FACTORES QUE INFLUYEN EN LA RESISTENCIA QUÍMICA DE LAMINADOS PRFV PARA LA CONSTRUCCIÓN

Por: Perla Itzel Alcántara Llanas

En la actualidad, los materiales han ido ganando terreno en muchos campos, como es el de la construcción, en el que los laminados poliméricos reforzados con fibras de vidrio (laminados PRFV) son utilizados en varias aplicaciones como las plantas de proceso, tanques de almacenaje, depósitos de reacción, tuberías, bombas y en techos que permiten el paso de la luz. 

La resistencia química de este tipo de materiales, depende sobre todo del tipo de polímero que forma la matriz, el acabado de la superficie, el grado de curado y de un agente adicional, el gel-coat que protege la superficie expuesta a la atmósfera contra los efectos adversos del agua y el ambiente.

El grado de curado es un factor muy importante que le proporcionará a las resinas buena resistencia a los ataques alcalinos y ácidos, cuando el material se encuentra sometido a condiciones ambientales normales.

Para probar químicamente los laminados PRFV, son expuestos al ambiente (ya sea en condiciones normales o en presencia de sustancias que comprometan las propiedades del material, como ácidos o bases fuertes) por periodos prolongados de tiempo, estos ensayos cumplen con los requerimientos tiempos y condiciones establecidos en los estándares ASTM. La respuesta que se obtiene del material, son las variaciones en sus propiedades mecánicas, así como la aparición de defectos que se pueden apreciar de manera visual, como las ampollas o de laminaciones.

Los principales factores que se deben tomar en cuenta, y que pueden alterar o modificar de manera significativa las propiedades del material y la resistencia química y mecánica del mismo son:

• Tipo de resina

• Tipo de fibra o refuerzo

• Espesor del gel-coat

• Sistema catalizador y programa de curado

• Relación fibra/matriz

• Aditivos (rellenos, ceras retardantes a la flama)

• Tipos de exposición

• Espesor del laminado

Dentro de los grupos de resinas más utilizadas en la fabricación de laminados PRFV, se encuentran las ortoftálicas que muestran baja resistencia química, las isoftálicas y terftálicas que presentan resistencia media a los ataque químicos, mientras que las resinas de bisfenol, ácido caliente, viniléster, furánicas y epoxis tienen alta resistencia a este tipo de ataques.

También es de suma importancia conocer que el gel-coat es el recubrimiento más importante de un laminado, ya que es la parte que interactúa con la atmósfera, por lo que se debe cuidar su formulación y su aplicación, en la que se debe conseguir un espesor uniforme de entre 0.4 y 0.5 mm. Si esta capa de gel-coat es más pequeña, puede obtenerse un curado incompleto y el refuerzo puede quedar expuesto a la intemperie. Si se tiene el caso contrario, la capa puede agrietarse o romperse, provocando disminución en propiedades. En caso de que dicha capa tenga variaciones en el espesor, se tendrían diferentes grados de curado, por lo que la viscosidad del gel-coat.

¿Qué son las imprimaciones? y su uso en estructuras metálicas dentro de la construcción.

POR: Marcela Correa

Las imprimaciones se usan en estructuras metálicas, cerrajerías, radiadores y cualquier superficie metálica de construcción. Una imprimación es un film cuya misión es aportar una buena adherencia sobre el sustrato y dar una protección anticorrosiva al mismo. Existen multitud de imprimaciones antioxidantes para metales: sintéticas, acrílicas, con pigmentos de minio, lacas, etc.

Las características que debe de poseer una imprimación para aportar las características de adherencia y poder anticorrosivo son las siguientes:

1. Independiente del tipo de ligante (este puede ser 100% acrílica o acrilo-estirénicas, sintéticas, epóxicas, etc.), una imprimación debe de tener un PVC (Concentración de pigmento en volumen) cercano al PVCC (Concentración critica de pigmento en volumen) con el fin de tener la mínima permeabilidad posible. Esto, traducido en relación P/V (pigmento/vehículo), debe de ser del orden de 3/1 o 4/1 en función del tipo de pigmentos y cargas utilizadas.

2. Las cargas contenidas en la imprimación deben de tener el mínimo de inercia química, o sea, que deben de ser lo más inertes posibles. Esto nos limita al sulfato de bario o barita y a cargas a base de silicatos como el talco, mica, caolín, etc.

3. Los pigmentos utilizados también deben ser escogidos en función de su inercia química y en general se utilizan los óxidos de hierro, preferentemente el rojo, bióxido de titanio, negros de humo, etc.

4. Las imprimaciones deben de tener una buena adherencia sobre el sustrato y a la vez debe permitir una buena unión con las capas de pintura posteriores, esto es, debe de tener un nivel de brillo bajo y una cierta rugosidad.

5. El tiempo de secado de la imprimación debe estar acorde con las capas de pintura que se aplicaran sobre ella. Las capas de acabado no deben disolver a las imprimaciones.

Hoy en día se utilizan productos base acuosa por la eliminación de productos que dañan al medio ambiente y que por esta razón las imprimaciones de este tipo deben incluir en su formulación productos para evitar tanto la oxidación del envase como el flas-rust o sea, la formulación de puntos de óxido durante el proceso de secado. Así mismo en estas imprimaciones se deberán utilizar secantes libres de VOC.

Uno de los problemas a resolver en estos sistemas acuosos, en la utilización de polímeros en emulsión es la capacidad de nivelación especialmente cuando se aplican a brocha. La solución a estos inconvenientes pasa por la utilización de agentes reológicos de baja tixotropía.

Consideraciones en la formulación de recubrimientos para exteriores.

Por: Perla Itzel Alcántara Llanas

Al hablar de recubrimientos para exteriores se deben tomar en cuenta ciertas funciones que deben cumplir, como la protección del sustrato teniendo en consideración del tipo de soporte al cual serán aplicados. Por lo general son utilizados en la protección de cementos, morteros u hormigones, por lo que deben ser resistentes a los álcalis, ya que estos sustratos tienen una alta tendencia hacia la alcalinidad.

En este tipo de recubrimientos es común el uso se emulsiones de acetato de vinilo/vinil versatato (veoVa), o emulsiones acrílico-estirénicas ya que las dos son altamente resistentes a ambientes alcalinos. Para la pigmentación se tiene en su mayoría dióxido de titanio y carbonato cálcico, además de la incorporación de algún tipo de extender como el caolín.

Los poliacrílicos son comúnmente utilizados como dispersantes, como lo es el poliacrilato sódico ó poliacrilato amónico (en caso de ser un recubrimiento reflectante), para ser utilizado, por ejemplo, en recubrimientos para techos y hacer eficiente el consumo energético debido a que actúan como aislantes térmicos y disipadores de energía. El funcionamiento de las pinturas reflectantes se basa principalmente en el uso de colores claros y/o brillantes, ya que estos son los que tienen mayor capacidad de reflejar y dispersar. Cuando el recubrimiento que se usa tiene una pigmentación clara o no brillante se puede recurrir a la adición de micro esferas de vidrio u otros cerámicos dispersas en pinturas base acrílico, que serán las encargadas de reflectar y dispersar la luz, así como la energía térmica.

Los ésteres de celulosa y de poliuretano son los más utilizados como espesantes en los recubrimientos para exteriores. Los primeros ayudan a proveer de la consistencia necesaria a la pintura, mientras que los espumantes de poliuretano aportan un carácter newtoniano a la reología del sistema, de manera que se puedan aplicar capas de cierto espesor pero sin que se tengan tendencias al descuelgue. Es decir, se conservará el comportamiento tixotrópico del recubrimiento a fin de que no se escurra tan fácilmente durante la aplicación, pero la viscosidad no se eleve en exceso.

También es necesaria la adición de un antiespumante a fin de evitar la formación de espuma durante el proceso y la aplicación. De igual manera se utilizan biocidas (bactericidas y fungicidas) con el objeto de prevenir la formación de contaminación desde el envase; una isotiazolona puede ser utilizada como bactericida. En caso de los impermeabilizantes o recubrimientos aplicados en zonas húmedas y/o poco soleadas se utilizan fungicidas como el acetato de fenil mercurio.

Por último, la cantidad del coalescente añadido se calcula en función de la cantidad de resina que contenga la pintura es común el uso de texanol, pero se evitan los ésteres de glicol, debido a que tienen una baja resistencia a la hidrólisis.

Recubrimientos súper hidrofóbicos

Por: Perla Itzel Alcántara Llanas

El agua es un elemento que muchas veces es indeseable debido a que degrada y limita el tiempo de vida de ciertos materiales. Este es el caso de los materiales en la construcción, ya que la humedad disminuye sus propiedades o propicia la proliferación de microorganismos, que de igual manera resultan perjudiciales. Además, en ciertas aplicaciones se requiere de propiedades de auto limpieza para tener superficies más resistentes e higiénicas, y así evitar la adherencia de la grasa y la corrosión de los materiales metálicos por la acción del agua salina o la cal.

 
Los materiales hidrofóbicos cuentan con esta peculiar propiedad de auto limpieza, y se basan en el “efecto loto”, en el que se observa que el ángulo de contacto entre sustrato y líquido es mayor a 90°. Sin embargo, gracias al uso de la nanotecnología, se han podido desarrollar nuevos recubrimientos que generan ángulos de contacto mayores a los 150° (en escala nanométrica), en los que se maximiza el efecto de la tensión superficial y convierta al material en una superficie imposible de mojar. Dichos materiales son denominados súper hidrofóbicos. 

La base de la súper hidrofobicidad se encuentra en que las gotas de agua no siguen la orografía de los sustratos. A partir de un polvo súper hidrofóbico que se pulveriza en la superficie, se genera un sinfín de bolsas de aire atrapadas entre las rugosidades, creando una película de aire microscópica que actúa como una interfase entre el sustrato y el agua, evitando así el contacto directo entre ambos; a este fenómeno se le denomina estado Fakir. 

Las características de los recubrimientos súper hidrofóbicos les proveen de cualidades antibacterianas, de auto limpieza y anticorrosivas muy atractivas para aplicaciones en diferentes industrias (como la manufacturera y de construcción), en donde la maquinaria utilizada se puede encontrar bajo condiciones ambientales severas. Además, como las superficies se vuelven imposibles de mojar, se impide la formación de hielo (en climas extremos) o la permeabilidad de líquidos, lo que vuelve a estos recubrimientos en buenos impermeables y aislantes de equipos electrónicos que se encuentren en riesgo de ser mojados, además de reducir la fricción del agua sobre la superficie.

Por otra parte, las superficies tratadas con agentes súper hidrofóbicos tienen la cualidad de auto limpiarse, dado que es prácticamente imposible que algo se les adhiera, siendo inmunes a la suciedad. Además de los líquidos, cualquier partícula de polvo o suciedad es repelida y no es capaz de incrustarse, pudiendo utilizar estos recubrimientos en la industria textil en la fabricación de tejidos impermeables e incapaces de ensuciarse, en la industria de la construcción en donde pueden ser usados como recubrimientos antigrafiti en muros o como impermeables en muebles y construcciones de madera para evitar hinchazón y deformaciones, así como en medicina teniendo superficies antibacterianas. Sin embargo, este tipo de recubrimientos aún se encuentran en desarrollo, por lo que se tienen áreas de mejora, como lo es lograr un mayor porcentaje de transparencia y la disminución de costos.

ACETATO DE POLIVINILO COMO ADHESIVO

Por: Perla Itzel Alcántara Llanas

Dentro de la gama de los adhesivos se encuentran los adhesivos vinílicos, fabricados a partir de acetato de polivinilo, conocido normalmente como PVA o PVAc, y que no se debe confundir con el alcohol de polivinilo, este compuesto proveniente de la familia de los viniléster es el de más fácil obtención y de amplio uso. El acetato de polivinilo, además de ser usado como base y componente principal de los adhesivos, es utilizado como sellador en materiales de construcción y como componente resinoso de pinturas acrílicas. En cuanto a su función como adhesivo, tiene ciertas propiedades que pueden considerarse como beneficios, como su facilidad de aplicación, la ausencia de color (posterior al curado), de olor y de toxicidad, además de que después de su curado no presenta amarillamiento.

El PVA es un polímero amorfo relativamente ramificado y es conocido por ser un excelente vehículo formador de películas adhesivas. La mayoría de las propiedades mecánicas finales de los adhesivos vinílicos son consecuencia de la concentración de sólidos que se tengan, como la viscosidad durante la aplicación, resistencia mecánica, a la humedad y a altas temperaturas y velocidad de curado. Debido a su viscosidad, el acetato de polivinilo emulsionado se utiliza en los adhesivos a base de agua y ofrecen una excelente capacidad de llenado, por lo que son muy utilizados en la adhesión de sustratos porosos.

Para mejorar ciertas propiedades inherentes a los adhesivos, como la pegajosidad y la capacidad de trabajarse mecánicamente, se hacen modificaciones al PVA simple, en las que se afecta la viscosidad, porcentaje de sólidos y resistencia a la humedad. El pH de la emulsión es un factor importante que debe conocerse para saber qué tipo de modificadores son compatibles, y cómo puede afectarse la adhesión en ciertos sustratos reactivos a diferente pH. 

Todas las modificaciones tienen repercusión en el costo final del adhesivo, por ejemplo, para reducir costos se utilizan los almidones, las arcillas y las soluciones de polivinil alcohol. Los almidones aumentan la viscosidad al elevar el porcentaje de sólidos, las arcillas modifican las propiedades de fraguado controlando la penetración y el sellado de poros en los sustratos, mientras que el polivinil alcohol mejora la trabajabilidad y la resistencia a la humedad, además mejora la fuerza de unión, acelera el curado y facilita la aplicación a temperatura ambiente. Otros aditivos que se encuentran en los adhesivos son los plastificantes, humectantes y espesantes, que también mejoran las propiedades del pegamento como la resistencia mecánica y a la humedad.

Las emulsiones de acetato de polivinilo pueden ser clasificadas en tres clases principales, de acuerdo a su uso o desempeño:

Clase I: se denominan emulsiones de homopolímeros de uso general. Su diferencia principal frente a las demás emulsiones, es que el tamaño de partícula y peso molecular presenta cierta dispersión, es decir, las partículas no son de tamaño homogéneo y oscilan entre 0.5 y 10 micrómetros. Además, tienen una alta compatibilidad con agentes espumantes, plastificantes y humectantes. 

Clase II: se les conocen como emulsiones de usos especiales, y difieren de las de clase I porque no son tan compatibles con los agentes modificadores, para poder conservar otras propiedades propias de la emulsión. Tienen un tamaño de partícula similar a la clase I.

Clase III: tienen como característica el tamaño fino y uniforme de partículas, que oscila entre 0.5 a 1.5 micrómetros. Debido al tamaño más fino es necesaria la utilización de surfactantes.

Es importante que al buscar una emulsión de PVA, el proveedor especifique ciertas propiedades importantes para determinar si es la adecuada a nuestra aplicación. Las especificaciones más importantes incluyen: viscosidad, contenido de sólidos, pH, densidad, porcentaje de monómero sin reaccionar y la temperatura de transición. 

CARGAS Y RELLENOS EN FORMULACIONES DE ADHESIVOS DE CURADO QUÍMICO Y SU FORMULACIÓN GENÉRICA

POR: MARCELA CORREA

Al igual que ocurre dentro de las formulaciones de pinturas, los adhesivos están formados por diferentes compuestos químicos donde cada uno de estos tiene una función específica, dentro de un adhesivo además del ligante que lo forma y aporta las propiedades principales, se encuentran otros elementos como lo son los aditivos y las cargas que aportan una serie de propiedades específicas.

Los adhesivos se pueden clasificar de varias maneras, aquí los clasificaremos de acuerdo al ligante, es decir la resina que lo forma, atendiendo la manera en que reticulan, que puede ser curado químico o físico, solo hablaremos de los de curado químico:

Los adhesivos de curado químico son aquellos que logran su reticulado mediante una serie de reacciones químicas (poliadición, policondensación o polimerización) que se producen internamente entre los monómeros, este tipo de adhesivos está formado por los siguientes elementos como ejemplo tenemos a los adhesivos de acetato de polivinilo:

• Monómeros: Son las unidades básicas que formarán al polímero, adoptando estructuras y propiedades de materiales termoplásticos, elastómeros o termoestables. La resina, el catalizador y los reactivos diluyentes se consideran monómeros.

• Prepolímeros: Son cadenas de polímeros ya conformados de pequeño longitud y peso, esencialmente se utilizan para adhesivos como el poliuretano y para los adhesivos de poliéster insaturado.

• Cargas o rellenos: Se trata de compuestos químicos los cuales varían fundamentalmente las propiedades mecánicas de los adhesivos, entre las cargas más utilizadas nos encontramos con el sílice, la arcilla, el polvo de aluminio, entre otras.

• Pigmentos: Son los compuestos químicos que aportan el color al adhesivo.

• Aditivos: Se tratan de compuestos químicos que varían las propiedades químicas de los adhesivos, los aceleradores, inhibidores de la corrosión, promotores de adhesión, retardantes de fuego y fungicidas son considerados como aditivos de los adhesivos.

De todos los compuestos anteriores nos enfocaremos en las cargas o rellenos, dado a que la correcta selección de las cargas o rellenos nos influirá directamente en las propiedades físicas, químicas y mecánicas del adhesivo así como también en su precio final.

Como ejemplos de rellenos o cargas en los adhesivos nos encontramos con polvo de aluminio, esferas de cristal, cobre, talco, óxido de aluminio, óxido de titanio, fibras de carbono. El uso de polvo de aluminio en formas de esfera reduce la viscosidad del adhesivo, el uso de fibras de vidrio reduce el mermado y a la vez aumenta la resistencia al impacto del adhesivo, el uso de óxido de aluminio reduce el coste.

Las cargas y rellenos que se incluyen en la formulación del adhesivo pueden influir en las siguientes propiedades o características del propio adhesivo:

• Reología
• Mojado
• Adhesión
• Curado
• Merma o contracción tras el curado
• Precio
• Propiedades mecánicas como la elongación, resistencia al impacto y vibraciones, módulo de elasticidad…
• Resistencia al calor, fuego, radiación…
• Conductividad térmica
• Conductividad eléctrica
• Coeficiente de expansión térmica
• Propiedades ópticas, color

Durante la fase de la formulación de las cargas que se van a utilizar en el adhesivo, hay que encontrar un equilibrio entre las propiedades que aporta cada tipo de relleno, puesto que puede producir efectos contrarios al deseado, por ejemplo, el uso de rellenos con poca viscosidad produce la concentración de estos mismos en la zona de adhesión o interface, impidiendo al polímero del adhesivo adherirse al sustrato, por otro lado el uso de cargas o rellenos con alta viscosidad aumentan la viscosidad del adhesivo empeorando las propiedades de mojado y por ende la adhesión del adhesivo al sustrato.

DIFERENCIA ENTRE UN HIDROFUGANTE E IMPERMEABILIZANTES ACRÍLICOS

POR: MARCELA CORREA

La impregnación hidrófuga o hidrofugante es un tratamiento incoloro, que no forma película e impide la absorción capilar del agua y sus contaminantes sin tamponar los poros y, por lo tanto, sin alterar significativamente la permeabilidad del sustrato a los gases y al vapor de agua, es decir no inhibe la transpiración del material en el que se aplica, es por ello que los sistemas h aidrofugantes se utilizan y trabajan mejor donde no hay presiones continuas… de agua, en construcciones con pendientes y en casos donde se quiera impermeabilizar zonas que existan humedades ya que permite la difusión del vapor de agua y no altera más el problema. 

En cambio la impermeabilización consta de una creación de una membrana totalmente impermeable que evita el paso del agua y la humedad, por ser una membrana continua con un alto contenido de sólidos no permite la difusión del vapor de agua, y se recomienda en zonas donde la humedad aún no se ha presentado.

Hay diferentes sistemas de impermeabilización, pero el más recomendable y ecológico son los sistemas a base de resinas acrílicas o resinas estiren-acrílicas en dispersión por su resistencia al agua además de que se pueden aprovechar en aplicaciones verticales para impermeabilizar fachadas, y en aplicaciones horizontales para techos y terrazas.
Diferenciaremos tres tipos de polímeros que marcan escalones en el desarrollo tecnológico de polímeros para esta aplicación:

• Acrílicos estirenados: estándar con plastificantes pesados de poca tendencia a la migración, que han dado excelente resultados en impermeabilizante de techos.
• Acrílicos blandos: con un film polimérico de un TG:-5 a -10°C, que los calificamos como blandos y flexibles y de baja cohesión con alargamiento de ruptura de 1.000 a 2.000%
• Acrílicos elásticos: con un film polimérico elastómero de TG=-20 a -30 °C, en los cuales encontramos un valor alto de cohesión por incorporar el polímero alrededor de un 20% de acrilonitrilo (AN) como polímero elastomérico o por incorporar un sistema de reticulación química que produce un excelente carácter elastomérico.

Con estos polímeros se formulan pinturas de fachadas lisas y rugosas para recubrir fachadas agrietadas que evitan que a través de las grietas penetre el agua de la lluvia.

Para aumentar la resistencia mecánica del recubrimiento se incorpora un amianto de fibras o una malla de fibra sintética o de vidrio, además de conferirle propiedades térmicas. Esto es imprescindible para garantizar resultados duraderos en aplicaciones horizontales en terrazas transitables. 

Las pinturas y recubrimientos impermeabilizantes deben de tener propiedades elásticas como indica la norma ISO 7783.
Como orientación podemos postular como requisito una elongación a la ruptura no mayor de 100% a 300% y un doblado a -5°C sin grietas. Las pinturas presentan generalmente una alta barrera a la carbonatación.