CARBONATO DE CALCIO COMO PRINCIPAL CARGA EN RECUBRIMIENTOS

El carbonato de calcio es un mineral muy abundante en la naturaleza que se encuentra en diferentes estructuras morfológicas, debido a eso causa diferentes efectos en las propiedades del recubrimiento en húmedo y en seco. Hay que diferenciar según su estructura morfológica en material amorfo denominado creta y materiales cristalinos de carácter nodular denominados calcita y mármol.

El carbonato cálcico es una de las cargas más utilizadas, especialmente en pinturas plásticas o de emulsión, aunque también es utilizado como una carga fuerte dentro de otras industrias para la producción de papel, plástico y caucho, cosméticos y farmacéutica, debido a su bajo coste, baja absorción de aceite y baja viscosidad estructural. Su resistencia a los agentes químicos es baja, sin embargo, presenta una buena resistencia al exterior, y si bien es totalmente transparente en estado húmedo, presenta una buena opacidad en estado seco.

En el mercado pueden encontrarse una amplia variedad de productos con distintas granulometrías, hay que tener en cuenta que existe una relación entre el tamaño de partícula medio y el índice de absorción de aceite; existe una amplia posibilidad de elección tanto en el tamaño de partícula medio como en el tamaño de corte.

También pueden utilizarse carbonatos de calcio precipitados en dosificaciones bajas. Estos productos, cuya granulometría está perfectamente controlada, dan una elevada opacidad en seco; en dosificaciones elevadas pueden conllevar problemas de cuarteamiento y de rebrillos indeseados.

La granulometría más usada de carbonatos va desde 0.7 µm hasta 40 µm. Los tamaños mas usados como rellenos y recubrimientos son las denominadas cargas finas (tamaño máximo de 10 µm con el 50 % menor de 4 µm) y las cargas muy finas (tamaño máximo de las partículas 2 µm con el 90 % menor de 1 µm), especialmente en papel, pinturas, cauchos y plásticos.

El propósito fundamental de un relleno o carga es dar volumen al producto final economizando materias primas más costosas, pero algunas cargas también cumplen otras funciones, como es el caso de las rocas calcáreas (carbonato de calcio).

Las propiedades requeridas son definidas específicamente por cada sector productivo que los consume. Las principales industrias que utilizan el carbonato de calcio, como relleno, en el mundo son: papel, pinturas y plásticos. También es normal su uso en los alimentos, cosméticos, adhesivos, etc. Las rocas carbonatadas y sus productos derivados son empleados desde tiempos inmemoriales y cada día se les encuentra nuevo uso.

POR: IM MARCELA CORREA

CREACIÓN DE CARBONO ACTIVO CON MATERIA ORGÁNICO PARA LIMPIAR AGUA DE INDUSTRIA TEXTILERA.

Creación de carbono activo con materia orgánico para limpiar agua de Industria Textilera. 

Investigado por: IM Marcela Correa

Dentro de la Industria Textil se generan grandes cantidades de agua residual en sus procesos productivos, principalmente en operaciones de preparación, tintura y acabado de los textiles dentro del ennoblecimiento.

La Industria Textil se considera como una de las más contaminantes, debido a las grandes cantidades de agua que utiliza para el teñido, para ello cuenta con alrededor de 10 mil colorantes comerciales disponibles, los cuales representan el 70% de los colorantes que se producen a nivel mundial. Aunado a esto la liberación de color en el medio ambiente es indeseable, muchos colorantes de las aguas residuales y sus productos de degradación son dañinos para la salud. La mayoría de los colorantes utilizados son de tipo azo cuya estructura, que consiste en la unión de dos sistemas de anillos aromáticos, impide su degradación en el ambiente.

El tratamiento de estas aguas es difícil, en especial la eliminación de los colorantes, en este tipo de efluentes representa un reto tecnológico en los procesos de tratamiento de aguas residuales. Se estima que mundialmente se descargan 280 mil toneladas de colorantes en los efluentes textiles, es una compleja mezcla de colorantes y compuestos que se emplean para el acabado, esto hace que las aguas residuales de la Industria Textil sean difíciles de tratar.

Atendiendo a este problema, la Doctora en Química de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Autónoma de Puebla (BUAP); Alejandra Alicia Peláez Cid, ha logrado producir carbones activos a partir de desechos orgánicos, para la aplicación en la remoción de contaminantes ambientales.

La materia prima para la creación del carbón activo, está constituida por la cascara de la tuna, el tallo del brócoli, la fibra de agave y el hueso del zapote capaces de eliminar el 99 por ciento el colorante vertido en efluentes textiles.

La Doctora ha comprobado que el carbono activo obtenido por esta materia tiene una alta eficiencia y son mejores que los carbonos comerciales. En el caso de la tuna, con comemos la pulpa, pero desechamos la cascara y esta representa 42 por ciento de la fruta en total; entonces, en lugar de generar un residuo sólido, se utiliza en la preparación de carbones.

Al momento de tratar el agua residual se miden los niveles de contaminación mediante un parámetro denominado Demanda Química de Oxígeno (DQO), que permite determinar la contaminación por materia orgánica en el fluido.

La norma permite de 200 a 240 partes por millón (ppm) de la DQO, y con este proceso se ha logrado bajar a un valor menor, lo que indica que se podría utilizar el agua. El sistema consiste en que a través de un sistema de flujo se transporta el agua residual en una columna empacada con el carbón activo y después de cierto tiempo es posible comprobar que el colorante ha desaparecido casi en su totalidad, Esto también se logra mediante sistemas estáticos o batch.

Las bondades en la utilización de residuos vegetales para producir carbones también se aprecia en los bajos costos de producción, porque el gasto se concentra en el traslado de las cáscaras de la tuna, el tallo de brócoli, o bien las pencas de agave, al lugar donde se producirá el carbón.

ALMACENAMIENTO SEGURO DE PINTURAS Y RECUBRIMIENTOS

Los riesgos derivados del almacenamiento y manejo de pinturas y/o recubrimientos depende en gran medida del tipo de solvente que sirve como vehículo o soporte a los pigmentos, resinas y demás aditivos. Todos los productos químicos deben de venir acompañados por su “ficha de seguridad”. El proveedor está obligado a entregarla en la primera compra del producto y la revisión de la misma cada vez que sea modificada.

Si una pintura viene en solvente orgánico, hay que tener en cuenta los riesgos de incendio, toxicidad del solvente (generalmente estos son depresores del sistema nervioso central) y la toxicidad de los pigmentos y aditivos, (las pinturas que contienen pigmentos de cromo o secantes de sales de plomo, que a largo plazo son muy peligrosos para la salud). Las pinturas con solvente de agua, prácticamente tiene como único peligro la toxicidad de los pigmentos y aditivos.

Algo que también hay que tener en cuenta es que dependiendo del tipo de pintura que se trate, el contenedor donde se transportara debe de ser el adecuado, algunos requieren de recubrimientos especiales en sus paredes para que la pintura no ataque el contenedor y se mantengan estables.

Existen una serie de normas que nos ayudan a identificar, manejar y almacenar pinturas o recubrimientos de acuerdo a su grado de peligrosidad o ausencia de esta, como lo son las normas: NOM-018-STPS-2000 “Sistema para la identificación y comunicación de peligros y riesgos por sustancias químicas peligrosas en los centros de trabajo”, y la norma PROY-NMX-U-124-SFI-2015 “Recubrimientos, pinturas, barnices y productos afines-estabilidad en el envase para pinturas arquitectónicas base agua y base solvente”. Esta Norma Mexicana se refiere y aplica a la determinación de la estabilidad de una pintura liquida base agua o base solvente durante su almacenamiento en el envase original, conservando su desempeño fisicoquímico y de funcionalidad cuando se almacena a una temperatura mayor a la temperatura ambiente con el objetivo de acelerar el tiempo de almacenamiento (6 meses a 1 año).

Algunos puntos importantes que hay que tomar en cuenta para un seguro almacenamiento si estas son sustancias combustibles e inflamables.

• Evitar cargas electrostáticas.

• Mantener los productos lejos de toda fuente de ignición

• No calentar nunca estas sustancias en recipientes destapados o con tapaderas convencionales a llama directa.

• Almacenar las menores cantidades posibles

• Disponer de extintores de CO2, polvo químico seco o espuma anti alcohol

• Observar bien donde se encuentran los dispositivos y medios de protección como extintores, alarmas, duchas de emergencia y rutas de evacuación, etc.

• Inspeccionar todos los contenedores periódicamente y antes de ingresarlos a los vehículos transportadores.

• Mantener los contenedores herméticamente cerrados y protéjalos de daño.

• Es aconsejable guardar los productos inflamables en envases de metal conectados eléctricamente a tierra. Los recipientes de plástico constituyen en caso de incendio un peligro adicional.

Investigado por: IM Marcela Correa

ARQUITECTURA: PINTURAS DE ALTO DESEMPEÑO PARA DECORAR

IM. Marcela Correa.

Generalmente las pinturas o recubrimientos arquitectónicos deben de cumplir dos funciones: la de proporcionar protección y al mismo tiempo decorar al sustrato. Hoy en día encontramos un mercado cada vez más competitivo y exigente, en donde las normas de calidad están siendo más amigables con el medio ambiente, y además se pretende obtener recubrimientos con mayor durabilidad que se opongan a las condiciones atmosféricas, es decir, que retengan cada una de sus propiedades iniciales el mayor tiempo posible.

La correcta elección del polímero o emulsión y los aditivos para la formulación de pinturas y revestimientos arquitectónicos decorativos es crucial para definir el éxito de un proyecto. La elección de la resina se efectuará teniendo en cuenta a qué va destinada. En general este tipo de pinturas se aplican sobre hormigón, cemento, mortero, etc. Esto conlleva a que la resina o ligante debe ser resistente a los álcalis, ya que todos los productos citados tienen una fuerte reacción a los ellos, y si estos son aplicados en el exterior, puede presentarse una mayor concentración de sales alcalinas.

El sistema pigmentario mayoritariamente es a base de bióxido de titanio y como carga principal el carbonato de calcio, según la concentración, pueden abatirse costos del total de la formulación de la pintura, sin descartar algún tipo de extender como el caolín o talco.

Los dispersantes más utilizados son los poliacrílicos, en este caso se usará un poliacrílico sódico. En pinturas satinadas o brillantes se utilizará un poliacrílico amónico que es soluble en glicoles y produce un brillo superior.

Cuando estas pinturas son aplicadas en interiores deben de tener una resistencia al frote en húmedo suficiente para poder ser lavadas en caso de que se manchen con algún producto casero o por la suciedad de las manos. Este tipo de propiedades pueden ser alcanzadas con la emulsión VAZ80, que es de dispersión acuosa y de un copolímero de acetato de vinilo-versatato, la cual aporta una gran resistencia al medio en el que se encuentre. En paredes interiores o exteriores, genera una película de alto desempeño con excelente resistencia a la lavabilidad y alcalinidad, retención de color y brillo.

La industria de la pintura y construcción puede beneficiarse mucho de esta emulsión debido a que es factible su formulación con una amplia gama de pinturas decorativas.

El coalescente se calcula en función de la cantidad de resina que contenga la pintura, para estos casos se utilizara texanol. Se precisará un biocida con objeto de evitar la formación de contaminación bacteriana en el envase, y se podrá hacer uso de fungicidas si el medio de aplicación lo amerita (ambientes húmedos y poco soleados)

Para más información visite: http://www.apresinas.com/Page/Index/VAZ80

EMULSIÓN VAZ80: APLICACIÓN, CARACTERÍSTICAS, VENTAJAS Y PROPIEDADES.

Por: IM Marcela Correa

Cuando se inicia un proyecto arquitectónico de recubrimiento se buscan propiedades de durabilidad de la pintura a aplicar, decoración del sustrato y protección del mismo, que con el tiempo la película no se degrade y retenga sus propiedades originales, es decir, que el color y brillo según sea el caso, no se tornen diferentes, debido a la exposición al medio ambiente, y que además le otorgue propiedades de protección al sustrato.

La pintura aplicada sobre una edificación se encontrará en contacto con ambientes que algunas veces no son controlados al 100%; estos podrían afectar las propiedades de la película ya aplicada, como la alcalinidad presente en las materias primas de una construcción: cal, cemento y arena. Este tipo de emulsión vinil-versática VAZ80 es resistente a la alcalinidad, se usa combinado con pigmentos derivado de ferrites, como los ocres, marrones, negros y colorados que ayudan a aumentar la resistencia a la alcalinidad.

Este tipo de emulsiones se utiliza en pinturas decorativas, para interiores y exteriores, ya que tiene una excelente retención de brillo y color. Se pueden formular pinturas con alto contenido de materia sólida, generando una baja viscosidad y alcanzando comportamientos tixotrópicos que ayudan a una adecuada aplicación sobre el sustrato.

Esta emulsión combinada con aditivos y cargas, genera películas resistentes al exterior, comúnmente estas pinturas se les aplica en paredes donde se requiere una mayor dureza al roce y facilidad de limpieza.

La emulsión vinil-versática VAZ80 es resistente a los rayos UV de la luz solar, es decir; no hay una degradación temprana del material polimérico, y por lo tanto no hay presencia de tizado en la película final y genera una adecuada dureza compatibilizada con la requerida flexibilidad de la película.

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CÓMO INTERPRETAR LA Tg Y EL TAMAÑO DE PARTÍCULA EN POLÍMEROS EN EMULSIÓN

En las hojas de características técnicas de los polímeros en emulsión, no siempre se indica el tamaño de partícula. Sin embargo, este parámetro tiene una importancia singular en varios aspectos, cuando menor es el tamaño de partícula mayor es la superficie específica del polímero y por ello mayor su capacidad aglomerante. La habilidad de formación de la película de una emulsión, así como la capacidad de enlazar su pigmento, es dependiente del tamaño de la partícula, siendo mejor un tamaño de partícula más pequeño.

En aquellos casos en donde se tenga un interés importante en que el polímero penetre en el soporte, el tamaño de partícula es una de las variantes a tener en cuenta, ya que el polímero en su penetración en aquel produce progresivamente la misma acción que un filtro capa, o sea, que cuanto menor sea el tamaño de partícula mayor será la penetración en el soporte.

La opacidad de una emulsión nos indica de una forma subjetiva su tamaño de partícula; una emulsión de tamaño de partícula pequeña tendrá una mayor transparencia que una de tamaño de partícula superior.

El tamaño de la partícula afecta la viscosidad, en donde tamaño de partículas grandes generalmente se asocian con bajas viscosidades. Tamaños menores a 200nm dan mejor brillo y adherencia. Tamaños mayores a 500nm dan propiedades reológicas como tixotropía, formación de película, pero menos eficiente los enlaces y poco brillo; tiende a la sedimentación.

Ahora bien, la dureza del polímero está determinada por su temperatura de transición vítrea (Tg), la temperatura a la que las moléculas empiezan a obtener libertad parcial de movimiento. Mientras más bajo es Tg, más suave es el polímero. La Tg del polímero impacta la temperatura mínima de formación de película (MFFT), temperatura a la que una película se forma.

Dependiendo del polímero escogido, el látex puede llevar a la formación de una película muy flexible recomendada para la aplicación de madera, o una película que posee resistencia química muy buena, recomendada para las aplicaciones industriales.

Para poder seleccionar una emulsión, se debe de tomar en cuenta cada una de las propiedades y características de esta, de acuerdo a la aplicación final objetivo, además se debe de analizar la temperatura a la que va a estar sometida dicha película, el tipo de sustrato y las condiciones de trabajo, para evitar una falla posterior en la formulación de la película.

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USO DE DIÓXIDO DE CARBONO PARA LA ELABORACIÓN EFICAZ DE COMBUSTIBLES Y POLÍMEROS

El alto grado de contaminación actual se debe a subproductos generados por procesos industriales, automóviles y máquinas cuya fuente de energía son los combustibles fósiles. Su combustión genera graves consecuencias de impacto ambiental, como la emisión de gases tóxicos conocidos como gases del efecto invernadero. El CO₂ recibe especial atención debido a que es el gas que está presente en la atmósfera en mayor concentración que los demás, ya que el 35% de sus emisiones se debe a la quema de combustibles fósiles. Los estragos ambientales van en aumento debido a las necesidades del mundo moderno, por lo cual, las investigaciones actuales se han centrado en estrategias para su control y aprovechamiento.

Como lo es el resultado obtenido por un grupo de investigadores de la Universidad del Ruhr en Bochum, Alemania; el equipo es encabezado por la Investigadora Beatriz Roldan Cuenya, quienes han descubierto un catalizador que lleva a cabo una conversión altamente selectiva del dióxido de carbono, en etileno, una importante materia prima para la industria química, el principal uso del etileno es como ingrediente de materias primas que a su vez se utilizan para fabricar una gran variedad de sustancias y productos. Uno de los principales derivados del etileno es el polietileno, obtenido mediante la polimerización catalítica del etileno y utilizado en la fabricación de diversos productos de plásticos moldeados.

Los catalizadores usados tradicionalmente para la conversión electroquímica de dióxido de carbono en sustancias útiles no son lo bastante eficaces, puestos que estos materiales producen un poco de etileno y demasiados productos secundarios no deseados.

Dentro del equipo de investigación, Hemma Mistry, utilizó películas de cobre tratadas con plasma de oxigeno o hidrógeno como catalizadores; a través de estos tratamientos de plasma, alteró las propiedades de la superficie de cobre y oxidando el material, la investigadora varió sistemáticamente los parámetros del plasma hasta que alcanzó las propiedades óptimas de la superficie.

Este tipo de catalizador produce una tasa de producción de etileno más alta que los catalizadores de cobre presentes. Al mismo tiempo, actúa de una forma altamente selectiva, lo que significa que la cantidad de productos secundarios no deseados se ve considerablemente reducida. 

Investigado por: IM. Marcela Correa