a agregar deben ser determinar en forma empírica; la cantidad se
encuentra entre 0,1% y 0,5%, referida a la pintura terminada. En la práctica
se agrega muchas veces la mitad del agente antiespumante a la composición
de la molienda antes del proceso de dispersión, y la otra mitad después de la
dispersión.
III.2.5.3.- Agentes auxiliares para la formación de película
(agentes coalescentes)
La capacidad de las dispersiones para formar películas homogéneas
depende de las propiedades termoplásticas del copolímero. La coalescencia
de las partículas de polímero tiene lugar solamente por encima de la
temperatura mínima de formación de película. Por debajo de la TMFP, el
polímero se encuentra en estado vítreo, por lo cual una coalescencia no es
posible. Por eso, los polímeros duros tienen una alta TMFP, los polímeros
blandos en cambio una baja TMFP. Por medio de una copolimerización de
monómeros duros y blandos se puede ajustar la TMFP a voluntad. Para
producir pinturas de emulsión libres de emisión, es decir, sin disolventes, hoy
se dispone de dispersiones de resina sintética que han sido ajustadas, por
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
42
medio de copolimerización, a una consistencia tan blanda, que tiene una
TMFP por debajo de 5ºC y no necesitan, por lo tanto, ningún medio auxiliar
para la formación de la película. Sin embargo, generalmente tal disminución
de la TMFP causa también una disminución de la resistencia mecánica, por
ejemplo, la lavabilidad y la resistencia al frote. Para alcanzar con tales
dispersiones de resina sintética una lavabilidad, respectivamente resistencia
al frote satisfactoria, en general se debe aumentar la proporción de a
dispersión de resina en la pintura de emulsión.
Las dispersiones de resinas sintéticas con una TMFP por encima de
5ºC necesitan, en cambio, para una formación homogénea de la película una
plastificación exterior, por ejemplo, por adición de agentes coalescentes. Los
plastificantes no volátiles proveen un efecto permanente, pero, al igual que
los copolímeros blandos, disminuyen la resistencia mecánica. Los disolventes
de elevado punto de ebullición, en cambio, proveen solamente un efecto
transitorio.
La eficacia de los agentes coalescentes puede ser muy variada. Por
eso deben tenerse en cuenta las indicaciones de los fabricantes de los
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
43
ligantes. Se puede esperar una eficacia óptima, si se han cumplido las
condiciones siguientes:
- óptima disolución superficial de las partículas de polímero,
- incorporación perfecta en la pintura de emulsión,
- ninguna influencia sobre la estabilidad de la dispersión de polímero,
- inmiscibilidad con agua; solamente de este modo queda garantizada la
absorción óptima del polímero,
- rápida evaporación después de finalizada la fase de coalescencia,
- ser inodoro y ausencia de contaminación ambiental.
No se pueden establecer reglas de validez general para el
comportamiento de agentes coalescentes en fórmulas diferentes. Las
cantidades óptimas y tipos apropiados deben ser determinados por ensayos.
III.2.5.4.- Aditivos reológicos.
Los agentes auxiliares reológicos en las pinturas de emulsión influyen
sobre una serie de propiedades como viscosidad, consistencia, aplicación,
retención de agua, tiempo abierto, nivelación, recubrimiento de bordes,
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
44
resistencia al deslizamiento, comportamiento de sedimentación, estabilidad
de almacenamiento, resistencia al agua, brillo, resistencia durante la
aplicación con brocha, salpicado durante la aplicación con rodillo, lavabilidad
y resistencia al frote.
Los aditivos reológicos utilizables para el control de estas propiedades se
subdividen en tres grupos:
- sustancias espesantes a base de polisacáridos,
- sustancias espesantes sintéticas,
- sustancias espesantes inorgánicas.
III.2.5.4.1.- Sustancias espesantes a base de polisacáridos
Las sustancias espesantes cuantitativamente más importantes de este
grupo son los éteres de celulosa. Las metilcelulosa (MC) y la
hidroxietilcelulosa (HEC) son los representantes principales de este grupo. El
efecto espesante aumenta con el grado de polimerización creciente. Para
cada nivel de viscosidad – baja, media, alta – se ofrecen tipos especiales. La
MC da por resultado una buena fluidez, una buena nivelación y es algo
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
45
menos propensa a la degradación enzimática que HEC. Los ésteres de
celulosa son excelentes agentes de retención de agua, es decir, proporcionan
un tiempo abierto suficientemente largo a la película de pintura. Calidades
con gelificación retardada se pueden agregar en cualquier momento del
proceso de fabricación de las pinturas de emulsión. La adición se efectúa
generalmente en la base de molienda. Las cantidades de adición para
pinturas de emulsión para interiores se encuentran alrededor de 0,2% – 1%,
calculado sobre la pintura total. Los éteres de celulosa permanecen solubles
en la película. Por lo tanto, en las pinturas de emulsión para exteriores se
debe mantener la proporción tan baja como sea posible.
Fuera de los éteres de celulosa, dentro de este grupo principal se
pueden mencionar además el almidón y derivados del almidón, derivados de
guar y xantano fabricado enzimáticamente.
III.2.5.4.1.a.- Sustancias espesantes sintéticas.
La importancia de este grupo va en aumento. Pertenecen al mismo
sustancias espesantes a base de acrilatos, es decir, copolímeros de ácido
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
46
acrílico, metacrilatos y archilamida, como así también copolimerizados a base
de vinilpirrolidona.
Recientemente se ofrecen y utilizan cada vez más sustancias
espesantes a base de uretano. También son designados como sustancias
espesantes sistémicas (associative thickeners), debido a que las propiedades
reológicas resultan de una acción recíproca con las materias primas de todo
el sistema. El efecto de espesamiento depende por lo tanto del sistema y
puede ser influenciado por medio de disolventes, agentes coalescentes,
ligantes y el contenido de sustancias sólidas del sistema total.
III.2.5.4.1.b.- Sustancias espesantes inorgánicas.
Los silicatos estratificados del tipo montmorillonita, por ejemplo
bentonita (silicato de aluminio) y hectorita (silicato de magnesio), son
sustancias espesantes inorgánicas para las dispersiones acuosas. La hectorita
es superior a la bentonita en cuanto a la suma de sus características
cualitativas.
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
47
Los silicatos estratificados actúan en las pinturas acuosas solamente
como sustancias espesantes. Su efecto se basa en una orientación especial
de las partículas minerales en forma de plaquitas (formación de gel). Esta es
posibilitada porque las superficies de las partículas están cargadas en sus
bordes y forman puentes de hidrógeno.
La ventaja esencial de los silicatos estratificados, en comparación con
éteres de celulosa y sustancias espesantes a base de acrilato, consiste en una
mejor lavabilidad y resistencia al frote (6).
.III.2.5.5.- Agentes de conservación.
Los sistemas de emulsión, tanto en forma líquida como después de la
aplicación como recubrimiento, están sometidos constantemente al ataque de
microorganismos. También las sustancias espesantes orgánicas, coloides de
protección, emulsionantes, agentes antiespumantes y plastificantes sirven
como substratos nutritivos para los microorganismos. Por esto, tanto la
pintura liquida como el recubrimiento terminado necesitan el efecto protector
(6) DIN 53778
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
48
de sustancias microbicidas.
Para la selección de agentes de conservación apropiados deben
tomarse en cuenta factores como compatibilidad, estabilidad durante tiempo
prolongado, pH, solubilidad en agua y especialmente factores ecológicos.
Para una conservación de almacenamiento suficiente, lo principal es un
amplio espectro de acción (contra bacterias, hongos). Para la conservación de
la pintura aplicada es esencial la actividad contra mohos y algas.
Con el desarrollo actual de las dispersiones de polímero, queda
prácticamente eliminado el efecto biostático por monómeros residuales,
debido a que éstos prácticamente ya no existen. Por eso es necesario ajustar
la concentración de los agentes de conservación a un valor algo mayor.
Hoy en día ya no se utilizan compuestos organometálicos, derivados
del fenol y a base de fenol no combinado. En cambio se dispone de una serie
de agentes de conservación para pinturas de emulsión a base de los más
diversos compuestos orgánicos, que cumplen con las disposiciones sanitarias
en vigor.
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
49
III.2.5.6- Agentes secantes.
Los secantes son productos químicos que abrevian considerablemente
la duración del secado de los aceites secantes en las pinturas, barnices y
tintas. El secado de los aceites se verifica por absorción de oxigeno.
La acción de las substancias secantes se funda en una transmisión de
oxígeno, por lo cual se les da también el nombre de catalizadores. Por esta
razón merecen consideración ante todo las combinaciones de aquellos
metales que pueden formar mayor número de grados de oxidación.
Los secantes pueden clasificarse en cuanto a su efecto secante en el
siguiente orden: Co, Mn, Pb, Fe, Cu, Ca, Zr, Al, Zn, serie en la cual
corresponde al cobalto la acción más enérgica y al zinc la más débil.
Un buen secante debe satisfacer las siguientes condiciones:
1.- Poseer una fuerza secante suficiente.
2.- No espesar o cuajar los colores metálicos.
3.- No formar sedimento alguno.
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
50
Los secantes derivados de ácidos naturales se enturbian con frecuencia
al cabo de algún tiempo en reposo, por lo cual es preciso dejarlos sedimentar
en recipientes abiertos con el fin de clarificarles. A diferencia de los secantes
hechos a base de ácidos orgánicos sintéticos que no presentan estas
características.
Los secantes son adicionados a los recubrimientos (pinturas, barnices,
tintas) para dar el cambio físico de líquido a estado sólido en un tiempo
razonable. Este cambio es realizado por un mecanismo de reticulación
oxidativo, el cual es acelerado por la presencia de un ión metálico presente
en los secantes.
Existen dos categorías de secantes: activos o primarios y los secantes
auxiliares, los cuales son empleados conjuntamente con los secantes activos
para dar las características finales al recubrimiento.
Secantes primarios: Cobalto, Manganeso, Plomo.
Secantes auxiliares: Calcio, Zirconio, Zinc, Hierro, Cobre.
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
51
Los secantes son conocidos también con el nombre de jabones
metálicos o carboxilatos de metal.
III.3.- PROCESO DE FABRICACIÓN DE LAS PINTURAS.
La fabricación de pinturas consta de las siguientes etapas fundamentales:
1. Mezcla de los pigmentos con cantidad suficiente de vehículo.
2. Dispersión de la pasta en un molino hasta que los agregados del
pigmento son triturados de acuerdo con la indicación que se obtiene
mediante el ensayo de finura de molienda.
3. Completado de las pasta previamente dispersada con los restantes
componentes de la fórmula.
4. Puesta a color de la fabricación, de acuerdo con un patrón de
referencia.
5. Control para la determinación de las propiedades físicas y
características generales especificadas.
6. Filtración, envasado y embalado para su expedición.
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
52
En algunos casos, la mezcla y molienda se realiza en la misma planta.
El término molienda es de uso común; por este motivo será utilizado en este
libro, pero se recuerda que la molienda real o reducción del tamaño de las
partículas elementales del pigmento, no suele ocurrir en la mayoría de los
casos, sino que, por el contrario, el tamaño de partícula mínimo viene ya
conseguido por el fabricante de pigmentos, y que el proceso de dispersión
consiste en triturar o dispersar los aglomerados y no en reducir el tamaño de
la partícula fundamental. El propósito de esta molienda es romper, como se
ha dicho, los agregados, dispersando las partículas más elementales en el
seno del vehículo. El trabajo requerido para realizar esta perfecta dispersión
se consigue mediante un equipo de molienda o dispersión conveniente y
puede facilitarse mediante la adición de ayudantes de dispersión. Estos
ayudantes de dispersión, u otros agentes dispersantes, tienden también a
estabilizar el sistema disperso final, previniendo así la floculación que podría
presentarse cuando la pasta se completa con el resto de los componentes de
fórmula.
El grado de dispersión en la fabricación de una pasta se determina
normalmente mediante el empleo de regletas de finura tipo Herman.
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
53
Básicamente, la regleta de finura consiste en un bloque de acero
endurecido en la superficie sobre la que se ha rebajado una muesca en forma
de cuña de 12,5 mm de ancho por 127 mm de longitud, variando la
profundidad de la misma desde 00 micras hasta 100 micras. La designación
Herman de 0 a 8 ó 0 a 10 corresponde a la distribución del espacio de 8 ó 10
partes iguales a lo largo de la longitud del canal en forma de cuña. La lectura
0 corresponde a la máxima profundidad de la cuña, y la escala 8 ó 10
coincide con la profundidad 0.
La muestra de pasta, de la que se pretende conocer el grado de
dispersión, se sitúa en el lugar más profundo de la cuña y se extiende a lo
largo de toda ella mediante el empleo de una regleta de acero.
Inmediatamente después examina la pintura húmeda extendida de esta
forma a lo largo del canal, de forma que por reflexión de la luz puedan
apreciarse las partículas del pigmento que asoman sobre la superficie de la
pintura y que, a partir de un determinado punto, lo hacen en forma suficiente
como para que se pueda apreciar una línea de separación. La lectura de la
regleta correspondiente a este lugar se toma como la medida del grado de
dispersión del pigmento. Por ejemplo, una dispersión de dióxido de titanio
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
54
convenientemente conseguida en un vehículo del tipo gliceroftálico para ser
utilizada en esmaltes, necesitaría un mínimo de 7 sobre la escala Herman.
Los medios de molienda que producen altas fuerzas de cizalla
requieren viscosidades elevadas y un efecto mordiente elevado. El mordiente
puede conocerse empíricamente situando una gota de líquido sobre una
superficie y observando la resistencia que ofrece al despegar el dedo de ella.
En los líquidos newtonianos, el mordiente es directamente proporcional a la
viscosidad, pero la presencia de pigmentos cambia esta relación. Si la
concentración de pigmentos es tan grande que la pasta se abre o no forma
una masa coherente, no se ejerce ningún efecto mordiente y las fuerzas de
cizalla realmente no resultan aprovechables. Por razones económicas es
deseable moler las pastas con la máxima concentración posible de pigmento,
pero se verá que ésta debe disminuir convenientemente si se pretende
desarrollar fuerzas de cizalla adecuadas. Las pastas que presenten una
tixotropía elevada no fluyen con facilidad cuando se mantienen en reposo,
pero la tixotropía se rompe mediante una agitación y la pasta fluye entonces
durante la molienda con relativa facilidad.
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
55
Amasadoras de pinturas. Existen tres clases generales de amasadoras
empleadas por la industria de pinturas:
1.- Amasadoras que mezclan el pigmento y el vehículo en forma de pasta,
para una posterior molienda o dispersión en un molino adecuado.
2.- Amasadoras que actúan como mezcladoras y dispersadotas del pigmento
en el vehículo.
3.- Mezcladoras que homogenizan la pasta previamente molida, con los
productos de completado para obtener la pintura terminada.
Las amasadoras de pastas pueden ser del tipo que emplean calderetas
recambiables, según se ilustra en la Figura 2, o del tipo de calderos fijos que
se pueden apreciar en la Figura 3. Existe también una variedad horizontal de
mezcladora fija que funciona esencialmente de la misma forma que las
presentadas en la Figura 3. Estas amasadoras son utilizadas en unión de
otros equipos de dispersión, tales como máquinas son tricilíndricas, molinos
de bolas y molinos de arena. La disposición de estas amasadoras varía algo
según el fabricante, pero el proceso fundamental que realizan es
esencialmente el mismo.
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
56
Figura 2. Amasadora con recipiente cambiable de acción planetaria doble cara
para desarrollar una fuerte compresión y cizalla en la pasta.
Figura 3. Mezclador de pastas de doble acción con calderos fijos. En la unidad
de la izquierda pueden apreciarse las palas estáticas y el agitador inferior
provisto de tres paletas.
Las amasadoras del tipo presentado en la Figura 2, con calderín
recambiable, están provistas de un agitador planetario de doble acción que es
capaz de mezclar pastas de pigmento y vehículo de viscosidad muy elevada.
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
57
Este tipo de agitador permite elaborar pastas con viscosidades muy elevadas
y, por consiguiente, es capaz de desarrollar fuertes acciones de cizalla.
La amasadora doble de la Figura 3, se utiliza para conseguir un flujo
continuo de pasta a las máquinas de dispersión. Uno de los mezcladores
puede cargarse y ponerse en funcionamiento mientras que el otro se
descarga para la molienda. Se utilizan dos agitadores en cada uno de los
mezcladores; la parte superior es estacionaria y la parte inferior gira
alrededor de la periferia del recipiente de mezcla.
III.4.- EQUIPOS UTILIZADOS PARA LA FABRICACION DE
PINTURAS, EN PALCOLOR.
III.4.1.- Descripción.
El DYNO-MILL (Figura 4) es un molino a microelementos de proceso
continuo con cámara de molienda horizontal, para la dispersión en un sistema
completamente cerrado.
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
58
Los discos de molienda, de diseño especial, montados en forma
simétrica en el eje, transmiten la energía necesaria a los elementos de
molienda para la dispersión y mezcla. Su sistema cerrado y el alto índice de
relación en cuando a su capacidad útil, así como la perfecta geometría
dimensional de la cámara de molienda, unido al exclusivo diseño de los discos
de agitación, explican la alta eficiencia del DYNO-MILL. La correcta selección
de los elementos de molienda apropiados, en unión de la velocidad elegida
para los discos de molienda, conducen a obtener unas condiciones de trabajo
óptimas, adaptadas a las exigencias de cada caso.
Figura 4. DYNO MILL, con discos de molienda en acero templado
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
59
III.4.2- Gama de molinos.
Los DYNO-MILL se suministran en diversas ejecuciones, resultantes de
una muy vasta experiencia en los procesos de molienda, ello desde el modelo
de laboratorio hasta las unidades de gran producción industrial. La bien
equilibrada gama de modelos y sus versiones, con cámara de molienda desde
0,15 litros hasta 300 litros de capacidad, ofrece un óptimo tamaño de molino
para cualquier aplicación y volumen de producción.
III.4.3.- Construcción de la unidad.
Las partes de la máquina en contacto con el producto y sujetas a
desgaste son fácilmente reemplazables, y disponibles en materiales
diferentes. De este modo, se reducen los costes de mantenimiento y los
períodos de paro resultan mínimos.
III.4.4.- Cámara de molienda.
El alargado diseño de la cámara de molienda garantiza un tiempo
mínimo de permanencia y distribución del producto objeto de proceso.
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
60
El cilindro interior es de fácil cambio. La alta eficacia de la refrigeración
conseguida mediante el flujo en espiral del agua de enfriamiento, permite el
proceso de productos de alta viscosidad, o sensibles a diversos niveles de
temperatura, resultantes de sus intrínsecas propiedades, así como de su
reología, normal o inversa.
III.4.5.- Discos de molienda.
Su especial diseño garantiza un óptimo factor de eficiencia por lo que a
la energía desarrollada dentro de la cámara de molienda se refiere.
La acumulación de los elementos de molienda en la salida del molino
resulta impedida de forma eficaz por el especial diseño ya citado de los discos
de molienda. La gama de sus diferentes diseños y el número de ellos
permiten una fácil adaptación a las características de los productos.
III.4.6.- Materiales.
El tipo de estos depende de la aplicación a que se destine el molino.
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
61
Las partes en contacto con el producto pueden suministrarse en
aleación especial de acero endurecido, acero inoxidable, Carburo de
Tungsteno, óxido de alumina y Poliuretano, así como Poliamida y Polietileno.
Para el proceso de productos abrasivos, y en bien de evitar
contaminación en el producto, puede disponerse de las partes en contacto
con el producto y sometidas a desgaste acabadas con baño de Ducromo.
III.4.7.- Separación de los elementos de molienda.
La retención de los elementos de molienda se obtiene por medio de un
separador dinámico de ranura, o en ciertos modelos y para casos específicos,
por un tamiz especial de acero inoxidable.
III.4.7.1.- Separador dinámico de ranura.
El producto molido sale a través de la ranura existente entre el rotor
instalado en el eje y el estator montado en el molino. Su paso es fácilmente
ajustable, a tenor del diámetro de los elementos de molienda t de la
viscosidad del producto a moler.
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
62
El rotor y el estator están realizados con material sinterizado, de
extrema resistencia al desgaste.
III.4.7.2.- Separador de tamiz.
El producto procesado pasa a través de un tamiz de acero inoxidable,
especialmente diseñado y adaptado al radio de curvatura de la cámara de
molienda. Éste se mantiene permanentemente limpio mediante un disco
instalado en su cara exterior.
III.4.8.- Sello de eje.
El tipo de sello del eje determinado tanto por el producto a moler
como por el tipo de molino. Para requerimientos sencillos, se emplea un sello
de doble labio, y para productos abrasivos, así como para grandes
producciones, se utiliza un doble sello mecánico.
Los sistemas de refrigeración del sello del eje están instalados en el
molino.
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
63
Los elementos de sellado, para casos muy especiales, son asimismo
disponibles en diferentes materiales.
III.4.9.- Elementos de molienda.
Según sea la aplicación y el tamaño del molino, pueden utilizarse
elementos con diámetros comprendidos entre 0,15mm y 3mm, realizados en
vidrio, cerámica, materiales sinterizados o ceros de diversos tipos.
Los resultados de la molienda guardan relación con el tamaño y tipo
de los elementos que se empleen.
El DYNO-MILL se utiliza en todo el mundo para la dispersión y molienda
húmeda por una amplia a la par que creciente gama de industrias:
- Industrias química en general.
- Industria de la pintura y tintas.
- Producción de cintas de vídeo y audio.
- Industrias de colorantes y pigmentos.
- Industria de la alimentación.
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
64
- Cargas para la industria del plástico y del papel.
- Recubrimiento de papel, térmico y de fax.
- Industria farmacéutica.
- Industria agroquímica.
- Microbiología y bioquímica.
III.5.- ALGUNAS CONSIDERACIONES SOBRE DISPERSIÓN.
La dispersión es una combinación de pigmento, aglutinante o vehículo
(resinas, dispersantes, agentes humectantes, etc.) o solvente. Se puede
considerar como dispersión modelo aquella en que las partículas dispersas
exhiben un equilibrio dinámico y no muestran tendencia al cambio ni por
asentamiento causado por la fuerza de gravedad ni por floculación ni por
reacción con el medio líquido. El término dispersión se usa por lo general
para describir tanto el proceso como el producto final.
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
65
III.5.1.- Etapas del proceso de dispersión.
En el proceso de dispersión hay varias etapas inseparables, que
dependen unas de otras, y ocurren más o menos simultáneamente. Estas tres
fases o pasos son:
1. Reducción: el tamaño básico de las partículas de cualquier pigmento
dado no es por lo general el tamaño de su forma cristalina simple, sino
unos agregados estrechamente unidos que se forman durante la
fabricación del pigmento en cuestión.
A raíz de las características específicas de cada pigmento y del proceso
de fabricación, este tamaño básico de las partículas varía
considerablemente entre 70 micrones para las partículas finas de los
negros color carbón hasta 6-15 micrones para los pigmentos
entendedores. Generalmente, las fuerzas que se necesitan para
romper estas pequeñas partículas son del mismo orden que las que se
requieren para romper el cristal individual y la mayoría de los equipos
de dispersión no cuentan con la potencia para ello. Con todo, durante
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
66
el resto del proceso de fabricación de estos pigmentos, su empaque,
despacho y almacenamiento se forman agregados cada vez más
grandes. Son estos, precisamente, los que queremos reducir a su
tamaño de partícula original.
2. Humectación: las partículas de pigmento, por un fenómeno común a la
mayoría de las superficies sólidas, transportan y absorben capas de
humedad. Así mismo, el pigmento se agrega y se aglomera y recoge
aire en los vacíos internos. Para producir una dispersión estable
(especialmente en un medio orgánico), se deben reemplazar estas
interfases pigmento – humedad y pigmento – aire por una interfase
pigmento – vehículo.
En los sistemas a base de agua, y dado que esta última tiene una
densidad de energía de cohesión muy elevada (y por tanto tiene más
afinidad consigo misma que con la superficie del pigmento), tratará de
hacer que las partículas de pigmento se apiñen entre sí para minimizar
el contacto con ellas.
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
67
Los agentes dispersores o humectantes tienen una afinidad equilibrada
tanto con la superficie del pigmento como con la fase líquida. Por ello,
el vehículo que humecta las partículas de pigmento y la molienda o
acción de reducción que las quiebra se humectan simultáneamente.
Así, pues, tenemos que la humectación se produce mediante absorción
anisotrópica y mediante la energía de entrada.
3. Estabilización: si el proceso de dispersión se ha realizado
exitosamente, cada partícula de pigmento habrá sido completamente
humectada por el medio. Si no interviene ningún otro factor, las
partículas comenzarán a asentarse por efecto de la gravedad.
III.6.- CVP–CONCENTRACION EN VOLUMEN DE
PIGMENTO.
Con las pinturas se usa tanto fórmulas referidas en peso como en
volumen.
Ejemplos de indicaciones referidas en peso, son partes de peso,
porcentajes de peso, pero también la llamada pigmentación, respectivamente
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
68
la relación pigmento – ligante. Bajo la última se entiende la relación en peso
de pigmento y carga al ligante (sólido).
Las indicaciones referidas al peso ya están predeterminadas por la
fabricación de las pinturas en el laboratorio y la fábrica; también se utilizan
para el control del perfil de propiedades de la pintura líquida. Aquí se trata,
por ejemplo, de propiedades como viscosidad, estabilidad de
almacenamiento, comportamiento de sedimentación, brochabilidad,
nivelación, flotación, poder cubriente en húmedo, secado, para nombrar
solamente algunas.
El estado final de una pintura, sin embargo, es la película de la pintura
sólida seca, que consta solamente de los componentes no volátiles de la
fórmula. Para la película de pintura sólida vale por lo tanto otro perfil de
propiedades. Este comprende el grupo de propiedades ópticas, al cual
pertenece también el poder cubriente, propiedades mecánicas (por ejemplo
tensión de película) y propiedades de estabilidad (por ejemplo, la exposición
a la intemperie o temperatura).
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
69
Los componentes principales de la pintura seca son pigmento, carga y
ligante.
Las propiedades de los componentes de la pintura seca tienen efecto a
través de sus volúmenes proporcionales.
La indicación de fórmula más importante referida al volumen es la
llamada “concentración de volumen de pigmento”, abreviado CVP.
La CVP es una magnitud de cálculo esencial, es la relación del volumen
del pigmento con relación al volumen total de la película de pintura,
expresada en porcentaje. La CVP está determinada por la fórmula. Se ha
generalizado entender bajo “volumen de pigmento” siempre la suma de
“volumen de pigmento más carga”.
En consecuencia, se debería hablar de la “CVP total” la que está
definida como sigue:
[ ]%100×++
+=
volumenLvolumenCvolumenPvolumenCvolumenPCVPtotal (1)
CAPÍTULO III.- MARCO TEÓRICO
70
donde,
P = pigmento
C = cargas
L = ligante (sólido)
Los volúmenes necesarios para el cálculo de la CVP se calculan a partir
de la masa, por ejemplo en g o kg, y la densidad de un componente. Para el
ligante debe tomarse la densidad del ligante al 100%, llamado también
ligante (sólido):
densidadmasavolumen = , [ml] o [l] (2)
La CVP total de las pinturas usuales varía dentro de una gran gama:
En las pinturas brillantes a base de disolventes la CVP se encuentra en
la zona del 10% – 20% En las pinturas de emulsión brillantes se encuentra
en la zona de 17% – 23%.
Los mayores valores de CVP total se encuentran en las pinturas de
emulsión. Están en la zona del 40% – 85%.
CAPÍTULO IV.- MARCO METODOLÓGICO
IV.- MARCO METODOLÓGICO
72
Para cumplir con los objetivos planteados, se realizó una serie de
pruebas que se explican a continuación.
IV.1.- EMULSIONES
Para reducir el costo de producción de las pinturas emulsionadas (Tipo
A), se trabajó con el CVP (concentración en volumen de pigmento) el cual es
una relación que involucra al pigmento, resina o ligante y cargas o pigmentos
extendedores. En otras palabras, se trabajó con los valores del dióxido de
titanio, caolín, carbonato de calcio y resina vinilacrílica.
Partiendo de la formulación original de PALCOLOR, se realizó una serie
de modificaciones, obteniéndose así un conjunto de formulaciones (Tabla 1),
las cuales se fueron optimizando hasta llegar a la definitiva. Los parámetros
utilizados para verificar que la formulación era la deseada, fueron los
siguientes:
IV.- MARCO METODOLÓGICO
73
- Buen poder cubriente.
- Buena adherencia y resistencia al frote.
- Buena brochabilidad y resistencia a la intemperie.
- Viscosidad comprendida entre 80 KU y 90 KU, es decir, 14.000 cP. y
16.000 cP.
Seguidamente, se muestra en la Tabla 1, las formulaciones que se
generaron partiendo de los datos de la fórmula original, es decir, la de
PALCOLOR. Las densidades de los compuestos utilizadas para calcular el CVP,
utilizando la ecuación (1), se encuentran en el Apéndice A.
IV.- MARCO METODOLÓGICO
74
Tabl
a 1
Form
ulac
ión
PALC
OLO
R y
sus
varia
ntes
IV.- MARCO METODOLÓGICO
75
A la par de las pruebas que se realizaron, en busca de una formulación
óptima, se evaluaron los costos que cada una de ellas generaba para así
obtener la que tuviera más rentabilidad, no sólo en cuanto a la calidad del
producto sino también en el aspecto económico.
La formulación de PALCOLOR para una emulsión tiene la cualidad de
que posee gran cantidad de carga (carbonato de calcio y caolín) lo que le da
a la pintura una elevada viscosidad. Además, el dióxido de titanio que se
estaba utilizando (alemán) de tipo genérico tanto para emulsiones como para
esmaltes, producía tixotropía en la pintura. Al trabajar con el pigmento de
Eslovenia, se notó que la pintura tenía mejor dispersión e incluso no producía
tixotropía en la misma, así como también mejoraba la brochabilidad. Luego,
al manejar la relación CVP se redujo en casi un 55% la cantidad de caolín,
compuesto que aumenta bruscamente la viscosidad y también su volumen,
ya que al ser hidratado queda en suspensión en la mezcla; también se redujo
la cantidad de dióxido de titanio en un 12%, un porcentaje bajo en cantidad
para no perjudicar el cubrimiento de la pintura, pero económicamente alto,
ya que contribuyó a reducir los costos al ser éste una de las materias primas
más onerosas. Paralelamente, se aumentó el carbonato de calcio en
IV.- MARCO METODOLÓGICO
76
aproximadamente un 17% y se mantuvo la cantidad de resina para no
afectar la adherencia de la pintura.
IV.2.- ESMALTES
Para la optimización de los esmaltes se sustituyó el xileno, el cual es
un solvente de elevado costo, por una mezcla parafínica y nafténica cuyo
precio es menor pero de propiedades semejantes a las del xileno (Teb. aprox.
150 °C), además de que es un componente desodorizado.
Antes de elaborar el esmalte, se fabricó la resina alquídica
sustituyendo el xileno que ésta lleva por la mezcla desodorizada para ayudar
en el proceso de optimización de costos. En la Tabla 2 se muestra la
formulación de dicha resina:
IV.- MARCO METODOLÓGICO
77
Tabla 2 Formulación de una resina alquídica
Componente Formulación con mezcla
(g)
Formulación con mezcla (kg)
TOFA 100,00 0,1000 Glicerina 60,33 0,0603
Octoato de calcio 0,21 0,0002 Anhídrido ftálico 107,18 0,1072
Trifenil fosfito 0,09 0,0001 Ácido fosfórico 0,03 0,0000
Solvente (xileno o mezcla) 14,12 0,0141
Varsol 458,52 0,4585
Masa total 740,48 0,7405
Luego se tomó 384,4 gramos de la resina alquídica y se realizó el
esmalte partiendo de la siguiente formulación (Tabla 3), que es la misma que
se utiliza en el caso de que el solvente fuera xileno, para dicha cantidad de
resina:
IV.- MARCO METODOLÓGICO
78
Tabla 3.
Formulación del esmalte utilizando como solvente xileno o una mezcla parafínica y nafténica
Componente Formulación (g)
Formulación 1 (kg)
Resina alquídica 384,80 0,3848 Solución de bentone 19,00 0,0190
Lecitina de soya 3,80 0,0038 Dióxido de titanio 134,10 0,1341
Solvente (xileno o mezcla) 38,00 0,0380
Octoato de plomo 2,50 0,0025 Octoato de calcio 1,30 0,0013
Octoato de cobalto 2,50 0,0025 Antipiel 1,30 0,0013
Masa Total 587,30 0,5873
CAPÍTULO V.- RESULTADOS
CAPÍTULO V.- RESULTADOS
80
V.1.- EMULSIONES
Partiendo de los datos de la Tabla 4 se pueden sacar las siguientes
características de las nuevas formulaciones, comparando cada una con la
original de PALCOLOR y con la inmediata anterior.
Tabla 4 Modificaciones y resultados obtenidos para cada formulación
CAPÍTULO V.- RESULTADOS
81
Partiendo de los datos que se encuentran en el Apéndice B (costos),
se puede generar la Tabla 5 de costos de la emulsión de PALCOLOR y las
formulaciones que se crearon con el fin de optimizar los costos de
producción:
CAPÍTULO V.- RESULTADOS
82
Tabl
a 5
Form
ulac
ione
s y
sus
cost
os d
e pr
oduc
ción
CAPÍTULO V.- RESULTADOS
83
Tabl
a 5
(Con
t.)
Form
ulac
ione
s y
sus
cost
os d
e pr
oduc
ción
CAPÍTULO V.- RESULTADOS
84
Ta
bla
5 (C
ont.
) Fo
rmul
acio
nes
y su
s co
stos
de
prod
ucci
ón
CAPÍTULO V.- RESULTADOS
85
Luego de evaluar los costos y las características de cada una de las
formulaciones mostradas en la Tabla 5, se decidió que la número 5 es la más
apropiada considerando los siguientes aspectos:
- Dióxido de titanio:
Tiene menos cantidad de pigmento la formulación 5, que la de
PALCOLOR (12% menos) lo cual economiza los costos de producción de la
pintura, pues es una de las materias primas más onerosas (aproximadamente
5.500 Bs. /kg). Se podría pensar que esto disminuye el cubrimiento de la
pintura lo cual, en teoría, es cierto; sin embargo al aumentar en la carga la
cantidad de carbonato de calcio (pigmento extendedor) en conjunto con el
pigmento principal, se realzan las propiedades ópticas, pues aumenta el
índice de refracción y, por ende, mejora el poder cubriente.
- Resina vinilacrílica:
De todas las formulaciones, la 5 es la que, al compararla con la original
de PALCOLOR mantiene la misma cantidad de resina. Al observar la tabla se
notará que hay otras, como la 1 y la 3, a las cuales se agregó mayor
CAPÍTULO V.- RESULTADOS
86
cantidad de resina, lo que aumentó, escasamente, la calidad de la pintura en
cuanto a adherencia; esto ocasionó un aumento de costos y para que no
fuese tan significativo, hubo que sacrificar o disminuir la cantidad de otras
materias para mantener, en lo posible, los beneficios en porcentajes
aceptables, lo cual trajo como consecuencia que la calidad de las pinturas
como las de formulación 1 y 3, en lo que respecta a cubrimiento, resultara
baja.
- CVP:
El CVP de la formulación 5 es menor que el de la de PALCOLOR; sin
embargo, al revisar el de las otras se observará que hay valores más bajos,
como por ejemplo el de la formulación 1. Esto se debe a que tiene menos
cantidad de carbonato de calcio, lo que disminuye el poder cubriente
(comparado con la formulación de PALCOLOR y la 5) y por ende, la calidad
de la pintura.
CAPÍTULO V.- RESULTADOS
87
- Brochabilidad:
Al disminuir el CVP de la pintura y la viscosidad, se logró que la
brochabilidad de la misma mejorara aún más que la que tenían las pinturas
con la formulación original de PALCOLOR.
- Resistencia a la intemperie:
Luego de realizar la emulsión, se procedió a pintar en exteriores para
probar la resistencia a los agentes externos. Después de dos meses, se
comprobó, visualmente, que la pintura conservaba su color, poder cubriente
y adherencia a pesar de los cambios climáticos y demás factores que podrían
influir en la calidad del producto.
- Porcentaje de ahorro:
Realizar una emulsión con la formulación 5 tiene un costo de 6.002,6
Bs. /gal., es decir, 663,5 Bs. /gal. por debajo de la de PALCOLOR, lo cual
representa un ahorro del 10%. De todas las pruebas realizadas la que genera
mayor porcentaje de ahorro es la 4; sin embargo, el poder cubriente de ésta
CAPÍTULO V.- RESULTADOS
88
no es satisfactorio comparándolo con el que tenía la formulación de
PALCOLOR al utilizar el titanio alemán.
Cabe destacar que este estudio económico se realizó cuando el dióxido
de titanio tenía un valor de aproximadamente 5.500 Bs. /kg generando un
ahorro del 10%, como se vio anteriormente. Sin embargo, en días posteriores
el costo aumentó a casi 6.000 Bs. /kg disminuyendo el beneficio a casi un
6%; por lo tanto, debido a la constante variación del dólar y en consecuencia
del precio del pigmento, el porcentaje de ahorro se encuentra entre un 6% y
10%.
V.2.- ESMALTES
Como se mencionó anteriormente, antes de trabajar con el esmalte se
realizó un grupo de pruebas de resina alquídica, utilizando como solvente una
mezcla parafínica y nafténica en vez de xileno; finalmente, se logró llegar a
una resina que presentaba las siguientes características (Tabla 6):
CAPÍTULO V.- RESULTADOS
89
Tabla 6. Resultados obtenidos de la resina alquídica fabricada con la mezcla parafínica
y nafténica
Parámetro Valor Rango Viscosidad a 25º C
G.H Z6 + Z5 - Z7
Contenido de sólidos 38,41% 38% - 42% Color Gardner 7 -8 8 máx. Transparencia Ligeramente turbia Perfecta
Índice de acidez 16 12 máximo
En la Tabla 6 se observa que la resina resultó ser un poco turbia como
consecuencia de un posible sobrecalentamiento del producto durante el
proceso de fabricación, lo que podría ocasionar una alteración en el color de
lla pintura. Así mismo, se puede notar que el índice de acidez está por encima
del rango permitido, lo que evidencia un exceso de agua debido a una
deficiencia de recirculación con xileno. Finalmente, el contenido de sólidos,
aunque está dentro del rango, es bajo para lo que normalmente tiene la
resina (40%).
En las Tablas 7 y 8 se muestran los costos de producción de las
resinas para el caso en que se utiliza xileno y la mezcla parafínica y nafténica,
respectivamente. Estos valores se obtuvieron, al utilizar los datos de la Tabla
2 y de los precios que están en el Apéndice B.
CAPÍTULO V.- RESULTADOS
90
Tabla 7. Formulación y costo de producción de la resina alquídica
preparada con xileno.
Componente Formulación con xileno (g)
Formulación con xileno (kg)
Costos de la formulación con
xileno (Bs.) TOFA 100,00 0,1000 192,00
Glicerina 60,33 0,0603 111,01 Octoato de
calcio 0,21 0,0002 1,01 Anhídrido
ftálico 107,18 0,1072 320,47 Trifenil fosfito 0,09 0,0001 0,58 Ácido fosfórico 0,03 0,0000 0,04
Xileno 14,12 0,0141 15,81 Varsol 458,52 0,4585 206,33
Masa total 740,48 0,7405
Total de costos 847,26
Tabla 8. Formulación y costo de producción de la resina alquídica
preparada con la mezcla parafínica y nafténica.
Componente Formulación con mezcla (g)
Formulación con mezcla (kg)
Costos de la formulación con
mezcla (Bs.) TOFA 100,00 0,1000 192,00
Glicerina 60,33 0,0603 111,01 Octoato de
calcio 0,21 0,0002 1,01 Anhídrido
ftálico 107,18 0,1072 320,47 Trifenil fosfito 0,09 0,0001 0,58 Ácido fosfórico 0,03 0,0000 0,04
Mezcla parafínica y
nafténica 14,12 0,0141 6,78
Varsol 458,52 0,4585 206,33
Masa total 740,48 0,7405 Total de costos 838,22
CAPÍTULO V.- RESULTADOS
91
En la Tabla 7 se puede ver que el costo de producción de 740,48
gramos de resina es de Bs. 847,26 y en la Tabla 8 es de Bs. 838,22. Al
comparar estos valores se obtiene que el ahorro es de Bs. 9,04, es decir,
aproximadamente 1,1%, que representa un valor muy bajo. Esto ocurre
porque en la fabricación de las resinas alquídicas, el xileno es una materia
que se utiliza en un porcentaje muy bajo, pues su función es servir de reflujo
para poder extraer agua del sistema.
Utilizando los valores de la Tabla 3 y los precios que se encuentran en
el Apéndice B, se pueden generar las Tablas 9 y 10 de costos de
producción de 587,30 gramos de esmalte realizado con xileno y uno con la
mezcla parafínica y nafténica, respectivamente:
CAPÍTULO V.- RESULTADOS
92
Tabla 9. Costo de producción de un esmalte, utilizando como solvente xileno
Componente Costos de la formulación (Bs.)
Resina alquídica 663,01 Solución de bentone 57,00
Lecitina de soya 12,16 Dióxido de titanio 737,55
Xileno 42,56 Octoato de plomo 8,67 Octoato de calcio 6,24
Octoato de cobalto 28,00 Antipiel 14,92
Total de Costos 1.570,12
Tabla 10. Costo de producción de un esmalte, utilizando como solvente una mezcla
parafínica y nafténica
Componente Costos de la formulación (Bs.)
Resina alquídica 656,08 Solución de bentone 57,00
Lecitina de soya 12,16 Dióxido de titanio 737,55
Mezcla parafínica y nafténica 18,24
Octoato de plomo 8,67 Octoato de calcio 6,24
Octoato de cobalto 28,00 Antipiel 14,92
Total de Costos 1.538,87
CAPÍTULO V.- RESULTADOS
93
Como se observa en la Tabla 9, el costo de producción de un esmalte,
realizado con una resina que contiene xileno y utilizando éste mismo como
solvente, es de Bs. 1.570,12; por otro lado, en la Tabla 10 se aprecia el valor
para el caso de un esmalte utilizando, esta vez, una mezcla parafínica y
nafténica. Dicho valor es de Bs. 1.538,87. Al comparar estos resultados, se
determina que el ahorro es de Bs. 31,25 (para la fabricación de 587,30
gramos de pintura), es decir, aproximadamente un 2%.
El bajo porcentaje obtenido se debe a lo siguiente:
- De la masa total de resina fabricada (740,48 g.) sólo 14,12 gramos
corresponden al solvente, esto representa un 2%, valor muy bajo para
pretender economizar la producción de esta pintura, por más costoso que
sea el xileno y por más económico que sea la mezcla parafínica y nafténica.
- De la masa total de esmalte fabricado (587,30 g) se utilizaron 384,80
gramos de resina alquídica, lo que representa un 65,5% siendo éste un
porcentaje alto. A pesar de esto, el porcentaje de ahorro en la producción
de la resina, como se vio anteriormente, fue muy bajo y este valor se
arrastró hasta los cálculos de los costos de producción del esmalte,
CAPÍTULO V.- RESULTADOS
94
originando una variación pequeña en los mismos. Paralelamente, para la
fabricación del esmalte sólo 38,00 g. corresponden al solvente, lo que
representa un 6,4%, que al igual que en el caso de la resina, es un valor
bajo para pretender economizar el costo de producción de la pintura.
Por otro lado, al utilizar como solvente una mezcla parafínica y
nafténica (que no contiene aromáticos) en vez de xileno (que es un
compuesto aromático), se obtuvo un esmalte bastante desodorizado,
conservando la calidad de brillo, adherencia de la pintura y viscosidad,
medida con copa Ford, de aprox. minuto y medio .
CAPÍTULO VI.- CONCLUSIONES Y
RECOMENDACIONES
CAPÍTULO VI.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
96
Una vez realizado el estudio se puede afirmar que los objetivos del
proyecto se cumplieron, pues se logró mejorar el costo de producción de las
emulsiones y los esmaltes obteniendo porcentajes de ahorro bastante
satisfactorios, para el primer caso, y no tanto, para el segundo. Por lo tanto,
vale puntualizar los siguientes aspectos:
En cuanto a las emulsiones:
- Se obtuvo una nueva formulación para los esmaltes que fabrica la empresa
Pinturas PALCOLOR, C.A., la cual tiene un porcentaje de ahorro entre un
6% y 10% en comparación con la formulación original.
- Al disminuir la carga de la emulsión, automáticamente lo hace el CVP.
- Se logró mantener la adherencia, resistencia al frote y poder cubriente que
actualmente tienen las pinturas realizadas con la formulación original de
PALCOLOR.
- La brochabilidad de la pintura mejoró notablemente.
CAPÍTULO VI.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
97
- La emulsión tiene buena resistencia a la intemperie.
En cuanto a los esmaltes:
- La resina estaba ligeramente turbia, lo que afectó en la blancura del
esmalte dándole un color un poco amarillento.
- El bajo contenido de sólidos, en la resina, ocasionó una variación en el
tiempo de secado de la pintura.
- En el esmalte se obtuvo un porcentaje de ahorro del 2%, lo que representa
un beneficio muy bajo.
- La pintura conservó su buena adherencia y brillo, así como también resultó
ser bastante desodorizada.
- El uso de la mezcla parafínica y nafténica, como sustituto del xileno, resultó
positiva, ya que al tener propiedades semejantes a éste último no se
alteraron las características del esmalte.
CAPÍTULO VI.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
98
Se recomienda a la empresa:
- Agregar aproximadamente un 1% más de secante al esmalte hecho con la
mezcla parafínica y nafténica, para mejorar el secado del mismo. Esto no
afectará tanto en los costos, pues aunque es un producto caro, se usa en
porcentajes que están por debajo del 0,1%.
- Realizar un estudio económico para evaluar la rentabilidad del proyecto de
optimización de costo de producción del esmalte.
- Optimizar el costo de producción del esmalte sustituyendo la materia más
costosa por una más económica a fin de generar un beneficio notable.
BIBLIOGRAFÍA
BIBLIOGRAFÍA
100
- DEAN H. PARKER. Tecnología de los recubrimientos de superficies.
Enciclopedia de la Química Industrial.
- FLEMING PAYNE, Henry. Enciclopedia de pinturas. Tomo I y II. Editorial
BLUME.
- BRANDAU, Alan H. Introducción a la tecnología en recubrimientos.
Publicado por Federation of Societies for Coatings Technology. U.S.A,
1.990.
- TURNER, G.P.A. Introduction to Paint Chenistry and Principles of Paint
Technology. Chapman and Hall, Third Edition. London, England.
- http://www.google.co.ve/search?q=cache:og0CZTrpZ998J:www.aztecoils.c
o.uk/lubricants/darasheets/greases/Bentone%25202%2520data.pdf+bento
ne+toxicity&hl=es&ie=UTF-8 (25 de Septiembre, 2003)
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2003)
- http://www.ceride.gov.ar/servicios/comunica/deiber1.htm (25 de
Septiembre, 2003)
- http://www.aguamarket.com/diccionario/terminos.asp?Id=3904 (25 de
Septiembre, 2003)
- http://www.frankmin.com/esp_caco.pdf (25 de Septiembre, 2003)
- http://www.jela.com.mx/espanol/secantes.htm (Revisado el día Martes 23
de Septiembre de 2003) Agentes secantes
- http://www.aquamarket.com/diccionario/terminos.asp?ID=3904 (23 de
Septiembre, 2003) Martes 23 de Septiembre de 2003
GLOSARIO
GLOSARIO
103
- Acidez: Exceso de iones de hidrógeno en una solución acuosa. Cantidad de
ácido libre en los aceites, resinas, etc.
- Anatasa: mineral óxido que cristaliza en el sistema tetragonal, de color
variado, brillo adamantino y raya de color blanquecino.
- Barniz: Disolución de una o más resinas en un aceite o líquido volátil, que
se aplica a la superficie de un objeto para que al secarse forme una capa
lustrosa capaz de resistir la acción del aire y de la humedad.
- Coloidal: relativo a los coloides. Coloides: cuerpo que, disgregado en un
líquido, aparece como disuelto por la extremada pequeñez de sus
partículas, pero que, a diferencia del cristaloide, no se difunde con su
disolvente si tiene que atravesar ciertas láminas porosas.
- Compuesto organometálico: compuesto en que los átomos de carbono
forman enlaces covalentes (comparten electrones) con un átomo metálico.
Los compuestos basados en cadenas y anillos de átomos de carbono se
llaman orgánicos, y éste es el fundamento del nombre “organometálicos”.
GLOSARIO
104
- CVP: Relación carga pigmento (ver capítulo III)
- Esterificación: reacción entre un alcohol y un ácido, en presencia de ácido
sulfúrico como catalizador, y mediante la cual se obtienen un éster y agua.
Es la reacción inversa de la saponificación.
- Hidrófila: que absorbe el agua con gran facilidad.
- Hidrófoba: que no es afín al agua.
- Inmiscible: que no se puede mezclar.
- Intersticio: espacio pequeño que media entre dos cuerpos o entre dos
partes de un mismo cuerpo.
- Ligante: vehículo, resina.
- Longitud de onda: distancia entre dos puntos consecutivos de una onda
que tienen el mismo estado de vibración. Por ejemplo, la longitud de onda
GLOSARIO
105
de las olas marinas es la distancia entre dos crestas consecutivas o entre
dos valles.
- Menisco: superficie libre del líquido contenido en un tubo estrecho; es
cóncava o convexa, según que el líquido moje o no las paredes del tubo.
- Polímero: sustancia que consiste en grandes moléculas formadas por
muchas unidades pequeñas que se repiten, llamadas monómeros.
- Rutilo: (del latín rutilus, 'rojo dorado'), mineral brillante, rojo o negro, con
brillo adamantino, compuesto por óxido de titanio, TiO2. Cristaliza en el
sistema tetragonal, por lo general en cristales prismáticos de opacos a
transparentes o, con menor frecuencia, en formaciones compactas masivas.
A veces, puede estar presente algo de mineral de hierro, pudiendo llegar a
constituir un 10% del contenido total. El rutilo forma bandas de color
castaño claro; su dureza se sitúa entre 6 y 6,5 y su densidad relativa varía
entre 4,18 y 4,25.
El rutilo se utiliza como fuente de titanio, y algunos especímenes con
colores intensos se tallan como gemas brillantes. Este mineral se encuentra
GLOSARIO
106
formando parte de muchas rocas, como granito, dolomita, caliza
metamórfica y esquisto micáceo. Muchas veces tiene la forma de cristales
delgados que penetran en cuarzo. Hay yacimientos importantes en Estados
Unidos, Noruega, Francia y Suiza.
- Sintético: obtenido por síntesis. Síntesis: formación de una sustancia
compuesta mediante la combinación de elementos químicos o de sustancias
más sencillas.
- Sustancias tensoactivas: Sustancias que disminuyen la tensión
superficial de los líquidos, normalmente el agua. La distribución de las
fuerzas de atracción entre las moléculas que forman un líquido, dan como
resultado que las moléculas situadas en la superficie están más atraídas que
las que se encuentran en el seno del líquido, por lo tanto aparece una
fuerza (tensión superficial, que se mide en dinas/cm) que tiende a
mantener al líquido con una superficie mínima, y que se opone a que las
moléculas escapen del líquido.
GLOSARIO
107
Al disminuir la tensión superficial, los agentes tensoactivos aumentan la
capacidad de unión del líquido con otras superficies, es decir, aumentan la
capacidad de mojar.
- Sustrato: estrato que subyace a otro y sobre el cual puede influir.
- Tensión superficial: condición existente en la superficie libre de un
líquido, semejante a las propiedades de una membrana elástica bajo
tensión. La tensión es el resultado de las fuerzas moleculares, que ejercen
una atracción no compensada hacia el interior del líquido sobre las
moléculas individuales de la superficie; eso se refleja en la considerable
curvatura en los bordes donde el líquido está en contacto con la pared del
recipiente. Concretamente, la tensión superficial es la fuerza por unidad de
longitud de cualquier línea recta de la superficie líquida que las capas
superficiales situadas en los lados opuestos de la línea ejercen una sobre
otra.
- Vítreo: parecido al vidrio.
APÉNDICE
109
APÉNDICE A
DENSIDADES DE LAS MATERIAS PRIMAS QUE SE UTILIZAN PARA MODIFICAR EL CVP DE LAS EMULSIONES
Materia prima Densidad (kg/gal) Densidad (kg/l)
Caolín 9,84 2,60
Carbonato de calcio 10,22 2,70
Dióxido de titanio 15,00 3,96
Resina vinilacrílica 3,78 1,00
Fuente: Laboratorio, Pinturas PALCOLOR C.A.
110
APÉNDICE B
COSTO DE LA MATERIA PRIMA
Materia prima Costo (Bs./ kg)
Ácido fosfórico 1.360,00 Anhídrido ftálico 2.990,00 Antiespumante 2.600,00 Antipiel 11.480,00 Bactericida 7.568,00 Caolín 85,00 Carbonato de calcio 138,51 Dióxido de titanio 5.500,00 Dispersante 2.410,00 Etilenglicol 1.984,00 Glicerina 1.840,00 Hipoclorito de sodio 1.440,00 Lecitina de soya 3.200,00 Natrosol 16.960,00 Octoato de calcio 4.800,00 Octoato de cobalto 11.200,00 Octoato de plomo 3.469,00 Resina alquídica 1.723,00 Resina vinilacrílica 2.320,00 Solución amoniacal 1.150,00 Solución de bentone 3.000,00 TOFA 1.920,00 Trifenil fosfito 6.480,00 Tripolifosfato de sodio 1.950,00 Varsol 450,00 Xileno 1.120,00
Fuente: Pinturas PALCOLOR, C.A.
111
ANEXOS
112
ANEXO A
FORMA CRISTALINA DEL PIGMENTOS DE TITANIO: RUTILO Y
ANATASA
RUTILO
ANATASA
113
ANEXO B
ÍND
ICE
DE
REF
RAC
CIÓ
N D
E AL
GU
NAS
SU
STAN
CIAS