CARGAS Y RELLENOS EN LA PRODUCCION DE PAPEL

Por: Marcela Correa

Para mejorar la calidad de papeles o cartones es necesaria la incorporación de materiales inorgánicos en la hoja fibrosa. 

Se utiliza la palabra “carga” porque el papel es modificado por la adición constante de entre 5 a 40% de material inorgánico de mayor peso específico (3.6 a 4.5) y por la reducción simultanea de 5 a 40% de fibra celulósica de menor peso específico (1.5), también se utiliza la palabra relleno ya que su objetivo es tapar con materiales no fibrosos los espacios existentes entre las fibras de papel o cartón.

Al añadir ciertas cargas al papel le otorgan propiedades físicas que lo hacen útil y atractivo según su uso:  

Mejoría de la textura: El papel con carga tiene un aspecto más atractivo debido a esta textura más fina y más cerrada.

Mejoría en la calidad de impresión: Las fibras celulósicas no aceptan fácilmente la tinta de impresión, tanto que las cargas tienen una mucho mejor capacidad de aceptación de humectación.

Opacidad: Las cargas deben que ser agregados no solamente en los papeles de impresión si no en muchos otros tipos, para evitar la visión de los textos impresos o escritos por un lado del papel y en el reverso de la hoja

Blancura: Las cargas a menudo se agregan a los papeles para mejorar la blancura, para elevar o uniformar sus curvas de reflectancia, los papeles de blancura más altos son más atractivos y soportan precios mayores.

Propiedades especiales: Gracias a la cantidad y tipo de carga se le pueden conferir propiedades específicas al papel según su uso, por ejemplo; en el papel filtro la carga es añadida para controlar el tamaño de su poro y así satisfacer la velocidad de filtración y grado de retención de material que no debe de pasar a través del papel.

La cantidad de carga añadida al papel juega un rol muy importante en las propiedades finales de este: Una reducción excesiva de rigidez ocasionada por cantidades grandes de carga pueden hacer que el papel sea demasiado flexible. Las cargas aumentan la suavidad del papel y disminuyen la resistencia a la tensión o doblez. Una adherencia pobre de la carga a las fibras puede ocasionar desprendimiento de polvo del papel, lo que da lugar a impresiones defectuosas.

Las cargas utilizadas en la fabricación son:

Caolines: Consisten esencialmente de caolinita, y deben de estar libres de cuarzo, mica y otros componentes que aumentan la abrasividad, dentro de estos se encuentran los caolines calcinados con alta blancura pero se limita su utilización por ser un material abrasivo.

Pigmentos sintéticos de sílice: Como el silico aluminato de sodio que se forma por la reacción de dos sales, el producto es un pigmento ultra fino con tamaño de partícula de 0.025 µ, su buena dispersión de luz está indicada por la elevada cifra de 22.4 para el coeficiente de dispersión junto con la alta blancura de 92.7

Silicatos Naturales: La wollastonita, un metasilicato natural de calcio, se usa con poca frecuencia ya que es muy abrasiva. El talco una sílice natural se procesa de manera similar al caolín.

Sulfito de Calcio: El sulfito de calcio se procesaba para obtener una carga muy blanca, suele tener un 72% de partículas inferiores a 5 µ y se obtiene una blancura de 92 a 96%.

Carbonatos de Calcio: Seleccionados con sumo cuidado pueden producir papeles de buena opacidad, se tiene que considerar el compromiso entre la pérdida de resistencia, costo del pigmento, coeficiente de dispersión y reflectancia.

 Sulfato de Calcio: Esta carga no es tan atractiva como aparenta serlo, su alta blancura, el bajo costo por tonelada y la relativa poca interferencia en el encolado a base de brea parecían ser recomendables, no obstante el sulfato de calcio es muy soluble en agua blanca, por lo tanto existen fuertes pérdidas y los verdaderos costos resultan muy elevados.

Sulfato de Bario: Su alta blancura las hacían atractivas, pero en la actualidad los costos son muy elevados, tiene el más bajo volumen especifico (0.22) de todas las cargas. Las baritas tienen un pobre coeficiente de dispersión.

Sulfato de Zinc: Este pigmento ocupa el segundo lugar entre las cargas productoras de opacidad, con frecuencia es más caro que el bióxido de titanio, una característica adicional de esta carga es que proporciona cierta resistencia a los hongos.

Bióxido de Titanio: Otorgan una elevada blancura al papel, para facilitar su dispersión se tratan superficialmente con dispersantes tales como hexametafosfato de sodio o se reduce el tamaño de partícula con diversos tipos de molinos.

  

SELLADORAS PARA MADERA

Por: Marcela Correa

Las selladoras para madera, se utilizan para tapar el poro de la madera y facilitar el lijado de la misma. Su objetivo es preparar la superficie para evitar zonas de mayor o menor absorción, con las diferencias de brillo que representan, deja la superficie lisa para la posterior aplicación del acabado y, en el caso de selladoras pigmentadas permite la aplicación de un acabado sobre una superficie previamente coloreada, lo que facilita la aplicación de la última capa de acabado.

Las selladoras son producto de brillo mate o satinado, este brillo se obtiene mediante la adición de cargas de mayor o menor absorción. El PVC debe estar al límite del PVCC, lo cual hace que una vez seca su absorción sea muy baja con el consiguiente ahorro de producto de acabado. Para su formulación hay que tener en cuenta las siguientes variables:

• El pigmento generalmente se presenta en color blanco o transparente, será el mínimo imprescindible. Si son transparentes o semitransparentes no se utilizara ningún pigmento cubriente e incluso en el caso de las selladoras transparentes no se debe de utilizar cargas, si son blancas los niveles de dióxido de titanio serán del 4-8%.

• La adición de pequeñas cantidades de estearato de zinc 1-3% mejoran las características de lijado.

• El sistema pigmentario debe ser el adecuado con el fin de que el producto tenga un buen poder de relleno.

• El ligante se ajustará para que la absorción del producto seco sea mínima, o sea mínima, o sea, PVC=PVCC. La resina debe de ser de baja viscosidad, para que los sólidos del producto sean tan altos como sea posible, esto mejora el poder de relleno.

• El sistema disolvente se ajustará para que su aplicación, es decir su viscosidad se la correcta según el método de aplicación utilizado. Estas indicaciones son válidas tanto para selladoras sintéticas como para selladoras en base acuosa sean con base en polímeros o con base en resinas alquídicas.

• Cuando se utilizan polímeros en emulsión son de vital importancia los aditivos reológicos, que deben de aportar una reología similar a las obtenidas con resinas alquídicas. Se recomienda la asesoría de los proveedores para ajustar aditivos.  

PRODUCTOS DE RELLENO: MASILLAS

Por: Marcela Correa

Las masillas son productos de elevada concentración de materia sólida; su consistencia es de alta viscosidad, poca fluidez, y su reología debe ser dilatante. Son productos que se utilizan para tapar o disimular defectos importantes en el soporte como  concavidades, cráteres, fisuras, abolladuras, etc. Y así dotar a la superficie de una correcta y perfecta planitud, una vez aplicados  deben tener la mínima contracción posible con la finalidad de arreglar los defectos con una sola aplicación.

Los componentes principales de las masillas son:

• Resinas: Existen masillas de dos componentes, que para lograr su endurecimiento requieren de un catalizador como lo son las masillas con resinas de poliéster  y epóxicas o las masillas de secado físico como las acrílicas o las nitro celulósicas.

• Cargas: Son generalmente partículas de relleno como lo son talco, yeso, Creta y microesfera. Existen masillas especiales como lo son las de aluminio, estaño o fibra de vidrio; las cargas son específicas para estos materiales, láminas de aluminio, estaño o fibras de vidrio respectivamente.

• Agentes reológicos y aditivos: Elementos que facilitan la mezcla y la aplicación de la masilla sobre la superficie. Deberá verificarse la resistencia al descuelgue de la masilla, esto se debe de lograr con las cargas o  algún aditivo que le proporcione reología, o en su defecto con la relación P/R.

• Pigmento: Componente que sirve para colorear las distintas masillas.

• Características finales que deben de poseer las masillas:

• Adherencia: Deben de tener una excelente adherencia dependiendo de la superficie para la que está diseñada como metales, plásticos, capas de pintura y superficies sobre las cuales se pretende enmasillas, por ello es necesario seleccionar una masilla que sea compatible.
• Poder de relleno: Deben de poseer un elevado poder de relleno, es por ello que el volumen de la masilla antes y después del curado o secado debe de ser de la misma magnitud.
• Elasticidad: Ha de ser capaz de soportar las vibraciones o cargas dinámicas sobre el soporte, así como cambios bruscos de temperatura, evitando que se agriete o despegue  la masilla y de esta la pintura posterior a esta.
• Fácil lijado: Posterior a su aplicación, la masilla debe de ser lijada para lograr un acabado completamente uniforme y plano al sustrato; las epóxicas por ejemplo son difíciles de lijar, mientras que las acrílicas son de gran facilidad.
• Baja porosidad: Una vez seca no ha de producir exceso de poros.
• Resistencia: Debe de poseer resistencia tanto química como mecánica ante agentes externos como golpes, desengrasantes o agentes de limpieza.

ADITIVOS ESPECÍFICOS EN DIFERENTES TIPOS DE PINTURA

Por: Marcela Correa

Existen diferentes tipos de aditivos básicos dentro de una formulación de pinturas y recubrimientos, y su utilización es imprescindible dentro de ésta, algunos de ellos  son los humectantes, dispersantes, bactericidas, aditivos reológicos etc. Pero también se pueden presentar defectos que deben de solucionarse o características que deben mejorarse y hacerles frente con la utilización de aditivos más específicos.

En las pinturas plásticas, por ejemplo, se utilizan alcalinizantes con el fin de dar estabilidad a la pintura, es decir elevar el pH. Estos alcalinizantes pueden ser de diversos tipos, pero el más empleado es el hidróxido de amónico o amoniaco; aunque también puede hacerse uso del hidróxido sódico o el aminometil propanol. El amoniaco es el más utilizado debido a su fácil manejo y bajo precio, además, frente al hidróxido sódico tiene la ventaja de que una vez que el film de la pintura se ha secado, desaparece de éste, mientras que el hidróxido sódico permanece en el film como sustancia soluble. El aminometil propanol presenta las ventajas del amoniaco y además actúa como humectante, pero el costo es elevado.

En el caso de las pinturas plásticas y otros recubrimientos con un contenido importante de agua, el problema es que debe de evitarse la oxidación del envase. El primero presenta problemas de legislación por su alta toxicidad, mientras que el segundo supera este aspecto. Este problema de oxidación debe de ser analizado cuidadosamente, ya que el envase por regla general está recubierto con un barniz que en principio lo protege de la oxidación. Sin embargo, el barniz se aplica sobre la chapa lisa antes de la deformación y durante el proceso de fabricación del envase, durante su utilización, los productos antes mencionados actúan únicamente sobre el lugar de contacto entre la pintura líquida y el envase, dejando expuesta la cámara de aire situada entre el espacio de la tapa y la pintura, por lo que el barniz estará sometido a diversas deformaciones o soldaduras en las cuales él podría desaparecer, dejando expuesta ciertas zonas que podrían ser inicio de la oxidación. Por suerte, actualmente existen en el mercado productos que con un contenido de materia activa volátil, pueden proteger el envase en todas sus zonas.

En recubrimientos para exteriores, con el fin de que el agua de lluvia no penetre en él, se utilizan hidrofugantes. Los grupos más comunes son el silicato potásico, las siliconas hidrofugantes y las ceras. Las siliconas y los siliconatos tienen un efecto perlante que impide la penetración del agua en el seno del recubrimiento y con ello la penetración de los contaminantes atmosféricos solubles que permiten la degradación del soporte. Debe de tenerse en cuenta que los siliconatos de potasio tienen una efectividad corta en el tiempo; mientras que las siliconas tienen una efectividad mucho más prolongada. Las ceras que se utilizan para este fin son generalmente ceras parafínicas en emulsión, su eficacia es mayor cuanto mayor es su punto de reblandecimiento.