IMPERMEABILIZANTES EN SISTEMAS ACUOSOS CON FIBRAS O PARTÍCULAS AMIGABLES CON EL MEDIO AMBIENTE

POR: MARCELA CORREA

Hoy en día se ha buscado un equilibrio entre las propiedades obtenidas por los diferentes tipos de impermeabilizantes y la preocupación que se ha despertado por la contaminación del medio ambiente, el uso de sistemas acuosos y el aumento de propiedades ha sido uno de los temas que ha despertado el interés de muchos de los fabricantes dedicados a la fabricación de impermeabilizantes.

Para sistemas acuosos se hacen uso de dos tipos de impermeabilizantes los sistemas asfálticos y los basados en resinas acrílicas o acrílicas estirenadas. Los primeros se utilizan en impermeabilizaciones domésticas o industriales, aunque suelen ser más costosos, puesto que para ser aplicados es necesario de un especialista, estas emulsiones alifáticas tienen baja viscosidad, logrando así humedecer la superficie y actuar como selladores en grietas, tienen buena adherencia que es una de las propiedades que los caracteriza, pueden contener fibras sintéticas, confiriendo propiedades de abrasión.

Los basados en resinas acrílicas o acrílicas estirenadas se aplican en techos y azoteas horizontales e inclinadas, sobre superficies de concreto, asbesto o lámina de fibrocemento o cartón. Tienen más elasticidad, por lo que no se cuartean ni se fisuran fácilmente, éstos pueden contener diferentes tipos de partículas confiriendo propiedades extras de gran avance, como puede ser la adición de cargas de partículas cerámicas de gran resistencia a la conductividad térmica, confiriendo características de reflectividad y aislamiento térmico traduciendo esto en un ahorro de energía, o también en caso de ser fibrado, se obtiene una mayor durabilidad.

También se ha optado por el reciclaje de llantas, ya que el material con el cual se fabrican las llantas incluye productos altamente tóxicos, como el azufre, zinc, cadmio y plomo principalmente, que al ser sometidos a la combustión, sus componentes liberan compuestos en forma de nubes de gases y partículas sólidas muy tóxicas para la salud y el medio ambiente. Es por ello que se ha optado por reciclar la llanta, pulverizándola y añadiéndola a la formulación del impermeabilizante acrílico, logrando así contribuir a la resistencia del intemperismo, además este impermeabilizante es muy resistente a los rayos UV y sirve como aislador térmico. 

Se le suelen añadir también microesferas de vidrio, logrando obtener retro reflejancia en el impermeabilizante y con esto mejorar la capacidad de aislamiento térmico, logrando así cumplir con los requisitos de reflectividad solar y emisión térmica para el ahorro de energía.

¿CÓMO INFLUYE LA TMFF (TEMPERATURA MÍNIMA DE FORMACIÓN DE FILM) EN LAS RESINAS EN EMULSIÓN Y PORQUÉ ES IMPORTANTE TENERLO EN CUENTA?

Por: Marcela Correa

Al seleccionar una resina en emulsión para la elaboración de cualquier tipo de pintura, recubrimiento o impermeabilizante, se tiene una serie de datos que nos proporcionan dentro de la ficha técnica de dicho producto, datos de sus propiedades y características que debemos de tener en cuenta para su debida utilización en nuestra formulación, según el medio y condiciones a las que se le va a aplicar.

Empezaremos a explicar que es la Tg (temperatura de transición vítrea también proporcionada en la ficha técnica) y como está relacionada con la TMFF.

La temperatura de transición vítrea Tg de un polímero indica

la temperatura en °C por debajo de la cual el polímero seco es sólido y por encima de la cual el polímero es líquido. Al secarse una dispersión a una temperatura mayor que la Tg obtendremos una película homogénea y transparente. En la práctica observamos que la temperatura mínima de formación del film, está a unos grados por debajo del Tg. Esto es debido a que el agua y los emulsionantes de la dispersión plastifican el polímero y bajan el Tg con diferencia de varios grados centígrados.

A temperaturas por debajo del TMFF se encuentra el polímero solidificado en cada partícula, y al secarse la dispersión no presenta proceso de filmificación y el polímero se presenta en forma de polvo y no puede difundir o fluir de una partícula a otra, quedando sin ninguna característica ligante.

Para determinar la temperatura de formación de film se utiliza un aparato que consiste en una placa de acero inoxidable que esta termostática de tal forma que de un extremo al otro la temperatura varia de 0°C a 40°C. Sobre esta placa se aplica la emulsión y se deja secar. La película que se obtiene aparece en las zonas más calientes como un film transparente y en las zonas más frías como un polvo blanco, existe una zona intermedia en la que este blanco va adquiriendo cada vez un aspecto más continuo hasta llegar a formar una película correcta. La temperatura en este punto es la TMFF.

Algunos de los parámetros que determinan la TMFF son: Las dispersiones con partículas más finas forman mejor calidad de película que aquellas dispersiones con partículas más gruesas, tratándose del mismo polímero algo que generalmente se refleja en el TMFF (algo más bajo), tienen una mejor resistencia al agua y un alto nivel de brillo de la película.

La temperatura de formación del film puede ser reducida con la ayuda de coalescentes y plastificantes: Estos aditivos son indispensables para la formación de película de dispersiones con un TMFF mayor de la temperatura ambiente, o dicho de otro modo la temperatura de trabajo a la que va a aplicarse el film.

En la construcción, la temperatura mínima de trabajo de productos a base de cemento esta por norma >+5°C. Según este criterio se define la temperatura de ambiente de trabajo para pinturas plásticas. Como consecuencia se ajusta el TMFF del ligante en las pinturas plásticas, adicionando plastificantes o coalescentes a un TMFF de ~+5°C.

CÓMO EVITAR SEDIMENTACIÓN Y DESCUELGUE EN PINTURAS, MEDIANDO LA VISCOSIDAD Y REOLOGÍA

Por: Marcela Correa

Durante el almacenamiento, los pigmentos y las cargas de la pintura pueden depositarse y formar sedimentos difíciles de homogeneizar, o durante la aplicación sobre superficies inclinadas y verticales de capas de pintura, a menudo se producen escurrimientos ya que sus características de fluidez no son las adecuadas. Una viscosidad más alta en valores de cizallamiento bajos (reología) en combinación con un punto de fluido determinado puede reducir sustancialmente tanto la sedimentación como el descuelgue.

Hay productos diversos que tienen en común su efecto sobre la reología y/o la viscosidad del medio. Estos productos se ocupan tanto en recubrimientos en base acuosa como en base disolvente o en aquellos exentos de este. Según el efecto deseado y el tipo de recubrimiento a formular, se utiliza el producto más adecuado.

La viscosidad es el grado de fluidez de un líquido, o sea, la facilidad de fluir a una temperatura. La reología tiene que ver con el esfuerzo de cizalla a que es sometido un líquido y el comportamiento que se tiene en función de aquella. La reología se determina mediante la gráfica de valores obtenidos de la viscosidad de un líquido, a temperatura constante, sometiendo a distintas fuerzas de cizalla.

Los líquidos newtonianos mantienen una viscosidad constante conforme aumenta el esfuerzo de cizalla o, lo que es lo mismo, al aumentar la velocidad de agitación. Los líquidos pseudoplásticos sufren una caída de viscosidad al elevar la fuerza de cizalla. Los líquidos tixotrópicos primero tienen una fuerte caída de viscosidad pero esta se recupera de forma rápida cuando cesa la agitación. Los líquidos dilatantes son los que, cuando se les aplica una fuerza de cizalla, tienden a aumentar su viscosidad.

Las características reológicos de un recubrimiento son importantes: un líquido newtoniano con partículas sólidas en suspensión, tendrán tendencia a la sedimentación y no se pueden aplicar en superficies verticales ya que tenderá al descuelgue. Los líquidos pseudoplásticos, permite la aplicación a brocha o pistola. Los tixotrópicos nos permiten aplicar capas de pintura gruesas ya que en el momento de la aplicación la viscosidad se reduce y casi inmediatamente se recupera, lo que impide el descuelgue. Los líquidos dilatantes no son frecuentes en la preparación de pinturas, suelen presentarse en pastas con un elevado contenido pigmentario.

Algunos de los productos que se utilizan para aumentar la viscosidad son los siguientes:

1) Espesantes celulósicos: La hidroxietilcelulosa es el espesante más utilizado en pinturas plásticas o de emulsión, este tipo de espesantes crean una estructura a partir del establecimiento de puentes de hidrógeno. Las concentraciones en la pintura son del 0.4% aproximadamente, con estas concentraciones se logran reología ligeramente tixotrópicas 

2) Bentonitas: La bentonita es una arcilla de origen natural que añadida al agua forma geles, son básicamente silicatos laminares, con un tratamiento superficial hidrófugo. Se utiliza principalmente en el campo de productos en base disolvente sin descartar su utilización en sistemas acuosos. La adición de estos al sistema da una reología del tipo tixotrópico.

3) Espesantes de poliuretanos: Son compuestos con base en cadenas de poliuretano. La principal aplicación se encuentra en sistemas acuosos (emulsión, hidrosolubles o hydra diluyentes). Su principal característica es la de proporcionar desde estructuras pseudoplásticos hasta totalmente newtonianas.

4) Espesantes poliacrílicos: Se trata de polímeros del ácido acrílico o copolímeros vinil-acrílico. Estos productos suministrados a pH menores a 5 son totalmente fluidos. Al alcalinizarlos y neutralizarlos los grupos ácidos se hinchan dando una estructura altamente tixotrópica.

5) Antisedimentantes: En sistemas muy cargados de reología newtoniana o pseudoplástica se utiliza el estearato de zinc como antisedimentante. Tiene una alta efectividad. Su utilización sin embargo debe reducirse a dosificaciones de 0.3% al 0.6% ya que tiene una fuerte tendencia a elevar la viscosidad.

PIGMENTOS INORGÁNICOS

Por: Perla Itzel Alcántara Llanas

Parte fundamental de las pinturas y recubrimientos es la coloración de los mismos, y esta es productos de los pigmentos que se le añadan. Los tipos de pigmentos se pueden dividir en orgánicos e inorgánicos, que generalmente aparecen en forma de pequeñas partículas. 

Los pigmentos inorgánicos pueden ser llamados también pigmentos minerales, y normalmente son componentes metálicos que se pueden obtener mediante tres métodos principales, de los cuales, los que se obtienen a las más altas temperaturas, presentan una mayor estabilidad al calor y mejor resistencia al ambiente:

• Precipitación y Secado: Amarillos de cromo, Naranjas de cromo y de molibdato.
• Precipitación, Secado y Calcinación: Pigmentos de cadmio, Azul de ultramar.
• Calcinación de mezcla de óxidos: Titanato de níquel.

Los pigmentos inorgánicos presentan ciertas desventajas frente a los orgánicos, ya que estos últimos presentan una mayor capacidad de coloración, y los inorgánicos generalmente son más tóxicos debido a su origen metálicos, como los amarillos de cromo y los naranjas de molibdeno por el plomo y el cromo que contienen.

En la industria de las pinturas y recubrimientos, algunos de los pigmentos inorgánicos más utilizados son:

Dióxido de Titanio: es el pigmento blanco más utilizado gracias a su alta capacidad de cubrición y su resistencia. En la naturaleza el dióxido de titanio se puede encontrar en forma de rutilo y de anatasa, que se diferencian de tener diferentes estructuras cristalinas. En la industria de las pinturas es más utilizado el rutilo debido a que no presenta exudación hacia la superficie a diferencia de la anatasa. En general, el dióxido de titanio se caracteriza por su excelente opacidad, alto rendimiento y blancura, estabilidad química y térmica y excelente solidez a la luz. Además, es químicamente inerte e insoluble en disolventes orgánicos y acuosos

Existen dos métodos de obtención del dióxido de titanio, vía cloruro en el que se obtiene un producto de mayor blancura y pureza, y vía sulfato (método clásico) que es menos costoso pero mucho más contaminante. Posterior a su obtención el dióxido de titanio, suele ser tratado con aluminio, silicio y algunos otros metales para modificar y mejorar propiedades de estabilidad de color, dispersabilidad, opacidad etc. 

Los dióxidos de titanio son utilizados en la obtención de pinturas blancas opacas o de colores claros opacos como rosa pastel, salmón, azul cielo, ocre o gris. La opacidad viene dada por la diferencia de los índices de refracción entre el pigmento y el medio en el que se encuentra disperso, y entre mayor sea esta diferencia, mayor será el grado de opacidad.

Óxidos de Hierro: pueden obtenerse de manera natural de los minerales hematita, magnetita y limonita, o de manera sintética. De ambas maneras y dependiendo del precursor, se pueden tener pigmentos rojos, amarillos y negros.

Los óxidos de hierro sintéticos tienen un tamaño de partícula alrededor de 0.1-1.0 μm, y en función al tamaño de partícula y su dispersión estarán la tonalidad, la fuerza colorante y la capacidad de cubrición finales del pigmento. A pesar de que se tienen coloraciones amarillas, rojas y negras a partir de estos óxidos, las tonalidades amarillas y negras tienen menor resistencia térmica, por lo que a temperaturas relativamente altas (180°C), comienzan a degradarse y toman un color rojizo.

Cromatos y molibdatos de plomo: estos compuestos producen pigmentos de tonalidades amarillas, anaranjadas y rojizas. Como pigmentos inorgánicos, no se disuelven en componentes orgánicos, es decir, no presentan sangrado ni migración. Presentan una moderada resistencia a los álcalis y ácidos, una resistencia térmica de alrededor de 200 a 240°C, no son muy resistentes a la luz ya que pueden presentar tonos verdosos “sucios” u opacos. Los cromatos de plomo pueden generar una gran variedad de tonalidades debido a la capacidad de formar cristales mixtos y a su polimorfismo, es decir, se pueden encontrar en estructura monoclínica que da tonalidades amarillo rojizo, en estructura ortorrómbica de color amarillo verdoso, y en estructura tetragonal de color rojo. 

Sólo los cromatos de plomo en estructura monoclínica son estables a temperaturas, mientras que las dos estructuras restantes son estabilizadas con la adición de sulfatos o molibdatos de plomo.

Pigmentos de Ultramar: El pigmento principal en este grupo es el azul ultramar, pero también se encuentran el violeta y el rosado, en general son sílico aluminato de sodio. Se consideran pigmentos no tóxicos, tienen resistencia a altas temperaturas, a la luz ultravioleta, a la intemperie y a los álcalis, no presentan migración, son amigables con el medio ambiente, excelentes correctores de blancos y no presentan metamerismo.

Pigmentos de Negro de Humo: además de su uso como colorantes, en tintas de imprentas por ejemplo, el negro de humo es usado en aplicaciones que necesitan un comportamiento antiestático o de conductividad eléctrica, debido a sus propiedades eléctricas, por lo tanto, el negro de humo además de ser utilizado como pigmento, es usado como carga reforzante para productos de plástico y caucho.