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SUMARIO DE TESIS TEMA: DETERMINACION Y OPTIMIZACION DE NIVELES DE PRESERVANTES BACTERICIDAS Y FUNGICIDAS EN PINTURAS BASE AGUA. CAPITULO 1 INTRODUCCION 1.1 Antecedentes Durante los procesos de fabricación, almacenamiento y posterior aplicación de las pinturas, estas pueden ser atacadas los microorganismos y sufrir importantes pérdidas de calidad, los microorganismos pueden contaminar la pintura en diferentes formas durante el proceso de fabricación Es por este motivo que enfocaremos nuestro desarrollo de tesis en determinar las concentraciones òptimas, los niveles máximos y mínimos, el tipo y la calidad de agentes fungicidas y bactericidas utilizados. Como antecedente teórico podemos indicar que entre las principales afectaciones de una pintura base agua formulada con niveles de biocidas inadecuados pueden presentarse principalmente:

- Contaminación de la pintura en el envase (variación de propiedades físico-químicas)

- Contaminación de la película de pintura aplicada (contaminación por hongos)

De las contaminaciones en el envase se pueden presentar variación del Ph , baja de viscosidad, mal olor, sedimentación, etc ; y entre las contaminación de película aplicada podemos encontrar: Presencia de hongos, algas, bajo cubrimiento, desprendimiento de película , etc Todos estos inconvenientes pueden ser controlados tomando en consideración una adecuada formulación utilizando niveles y tipos de preservantes óptimos 1.2 Objetivos Establecer la importancia de los niveles y tipos de preservantes en las formulaciones de pinturas base agua. Conocer y determinar la acción y eficiencia de los biocidas utilizados como preservantes en pinturas base agua. Determinar medidas de prevención para cada punto de control y como pueden ser estas aplicadas para eliminar agentes microbianos en recubrimientos base agua.

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1.3 Alcance Para lograr la determinación experimental de niveles óptimos de agentes bactericidas y fungicidas en formulaciones de recubrimientos base agua utilizaremos diferentes tipos de ensayos : ensayo microbiológico en pinturas y equipos , de infección o inoculación, de dilución de la pintura , de fungicidas y algicidas en películas de pinturas, de concentraciones mínimas inhibidoras , y pruebas de estabilidad. Y a través de los resultados , análisis de estos ensayos estaremos en capacidad de determinar los preservantes y niveles adecuados para evitar se presenten incovenientes en recubrimientos base agua.

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CAPITULO 2 RECUBRIMIENTOS – GENERALIDADES 2.1 Conceptos fundamentales de pinturas Una pintura consiste, esencialmente, en un pigmento suspendido en un líquido adecuado, denominado vehículo. El vehículo puede ser un aceite secante, un barniz o una disolución o suspensión de resinas naturales o sintéticas en un disolvente orgánico o acuoso.

Al aplicar la pintura en forma de película delgada (generalmente de 12 a 50 micras) los componentes volátiles se evaporan, dejando una mezcla de pigmento y ligante en forma de revestimiento sólido continuo, adherente y delgado que es a la vez decorativo y protector.

La pintura tiene, pues, dos objetivos principales: Protección y Decoración.

Protección

Decoración

La decoración es una buena razón para pintar, pero la protección frente a los agentes atmosféricos (humedad, radiación solar, etc.), productos químicos y daños mecánicos es con frecuencia el objetivo más importante.

Bajo el concepto de "decoración o aspecto visual" pueden incluirse otros objetivos, por ejemplo, para comunicar algo visualmente a menudo se pintan símbolos, pictogramas, etc.

A continuación, se analizan algunos conceptos habituales en el campo de las pinturas:

CONCEPTOS HABITUALES EN PINTURAS

Enyesado (chalking): Polvo de pigmento suelto en la superficie de la película expuesta al medio ambiente, producido por la erosión de la capa exterior de aglomerante o ligante.

Cuarteamiento (checking): Roturas ligeras y finas en la superficie de una película o capa de pintura, visibles al ojo humano o con un microscopio de 10 aumentos.

Fisuración (cracking): Roturas en una película o capa de pintura que se extienden desde la superficie hacia zonas más profundas.

Pigmento dilatador (extender pigment): Pigmento que tiene poco poder cubriente, pero que se incluye en las pinturas con otras finalidades. Se trata normalmente de carbonatos y silicatos. Éstos se hacen traslúcidos cuando se dispersan en pinturas líquidas.

Anegamiento, flotación (flooding, también floating): Defecto que aparece algunas veces en las películas o capas de pintura, consiste en la separación de las partículas de pigmento, dando así un color no uniforme.

Flujo (flow): Capacidad de una película o capa de pintura para igualar una superficie, obteniéndose un recubrimiento suave (sin irregularidades).

Fisolventes minerales (mineral spirits): Fracción hidrocarbonada alifática, de intervalo de destilación 150-200ºC, suministrada por las refinerías de petróleo.

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Material de imprimación (primer): Pintura utilizada como primer recubrimiento de una superficie.

Diluyente (thinner): Se refiere normalmente al disolvente volátil.

Tixotropía (thixotropy): Propiedad de un líquido o gel para disminuir su viscosidad a medida que aumenta el esfuerzo cortante y para recuperar el estado de gel cuando se elimina el esfuerzo cortante aplicado.

Barniz (varnish): (a) Resina disuelta en, o reaccionada con, un aceite secante; normalmente diluida con un disolvente volátil. (b) Solución de una resina sola disuelta en el disolvente.

Vehículo (vehicle): Porción o fase líquida de una pintura (como fase distinta del pigmento).

Las pinturas tienen tres componentes básicos:

1. pigmento. El objetivo del pigmento, desde el punto de vista decorativo, es obliterar (obstruir o cerrar un conducto o una cavidad de un cuerpo organizado) la superficie sobre la que se aplica el producto y proporcionarle color. Desde el punto de vista de la protección para uso exterior, el pigmento sirve para proteger el objeto pintado de la degradación por la radiación ultravioleta, etc.

2. vehículo no volátil. El vehículo no volátil (ligante) está constituido en la mayoría de los casos por aceites secantes, resinas o combinaciones de los dos. Hay algún tipo de pinturas en el que el ligante es de naturaleza inorgánica. El objetivo del ligante es proporcionar adhesión a la superficie, actuar como una barrera ante la humedad y mantener el pigmento en su sitio.

3. vehículo volátil. La fracción volátil del vehículo, que consiste normalmente en disolventes hidrocarbonados o agua, se utiliza para disminuir la viscosidad de la composición, lo que facilita su aplicación. En algunos tipos de composición se utilizan disolventes orgánicos diferentes de los hidrocarburos, por ejemplo cetonas y ésteres. Este componente puede variar desde 0 hasta un 50% de la composición original, pero se evapora cuando se aplica y no forma parte de la película seca final.

Los dos componentes, pigmento y vehículo no volátil, secan juntos para formar una película continua sólida. El tiempo requerido para este cambio varía, depende principalmente de la naturaleza del ligante, puede exigir desde menos de una hora hasta varios días. La relación pigmento-volumen y las condiciones atmosféricas afectan también a la velocidad de secado.

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Básicamente hay tres formas de secado:

1. Por absorción de oxígeno de la atmósfera.

2. Por simple evaporación del disolvente.

3. Por reacción entre los componentes separados del vehículo, o por combinación de los mismos. En este caso el producto puede suministrarse en dos recipientes separados que se mezclan justo antes de ser utilizados para evitar la solidificación del material en el envasado.

4. Por absorción de oxígeno de la atmósfera.

5. Por simple evaporación del disolvente.

6. Por reacción entre los componentes separados del vehículo, o por combinación de los mismos. En este caso el producto puede suministrarse en dos recipientes separados que se mezclan justo antes de ser utilizados para evitar la solidificación del material en el envasado.

En pinturas se utilizan numerosos aditivos, la mayoría formando parte integral de la fórmula, pero algunas veces con objetivos correctivos. Cuando los compuestos secantes metálicos contienen menos de 1% de contenido en metal del total, se pueden considerar como aditivos. Otros aditivos, por mencionar unos pocos, son:

Agentes dispersantes de los pigmentos.

Compuestos antiflotación.

Agentes antisedimentación, por ejemplo estearatos metálicos o lecitina.

Agentes que impiden la formación de escamas para pinturas de tipo oxidante, éstos pueden considerarse antioxidantes suaves mientras están en el recipiente, pero se disipan por evaporación cuando se aplica la capa de pintura.

Agentes gelificantes para pinturas que no chorreen.

Agentes que eviten la formación de moho y fungicidas.

Estabilizantes de la viscosidad.

Desodorantes, normalmente son perfumes utilizados en porcentajes muy pequeños para enmascarar olores durante el período de secado.

Absorvedores de la radiación ultravioleta.

Estabilizantes, por ejemplo materiales que absorben cloro o cloruro de hidrógeno como posibles productos de descomposición de las resinas cloradas, o aplicaciones similares.

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2.1.1 Pinturas: Clasificación según su función En la actualidad, la tecnología es capaz de proporcionar la pintura más adecuada para el substrato más impensable. En otras palabras: existe gran cantidad de pinturas. Por este motivo es de gran importancia establecer unos criterios para lograr clasificar las pinturas.

Para clasificar las pinturas se pueden utilizar los siguientes criterios:

1. La función a la que va destinada.

2. El procedimiento de aplicación utilizado.

3. La naturaleza de la pintura, según sus componentes: el aglutinante, el disolvente, el pigmento...

Función de la pintura

Las funciones que cumplen las pinturas van desde la protección contra la corrosión hasta la aportación estética de las utilizadas en bellas artes. Este amplio abanico incluye funciones como la decoración, la señalización, la modificación de propiedades como la conductividad o la ignifugidad, la descontaminación nuclear, etc. Hay pinturas anticorrosivas y decorativas para distintos sustratos: superficies férreas, superficies de aluminio, madera, cemento, ladrillo, piedra, yeso, fibrocemento y polímeros sintéticos:

Figura1.FUNCIÓN DE LA PINTURA

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Las pinturas anticorrosivas efectúan tres tipos distintos de protección sobre los objetos metálicos. Son los siguientes:

Carácter aislante

La protección que proporciona la capa de pintura se limita al efecto barrera, ya que dicha capa resulta impermeable a los reactivos del medio que rodea a la superficie pintada.

Inhibidor

Algún componente de la pintura actúa formando una película de material, ya sea adsorbido físicamente o bien quimisorbido, lo que dificulta el contacto entre el metal protegido y el medio ambiente.

Protección catódica

Algún componente de la pintura es más electroquímicamente activo que el metal protegido. Es decir, en contacto con el medio ambiente este componente se corroe fácilmente protege así el metal base.

Por otra parte, según su colocación en un sistema de pintado, las pinturas cumplen también distintas funciones: imprimación, acabado, capa intermedia, convertidor...

La pintura de imprimación tiene por objeto facilitar el anclaje de las capas anticorrosivas de los sistemas de pintado.

Las pinturas de imprimación a base de cromato de cinc proporcionan al acero cierta protección catódica debida al efecto de este metal de sacrificio (el cinc) y cierta protección de carácter inhibidor debido al cromato.

Las pinturas de acabado se caracterizan por su color, por su textura, por su función, etc. Sus propiedades y funciones son varias:

Propiedades específicas: Conductividad. Ignifugidad. Camuflaje. Descontaminación nuclear.

Señalización: Tránsito: horizontal y vertical. Industrial. Seguridad. Identificación.

Artística: Las pinturas utilizadas en bellas artes.

Decoración: Modificación de características estéticas.

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2.2 Recubrimientos base agua

Entre los aspectos importantes y diferenciales de la fabricación de pinturas plásticas tenemos que, el disolvente utilizado es el agua, que los productos que se fabrican tienen un precio de venta bajo y van dirigidos a un mercado cada día más competitivo. Por este motivo hay que pensar en un proceso de fabricación de coste industrial reducido.

El proceso de fabricación de una pintura plástica es sencillo, pues consta de una mezcla y dispersión que se consigue con una misma máquina de tipo cowles, una dilución o completado que se puede terminar en el mismo dispersador o en un tanque de dilución con agitación, y el proceso finaliza con el filtrado y envasado de la pintura.

Como es de suponer, el diseño de una fábrica de pinturas plásticas tendrá que contemplar el tipo de lote que se quiere fabricar, por su tamaño, que dependerá de las producciones, por su aspecto, que puede ser pintura blanca o de color. No obstante, pensemos que el ochenta por ciento de la pintura que se vende es de color blanco.

En la dispersión empleamos dispersadores de alta velocidad, que podrán ir desde 25 CV hasta 140 CV en función del tamaño de lote que queramos fabricar. Como ya hemos explicado en apartados anteriores, estos dispersadores constan de un motor con velocidad variable, con un eje y un disco de diente de sierra. El cabezal del motor será móvil para poder introducirlo en el centro de la pasta que se pretenda dispersar.

Para fabricar una cantidad de pintura de alrededor de 4.500 litros se necesita un motor de aproximadamente 150 CV. Esto planteaba un problema, puesto que para cantidades superiores los motores necesarios para conseguir una buena dispersión eran de dimensiones muy elevadas. Por este motivo se debió pensar en otro tipo de dispersadores, y aparecieron los de varios ejes, cuya función es la de distribuir esfuerzos con diferentes sistemas de agitación.

Uno de los más logrados consiste en tres ejes: un eje central con pala rascadora tipo áncora y velocidad lenta (entre 15 y 25 rpm y 10 y 30 CV), cuya función es la de mover la pasta; otro eje desplazado a un lado del central, provisto de palas o espiral, de velocidad media (entre 50 y 100 rpm y 10 y 30 CV), cuya función es desplazar la pasta desde el fondo hacia arriba; y un tercer eje con disco de diente de sierra, de velocidad alta (entre 600 y 1.500 rpm), cuya función es la de dispersión. Con este tipo de dispersadores diluidores se consigue fabricar de una sola vez lotes de hasta 15.000 litros de pintura plástica acabada.

En la fase de dilución o completado debemos tener en cuenta que en la fase de dispersión se maneja entre un 55% y un 75% del total de la pintura plástica acabada, por lo cual la fase dilución se puede completar en el mismo tanque de dispersión, de esta forma evitamos trasiegos importantes de productos semielaborados.

En resumen, una fábrica para pinturas plásticas se podría diseñar con un dispersador de 75 o 150 CV, con tres cubas, o dos diluidores de tres ejes para producciones superiores a 5.000 litros, y un dispersador de 25 o 50 CV, con tanques portátiles de 500 litros para las pequeñas cantidades, como pueden ser colores o pastas para teñir.

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Uno de los aspectos más importantes que hay que tener en cuenta es la automatización del movimiento y almacenamiento de materiales, sobre todo en producciones superiores a las 10 Tm. diarias. Esta automatización podría consistir en un conjunto de silos para almacenar los sólidos más importantes (carbonatos, sílices, bióxido de titanio, etc.) que alimentarán a los dispersores mediante transporte neumático o bisinfín; la dosificación se realizará mediante célula de carga para sólidos y con contadores para las resinas y el agua.

En cuanto al filtrado, se dispondrá de sistemas de bombas neumáticas con filtro de cesta conectadas delante de la máquina de envasar.

Para el envasado, hemos de pensar en una línea para bidones, lo más automática posible, teniendo en cuenta la diversidad de envases existentes en el mercado (plástico, metálico, redondo, cuadrado, etc.), con sistema de paletizado y retractilado al final de la cadena de envasado. También dispondremos de una línea para envases de 1 litro hasta 10 litros, para series más pequeñas y también con diversidad de envase.

Figura 12. Fabricación pinturas plásticas blancas

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2.2.1 Formulación de recubrimientos base agua Las pinturas de dispersión acuosa presentan tres características importantes que las diferencian drásticamente de las basadas en disolventes:

1. la susceptibilidad bacteriana,

2. la aportación al poder cubriente de las cargas-extendedores de partícula fina y

3. el profundo efecto que ejercen las mismas, así como los aditivos (espesantes, dispersantes, coalescentes, etc.), sobre la resistencia al agua y a los lavados

La característica principal que gobierna la clasificación de las pinturas plásticas es el PVC ( La concentración de volumen de pigmento es el porcentaje de volumen total de pigmento con respecto a dicho volumen más el volumen de vehículo no volátil. Por ejemplo, si 100 galones de pintura contienen 25 galones de pigmento, 50 galones de ligante y 25 galones de componente volátil, el PVC es de un 33,3%, ya que los 25 galones de componente volátil se eliminan por evaporación y no constituyen una parte de la película o capa de pintura seca.

PVC = 25 gal pigmento /25 gal pigmento + 50 gal resina

Como el PVC es una magnitud adimensional el mismo razonamiento sirve si los volúmenes se expresan en unidades del sistema internacional )

. Por ello, las características de una formulación dependerán en gran medida de las características de las cargas y de la resina en dispersión acuosa.

Ciertas reglamentaciones establecen, hoy día, clasificaciones por nivel de brillo.

En las pinturas de interiores, con la máxima relación calidad-precio, es importante acercarse lo más posible al CPVC. ( El PVC para el cual existe exactamente suficiente ligante para satisfacer la demanda de pigmento en la película se conoce como concentración crítica de volumen de pigmento CPVC ) . Por encima del CPVC, las propiedades tales como la permeabilidad, la resistencia a la tensión, la flexibilidad, etc. se ven adversamente afectadas

En función de las distintas variables estudiaremos los siguientes tipos, aunque teniendo en cuenta que dentro de cada grupo pueden subdividirse en otros (mate, fungicida, elástica, impermeable, etc.):

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A continuación veremos unas formulaciones orientativas típicas de cada grupo. Los componentes pueden variar incluso manteniendo las características inherentes al grupo correspondiente.

Pintura mate no lavable para interiores

Fórmula orientativa:

Bióxido de titanio rutilo 5

Talco o caolín 10

Carbonatos cálcicos o dolomitas 40

Espesante éter celulósico 0,4

Bactericida 0,2

Dispersante poliacrilato 2

Tensoactivo no iónico 0,2

Propilenglicol 1

Coalescente (White Spirit más ésteres) 0,6

Pinturas mates no lavables para interiores.

Pinturas mates lavables para interiores.

Pinturas mates para exteriores-interiores.

Pinturas satinadas.

Revocos rugosos o texturados para exteriores.

Pinturas gotelé, picados, etc. para interiores.

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Alcali para ajuste de pH (amoníaco) 0,1

Antiespumante 0,4

Agente antioxidante (benzoato sódico) 0,2

Agua descalcificada 31,9

Emulsión estireno acrílica (50%) 8

100

Características:

PVC=84%; no volátil en peso=61%

Viscosidad Stormer-Krebs=110/130 KU; pH=8,5-9

Pintura mate lavable para interiores

Fórmula orientativa:

I)

Bióxido de titanio rutilo 15

Talco o caolín 7

Sílice diatomáceas 2

Carbonato cálcico o dolomita 19

Espesante celulósico 0,35

Bactericida 0,2

Polifosfato sódico 0,15

Tensoactivo no iónico 0,2

Propilenglicol 1

Coalescente 1

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Alcali para ajuste de pH 0,3

Antiespumante 0,4

Agente antioxidante (benzoato sódico) 0,2

Agua 35,2

Copolímero vinil-versatato (50%) 18

100

Características:

PVC=62%; no volátil=51,90%

Viscosidad Stormer-Krebs=90-110 KU; pH=8-8,5

Pinturas mates para exteriores

En color blanco se puede llegar hasta un PVC de 70%, sin que se presenten grandes problemas de agrietamientos o erosión, pero hay que tener en cuenta que la impermeabilidad al agua no es óptima.

Si la pintura se ha de teñir o fabricar en color, no debe pasarse de un PVC del 55% y hay que seleccionar la emulsión con la mayor resistencia a la saponificación, así como evitar el uso de extendedores extrafinos; de no hacerlo así se provocaría un caleo excesivo y una decoloración aparente de la pintura.

Fórmulas orientativas:

I II

Bióxido de titanio (grado esmalte) 10 14

Talco laminar 20 micras 4 5

Carbonato cálcico, medio=3,5 micras 26 -

Caolín calcinado - 6

14

Talco nodular 20 micras 8 -

Dolomita 20 micras - 15

Poliacrilato amónico (30%) 1,8 1,5

Coalescente (eter glicólico) 0,6 1,2

Tensoactivo no iónico - 0,2

Eter celulósico alta viscosidad 0,35 0,4

Propilenglicol 1 1,5

Bactericida 0,2 0,25

Fungicida - 0,2

Antiespumante 0,4 0,4

Antioxidante 0,2 0,2

Agua descalcificada 32,45 34,15

Emulsión estireno-acrílica (50%) 15 -

Emulsión viníl-veova (55%) - 20

100 100

Características:

PVC 70, 55

% no volátil 57,2 53

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Pintura satinada

Fórmula orientativa:

Bióxido de titanio (grado esmalte) 22

Carbonato cálcico medio=1,5 micras 4

Barita 20 micras 10

Humectante-dispersante (25%) 1,8

Tensoactivo no iónico 0,2

Éter celulósico 0,35

Bactericida 0,2

Fungicida 0,4

Antiespumante 0,4

Propilenglicol 1,5

Coalescente éter glicólico 1,6

Antioxidante 0,25

Emulsión vinílica-veova o terpolímero (55%) 34

Agua descalcificada 23,3

100

Características:

PVC=34%; no volátiles en peso=57%

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Revocos rugosos para exteriores

Son pinturas en dispersión acuosa con partículas minerales de tamaño muy grueso, por lo que, junto con una tixotropía adecuada, se pueden aplicar capas muy gruesas y con relieve. Así pues, permiten disimular defectos superficiales.

El rendimiento usual va desde 0,5-0,8 m² por kilo de pintura del tipo grueso hasta 1,2-1,5 m² por kilo de revoco de grano de tamaño medio.

En estos productos es importante conseguir una óptima compactación entre las partículas de las cargas de distintas granulometrías. 2.3 Proceso de fabricación de recubrimientos Para afrontar la parte, dedicada al PROCESO DE FABRICACIÓN DE PINTURAS, definiremos previamente unos conceptos básicos.

¿Qué es una pintura?

Es un líquido o un polvo, coloreado o no, que aplicado en una superficie forma una película continua y sólida, sobre la cual ejerce una acción protectora, decorativa o funcional.

Como podemos observar, en la definición se establece que pueden existir diferentes tipos de pinturas: según su naturaleza, líquido o polvo; según su aspecto, coloreado o transparente (esto significa que los barnices se consideran una pintura); y según la función o característica por la cual ha sido creada: para proteger una superficie determinada (madera, hierro, cemento, etc.), para decorar ambientes, edificios, etc. o para cumplir una determinada función, por ejemplo señalizar (carreteras, tuberías, etc.). De todo esto se deduce que hay infinidad de pinturas, con distintos comportamientos, pero por lo que se refiere a la producción podemos clasificarlas en dos grandes grupos: pinturas en base agua, es decir, cuyo disolvente es el agua, y pinturas al disolvente.

¿Qué componentes forman una pintura?

Una pintura se compone de:

pigmentos, que es la materia prima que da la propiedad cubriente o de color,

cargas o extendedores, que dan propiedades de modificación de peso específico, brillo, resistencia a la abrasión, etc.,

vehículo fijo o resina, que es la materia prima que da la característica diferencial a la pintura, es el substrato donde se fijarán los pigmentos cuando forma película,

vehículo volátil o disolvente, que es la materia prima que se incorpora para dar fluidez y aplicabilidad a la pintura, y que luego emigra en la fase de secado, motivo por el cual se le llama volátil,

y los agentes auxiliares, que son aditivos que intervienen en pequeñas cantidades para modificar o dar características diferenciales a las pinturas, como los secantes, antipieles, espesantes, etc.

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¿Qué es calidad de una pintura?

La calidad de una pintura depende de la proporción o equilibrio entre sus componentes, de la pureza de los mismos y de la forma en que hayan sido tratados en el proceso de fabricación.

¿Qué es un proceso de fabricación de pintura?

Se trata de una mezcla homogénea y estable de todos sus componentes. Como se puede observar, la naturaleza de los componentes es bien diversa y en algunos casos incompatible, pues hay fases líquidas con fases sólidas, acuosas con aceitosas, etc. Esta mezcla se realiza mediante el aporte de energía a la masa de fluido que hay que homogeneizar.

¿Qué fases componen un proceso de fabricación de pintura?

Las fases son los siguientes:

Predispersión o mezcla.

Dispersión o molienda.

Completado o dilución.

Ajuste de color.

Control.

Filtrado.

Envasado.

Durante el desarrollo de este apartado profundizaremos en estas fases del proceso y analizaremos la importancia que tiene cada una de ellas para conseguir una calidad final de la pintura que se ajuste a la necesidad del consumidor final.

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2.3.1 Predispersion o mezcla Este concepto recibe estas dos denominaciones porque originalmente se llamaba mezcla, y la operación se realizaba con sistemas de amasadoras o agitadores que solamente producían dicho efecto de mezcla. Actualmente, con los agitadores de alta velocidad y con discos de diente de sierra se puede conseguir un efecto mayor, o lo que es lo mismo, se puede adelantar el siguiente paso que consiste en la dispersión propiamente dicha del pigmento en el vehículo.

A pesar de ser una operación sencilla, no por ello ha de menospreciarse la importancia de la mezcla para la industria en general y para la fabricación de pinturas en particular.

Se usa la agitación para aumentar la velocidad de la mezcla o disolución. Se entiende por agitación la operación por la que creamos movimientos violentos o turbulencias en el seno de un fluido, con objeto de obtener una distribución uniforme de las partículas en la masa.

Una pintura es una mezcla de pigmentos dispersados en el seno de una resina diluida. Los procesos de mezclar y disolver son muy frecuentes en una fábrica de pinturas y aunque se trate de procesos espontáneos, por llevar implícito un aumento de entropía, no son tan simples como parece a primera vista ya que se lleva a cabo con productos de alta viscosidad de naturaleza muy heterogénea, como los pigmentos.

Las mezclas se realizan en recipientes cilíndricos de diferentes tamaños. Si son para cantidades pequeñas, hasta 1.000 litros aproximadamente, serán recipientes móviles con agitadores de tipo turbina, con cabezal móvil, para poder introducir en el recipiente. Si las cantidades que hay que manejar son de 2.000 litros o superiores, los recipientes estarán fijos a una estructura y serán redondos con agitadores incorporados. En la actualidad las turbinas más utilizadas son las de diente de sierra, que están diseñadas de modo que crean en la masa de pintura un movimiento mixto radial-axial, de forma que la pasta realizará un movimiento hacia el eje desde la pared lateral, de arriba abajo, para ser impulsado por la turbina otra vez lateralmente hacia arriba, consiguiendo una circulación de todas las partículas de la masa.

Los tamaños y las formas de los recipientes se deberán acondicionar al tamaño del motor del agitador, y la viscosidad del producto tendrá un papel muy importante a la hora de conseguir una buena mezcla. Por eso, actualmente, existen agitadores con cabezal móvil (se pueden subir o bajar gradualmente), y con velocidad variable, lo que permite que en un mismo recipiente se puedan mezclar productos de diferentes viscosidades y en distinatas proporciones y cantidades.

La viscosidad en las mezclas

La viscosidad del producto es el elemento que condiciona la transmisión de potencia del motor al producto. Si queremos homogeneizar productos de baja viscosidad, disolventes por ejemplo, un pequeño motor mezclaría gran cantidad de producto; en cambio, las pastas o resinas de alta viscosidad necesitan grandes potencias para mezclarse a una velocidad razonable.

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El trabajo transmitido por el motor al producto que hay que mezclar se expresa mediante la ecuación:

P=uAv

Siendo:

u = viscosidad del producto

v = velocidad periférica de la turbina

A = área sobre la que se aplica la fuerza, relacionada con el tamaño y la forma de los dientes de sierra de la turbina, de modo que cuanto más altos e inclinados estén, más área abarcarán.

En la figura 4 se observan dos tipos de turbinas de dientes de sierra, la turbina A tiene los dientes más pequeños y más bajos, por lo tanto toma menor sección de pasta y absorbe menos trabajo a igual diámetro. La turbina B, de efectos mucho más energéticos, será la adecuada para productos de más alta viscosidad.

Para conseguir una buena mezcla es necesario remover conjuntamente toda la masa y una vez prefijadas las revoluciones del eje del agitador y el diámetro de la turbina la viscosidad es el parámetro determinante de una buena mezcla.

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Figura 4

Dispersion

Podemos definir la fabricación de pinturas como la dispersión de productos sólidos micronizados (pigmentos) en el seno de una resina.

En una pintura convencional, los pigmentos y las cargas tienen tamaños de partículas comprendidas entre 10 y 0,1 micras, pero estas partículas se presentan conglomeradas y la dispersión consiste en reducirlas al tamaño elemental.

Dispersión: Se llama dispersión a la homogeneización de las partículas sólidas en un medio líquido en el grado granulométrico más pequeño posible. Las partículas por la acción de diversas fuerzas, tienden a agruparse y a formar aglomerados. Estos aglomerados hay que dispersarlos mediante fuerzas de cizallamiento. Además estas partículas tienen que ser mojadas en toda su superficie por el medio que las rodea.

2.3.2 Dilución, acabado y estabilización Tanto si la pintura se fabrica a través de bases pigmentadas o molturando todos los pigmentos conjuntamente, el formulador se habrá asegurado de estabilizar la pintura frente a la sedimentación de pigmentos, la floculación, los fenómenos de superficie y frente a la estabilidad química del producto final en el envase, incluyendo en la fórmula aditivos que eviten cada uno de estos fenómenos indeseados.

Cada aditivo tiene un modo de empleo descrito en el método de fabricación de una fórmula determinada. Por regla general, los aditivos dispersantes y estabilizadores de la dispersión se añaden al comienzo del empastado, así como los antisedimentantes. Los aditivos que modifican la tensión superficial y los estabilizadores químicos se agregan al final del proceso de fabricación, en algunos casos, incluso inmediatamente antes del filtrado y envasado por tratarse de productos muy volátiles, como es el caso del aditivo antipiel (cetoximas) en las pinturas alcídicas de secado al aire, cuando se usan aminas volátiles para evitar reacciones de polimerización catalizadas por ácidos en esmaltes alcídicos/urea de secado al horno, o en imprimaciones alcídicas de minio.

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Cuando disponemos de los pigmentos dispersados de una pintura determinada o de la finura adecuada, podemos acabar la fórmula mezclando las bases pigmentadas, los barnices y los disolventes de la fórmula, añadiendo además los aditivos que se incorporan en esta fase de fabricación. Hemos de asegurarnos de la total homogeneización del conjunto, comprobando, por ejemplo, que no hay pasta de pigmentos adherida a las paredes del recipiente.

Hemos de tener la precaución de guardar disolvente de la fabricación para limpiar todos los utensilios utilizados, asegurándonos de que no diluimos la pintura más de lo especificado.

Hay ocasiones en las que es necesario tomar precauciones especiales, como la de añadir ciertos aditivos con fuerte agitación, para favorecer su incorporación y evitar coagulaciones, como es el caso de la adición de ácidos minerales fuertes en imprimaciones cromofosfatantes monocomponentes.

En el caso de mezclas de dos resinas, A y B, puede ocurrir que la resina A sea compatible con la B pero no al revés, es decir, que no sean compatibles entre sí en todas las proporciones. En este caso, también es necesario añadir la resina A sobre la B en agitación violenta.

En el caso de pinturas metalizadas, las partículas de aluminio podrían romperse con una agitación continuada y violenta, ensuciándose el esmalte metalizado, por lo que agitaremos suavemente y sólo lo estrictamente necesario.

Todas estas particularidades han de estar perfectamente remarcadas en el Método de Fabricación, y el operario dispondrá de él en todo momento.

Hemos de tener en cuenta que la estabilidad de una pintura pretende evitar las leyes físicas. Se intenta que los pigmentos, que en muchos casos tienen densidades superiores a 4 gr/cc, no sedimenten en un fluido que raramente alcanza densidades de 1 gr/cc, y no

sólo eso, sino que frecuentemente se mezclan dos reaccionantes en el mismo envase y se pretende que sean estables al almacenamiento.

Trazas de ácidos, en algunos casos, o excesiva humedad, en otros, pueden aumentar la viscosidad de una pintura hasta hacerla inservible en un corto espacio de tiempo de almacenamiento, de ahí que la limpieza sea una buena costumbre en la fabricación de pinturas. Son especialmente escandalosas las contaminaciones con los aditivos de silicona usados en la fabricación de pinturas de efecto "martelé", que provocan cráteres en la superficie de la pintura aplicada que son muy difíciles de corregir.

La técnica actual permite la dosificación exacta de colores base a través de la informática. Si se dispone de la instalación adecuada de almacenamiento de bases, un ordenador puede dosificar las bases barnices y disolventes que conforman una determinada pintura, de la que el ordenador sabe la composición, e incluso puede rectificar el color si previamente se han comprobado las desviaciones.

Una vez que la fabricación tiene ya todos los componentes, y éstos se han añadido según especifica el método de fabricación, la pintura está concluida, por lo que puede iniciarse ya el proceso de comprobación y ajuste de sus cualidades, comenzando por el ajuste de color.

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Ajuste de color

Este aspecto se puede considerar una característica más de la pintura, y así se entiende desde un punto de vista estrictamente técnico de formulación. Pero en este apartado,que trata del proceso de fabricación de pinturas, consideramos que merece un tratamiento especial debido a su especial transcendencia.

El color, como ya se ha explicado, se consigue mediante pigmentos, pero aquí vamos a centrarnos en cómo se consigue el color en la fabricación. Pues bien, estos pigmentos generalmente vienen en la parte pigmentaria de la fórmula y mediante su dispersión se consigue su poder colorimétrico. Ahora bien, unas veces por fallos mecánicos, otras por errores humanos y algunas veces, más de las que sería de esperar, por deficiencias en las materias primas, nos encontramos con la gran sorpresa de que una vez dispersados los pigmentos, el color resultante de la pintura no se ajusta exactamente a las características del producto final. Aquí es cuando entra el proceso de ajuste de color.

Los métodos más generales para realizar el ajuste de color, también denominado fase de teñido, son:

MANUALMENTE. Operario especializado compara una cartulina o chapa metálica pintada con el producto del tanque con un estándar que generalmente se conserva en el laboratorio y se observan las diferencias.

POR CONTRASTE LÍQUIDO. Un operario especializado compara una muestra de la pintura líquida frente a una muestra estándar.

POR SISTEMA FOTOSENSIBLES (ACS). ajustados por ordenador. Estos aparatos, mediante un lector óptico, leen las coordenadas de los pigmentos y a través de un programa informático muestran la composición pigmentaria y las diferencias con respecto al estándar.

Una vez analizado, por un sistema u otro, hay que efectuar el ajuste, que consiste en añadir unas bases concentradas de pigmentos bases en pequeñas cantidades (no aconsejable más de 1%) para no desestabilizar la fórmula. Dichas bases concentradas suelen estar ya fabricadas en sistema de resinas compatibles o polivalentes con nuestras pinturas y en una concentración de pigmento de alrededor del 30%.

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2.3.3 Controles Desde el inicio de la fabricación de un producto hay que tener en cuenta las especificaciones finales que ha de cumplir, de modo que sólo con unos pequeños ajustes, fáciles de realizar, pueda obtenerse el conforme final.

Antiguamente, se fabricaba la pintura y sólo al final se controlaban las características determinadas por el laboratorio. La tendencia marcada por las nuevas filosofías sobre la calidad total para los procesos productivos, nos conducen a confiar en los proveedores de materias primas, por haber pasado auditorías de calidad efectuadas por nuestra empresa y estar homologados como tales proveedores. Entonces, adquiere un gran interés el control del proceso productivo "SPC", de este modo se consigue una mayor homogeneidad de fabricaciones y se detectan los problemas en el momento en que es más fácil solucionarlos.

La calidad de los productos ha de estar definida exactamente por sus especificaciones, y tan perjudicial puede ser un exceso de meticulosidad como un defecto. Así, no es necesario filtrar a 10 micras una pintura que se va a aplicar a rodillo sobre una superficie sucia. El técnico que redacta las especificaciones de un producto debe tener en cuenta todos los detalles referentes al mismo, a su modo de aplicación, y a las cualidades finales que el cliente exige. En este sentido, hemos de garantizar que el producto no sólo cumple las especificaciones, sino que además se eliminan todas las posibilidades de que ocurra algún fallo imprevisto, a fin de que el cliente tenga una confianza total en nuestros productos.

Garantía de calidad en la fabricación

Todos los aparatos y las máquinas que intervienen en una fabricación han de funcionar correctamente. Una báscula de dosificación de materias primas puede sufrir, con el tiempo, pequeños desajustes que pueden ser significativos en un momento dado, de ahí que sea necesario realizar revisiones periódicas de las básculas y subsanar las desviaciones provocadas por el uso.

Los molinos sufren desgastes considerables por el rozamiento de los elementos móviles con la carga de material de molturación. Por este motivo, cada determinado número de horas de trabajo es necesario desmontar la máquina y revisarla, sustituyendo si es preciso las piezas defectuosas, y comprobar el estado y la cantidad de la carga de molturación.

El orden y la limpieza también estarán regulados y garantizados, de modo que se eviten contaminaciones o la simple pérdida de tiempo en la localización de las cosas.

El stock de productos ha de estar controlado y organizado, debe haber un responsable que rotule y ordene las mercancías.

Todo debe estar previsto, y en el caso de algún error, además de subsanarlo, hay que tomar las medidas necesarias para que no vuelva a producirse.

Control de los procesos productivos

Para conseguir una garantía total de que un proceso se realiza correctamente, es necesario anotar y revisar los parámetros de control que lo determinan. Así, en un proceso de molturación en un Supermill, podría controlarse el caudal de pasta y la temperatura de salida de la pasta molida, habiendo ajustado su viscosidad antes de la molturación.

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Cualquier incidencia en la fabricación se anota en la hoja correspondiente, de modo que cuando el producto se envasa, en la hoja aparecen reflejados todos los parámetros que han definido el proceso y se dispone de una información completa en un sólo documento. Por ejemplo, para el ajuste de color se necesita adicionar pequeñas cantidades de bases pigmentarias, para el ajuste de la viscosidad hay que añadir disolventes, etc., y así se van encuadrando todas las variables hasta que el producto está preparado para el examen del control de calidad.

Control de calidad

Las cualidades que se le suponen a una determinada pintura deben ser comprobadas, sobre todo las que el cliente ha especificado. Como es lógico, hay ensayos largos o costosos que no siempre se considera necesario realizar. Se comprueban las primeras partidas de un determinado producto, y después, esporádicamente, se verifican otras partidas.

En una pintura hay parámetros muy rápidos y sencillos de medir que aportan información sobre sus cualidades:

La viscosidad se mide en la Copa Ford nº4 o en el Stormer, si se trata de un producto de alta viscosidad o tixotrópico. Para que los resultados sean siempre comparables deben ser efectuados con la pintura y la copa a la misma temperatura. La viscosidad de sedimentación de los pigmentos durante el almacenamiento.

La finura se mide en el Grindómetro. Previamente, en el proceso de dispersión, se habrá comprobado que el resultado es correcto. Tiene una alta influencia sobre el brillo, puesto que si las partículas más grandes sobresalen de la película de pintura, matizan el aspecto.

La densidad nos proporciona información sobre la cantidad de pigmentos y cargas que componen la pintura, por ser éstos los de mayor peso específico.

Comprobación del color. Puede hacerse simplemente visual o con ayuda de colorímetros o espectrofotómetros, y habrá que comprobar las diferencias entre las coordenadas colorimétricas de la partida y las de la muestra.

El brillo, si es más alto de lo especificado, podemos rebajarlo con mateantes de óxido de silicio que, a pesar de ser productos sólidos, se dispersan por simple agitación prolongada. Si el brillo es inferior a lo deseado, añadiremos más barniz siempre que el poder cubriente nos lo permita.

Poder Cubriente. Una película de pintura pretende ser opaca, pero a veces resulta más económico conseguir opacidades del 90%; es obvio que el grosor de la película tiene una influencia directa sobre su opacidad.

Adherencia sobre los substratos a los que está destinada, preferentemente sobre los que el cliente va a utilizar.

Resistividad (si la pintura se va a aplicar por procedimientos electrostáticos). El aumento de la conductividad es sencillo, basta con añadir disolventes de alta conductividad como acetona, metanol, agua, o aditivos específicos para este uso. Lo problemático es disminuir la conductividad, puesto que el único modo es fabricar más pintura con menos componentes polares para diluir el efecto.

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Cualidades mecánicas: Dureza, flexibilidad, embutición inversa o directa, impacto, etc., fijándonos preferentemente en las más significativas para su uso.

Resistencia química.

Resistencia a la temperatura.

Hay muchas más características que hemos de medir o comprobar en una determinada pintura. Así, si un cliente cuenta con una instalación que sólo le permite esperar 5 minutos entre la aplicación de la imprimación y el esmalte, necesitamos comprobar que la pintura es adecuada para este modo de aplicación, y hemos de idear un método en el laboratorio para asegurarnos de que todas las partidas del producto son adecuadas para este uso.

Los métodos de análisis estarán totalmente determinados, de modo que todas las condiciones en que se realizan los controles sean siempre las mismas, a fin de que los resultados sean comparables y poder realizar estudios estadísticos sobre ellos.

Las comprobaciones que se realicen en el control de calidad estarán concretadas en las especificaciones de los productos que a su vez habrá determinado el diseñador.

Hay otros ensayos de más larga duración que el laboratorio de control de calidad lleva a cabo con productos acabados si así se especifica, pero sobre todo se efectúan en la homologación de una determinada materia prima. Estos ensayos son, entre otros:

Facilidad de dispersión de un pigmento o carga.

Solidez de un pigmento a la luz.

Retención de brillo o resistencia al caleo de una resina o pintura.

Comprobación de la eficacia de un aditivo.

Protección anticorrosiva que proporciona una pintura o un determinado proceso de pintado.

Pueden realizarse otros muchos ensayos para la comprobación específica de un determinado producto. En resumen, las funciones del laboratorio de control de calidad son muchas y según el tamaño de la fábrica, pueden estar distribuidas en dos o más laboratorios.

Como conclusión podemos decir que actualmente uno de los factores determinantes de la venta es la CALIDAD, y para garantizar la hemos de extremar nuestros controles y poderlos validar frente a cualquier auditoría. Todo esto se consigue con técnicas de SPC y control estadístico.

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2.3.4 Filtrado y envasado Por filtración se entiende la operación mediante la cual se separan los sólidos finamente divididos de los fluidos en cuyo seno están suspendidos, utilizando para ello una superficie permeable a los fluidos.

En el caso de las pinturas, lo que se desea separar son las partículas extrañas (restos de material de molturación, partículas metálicas, etc.) respetando las partículas más pequeñas de pigmentos.

Es necesario calcular la superficie filtrante precisa para filtrar un determinado caudal. Esta superficie no es la misma si se desea retener partículas de más de 10 micras, o bien filtrar a 100 micras.

También hay que calcular la carga perdida en la filtración, ya que al tratarse de productos de alta viscosidad, es considerable. No obstante, los fabricantes de los medios filtrantes conocen todos estos parámetros y aconsejan los que conviene utilizar en cada caso.

En la filtración de pinturas, el método más versátil es el uso de cartuchos o bolsas filtrantes, de modo que la pintura que entra en el armazón ha de atravesar el medio filtrante y salir por el otro lado. Un manómetro indicará la presión en el interior de la cámara; y un aumento de presión aconseja cambiar de medio filtrante por estar saturado de elementos extraños que dificultan el paso de la pintura.

En ocasiones, se dispone de dos cámaras filtrantes que se utilizan alternativamente, por medio de una válvula de tres vías, a fin de no interrumpir el filtrado si se satura el filtro.

Otro tipo de filtración, común en una fábrica de pinturas, son los tamices vibratorios de telas metálicas de 50 a 150 micras. Un motor eléctrico proporciona las vibraciones a un tamiz, de modo que las partículas gruesas se mantiene en suspensión, evitándose así la obturación de la tela. Ésta ha de ser metálica para poder transmitir las vibraciones.

La filtración por vibración se usa en pinturas plásticas para la construcción o en imprimaciones, ésta puede filtrarse también por el método anterior pero colocando como material filtrante, una jaula metálica rígida con agujeros del tamaño al que se desea filtrar.

Las bombas utilizadas para recuperar la carga perdida en la filtración son de membrana, para pinturas al agua, o lobulares para el caso de esmaltes al disolvente. De esta forma se montan equipos de filtración.

Las especificaciones del producto que hay que filtrar han de indicar el tamaño del poro del medio de filtración, y en ocasiones, si está muy sucio el producto, es necesario filtrar varias veces disminuyendo el micraje paulatinamente, hasta llegar a eliminar el tamaño de partícula deseado. No podemos filtrar una pintura a un micraje más bajo que el de su finura, y si el producto es de muy alta viscosidad (productos texturados) el tamaño del poro del medio filtrante ha de ser mucho más alto que el de su finura, puesto que la viscosidad dificulta enormemente la filtración.

El proceso de filtración y el de envasado se realizan al mismo tiempo, es decir, el producto se filtra después de haber comprobado todas sus características en el laboratorio, y normalmente el producto recién filtrado se introduce en el envase definitivo para su almacenamiento o expedición, evitando así riesgos de contaminación por materias extrañas.

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Filtros

Grupo de filtrado

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Filtro vibrador

Filtro de clacas horizontales

Figura 9

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Envasado

Hay tanta diversidad de líneas de envasado como envases para pinturas hay en el mercado. Podemos envasar pinturas en latas de 100 ml o en bidones de 25 litros, y la complicación o sofisticación de las líneas depende del número de envases que se llenen por partida. Si la partida consta de 4 cubetas de 25 litros, las envasaremos y cerraremos manualmente, pero si estos 100 litros se han de envasar en 1.000 latas de 100 ml, usaremos una máquina que dosifique, por peso o volumen, la alimentación de los envases, que los tape automáticamente y posiblemente que etiquete los envases, e incluso que los introduzca en cajas de cartón.

Los automatismos de que disponen las líneas de envasado en el mercado actual son muchos:

Alimentador de envases. Los hay para envases cónicos, tipo pail, apilables uno dentro del otro, de 5 a 25 litros, y para envases cilíndricos de 100 ml a 5 litros usados para pinturas de decoración.

Dosificador, que puede ser volumétrico, por medio de un émbolo; o gravimétrico, en este caso una báscula electrónica gobierna la válvula de dosificación. En ambos casos se puede graduar el volumen variando el recorrido del émbolo, o el peso programando la báscula.

Máquina cerradora, que coloca una tapa en cada envase y lo cierra por medio de aire comprimido.

Máquina etiquetadora, que coloca etiquetas o graba en el envase el número de fabricación.

Alimentador de palets.

Apilador de envases sobre el palet.

Encajadoras, que introducen latas pequeñas en cajas de cartón.

Evacuadora de palets llenos, que los deslizan por una cinta de rodillos.

Todas estas unidades estarán totalmente sincronizadas, de modo que sólo se activen en el momento preciso (mediante autómatas).

El coste de una línea de envasado completa es grande y cada fabricante ha de estudiar sus necesidades para dotarse de la línea de envasado que le resulte más rentable. El coste de limpieza de la línea, en el momento de cambiar el producto que hay que envasar, es un factor muy importante que conviene tener en cuenta. La rentabilidad viene dada por el número de envases de una determinada partida, así igual de rentable es envasar 500 litros en latas de 1/2 litro, que 25.000 litros en pails de 25 litros.

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Características de los envases

Los envases han de reunir unas características que nos garanticen:

Buena conservación del producto en el envase.

Cierre hermético.

El material del envase no ha de interferir químicamente con el contenido. Así, para envasar pinturas al agua se usan envases de plástico o de chapa pintada interiormente que soportan la corrosión del agua, y para envasar pinturas al disolvente no ácidas suele utilizarse chapa estañada.

Resistencia mecánica. Ha de soportar los pequeños golpes inevitables en el transporte, sin deformarse y menos aún perforarse.

En el caso de manejar materiales infamables es aconsejable usar envases homologados para su transporte, según las leyes vigentes. Esto nos eximirá de cualquier responsabilidad en caso de incidentes durante el transporte.

Equipo de envasado automático

Figura 10

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CAPITULO 3 BATERICIDAS Y FUNGICIDAS 3.1 Generalidades

Los recubrimientos arquitectónicos son todos aquellos recubrimientos aplicados en edificios residenciales, comerciales o institucionales. Estos recubrimientos tienen dos funciones. Por un lado, mediante el color, contribuyen a la estética de un edificio o a la decoración de componentes estructurales, mientras que por otro lado, dan la protección contra las influencias externas tales como la humedad, luz solar, daño mecánico o químico. El envejecimiento del recubrimiento exterior depende de la calidad del sustrato y del imprimante, así como de los factores ambientales como la luz, calor (frío), humedad y oxígeno que en conjunto generan un efecto sinérgico. En recubrimientos de interiores, la decoración es la principal función y su envejecimiento se debe frecuentemente a la humedad.

Es común que un recubrimiento arquitectónico lleve entre 10 y 20 ingredientes diferentes. Los biocidas pueden ser específicos para controlar el crecimiento de algas (algicidas), hongos (fungicidas), o bacterias (bactericidas). Sólo se aplica en la formulación de pinturas base agua donde las resinas empleadas son fuente de carbono para los microorganismos. Las pinturas látex base agua hoy dominan el mercado de recubrimientos arquitectónicos (80%) con lo que la demanda de biocidas también se eleva. Es importante aclarar que un biocida es una sustancia que inhibe el crecimiento microbiano y que se utiliza en los recubrimientos arquitectónicos para proteger al recubrimiento en envase y también para evitar el ataque microbiano cuando el recubrimiento ya está aplicado en un sustrato. El desarrollo microbiano incluye bacterias aerobias y anaerobias, hongos, levaduras y algas que se adaptan a vivir en estos ambientes y generan graves daños en el producto final, en el envase o en los equipos e instalaciones. . 3.2 Determinación del agente preservante ideal

Muchos biocidas se clasifican como de amplio espectro lo que significa que controlan bacterias, hongos y otros microbios en un amplio intervalo de temperatura. Otros tienen un espectro más estrecho de actividad y se utilizan para controlar tipos específicos de microorganismos.

Los principales biocidas empleados como conservadores (protección en envase, es el término común; in-can protection, en inglés) de recubrimientos arquitectónicos incluyen bromohidroxiacetofenona, bromonitropropanodiol (bronopol), clorhidrato de dodecilguanidina, glutaraldehído, isotiazolinonas (MTT, CIT, BIT) dibromonitropropionamida (DBNPA) y lionas. Sin embargo, las mezclas de estos biocidas dan una aplicación mayor con resultados exitosos ante el ataque microbiano. Como ejemplos están mezclas de CIT y MIT, MIT y BIT, o CIT, MIT y Bronopol. Las concentraciones de estas mezclas son menores y su eficiencia aumenta sobre un intervalo mayor de microorganismos. Esta es una forma más adecuada de control microbiano y de protección del producto.

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Esto significa que el recubrimiento no deberá degradarse fácilmente en el envase por un periodo considerable a un intervalo de pH y temperatura. Este tipo de biocida determina la vida de anaquel del recubrimiento. Otros biocidas deben ser capaces de funcionar más fácilmente y matar poblaciones microbianas de rápido crecimiento; a estos se les llama aniquiladores rápidos. Otros biocidas se utilizan para la protección del recubrimiento cuando entra en contacto con el sustrato (protección en película, es el otro término; dry-film protection, en inglés). Algunos ejemplos incluyen la Octilisotiazolinona, Dicloro octil isotiazolinona, Carbendazim, Diuron, Zinc pyrithion, IPBC, Terbutrin, Cybutrine.

Todas las aplicaciones de recubrimientos requieren biocida como conservador pero la adición de biocida como aniquilador solo se realiza en situaciones donde hay contamina-ción en algún tanque o recipiente o en productos muy susceptibles de ataque microbiano como las pinturas que llevan almidón o recubrimientos pigmentados

Quizá el aspecto más importante en la protección de un recubrimiento arquitectónico es que la tecnología de biocidas se basa en la formulación de un único producto que contenga una combinación de distintas actividad, demás de mejorar la estabilidad y disminuir las dosis de los activos. En las pinturas de látex se ha visto que la viscosidad disminuye por efecto de los agentes reductores y oxidantes y no por la presencia del biocida, sumado a esto los espesantes y estabilizadores de la pintura, como la hidroxietil celulosa se degradan con el efecto en la disminución de la viscosidad. 3.2.1 Evolución de los biocidas Las políticas de protección del medio ambiente, productos con menores grados de toxicidad, productos líquidos más fáciles de incorporar en la producción llevaron a que los ingredientes activos de los biocidas fueran cambiando con el tiempo. Esto se muestra en la tabla I.

Desde los años 60, los biocidas han ido reemplazándose cuando se ha descubierto o sospechado de efectos dañinos. El pentadorofenol (primer compuesto), un químico soluble en aceite, fue descontinuado por la toxicidad de uno de sus componentes, la dioxina, en el medio ambiente y en humanos.

Poco después, aparecieron los mercuriales, a los que luego se atribuyeron trastornos endocrinos.

En los 80. surgieron los compuestos de formaldehído. de los que ahora se sospecha poseen carcinógenos.

Así mismo se descontinuaron sucesivamente los compuestos orgánicos de estaño por comprobados trastornos endocrinos, y los fenoles, por presiones ambientales.

A partir de los 90, se vienen usando las isotiazolinonas y otros preservantes seguros, con aplicación en la fabricación de cosméticos. Hoy en día, los biocidas enfrentan presiones por exigencias ambientales que contraordenan la presencia de formaldehído, fenólicos,

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halógenos (AOX), compuestos orgánicos volátiles, grupos nitrosos, metales pesados, aprobaciones de organismos reguladores, como la FDA y la BGW y presiones corporativas, como el equilibrio entre el costo y el desempeño.

Tabla 1. Evolución en el uso de biocidas.

Años 60 y 70 Pentaclorofenol Mercuriales

Años 80 Compuestos de formaldehído Compuestos orgánicos de estaño Fenólicos

Años 90 Isotiazolinonas Preservantes seguros, como los activos en los cosméticos

En la actualidad, se comercializan varios componentes activos para formular preservantes en lata, que cumplen con las regulaciones vigentes. Estos son: 1.CIoro Metil lsotiazolinona y Metil lsotiazolinona •' 2. Liberadores de fomnaldehído 3. BIT 4.Bronopol 5.Glutaraldehído 6.Fenolicos De estos, los cuatro primeros son los más ampliamente usados en pinturas, emulsiones de polímeros, adhesivos y papel, cuero y auxiliares textiles, entre otros. Entretanto, para la formulación de fungicidas que actúan en la película del recubrimiento se usan los componentes activos: 1. Octilisotiazolinona 2. Carbendazim 3. IPBC 4. Clorotalonil 5. Ziram Siendo más comunes los tres primeros . Para alguicidas de acción en la película de recubrimiento se usan los siguientes activos

1.Diuron 2. Terbutrin

3. Di Cloro Octal Isotiazolinon

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3.3 Importancia de su utilización El control de microorganismos en los recubrimientos comienza desde un programa de buenas practicas de fabricación , que incluya el diseño de la instalación , la calidad de la materia primas , el tratamiento de las aguas del proceso ( generalmente con hipoclorito de sodio ) las condiciones de almacenamiento y manipulación , así como las practicas de limpieza y seguridad . El control de los microorganismos en la producción se hace mas importante si se tiene en cuenta que el ciclo reproductivo de los microbios en una sustancia puede ser de hasta 20 minutos . Es decir , un sistema puede quedar totalmente fuera de control en 12 horas . Y lo peor de todo es que este proceso es irreversible. Figura 1 Crecimiento exponencial de los microoganismos

mt = mo X y ut

mt = No. microbios/ml en el tiempo t

mo = No.microbios/ml en el tiempo t = 0

u = Velocidad especifica de crecimiento

La contaminación microbiana tiene diversos efectos en los recubrimientos de emulsión , que van desde perdida de viscosidad , caída del ph, decoloración , coagulación ,descomposición de la emulsión ,crecimiento microbiano visible,olor fétido hasta embombamiento de los contenedores .

He ahí la importancia de utilizar microbiocidas . Ahora , para determinar o predecir la dosificación de biocidas no deben usarse los valores MIC .

Estos son útiles para controlar biocidas en pruebas de laboratorio ,pero no para este propósito . En el grafico 2 se muestra la curva típica de eficacia de un biocida , donde observamos las concentraciones microbiostàricas y microbicidas de un producto .

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Figura 2.

Eficiencia antimicrobiana en relación con la dosificación

3.3.1 Solución de desinfección Para determinar el biocida adecuado a ser utilizado en la solución desinfectante , hemos tomado al Preventol y Glutaraldehido y los hemos sometidos a pruebas microbiologicas de eficiencia sobre una muestra de pintura contaminada .

Preventol P840 (bromo-nitropropanodiol) Glutaraldehido Aerobios ufc/ml Mohos y levad ufc/ml Aerobios ufc/ml Moh y levad ufc/ml

0.05 0.1 0.3 0.05 0.1 0.3 0.05 0.1 0.3 0.05 0.1 0.3 MNPC MNPC 64000 200 100 100 MNPC 110000 15500 900 Negativ Negativ

Tenemos como resultado una ventaja con el Glutarladehido ,para esto hacemos una solución al 1.3% . Habiendo tomado muestras ( Sistema Quick Swabs) antes de la

Muestra sin biocida Aerobios ufc/ml Moh-levad ufc/ml

MNPC 17000

Eficacia Antimicrobiana

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desinfección de un tanque de la batería de látex, para ver la cantidad de microorganismos a ser eliminados después de la desinfección con dicha solución. 3.3.2 Proceso de desinfección El proceso de desinfección varía de acuerdo a la concentración del biocida utilizado. Para esto tenemos una desinfección semanal a cada equipo ( tanques y tuberías , envasadoras ) con una concentración del 1.3 % , antes debe lavarse con agua a presión y luego la solución debe ser rociada en el tanque , tapa y aspas, dejando actuar por 20 minutos. Una desinfección trimestral al 20 % del biocida utilizado , antes debe de removerse el material acumulado o incrustado en los tanques , con procesos mecánicos (raspaje y agua a Presión) luego rociar la solución, recircular y se dejan actuar por 60 minutos . Se verifica la desinfección de ambos procesos con el sistema Quick swabs tomando muestra del cuerpo y tapa del tanque .

Rociado de la solución desinfectante Remoción trimestral de material incrustado

Toma de muestra

Solución de Glutaraldehido al 1.3 % Antes de la desinfección T-L3 Después de la desinfección T-L3

Aerobios ufc/ml Moh-levad ufc/ml Aerobios ufc/ml Moh-levad ufc/ml 106 2 Negativo Negativo

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3.3.3 Equipos e instalaciones a desinfectar Una buena práctica de fabricación detectará las fuentes de contaminación, y el constante control de la misma reduce los efectos de la deteriorización microbiana. Los principales puntos a ser inspeccionados son:

• Instalaciones • Matérias primas • Agua de Proceso • Educación • Practicas de Almacenamiento y Manejo

INSTALACIONES Tanques de materiales no porosos; Tuberías cortas; Tuberías con pocas curvas, juntas y válvulas; Ausencia de líneas muertas; Las tuberías deben tener inclinación para un buena drenaje.

Tanques – Batería de Látex Envasadora – Pintura de Látex

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3.4 Prevención y protección Agua. Supervisar regularmente la calidad microbiológica del agua de proceso; Limpiar con frecuencia las unidades de tratamiento del agua; Evitar agua parada en el sistema de distribución; Al utilizar agua de pozos artesanales, efectuar la cloración manteniendo el residual de cloro en el rango de 0,5 ppm; Al utilizar agua de reciclada, garantizar que las mismas sean tratadas y monitoreadas, para que la contaminación sea controlada. Materias primas. Monitorear la calidad microbiológica de las materias primas; Almacenar y manipular adecuadamente las materias primas; Tratar las materias primas altamente contaminadas antes del uso; Incluir todas las formulaciones intermedias y las diluciones de materias primas en programas de monitoreo microbiológico. Tanques de almacenamiento Las tapas de los tanques se deben cerrar manteniendo el mismo sellado; Los tanques deben ser proyectados para fácil higienización; Los tanques no deben ser frecuentemente abiertos para verificación de nivel; El espacio vacío entre la superficie del producto y la tapa del tanque debe ser mínimo. Educación Conocimientos básicos sobre microbiología; Entrenamiento sobre Buenas Prácticas de Fabricación; Programas educacionales deben enfatizar como los productos pueden ser contaminados con microorganismos y como las BPF pueden evitar estos problemas; Se debe recordar también que los microorganismos son muy pequeños, están en todo lugar y crecen rápidamente y pueden dejar un sistema fuera de control en apenas 6 horas. Practicas de almacenamiento y manipuleo Establecer y cumplir programas de limpieza y sanitización periódicas; No permitir que agua, materias primas y producto final quedan parados en las tuberías; Limpiar las líneas en los intervalos de uso e sanitizar periódicamente; Mantener las áreas de almacenamiento y fabricación tan limpios y secos cuanto sea posible, eliminando residuos de productos, agua y paños húmedos y/o sucios; Los materiales reciclables que son susceptibles de contaminación deben ser evaluados y tratados con biocidas apropiados.

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3.5 Consecuencia del inadecuado uso de agentes preservantes Las fallas en los procedimientos de desinfección permiten que los residuos adheridos a los equipos y superficies se transformen en fuente potencial de contaminación. En determinadas condiciones, los microorganismos se adhieren, interaccionan con las superficies y empiezan su crecimiento celular. Esta multiplicación dá origen a colonias y cuando la masa celular es suficiente para agregar nutrientes, residuos y otros microorganismos, está formado lo que se denomina BIOFILME Características de los Biofilmes Crecen en superficies de sistemas acuosos. Dificultan la acción de los Biocidas . Compuestos por material orgánico e inorgánico. Utilizan substrato soluble. Son de difícil monitoreo . Liberan microorganismos en la forma de dispersión para el flujo. BIOFILMES - FORMACIÓN

Cuando la película del biofilme crece hasta un espesor que permite extenderse para zonas de flujo más turbulento, algunas se desprenden, como semillas, y podrán colonizar otros puntos de la tubulación o inclusive contaminar el producto.

Incrustación de la tapa del tanque Aerobios 700000 ufc/ml - Mohos y levaduras 3300 ufc/m

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CAPITULO 4 ELECCION DE AGENTES PRESERVANTES 4.1 Criterios para la elección de agentes preservantes Se han expuestos dos tipos de problemas que pueden aparecer en la conservación de las pinturas:

1. La conservación en el envase.

2. La conservación de la película aplicada.

Así pues hay que considerar dos tipos de productos distintos según el caso que se considere, aunque en realidad la conservación en el envase siempre debe de tenerse en cuenta.

En general, entre otros, los factores determinantes en la elección de un agente conservante son:

EFICACIA Y ACTIVIDAD

COMPATIBILIDAD

La actividad de los distintos agentes conservantes se expresa mediante las concentraciones mínimas inhibitorias (c.m.i), ésta es la mínima concentración a la que se produce la desaparición total de las células viables de reproducción.

En general, no hay productos universalmente válidos para todos los casos y situaciones. Para seleccionar un determinado conservante deben analizarse los siguientes factores:

4.1.1 Eficacia El conservante debe ser lo suficientemente activo, es decir, debe matar rápidamente a los posibles microorganismos presentes; esto se suele expresar diciendo que posee un amplio espectro de utilización (válido para varios tipos de microorganismos) extensible a bacterias y hongos.

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4.1.2 Actividad La eficacia del conservante debe mantenerse durante períodos de tiempo prolongados, normalmente uno o dos años.

4.1.3 Solubilidad Podemos diferenciar dos casos distintos:

1. En el caso del conservante para el envase, el producto utilizado debe ser soluble en el agua a las condiciones de uso, ya que la materia orgánica nutriente se encuentra solubilizada en agua. Además, el conservante debe permanecer solubilizado en la fase acuosa, y no ser absorbido por la fase grasa. También debe poseer una débil tensión de vapor para evitar pérdidas del principio activo por evaporación.

2. En el caso del conservante de película, no interesa demasiado su solubilidad, ya que si fuese muy soluble podría perderse el principio activo por lexiviación (arrastre del principio activo por la humedad). En este caso sólo interesa una solubilidad muy débil, la justa para permitir su correcta dispersión dentro de la pintura.

4.1.4 Estabilidad al PH El conservante ha de ser estable al pH de utilización y su actividad no debe verse menguada por éste.

4.1.5 Estabilidad química El conservante debe ser compatible con todos los componentes de la formulación, y no será inactivado por ninguno de ellos. 4.1.6 Estabilidad física El conservante no debe cambiar sus propiedades físicas, como la viscosidad, el color, etc.

4.1.7 Estabilidad a la temperatura El conservante debe ser estable por lo menos en los márgenes de temperatura en los que son estables las emulsiones utilizadas. Hay que tener en cuenta que muchas emulsiones no son estables a más de 50-60ºC.

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4.1.8 No afecte a las propiedades de las pinturas

El conservante no debe originar cambios en las propiedades de las pinturas, como alterar el secado, el color, el poder cubriente, el olor, la reología, ni en el envase, ni en el momento de la aplicación, ni cuando haya pasado un tiempo.

4.1.9 No corrosivo La utilización del conservante en las dosis de utilización no debe ocasionar problemas añadidos de corrosión, ni en el envase, ni sobre el substrato aplicado.

4.1.10 Toxicidad Debe ser la mínima posible para los mamíferos, y al mismo tiempo no debe producir sensibilización. Hay que hacer ensayos de irritabilidad dérmica.

Su efecto sobre el medio ambiente debe ser mínimo, pudiéndose degradar fácilmente sin incrementar el AOX; y sin permanecer en la naturaleza, como ocurría con los antiguos conservantes a base de sales de mercurio.

4.1.11 Forma Física Los conservantes utilizados deben tener preferentemente forma líquida, ya que así se facilita su mejor medición, incorporación y distribución.

4.1.12 Estabilidad a la radiación ultravioleta Esto sólo es importante en el caso de los conservantes de película, para evitar su degradación por efectos de la radiación solar.

No es necesario en el caso de los conservantes en el envase.

4.1.13 Bajo costo Debe tener una razonable relación efectividad/precio 4.1.14 Legislación vigente El conservante utilizado debe estar contemplado y autorizado por la legislación vigente.

Debe tenerse en cuenta que cuando existe contaminación debida a enzimas, sus efectos no pueden eliminarse añadiendo conservantes. La eliminación de los enzimas requiere fuertes calentamientos que no son compatibles con algunos de los componentes de la pintura.

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En general, los agentes conservantes pueden actuar de las siguientes formas:

1. Destruyendo la pared celular de la célula.

2. Inhibiendo el metabolismo energético.

3. Impidiendo la síntesis de proteínas.

4.2 Protección en el envase durante la fabricación 4.2.1 Presencia de microorganismos en las pinturas

Respecto de los problemas microbiológicos que pueden presentarse en la fabricación de pinturas al agua, hay que tener en cuenta tres etapas:

MATERIAS PRIMAS UTILIZADAS

FABRICACIÓN: Elaboración, almacenaje y distribución

APLICACIÓN

Esta clasificación nos lleva a considerar dos tipos distintos de agentes conservantes:

1. CONSERVANTES PARA EL PRODUCTO EN EL ENVASE

Bactericidas

2. CONSERVANTES PARA LA PELÍCULA DE PINTURA APLICADA

Fungicidas-Algicidas

El término BIOCIDA es un concepto más amplio que engloba a ambos.

Las pinturas al agua constituyen el medio óptimo para el desarrollo de microorganismos, ya que en ellas se dan las siguientes condiciones:

SUFICIENTE ACTIVIDAD DE AGUA

APORTE DE MATERIAS NUTRITIVAS

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4.2.2 Agua para el proceso de fabricación En primer lugar, debe considerarse que el disolvente utilizado en la fabricación es el agua, por lo tanto siempre tendremos valores de aw apropiados para el desarrollo de microorganismos.

Normalmente, cuando se utiliza como agua de fabricación la proveniente de la red general de suministros no suelen aparecer problemas, ya que suele ser un agua con suficientes garantías de desinfección. Sin embargo, a menudo el agua puede almacenarse previamente en depósitos, en los que puede contaminarse sobre todo si no se limpian con una cierta frecuencia o si se mezclan con aguas residuales de limpieza de otras fabricaciones.

Cuando la fuente de suministro son pozos, frecuentemente suelen aparecer problemas debido a la contaminación existente. Los problemas se incrementan a medida que aumenta la materia orgánica presente en el agua.

Las condiciones de deficiente desinfección del agua de fabricación son quizás la causa más importante del deterioro de las pinturas al agua, así pues es de vital importancia comprobar la calidad del agua utilizada.

Un aspecto que hay que tener en cuenta es el momento de la aplicación de la pintura, ya que entonces se procede a una dilución de la misma con agua. La experiencia demuestra que en este paso se produce la mayor parte de los problemas atribuidos a la conservación de la pintura, ya que al diluir se rebaja la concentración efectiva del agente conservante, sin contar que el agua puede estar contaminada, y al dejar la pintura diluida durante varias horas puede infectarse fácilmente. 4.2.3 Materias nutrientes En la fabricación de pinturas al agua se utiliza gran cantidad de materias orgánicas; éstas son unos buenos nutrientes para el desarrollo de microorganismos, ya que la mayoría de estas substancias son fuentes de carbono, necesario para que los microorganismos puedan sintetizar la materia orgánica para formar su propia célula, y que son parte integrante de su metabolismo energético. Por otro lado, las materias minerales suponen un importante aporte de óligoelementos, igualmente necesarios.

Estas materias nutritivas son:

EMULSIONES POLIMERICAS, CARGAS MINERALES, ESPESANTES CELULOSICOS, PASTAS COLORANTES, HUMECTANTES, DISPERSANTES, TENSIOACTIVOS VARIOS.

Todos estos productos, en condiciones favorables de temperatura y humedad, pueden ser biodegradados. Así por ejemplo, las proteínas utilizadas como estabilizantes de emulsión pueden hidrolizarse hasta aminoácidos y su degradación posterior origina gases y olores putrefactos.

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Los espesantes celulósicos se reducen a azúcares, los cuales pueden ser atacados produciendo ácidos y gas (CO2). En este caso no se perciben malos olores, pero sí hay una importante disminución del pH.

Las celulasas son los enzimas producidos por los microorganismos que degradan la celulosa hasta azúcar; son muy resistentes y no se conoce ningún inhibidor efectivo para este enzima. Los humectantes sulfonados pueden ser susceptibles de un doble ataque: por un lado al grupo sulfónico y por otro a la cadena grasa.

Las cargas minerales no constituyen en sí mismas un elemento nutriente, pero sí un importante aporte de óligoelementos.

Como hecho importante debe destacarse que alguna materia prima utilizada puede tener una población bacteriana inhibida (en estado de latencia) que puede desarrollarse en condiciones favorables.

Otro aspecto interesante, que puede tener su importancia es la utilización de depósitos o materiales de fabricación sucios o contaminados.

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Cuando hay crecimiento bacteriano en las pinturas aparece una disminución del potencial Redox; cuando existen reductores éstos rebajan el potencial Redox y así se favorecen las condiciones de crecimiento bacteriano; si se da este hecho, puede corregirse añadiendo oxidantes hasta recuperar el potencial positivo. Esto es importante en el caso de las emulsiones poliméricas.

Por último, hay que destacar claramente que las alteraciones de las pinturas en el envase no son debidas a crecimiento bacteriano dentro del mismo, sino más bien a la inclusión de materias primas contaminadas o que contengan una población inhibida.

Efectivamente, si un compuesto biodegradable se mantiene durante un período de tiempo a la temperatura adecuada, se producirá un desarrollo de microorganismos, requiriéndose dosis masivas de conservante para eliminarlos.

Sin embargo, si a una pintura bien conservada se la inocula con otra pintura alterada, rara vez se produce un crecimiento de microorganismos, siendo éste uno de los métodos para evaluar la eficacia de los conservantes para el envase.

La gráfica 1 nos indica el efecto de un conservante sobre un producto contaminado.

Las dosis de saneado para eliminar las contaminaciones bacterianas son muy superiores a las dosis de conservación (dosis preventivas). En este caso, se necesitan 6.000 p.p.m. (0,6%) de conservante para eliminar la contaminación, cuando una buena dosis de conservación estaría alrededor de 1.500 - 2.000 p.p.m. (0,15 - 0,20%).

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CAPITULO 5 MICROORGANISMOS CAPACES DE DEGRADAR LAS PINTURAS 5.1 Bacterias Son estructuras unicelulares de un tamaño comprendido entre 0,5 y 3 micras. Morfológicamente están muy poco diferenciadas, apreciándose dos formas básicas: las redondas, denominadas COCOS, y las que tienen forma de bastoncillo, denominadas BACILOS.

La nutrición puede ser distinta según la fuente de energía, el dador de electrones y la fuente de carbono. La obtención de la energía resulta unas veces de la descomposición del substrato y otras de la descomposición de la energía lumínica. Como dadores de electrones podemos tener substancias orgánicas o inorgánicas, como amoníaco, sulfhídrico o sales ferrosas; como fuentes de carbono tenemos sobre todo las substancias orgánicas y más raramente el CO2.

Con respecto al oxígeno, hay bacterias aerobias que lo necesitan para su desarrollo, bacterias estrictamente anaerobias que no pueden crecer y multiplicarse en presencia de oxígeno, bacterias anaerobias facultativas que pueden existir con o sin oxígeno y formas microaerófilas que sólo soportan pequeñas concentraciones de oxígeno.

Las bacterias son onmipresentes en el aire, el agua y los medios ligeramente alcalinos, donde las condiciones para su desarrollo son óptimas.

Las bacterias producen ENZIMAS. Los enzimas son grandes moléculas de proteínas que ejercen una acción catalítica sobre todas las reacciones químicas relacionadas con la biodegradación.

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La celulosa es insoluble en agua. Cuando es atacada por enzimas (celulasa) se degrada a glucosa, la cual ya es soluble en agua y puede ser utilizada por las bacterias para su nutrición y posterior multiplicación.

Los enzimas no son seres vivos, sino moléculas resultantes del metabolismo de bacterias y hongos, por tanto no pueden ser detectados por las técnicas habituales de análisis microbiológico.

Es importante considerar que una pintura puede estar contaminada por enzimas y no dar población bacteriana.

La mejor forma de evitar la presencia de enzimas es eliminar las bacterias y los hongos capaces de producirlos. 5.2 Hongos y levaduras Se conocen más de 100.000 especies distintas, aunque en nuestro caso las más importantes son los ascomicetos. Suelen tener una coloración variable, desde incoloros a negros, pasando por distintos tonos. Es muy conocido el denominado hongo azul que ataca a las maderas.

Los hongos se desarrollan penetrando e infectando el substrato, causando el deterioro de las capas de pintura. En interiores y locales mal aireados, los hongos generan microtoxinas que pueden causar problemas toxicológicos.

Las levaduras son hongos considerados primitivos, tienen escasa importancia en la contaminación de pinturas.

Hay que destacar su capacidad de desarrollo en niveles de humedad inferiores a los de las bacterias, su temperatura óptima de crecimiento -de 25 a 30ºC.-, su necesidad estricta de oxígeno para su desarrollo y su gran capacidad de producir enzimas hidrolíticos; con respecto al pH hay que decir que pueden crecer en un intervalo muy amplio -de 2,5 a 8,0-, pero la mayoría lo hace mejor con un pH debilmente ácido.

Mohos Levaduras

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5.3 Algas En este grupo encontramos la más amplia diversidad morfológica. Así, hallamos estructuras y organizaciones próximas a las bacterias, junto a otras que, sin tener una organización propia de plantas vasculares, presentan estructuras próximas a ellas. Con respecto a su tamaño, puede ir desde un tamaño microscópico próximo a las bacterias (1-3 micras) hasta los 50 metros. En este grupo, lo que podemos considerar común es la presencia de pigmentos fotosintéticos, así como su adaptación a la vida en el agua y ambientes muy húmedos; para su crecimiento necesitan, además de una fuerte humedad, el ácido carbónico del aire como materia nutriente.

Algas

Su color también es variado, pero las que atacan a las pinturas y substratos en construcción suelen ser de color verde, llegándose a denominar en algunas regiones como VERDÍN.

5.4 Líquenes Representan el caso típico de simbiosis: un hongo se ha asociado con un alga para formar un organismo que literalmente actúa como una nueva entidad. Las algas no mueren, por el contrario mantienen e intensifican su actividad metabólica específica (fotosíntesis) fijando el CO2 atmosférico. Las algas reciben del hongo las substancias necesarias para la vida, como agua y sales minerales.

En este apartado se ha dado un repaso general a los microorganismos que podemos encontrar en un problema de alteración de pintura. De todo esto podemos destacar:

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1. La amplia interrelación que hay entre los distintos grupos.

2. Su gran variabilidad (se puede hablar de millones de especies).

3. Su capacidad de adaptación a diferentes ambientes.

4. Su extensa ubicuidad.

Los posibles efectos desagradables de la presencia de estos microorganismos pueden corregirse mediante la adición de agentes conservantes (biocidas) apropiados, que eliminen su presencia o al menos impidan su multiplicación.

5.5 Parámetros intrínsecos para el desarrollo microbiano 5.5.1 pH

Se ha demostrado claramente que la mayoría de los microorganismos se multiplican mejor en las proximidades de un pH neutro (6,5-7,5), mientras que son pocos los que se desarrollan por debajo de pH 4. Así por ejemplo, la Escherichia coli se desarrolla a un pH mínimo de 4 y a un pH máximo de 9.

Respecto a los hongos, el pH de crecimiento es más amplio -de 2 a 8,5- pero casi todos crecen mejor en un pH débilmente ácido. Las bacterias, por el contrario, se desarrollan mejor en pH alcalinos.

5.5.2 Humedad

La presencia de humedad es básica para el desarrollo de microorganismos. Desde tiempos remotos, es bien sabido que un buen método de conservación de los alimentos es la desecación; que consiste sencillamente en la eliminación de la humedad sin la cual los microorganismos no pueden crecer.

Actualmente, la necesidad de agua para crecer de los microorganismos se expresa en términos de ACTIVIDAD ACUOSA (aw) del medio ambiente.

La actividad acuosa se define como la razón entre la presión de vapor del agua del substrato y la presión de vapor que tendría el agua pura a la misma temperatura; este concepto se relaciona fácilmente con la humedad relativa

HR=100.aw=100.(p/po)

ÁCIDO

pH < 7 NEUTRO

ALCALINO (básico) pH > 7

1 7 14

7,5 6,5

Rango ideal de crecimiento

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La mayor parte de las bacterias causantes de las alteraciones no crecen con valores de aw por debajo de 0,91, mientras que los hongos pueden desarrollarse con valores de aw=0,80.

5.5.3 Potencial de óxido-reducción

El potencial de óxido-reducción (Redox) de una substancia se refiere a la facilidad con que ésta gana o pierde electrones; cuando un elemento o un compuesto pierde electrones se dice que se ha oxidado, mientras que si los gana se habrá reducido.

El paso de electrones de un compuesto a otro puede medirse experimentalmente, expresándose en milivoltios (mv). Cuanto más oxidado esté un sistema, más positivo será su potencial y cuanto más reducido, más negativo. Si la concentración entre oxidantes (dadores de electrones) y reductores (captores de electrones) está equilibrada, su potencial será cero. Según el tipo de microorganismos, se desarrollan mejor en condiciones reductoras (potencial negativo) u oxidantes (potencial positivo). En realidad, las bacterias aerobias que causan el deterioro de las pinturas se desarrollan mejor en condiciones levemente reductoras, es decir, su potencial es levemente negativo.

No sucede lo mismo con los hongos miceliares del tipo ascomicetos, que para su desarrollo necesitan potencial positivo y condiciones estrictamente aerobias.

5.5.4 Materias nutritivas

Los microorganismos, para su desarrollo normal y fisiológico necesitan los siguientes elementos:

AGUA, FUENTES DE ENERGÍA, FUENTES DE NITRÓGENO, VITAMINAS Y OTROS FACTORES DE CRECIMIENTO, MINERALES

Respecto al agua, generalmente los hongos tienen menor necesidad de agua que las levaduras y éstas menos que las bacterias.

En general, cualquier producto orgánico, debido a la presencia de átomos de carbono en su molécula, es una fuente de energía. Los minerales, por ejemplo las cargas usadas, son también un elemento nutritivo importante debido a su aporte de óligoelementos.

5.5.5 Componentes antimicrobianos

La estabilidad de ciertos productos al ataque microbiano se debe a la presencia en los mismos de determinadas substancias (núcleos activos) que se ha demostrado que poseen cualidades antimicrobianas. Así por ejemplo en determinadas emulsiones poliméricas los monómeros libres residuales ejercen un efecto bioestático.

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5.5.6 Tensión superficial

Al igual que en determinados alimentos la cubierta natural que poseen les protege frente a la entrada y subsiguiente ataque por microorganismos, algunas de las materias primas utilizadas en la pintura -especialmente algunos tensioactivos, debido a su escasa tensión superficial- aportan una protección semejante, ya que impiden la entrada del microorganismo contaminante.

5.6 Parámetros extrínsecos

Los parámetros extrínsecos están constituidos por las propiedades del medio ambiente que afectan tanto al producto como a los microorganismos capaces de degradarle.

5.6.1. Temperatura

El intervalo de temperaturas en el que pueden crecer los seres vivos puede considerarse que va desde -5ºC a 80ºC. La temperatura óptima de desarrollo de los microorganismos que afectan a las pinturas puede situarse entre 20ºC y 45ºC, excepto en el caso de las bacterias termorresistentes. Por encima de 50ºC se produce una rápida disminución de la población de microorganismos.

La tabla adjunta nos da una idea del efecto de la temperatura y del tiempo de crecimiento de las bacterias (Tabla 1).

Tabla 1

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5.6.2. Humedad relativa (HR)

La humedad relativa del medio ambiente (HR) a la que esta sometida la capa de pintura aplicada es importante para el crecimiento de los microorganismos en la superficie.Las condiciones de alta HR favorecen siempre el desarrollo de mohos, levaduras y algunos tipos de bacterias. Efectivamente, ya que si por ejemplo se aplica una pintura sobre un substrato con poca aw, pero posteriormente éste va a estar sometido a condiciones de alta HR, el substrato tenderá a tomar humedad del medio ambiente hasta alcanzar el equilibrio, con lo que la aw crecerá y se favorecerá así el desarrollo de microorganismos. Por este motivo, en estos ambientes puede resultar apropiada la aplicación de selladores al disolvente como capa previa al acabado, para evitar así el posible crecimiento de la aw debido a la escasa afinidad de estos productos para captar la humedad ambiental.

5.6.3. Presencia de gases en el medio ambiente

Un aspecto importante es la presencia del oxígeno necesario para el desarrollo de las bacterias aerobias y hongos. En la contaminación de pinturas las bacterias que tienen un papel más importante son las aerobias, es decir, las que necesitan oxígeno para su desarrollo.Los gases presentes en la atmósfera y los provenientes de la contaminación ambiental pueden suponer una mejora de las condiciones para el desarrollo de microorganismos, ya que por un lado pueden degradar físicamente a la película de pintura y por otro pueden suponer un aporte de materias nutritivas.

La Tabla 2 resume los parámetros más importantes para el desarrollo de microorganismos.

PARÁMETROS PARA EL DESARROLLO DE MICROORGANISMO

Algas Hongos Bacterias Valor en las pinturas

Margen Óptimo Margen Óptimo Margen Óptimo

Temperatura -5 - 50ºC 15 - 35ºC -5 - 37ºC 25 - 30ºC -5 -80ºC 20 - 45ºC Ambiente

(10 - 30ºC)

Oxígeno No imprescindible Necesario No imprescindible Suficiente

Actividad de agua

> 0,75 > 0,91 > 0,70 > 0,80 > 0,91 > 0,91 Suficiente

pH 5 - 7,5 6,5 - 7,0 2 - 8,5 6,5 - 7,5 4 - 9 7 - 9 7 - 9

Potencial redox Positivo Positivo Positivo Positivo

Nutrición CO2

Luz

Óligoelementos

Agua

Materia orgánica necesaria Materia orgánica necesaria Suficiente para Hongos y Bacterias

Tabla 2

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CAPITULO 6 MEDIDAS DE PREVENCION DURANTE LA FABRICACION DE PINTURAS 6.1 Medidas de prevención En cuanto a las medidas para evitar las posibles contaminaciones durante el proceso productivo, podemos considerar tres distintos apartados:

EQUIPOS E INSTALACIONES,

MATERIAS PRIMAS,

AGUA UTILIZADA

6.1.1 Equipos e instalaciones Las principales medidas que adoptar son:

1. Utilizar tanques y depósitos cerrados.

2. Limpiar y desinfectar frecuentemente los depósitos y utensilios de fabricación, envasado y almacenaje, añadiendo conservante al agua de limpieza.

3. Guardar los tubos flexibles limpios y bien secos.

4. Usar tuberías cortas, evitar largas canalizaciones, puntos muertos y codos pronunciados.

5. Tener cuidado con los tubos buzo.

6. Guardar los envases en sitios secos.

7. No utilizar ningún utensilio de madera.

8. Tener en cuenta que en los envases de plástico hay fenómenos de atracción electrostática y condensaciones excesivas.

9. Emplear paredes y suelos no rugosos.

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6.1.2 Materias primas

1. Tratar con conservantes todos los productos biodegradables, protegiendo

especialmente a las soluciones de espesantes celulósicos.

2. Verificar la calidad microbiológica del agua utilizada.

6.1.3 Aguas

1. Utilizar de agua exenta de población bacteriana.

2. Evitar las aguas de condensación.

3. Tratar las aguas de limpieza con biocidas si van a ser reutilizadas.

4. Verificar y desinfectar las aguas recicladas.

5. Vigilar cuidadosamente los depósitos de almacenaje de agua y, a ser posible, evitar tener agua almacenada antes de su utilización.

De todos los puntos citados, merece especial atención el saneado y la desinfección periódica de los depósitos de almacenaje de emulsiones, debiéndose eliminar al máximo las costras formadas.

También debe considerarse el modo en que se efectúa la adición de las materias primas durante la fabricación. Hay que añadir el conservante en el momento apropiado, y prever posibles interacciones con el resto de materias primas de la formulación; téngase en cuenta que algunos secuestrantes pueden disminuir la actividad de los conservantes.

Como conclusión podemos decir que la práctica de una buena higiene industrial es de vital importancia.

6.2 Factores que afectan a la película de pintura aplicada Las pinturas tienen por objeto proteger y embellecer. Hasta ahora se han comentado los posibles efectos del ataque por microorganismos de la pintura dentro del envase. Este aspecto suele ser tenido muy en cuenta por los fabricantes de pintura, ya que las consecuencias de que la pintura fabricada llegue en malas condiciones al consumidor son imagen de mala calidad, deterioro de marca y pérdida de competitividad en el mercado.

En muchos casos, estos mismos fabricantes se desentienden de su producto una vez que ha sido aplicado y se ha comprobado que cumple los requisitos inicialmente solicitados por el cliente. Esto ocurre especialmente en las zonas de clima secos, y sin embargo es entonces cuando la capa de pintura seca va a estar sometida a una serie de condiciones adversas, que pueden causar su deterioro en un plazo no excesivamente largo.

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Una pintura envasada sólo está sometida a los posibles cambios de temperatura; sin embargo, una pintura aplicada va a estar sometida a los siguientes factores:

FACTORES FÍSICOS

CLIMÁTICOS Cambios de temperatura

Radiaciones solares

Precipitaciones atmosféricas

Humedad medioambiental

DESGASTE MECÁNICO Golpes, rozaduras

FACTORES QUÍMICOS CONTAMINACIÓN AMBIENTAL

FACTORES BIOLÓGICOS

HUMEDAD

MATERIAS NUTRIENTES

Algunos de estos factores ya están contemplados en el diseño de la pintura, como pueden ser la lavabilidad, la dureza, la cubrición, etc.

Pero son muchos los casos en los que no se contempla el posible ataque de la película de pintura por los factores de tipo biológico.

Uno de los factores importantes en la degradación de una capa de pintura es la aparición de hongos y algas en su superficie; su aparición aumenta además la retención de suciedad de la película.

De entre los hongos que atacan a las películas de pintura los más importantes son los ascomicetos, comúnmente denominados MOHOS; las algas tienen también su importancia, sobre todo en zonas muy húmedas.

6.3 Factores que favorecen la aparición de hongos en las películas de pinturas A continuación se comentarán algunos de los factores que inciden en la aparición de hongos en las películas de pintura.

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6.3.1 Factores biológicos Para la aparición de hongos basta combinar dos factores:

HUMEDAD Y MATERIAS NUTRIENTES

La humedad puede tener distintas procedencias, siendo sin duda la más importante los factores climáticos, lógicamente no habrá la misma en un clima húmedo que en un clima seco, en un lugar cerca del mar que en una zona boscosa, o que en una montaña, etc.

Esta humedad puede impregnar fácilmente el substrato. Si se pinta sobre un substrato húmedo se retardará el secado de la pintura, permitiendo así un crecimiento rápido e irreversible de hongos.

Otra causa importante de la aparición de humedad son los interiores mal aireados, donde el agua de condensación es abundante.

6.3.2 Factores de tipo químico El más importante de todos es la contaminación ambiental. Los contaminantes atmosféricos que actúan sobre las películas de pintura son de naturaleza ácida, su principal efecto es rebajar el pH de la pintura seca y hacerla así más sensible al ataque de hongos, que como ya se ha comentado se desarrollan mejor con un pH débilmente ácido.

Bajo este punto de vista, a veces resulta conveniente incluir en la formulación de la pintura algún componente que ayude a mantener el substrato alcalino.

6.3.3 Factores físicos Podríamos incluir aquí, por un lado, los factores climáticos, como cambios bruscos de temperatura, radiaciones solares, lluvias, granizos, etc.

Y por otro lado, los factores puramente mecánicos, como golpes, rozaduras, etc.

Las fisuras de las capas de pintura son los caminos por donde penetran las esporas, facilitando así el desarrollo fúngico.

EL MAYOR CRECIMIENTO FÚNGICO SIEMPRE ESTÁ ASOCIADO A LAS FISURAS DE LA PELÍCULA.

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6.4 Efectos de la combinación por microorganismos

6.4.1 Contaminación en el envase (IN-CAN)

Cuando en una pintura hay una población bacteriana importante (más de 1000 unidades formadoras de colonias por mililitro), los efectos sobre la pintura pueden ser desastrosos, entre ellos se pueden citar los siguientes:

CRECIMIENTO VISIBLE EN LA SUPERFICIE

ROTURA DE LA EMULSIÓN

MALOS OLORES (Producción de gases)

ACIDIFICACIÓN (Bajada del pH)

CAMBIOS DE COLOR

CAMBIOS DE VISCOSIDAD

ENTURBIAMIENTO Y POSOS

MALAS PROPIEDADES DE APLICACIÓN

PERDIDA DE INHIBICIÓN DE LA CORROSIÓN

MALA IMAGEN COMERCIAL

No todas las pinturas deterioradas presentan estos síntomas, pero sí suelen presentar varios de ellos. Por el contrario, la aparición de estos síntomas no siempre indican alteración microbiológica.

Para poder averiguar si la aparición de estos síntomas se debe a causas microbiológicas, hay que efectuar los análisis apropiados.

6.4.2 Contaminación de la película aplicada (DRY-FILM)

Los efectos de la contaminación de la película de pintura son claramente visibles, inicialmente son:

DECOLORACIÓN, ENNEGRECIMIENTO, COLORACIONES DIVERSAS

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Los efectos a largo plazo están relacionados con la PENETRACIÓN en la película, originando fenómenos de deterioro de la misma como:

CRACKING, PERDIDA DE ADHESIÓN, DETERIORO O CORROSIÓN DEL SUSTRATO, MAYOR RETENCIÓN DE SUCIEDAD

CAPITULO 7 METODOLOGIA Y DESARROLLO DE EXPERIMENTACION 7.1 Ensayos microbiologicos en pinturas y equipos Este método tiene por objeto establecer los procedimientos o paso a seguir para determinar la cantidad microorganismos presentes en muestras tomadas en Pinturas y equipos. Ensayo para muestras de Pinturas Base Agua Materiales y equipos utilizados Fiolas de 50 ml de capacidad Mechero de alcohol Jeringuilla de 1 y 10 ml Placas de Recuento Aeróbico PETRIFILM 3M Placas de Recuento de Mohos y Levaduras PETRIFILM 3M Aplicador para PETRIFILM Lupa Agua bidestilada Colectores de muestras estériles Incubadora Procedimiento para recuento de Aerobios

1. Se debe tomar las muestras de pintura en los colectores indicados. 2. Con la ayuda de las jeringuillas cada muestra debe diluirse 1 en 10 con agua

bidestilada en fiolas de 50 ml ,estas seran identificadas adecuadamente,esta dilución se conocerá como dilución A.

3. De la dilución A se realiza con agua bidestilada una segunda dilución 1 en 10 la que llamaremos dilución B.

4. Se toma 1 ml de la dilución B a fin de inocular la muestra en la lamina PETRIFILM para Aerobios.

5. A la lámina Petrifilm se debe levantar el film superior y con la jeringuilla de 1 ml poner 1 ml de la muestra en el centro del film interior.

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6. Se deja caer el film superior con cuidado evitando introducir burbujas de aire . 7. Se coloca el aplicador Petrifilm para Aerobios , ejerciendo una presión sobre el

aplicador para repartir el inoculo sobre el área circular ,no girar ni deslizar el aplicador.

8. Levantar el aplicador ,esperar un minuto que el gel se solidifique . 9. Incubar las laminas Petrifil cara arriba en pilas de hasta 20 laminas (si fuera

necesario ) a temperaturas de 30 ºC +/- durante 72 horas.

Procedimiento para recuento de Mohos y levaduras

10. Se debe tomar las muestras de pintura en los colectores indicados. 11. Con la ayuda de las jeringuillas cada muestra debe diluirse 1 en 10 con agua

bidestilada en fiolas de 50 ml ,estas serán identificadas adecuadamente,esta dilución se conocerá como dilución A.

12. De la dilución A se realiza con agua bidestilada una segunda dilución 1 en 10 la que llamaremos dilución B.

13. Se toma 1 ml de la dilución B a fin de inocular la muestra en la lamina PETRIFILM para Mohos y levaduras.

14. A la lámina Petrifilm se debe levantar el film superior y con la jeringuilla de 1 ml poner 1 ml de la muestra en el centro del film interior.

15. Se deja caer el film superior con cuidado evitando introducir burbujas de aire . 16. Se coloca el aplicador Petrifilm para Mohos y levaduras, ejerciendo una presión

sobre el aplicador para repartir el inoculo sobre el área circular ,no girar ni deslizar el aplicador.

17. Levantar el aplicador ,esperar un minuto que el gel se solidifique . 18. Incubar las laminas Petrifil cara arriba en pilas de hasta 20 laminas (si fuera

necesario ) a temperaturas de 30 ºC +/- 1ºC durante 72 horas.

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Ensayo para muestras de Equipos. Este método tiene por objeto dar los pasos a seguir para la utilización del Quick Swabs y obtener muestras para los análisis de microbiología que determinaran la eficiencia de desinfección de los tanques y tuberías de la batería de pinturas base agua. Materiales y Equipos . Quick Swab . Laminas Petrifilm para aerobios , mohos y levaduras. Procedimientos 1. Tomar la cantidad necesario de Quick Swabs de la bolsa plástica resellable,etiquetar cada una . 2. En lugar de muestreo preparar el swab sosteniendo con el bulbo cerca de su dedo pulgar . Presionar los lados del bulbo y doblar a un ángulo de 45º hasta que se escuche que se rompa la válvula .Esto permite que el caldo de cultivo letheen fluya al interior del tubo y moje el swab. 3. Presionar el bulbo para forzar que todo el caldo letheen pase al interior del tubo del swab 4. Girar y tirar del bulbo a que salga del tubo. 5. Sostener el swab en una ángulo de 30º con respecto a la superficie a muestrear .Frotar el swab lentamente y completamente por toda la superficie del área deseada . Repetir esta operación tres veces sobre estas superficies en tres direcciones distintas. 6. Después de completar el muestreo inocular el swab nuevamente en el tubo y transportar al laboratorio para ser inoculado. 7. En el laboratorio agitar vigorosamente el swab para liberar los microorganismos de la punta del mismo . 8. Exprimir el contenido del swab presionando y girando al contenido del swab contra la pared interna del tubo. 9.Vaciar cuidadosamente el contenido del tubo sobre una lamina Petrifilm para aerobios,mohos y levaduras, incubar cara arriba a temperaturas de 30 +/- 1ºC

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7.2 Ensayo de concentraciones mínimas inhibidoras Este ensayo sirve para estudiar la actividad de un determinado conservante y es útil tanto para hongos como para bacterias. Sobre el medio de cultivo adecuado (este es distinto para hongos que para bacterias) se dosifica una determinada cantidad del conservante que hay que ensayar; una vez homogeneizado el conservante en el medio de cultivo, se siembra un surco con el microorganismo que quiere ensayarse; después de la adecuada incubación, la concentración mínima que inhiba el desarrollo del microorganismo sembrado es el valor de la concentración mínima inhibitoria (c.m.i.),. Esta es, lógicamente, la concentración mínima a la que se inhibe el desarrollo del microorganismo 7.3 Ensayo de infección o inoculación Básicamente consiste en un recuento de microorganismos presentes en una muestra de pintura previamente envejecida e inoculada con un población de microorganismos del orden de 100000 -1000000 ufc/gr (unidades formadoras de colonias), esto es aproximadamente el 1.0% del peso de muestra que ensayar. Como inóculos se utiliza un preparado de microorganismos o una pintura contaminada: la utilización de inóculos de pinturas contaminadas resulta más representativo debido a su mayor afinidad. Las muestras inoculadas con el 1% se dejan en estabilidad por 7 días a 25 °C ,para luego sembrarlas y hacer la segunda inoculación y esperar 7 días más Se considera que un conservante proporciona una protección eficaz cuando la población de microorganismos supervivientes es inferior a 1000 ufc/gr

Pesaje y dosificación de la muestra

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7.4 Ensayo de la dilucion de la pintura Este ensayo tiene por objeto simular la práctica habitual de la adición de agua a la pintura en el momento de su aplicación. Con frecuencia este agua suele tener escasas condiciones de desinfección y puede ser un contaminante masivo para la pintura en el momento de su aplicación. A una fracción de cada muestra que hay que ensayar se le añade un 20% de agua exenta de cloro y se contamina con el inóculo utilizado para el ensayo anterior,se deja en estabilidad 1 mes a 25C, efectuándose el recuento de microorganismos según lo ya indicado 7.5 Ensayo de fungicidas y algicidas en películas de pinturas En las películas de pintura con presencia de fungicidas activos se producen unas zonas de libre crecimiento microbiológico alrededor de las muestras ensayadas, la anchura de estas zonas de inhibición se utiliza como medida de la eficacia del fungicida empleado. Este ensayo consiste aplicar la pintura a ensayar sobre tela de nylon Fig 1,dejar secar por 7 dìas a 24 +/- 1ºC a Humedad relativa 60 +/- 5 % Fig 2 y envejecida en un medio de cultivo para hongos (Saborou-Cloranfenicol ), al que previamente se ha inoculado con una suspensión del orden de 100000 esporas/gr; después del tiempo de incubación a la adecuada temperatura , se determina la formación o no del halo de inhibición y se efectúa su medida. El moho utilizados: Aspergillus Níger

Fig 1 Fig 2 Ensayos de características algicidas Hay varios métodos posibles e incluso métodos específicos para determinadas algas, el más sencillo de ellos es uno similar al método anterior de características fungicidas. Unas probetas pintadas se irradian con luz ultravioleta para evitar contaminaciones ocasionales y posteriormente se sumergen en un medio de cultivo apropiado para algas ( al que previamente se ha inoculado con un cultivo de algas ( Anabaena Variabilis). Las probetas se suelen incubar a temperatura ambiente , alternando ciclos de luz y oscuridad, al final se determina y mide la presencia de halo de inhibición .

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7.6 Ensayo de preservantes y concentraciones en pinturas base agua Para realizar la determinación de las concentraciones optimas de bactericidas y fungicidas ( 0.4 % - 0.7 % ) se tomaron en ensayos de formulación de pintura . LIOCIDE - BACTERICIDA FUNGICIDA

2 hidroxymethyl amino - 2 - methyl - 1 - propanol 1.2% de concentración Densidad 0.984 - 1.005 gr/cm³ Se recomienda en concentraciones desde 0.1 a 1.0% en peso total de la formula Olor característico aminico $ 4.60 por kilo

BIOZOL - BACTERICIDA FUNGICIDA

5 – cloro – 2 Metil – 4 Isothiazolin – 3 – ona –2 –Metil – 4- isotia Zolin –3 – ona.

1.5% de concentración Densidad 1.02 - 1.03 gr/cm³ Se recomienda en concentraciones desde 0.1 a 2% en peso total de la formula $ 4.80 por kilo Liquido claro y transparente

ALFACIDA GBIO 2 .- BACTERICIDA FUNGICIDA

5 – cloro – 2 Metil – 4 Isothiazolin – 3 – ona (CMI) 2 –Metil – 4- isotiazolin –3 – ona.(MI)

1.15% de concentración Densidad 1.02 gr/cm³ Se recomienda en concentraciones desde 0.3 a 1% en peso total de la formula $ 3.40 por kilo Liquido transparente

La finalidad del estudio es la de determinar los biocidas más convenientes para su utilización en nuestras formulaciones considerando distintos factores de influencia tales como:

Efectividad Tiempo de latencia Concentraciones Disponibilidad Costos

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CAPITULO 8 ANALISIS DE RESULTADOS Una vez concluidos los ensayos correspondientes a la experimentación realizada durante el desarrollo de la tesis es momento de realizar un análisis detallado de los resultados obtenidos para de esta manera lograr determinar el cumplimiento o no de las metas y requerimientos planteados al inicio de la misma. 8.1 Análisis de resultados microbiológicos en pinturas y equipos Expresión de resultados para Aerobios En caso de existir Aerobios, estos se presentan en forma de puntos rojos en la lamina, el conteo lo mostramos en la figuras a continuación.

Lamina Petrifilm para recuento de aeróbico sin colonias

Recuento = 143 ; el rango para un recuento aeróbico Petrifilm es de 25 a 250 colonias .

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Recuento estimado = 420 ; Cuando las colonias suman mas de 250 ,determine el numero por centímetro cuadrado y multiplique por 20 para obtener el recuento

Recuento = MNPC . Con población MNPC se puede tornar rosada el área de crecimiento .

Recuento = MNPC . Ocasionalmente la distribución de las colonias es desigual , esto es una indicación de MNPC

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Expresión de resultados para Mohos y levaduras Levaduras En caso de existir levaduras estas se presentan en forma de figuras redondeadas de color rosado oscuro a verde-azul , tienen bordes definidos y sin núcleo central . Si el número de colonias encontradas es mayor de 150 estime el recuento por centímetro cuadrado y luego multiplique por 30 para obtener el recuento total

Recuento = 112 Mohos Las colonias de mohos se presentan en diversos colores debido a que tiene diversos pigmentos , con bordes difusos y núcleo central . Estas son grandes y se reproducen ,esporulan y sobreponen en la placa

Recuento de Moho = 59 Recuento de Moho = 120 (estimación)

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8.2 Análisis de resultados de concentraciones mínimas inhibidoras En este ensayo se utilizo como biocida Biozol en concentraciones de 0.1%,0.2% 0.3%

0,1% 0,2% 0,3

ufc/ml ufc/ml ufc/ml

Aerobios Mohos y levad Aerobios Mohos y levad Aerobios Mohos y levad

MNPC 2100 1300 600 NEGATIVO NEGATIVO Debido a los resultados obtenidos tenemos que mientras aumentamos la concentración disminuye la presencia de microorganismos, siendo 0.3 % la cantidad mínima de biocida para proteger la muestra, teniendo resultados negativos en ambas laminas Petri Film

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8.3 Análisis de resultados de infección o inoculación En este ensayo se determina resistencia a los microorganismos que tiene una Pintura base agua , en este caso tenemos una pintura A y B ; para lo cual tenemos una pintura contaminada Tabla 1 . que se inoculara con el 1% a las muestras a ensayar ,cada 7 días. Tabla 1 En la Tabla 2 tenemos de acuerdo a los resultados que en la Primera inoculación con pintura contaminada vemos una resistencia de la muestra A y B ; vemos en la segunda inoculación y después de estabilidad la muestra B tiene una cantidad de 5200 ufc/ml de Aerobios ;(teniendo en cuenta que una pintura solo podría soportar hasta 1000 ufc/ml de mcroorganismos ) considerándose dañada. En la muestra A vemos que esta bien preservada contra microorganismos teniendo como resultado Negativo.

PRIMERA INOCULACION 1% SEGUNDA INOCULACION 1% Muestras en estabilidad 7 Días a 25ºC Muestras en estabilidad 7 Días a 25ºC Muestra A Muestra B Muestra A Muestra B

ufc/ml ufc/ml ufc/ml ufc/ml

Aerobios Mohos y

levad Aerobios Mohos y

levad Aerobios Mohos y

levad Aerobios Mohos y

levad NEGATIVO NEGATIVO NEGATIVO NEGATIVO NEGATIVO NEGATIVO 5200 NEGATIVO Tabla 2

Muestra de Pintura Contaminada

ufc/ml Aerobios Mohos y levad MNCP 16000

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8.4 Análisis de resultados de dilucion de la pintura En este ensayo se determina la resistencia que tiene una pintura diluida al 20 % con agua , con cierta cantidad de microorganismos Tabla 1 .Cabe indicar que las concentraciones del biocida en la pintura disminuye . Además las contaminaciones que se han hecho a intervalos de 7 días, tenemos que: En la primera contaminación vemos que la muestra A tiene una cantidad de 12000 ufc/ml y la B tiene MNPC en aerobios .y en mohos y levaduras ambas tienen Negativo. En la segunda contaminación vemos que la muestra A tiene una cantidad de 700 ufc/ml en Aerobios , en mohos y levaduras Negativo. La muestra B tiene MNPC en Aerobios , en mohos y levaduras 100 ufc/ml. En conclusión la muestra A esta mejor preservada .

Tabla 1

Tabla 2

Agua para Dilución

ufc/ml

Aerobios Mohos y levad

9 NEGATIVO

PRIMERA INOCULACION 1% SEGUNDA INOCULACION 1% Muestras en estabilidad 7 Días a 25ºC Muestras en estabilidad 7 Días a 25ºC

Muestra Diluida A Muestra Diluida B Muestra Diluida A Muestra Diluida B ufc/ml ufc/ml ufc/ml ufc/ml

Aerobios Mohos y levad Aerobios Mohos y levad Aerobios Mohos y

levad Aerobios Mohos y

levad 12000 NEGATIVO MNPC NEGATIVO 700 NEGATIVO MNPC 100

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8.5 Análisis de resultados de fungicidas y algicidas en películas de pinturas En este ensayo podemos determinar la resistencia a los Hongos , que podría tener una película aplicada a un sustrato , en condiciones climáticas húmedas. Muestras elaboradas con concentraciones de 0.1%-0.2 % - 0.3% de Fungicida Dry Film , % Recomendado $ kilo PREVENTOLTPSP (Carbendazim/octilisotiazolinona) 0.1 – 0.3 8.00 BACT 199 (Metil Diuron / octil - isothiazolinona) 0.1 - 0.3 7.50 Muestras elaboradas con concentraciones de 0.1%- 0.2% - 0.3% de Fungicida Dry Film Las muestras fueron incubadas a 24 +/- 1 ºC por 20 días Observación .- Entre mayor sea el porcentaje del halo de inhibición , mayor será la migración del biocida fuera de la pintura y en poco tiempo quedara desprotegida , por lo tanto entre mas bajo sea el halo de inhibición mayor será la protección de la película seca. Tenemos que el 0.2% del Bact-199 usado en la muestra , tiene un menor halo de inhibición de 0.6 cm , es mas Eficiente porque vemos que hay menos migración del fungicida ; en cuanto al Preventol migro mucho mas .

% usado 20 Días de incubación Halo de inhibición (cm) Halo de inhibición (cm) Bact 199 Preventol

Blanco 0 0,1% 0 cm 0 cm 0,2% 0.6 cm 0.8 cm 0,3% 0.6 cm 1.3 cm

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RESULTADOS ALGICIDAS Después de elaborar las muestras de pinturas a concentraciones 0.2% con los biocidas de película seca BACT 199 (Metil Diuron / octil - isothiazolinona ) y PREVENTOL TPSP (Carbendazin/octilisotiazolinona) , aplicarlas sobre una pared a intemperismo con mucha humedad , apropiado para las Algas . Efectuando el monitoreo en 1 – 3 y 6 meses donde podemos ver el crecimiento secuencial de las algas sobre las muestras de pinturas aplicadas , teniendo mejor eficiencia la muestra con Bact-199., indicándonos que sus componentes activos no son solubles en agua.

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8.6 Resultados de preservantes y concentraciones en pinturas base agua Mediante las muestras elaboradas a distintas concentraciones con los biocidas ensayados , tenemos en la Tabla 1 , una ligera ventaja en el Liocide con respecto a los demás ,aun asi teniendo una cantidad de aerobios. En la Tabla 2 vemos una completa mejoría del Biozol ,negativo en aerobios y mohos –levaduras , concentración óptima que nos garantizara una buena preservación de la pintura.

LIOCIDE 0,4% ALFACIDA 0,4% BIOZOL 0,4% ufc/ml ufc/ml ufc/ml

Aerobios Moh y levad Aerobios Moh y levad Aerobios Moh y levad 30000 Negativo 54000 Negativo 40000 4800

Tabla 1

LIOCIDE 0,7% ALFACIDA 0,7% BIOZOL 0,7% ufc/ml ufc/ml ufc/ml

Aerobios Moh y levad Aerobios Moh y levad Aerobios Moh y levad 100 Negativo 7000 Negativo Negativo Negativo

Tabla 2

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8.7 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Una vez culminado el estudio con respecto a la determinación y optimización de niveles de preservantes bactericidas y fungicidas en pinturas base agua , es necesario detallar las conclusiones y recomendaciones que hemos considerado . CONCLUSIONES En la primera etapa de la experimentación para determinar el biocida a utilizar en solución para desinfectar los tanques y equipos utilizados en el proceso, se tomaron muestras antes y después de la desinfección para determinar la efectividad del Glutaraldehido , siendo la solución semanal al 1.3% y la trimestral al 20% siendo esta ayudada con una limpieza con espátula para retirar la pintura incrustada en las paredes de los tanques. Se determino los ensayos microbiológicos de control para los lotes de pinturas y equipos con el fin de comprobar que estos estén libre de microorganismos. El ensayo de concentraciones mininas inhibidoras es importante recalcar, que es la base para realizar los demás ensayos, ya que se determina la eficiencia y nivel optimo para preservar la pintura.. Con la evaluación de diferentes principios activos se destacado notablemente la muestra formulada con 0.2% Bact-199 (Metil Diuron /octl isotiazolinona) en cuanto al ensayo de película seca en las cajas petri para hongos ,las mismas que estuvieron en incubación. A si mismo para la prueba de intemperismo contra algas , se evaluaron muestras al 0.2% de concentración de Bact-199 y PREVENTOL TPSP , obteniendo mejor eficiencia del Bact-199 ya que sus componentes activos no son solubles en agua . Y en el ensayo preservantes y concentraciones en las pinturas base agua productos formulados con 0.7% de Biozol (Cloro Metil Isothiazolinona.), con estas concentraciones nos dieron resultados positivos para la preservación de la pintura . Como conclusión mas importante con respecto a los análisis realizados encontramos el hecho de que al cumplir con cada una de las etapas enmarcadas en la investigación estamos asegurando al usuario final de la pintura que no encontrara contaminación en el producto relacionados con el alcance de nuestro proyecto.

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RECOMENDACIONES Para la elaboración de una pintura base agua es de suma importancia tener conocimiento completo de sus componentes, de sus interacciones físicas y químicas a corto y largo plazo y de su comportamiento optimo de circunstancias y sistemas distintos. Todos los equipos y maquinas que intervienen en la fabricación deben funcionar correctamente como: la bascula de dosificación, calibración correcta del viscosímetro, equipos de microbiología etc. Tener presente la limpieza tanto del lugar de trabajo asi como de los instrumentos a utilizar para evitar cualquier tipo de contaminación durante el proceso de elaboración del producto. Para conseguir un control microbiológico efectivo es necesario: Uso de Buenas Practicas de Fabricación

Monitoreo Microbiológico

Aplicación de Biocidas adecuados en dosificaciones ideales

Hay que garantizar que la planta de elaboración este totalmente desinfectada, mediante la toma de muestras secuenciales, asi también en los lotes de pintura envasada. Tomándose como parámetros de control los siguientes aspectos:

- Ensayos microbiológicos en pinturas y equipos ( tanques ,tuberías etc) - Ensayos de infección o inoculación - Ensayos microbiológicos en película seca - Ensayo de la dilución de la pintura - Ensayo de preservantes y concentraciones

De los análisis de los resultados estaremos en capacidad de determinar los niveles óptimos para evitar se presenten inconvenientes como son:

- Contaminación de la pintura en el envase (variación de propiedades físico-químicas)

- Contaminación de la película de pintura aplicada (contaminación por hongos)

Como se detalla a lo largo de toda la experimentación nuestro estudio basado en formulaciones consideradas patrón las cuales fueron elaboradas sobre la base de materias primas de accesibilidad local y con costos preferenciales , motivo por el cual se recomienda no tomar los resultados obtenidos por nosotros en este estudio como tal homologación para cualquier tipo de formulación, sino mas bien llevar a cabo un estudio particular para optimizar así cada una de las formulaciones requeridas , claro esta, tomando en consideración los ensayos aquí presentados .

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Como recomendación final quisiéramos hacer hincapié en el hecho de que resulta sumamente conveniente para cualquier empresa o persona dedicada a la elaboración y comercialización de pinturas ,realizar este tipo de trabajos ya que se evitaran inconvenientes con los clientes , lo que se traduce finalmente en una lamentable perdida de mercado.

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