MEZCLA DE DISOLVENTES Y CO-SOLVENTES EN PINTURAS

Por: Marcela Correa

A la parte volátil de una pintura líquida se le llama disolvente o co-solvente, es la parte que una vez obtenido el film seco, desaparece de éste.

Los disolventes son los responsables de dar a la pintura líquida una consistencia adecuada: le otorgan la estabilidad necesaria durante el almacenamiento y proporcionan la reología adecuada para su debida aplicación. Los disolventes deben de solubilizar al ligante o resina, y deben de hacerlo tanto en el envase como durante todo el proceso de evaporación, o sea, durante el proceso completo de secado y formación del film seco.

Cuando se habla de disolventes, se debe de distinguir entre los disolventes verdaderos y los co-solventes o diluyentes. Los primeros son capaces por sí solos de disolver al ligante o resina, los segundos pueden utilizarse para diluir las soluciones obtenidas con los disolventes verdaderos. El químico debe tener en cuenta que un exceso de co-solvente provocaría la inestabilidad de la solución y esto podría suceder tanto en el envase, como durante el proceso de evaporación de los disolventes durante el secado. El resultado de un mal equilibrio entre disolvente verdadero y co-solvente, es la formación de películas de mala calidad, con arrugas, con falta de brillo y otras deficiencias que deben ser evitadas.

Para poder obtener un buen equilibrio podemos dar uso del concepto de “ratio de evaporación”, y así obtener una idea clara de la velocidad de evaporación de los disolventes. Para ello se toma un disolvente determinado que se considera que su velocidad es 1, los otros disolventes se comparan con éste y se les asigna un valor que equivale al tiempo de evaporación del patrón dividido, por el del disolvente en cuestión. Normalmente se utiliza como patrones, el acetato de n-butilo o el éter etílico, siendo el primero el más utilizado.

De los que se obtiene resultados como los siguientes:

Acetato de etilo       4.1

Tolueno                   1.9

Acetato de n-butilo  1

Xileno                      0.7

Isobutanol               0.6

Tanto el xileno como el isobutanol se evaporan más lento que el patrón, acetato de n-butilo, y si comparamos el xileno con el isobutanol veremos que la velocidad de evaporación del isobutanol es ligeramente más lenta que la de xileno.

FACTORES A CONSIDERAR EN LA SELECCIÓN DE DISOLVENTES EN UNA PINTURA.

Por: Perla Itzel Alcántara Llanas

Podemos describir a una pintura o recubrimiento como una solución en disolvente o dispersión en agua de un polímero o resina, que puede ser también llamado medio ligante, y en el que se encuentran dispersas pequeñas partículas conocidas como cargas y que hacen la función de pigmentación.

En cuanto al tema de los disolventes, las pinturas los contienen para mantener una adecuada viscosidad en un rango de 50 a 1000 cp, que permiten una fácil aplicación y formación de un film de un espesor conveniente. Para la selección correcta del disolvente, se deben tomar en cuenta factores como la solubilidad, volatilidad, tensión superficial, efectos de viscosidad, inflamabilidad, olor, costo y el contenido de VOC’s, que debido a las tendencias y legislaciones, se pretende tener un mínimo o nula cantidad de éstos.

La solubilidad es la capacidad de disolver a la resina ligante, y puede ser analizada a través del parámetro de solubilidad δ, el cual es una medida de la energía cohesiva de cierto material. Teniendo los valores δ de dos materiales, se puede saber si son solubles entre sí, si sus parámetros son similares, así se puede identificar cuándo un solvente funcionará de la manera correcta con ciertos polímeros. La solubilidad también se puede analizar en cuanto a la clasificación de cada solvente, teniendo solventes no polares, medianamente polares y muy polares, cada clasificación será adecuada para distintos tipos de polímeros.

La volatilidad que tiene una pintura indica la velocidad a la que el solvente se evapora después de su aplicación, y repercute en el aspecto y propiedades físicas de la película final, además de que el tiempo de secado es un parámetro importante en las pinturas. La volatilidad de un solvente puede ser medida en función de su temperatura de ebullición, por ejemplo, solventes con temperaturas de ebullición mayores a los 150°C se consideran solventes lentos, entre 100-150°C son considerados solventes medios, mientras que los que ebullen por debajo de los 100°C son solventes rápidos. Algunos de los factores que influyen en la volatilidad son la presión de vapor del solvente a la temperatura de secado, la relación de superficie/volumen, que se incrementará cuando se tenga un film de espesor menor, y la velocidad de flujo de aire sobre el disolvente.

En el caso de las pinturas base agua, el curado suele ser un poco más complejo, ya que si se pretende que después del secado el film sea insoluble en agua, el polímero o agente ligante no puede solubilizarse en el agua mientras se encuentra en estado líquido antes de la aplicación. Debido a esto, las pinturas base agua forman emulsiones o dispersiones en las que el ligante se encuentra inmerso en pequeñas gotas formadas a través de un agente emulsionante. A medida que avanza el secado, el espacio entre las gotas se reduce hasta conseguir que se toquen unas con otras y exista coalescencia entre ellas, es decir, que las moléculas del polímero comiencen a unirse y entrelazarse, mediante el fenómeno de difusión, y así formen un material continuo. Ya que la difusión está en función de la temperatura, se debe tener una temperatura mínima de secado, la cual siempre será mayor a la temperatura mínima de formación del film (TMFF), que suele ser ligeramente menor a la Tg del polímero. Por lo tanto, para polímeros con Tg altas, la temperatura de secado también es mayor, sin embargo, estas temperaturas se pueden disminuir con la adición de agentes coalescentes o formadores de film, que normalmente son glicoles o alcoholes de alto punto de ebullición, por lo que el agua se evapora más rápidamente, dejando al ligante disolviéndose en un solvente rico en formador de film, donde se favorece la coalescencia y se obtiene un film continuo y exento de porosidad, a menos que se tenga una alta humedad relativa que disminuya la velocidad de evaporación del agua, y se pierda primero el agente coalescente, quedando huecos entre las moléculas que resultarán en porosidad.

Es importante una buena selección de disolvente para reducir posibles efectos adversos durante la aplicación y funcionamiento de la pintura, como el descuelgue, el ampollamiento, adhesión al sustrato o durabilidad.