lunes, 1 de junio de 2009

Pintura.



PINTURA.


Es una mezcla alquídica generalmente compuesta por dos sustancias que son el pigmento y el vehículo, fabricada mediante el proceso de alcálisis.

La pintura ha sido descrita como una mezcla de pigmento con vehículo, diseñada para ser aplicada en capas delgadas (películas) para fines de decoración, protección o ambos. Los efectos decorativos pueden ser producidos por el color, brillo, textura, iluminación ó una combinación de éstos.
La función protectiva de las pinturas incluye resistencia al aire, agua, líquidos orgánicos y sustancias químicas (ácidos, álcalis y contaminación atmosférica), así como mejorar las propiedades mecánicas sobre algunos materiales, aportando mejor dureza, resistencia a la absorción, etc. El presente resumen contiene algunos de los factores relativos a la composición de la pintura, con una breve discusión de cada componente en el sistema.
1.2 COMPONENTES DE LA PINTURA
Básicamente puede decirse que una pintura está compuesta de dos partes principales:
o Pigmento
o Vehículo
1.2.1 PIGMENTO
Por pigmento se define a una sustancia colorida, finamente dividida, que es esencialmente insoluble en el medio en el cual va a ser dispersado (los colorantes son soluble y no serán considerados dentro de ésta presentación). A continuación se dará a conocer la clasificación de los pigmentos:
Los pigmentos se clasifican en tres tipos generales

Funciones de los pigmentos
· Imparte color y poder corriente a la pintura (propiedades que distinguen una pintura de barniz).
· Protege la superficie de los estragos del tiempo y los elementos, incluyendo reacciones químicas.
A continuación se describirá algunos pigmentos orgánicos utilizados para este proyecto:
Violeta de metilo. Tiene buena resistencia a la luz, aun cuando este diluido, su resistencia al calor permite que sea utilizado para entintar esmaltes para horneo, su resistencia al sangrado es satisfactoria. Tiene relativamente poca aplicación en pinturas, siendo mas usado en tintas de imprenta, tintas de estarcidor, papel carbón y crayones.
Carbón vegetal. Se obtiene por la combustión de materias vegetales en condiciones controladas. Este colorante se usa en gran cantidad en la industria, especialmente en la farmacéutica, y muy poco en el campo de los alimentos. Como auxiliar tecnológico, es utilizado en la decoloración parcial de mostos, vinos y vinagres, y para desodorizar aceites. Este producto se elimina por filtración en la industria después de su actuación, y no se encuentra en el producto que llega al consumidor.
Hidróxido de calcio. Comúnmente llamada cal apagada. Acabado mate, poroso, absorbente, endurece con el tiempo, la humedad y la lluvia favorecen la carbonatación. Resiste a los agentes atmosféricos. Tiene buenas propiedades microbicidas. Se debe manejar con precaución por su causticidad. Tiene buena adherencia sobre mortero, cal, piedra, ladrillo. Se emplea en interiores y exteriores. Se aplica con brocha, rodillo o pulverizadores.
1.2.2 VEHÍCULO
Definición. El vehículo en una pintura es la parte líquida de ella, en la cual están dispersados los pigmentos.
Composición. El vehículo consiste esencialmente en dos partes:
o Formador de película (Ligante)
o Solvente
2. ANTECEDENTES DE PRODUCCION
2.1. Materias primas
Genéricamente, los materiales o sustancias utilizadas en la elaboración de pinturas pueden agruparse en cuatro categorías de materias primas: pigmentos, aglutinantes, solventes y aditivos menores.
Los pigmentos son productos en polvo, insolubles por si solos en el medio líquido de la pintura sus funciones son suministrar color y poder cubridor, contribuir a las propiedades anticorrosivas del producto y darle estabilidad frente a diferentes condiciones ambientales y agentes químicos.
Entre los pigmentos más utilizados en la fabricación de pinturas se encuentran variados compuestos en base a cromo y plomo, zinc en polvo, dióxido de titanio, sulfato de bario, negro de humo, aluminio en polvo y óxido de hierro, como ejemplos
Dentro de la formulación de las pinturas se encuentran también las llamadas "cargas", que cumplen el objetivo de extender el pigmento y contribuir con un efecto de relleno. Entre estos materiales se encuentran sustancias de origen mineral como baritas, tizas, caolines, sílice, micas, talcos, etc., y de origen sintético como creta, caolines tratados y sulfato de bario precipitado.
Los agentes aglutinantes son sustancias normalmente orgánicas, cuya función principal es dar protección; se pueden utilizar en forma sólida, disueltos o dispersos en solventes orgánicos volátiles, en solución acuosa o emulsionados en agua. Estas sustancias comprenden los aceites secantes, resinas naturales y resinas sintéticas. Entre los aceites secantes, el más utilizado es el aceite de linaza.
Las resinas naturales en su mayoría son de origen vegetal, con excepción de la goma laca; actualmente, su uso ha declinado considerablemente debido al desarrollo de un gran número de resinas sintéticas. Estas últimas normalmente se utilizan en combinación con los aceites antes mencionados siendo más resistentes al agua y agentes químicos. Entre las resinas sintéticas más utilizadas se encuentran las resinas alquídicas, acrílicas, fenólicas, vinílicas, epóxicas, de caucho clorado, de poliuretano y de silicona. De todas éstas, la primera es la más utilizada. Los solventes, o vehículos volátiles son sustancias líquidas que dan a las pinturas el estado de fluidez necesario para su aplicación, evaporándose una vez aplicada la pintura. La variedad de solventes que ocupa este tipo de industria es muy amplia pero, a pesar de ello, su uso se ha visto disminuido en los últimos años, debido a restricciones de tipo ambiental y de costo, especialmente en el caso de los solventes clorados. Los aditivos menores son sustancias añadidas en pequeñas dosis para desempeñar funciones específicas, que no cumplen los ingredientes principales. Entre los más utilizados se encuentran los materiales secantes, plastificantes y antisedimentables. Las sustancias secantes permiten controlar la velocidad de secado. Normalmente se utilizan sales orgánicas de elementos metálicos (cobalto, manganeso, plomo, calcio, zinc, hierro, vanadio, cerio y zirconio).
Las sustancias plastificantes, por su parte, proporcionan flexibilidad y adherencia a los recubrimientos de superficie. Se clasifican en: aceites vegetales no secantes (derivados del aceite de ricino), monómeros de alto punto de ebullición (ftalatos) y polímeros resinosos de bajo peso molecular (poliéster).
Las sustancias antisedimentantes previenen o disminuyen la precipitación de los pigmentos, reduciendo la fuerza de atracción entre partículas (ej.: lecitina) o formando geles (ej.: estearato de aluminio, anhídrido de silicio).
Las materias primas utilizadas en las industrias nacionales son similares a las de uso común a nivel mundial. Respecto de los solventes, el aguarrás se utiliza de preferencia en las pinturas de tipo decorativas, en tanto que en las pinturas de tipo industrial se utilizan productos más específicos.
De acuerdo a la información recopilada en visitas técnicas, se puede establecer que las principales materias primas utilizadas en Chile y sus factores de consumo son los siguientes:
TABLA 2.1: Principales materias primas utilizadas para la fabricación de pinturas.
MATERIA PRIMA UNIDAD FACTOR DE CONSUMO
· Solventes (principalmente aguarrás) lt/ton pint. 160
· Dióxido de titanio (pimento) kg/ton pint. 43
· Resina kg/ton pint. 16
· TABLA 2.2: Principales insumos utilizados para la fabricación de pinturas en Chile.
· MATERIA PRIMA UNIDAD FACTOR DE CONSUMO
· Parafina lt/ton pint. 30
· Gas licuado kg/ton pint. 2
· Petróleo 5 y 6 lt/ton pint. 5
· Energía eléctrica kWh/ton pint. 21


2.2. Proceso de producción
2.2.1. Producción de pintura
La gama de productos elaborados es muy amplia, incluyendo pinturas en base agua (látex) y en base a solventes (óleo), barnices, lacas, impermeabilizantes y anticorrosivos, pinturas marinas, automotrices, industriales, etc. A nivel nacional, la industria de pinturas sigue el mismo esquema de procesamiento que se utiliza a nivel mundial, considerando similares etapas de proceso para ambos tipos de pinturas.
• Pinturas en base agua
Las pinturas basadas en agua generalmente están compuestas de agua, pigmentos, extensores de tiempo de secado (sustancias secantes), agentes dispersantes, preservantes, amoniaco o aminas, agentes antiespumantes y una emulsión de resina. La elaboración de pinturas al agua se inicia con la adición de agua, amoniaco y agentes
dispersantes a un estanque de premezcla. Posteriormente, se adicionan los pigmentos y agentes extensores. Una vez realizada la premezcla, y dependiendo del tipo de pigmento, el material pasa a través de un equipo especial de molienda, donde ocurre la dispersión y luego se transfiere a un estanque de mezclamiento con agitación. En éste se incorporan las resinas y los plastificantes, seguidos de preservantes y antiespumantes y finalmente la emulsión de resina. Por último, se agrega el agua necesaria para lograr la consistencia deseada. Luego de mezclar todos los ingredientes, el producto obtenido es filtrado para remover pigmentos no dispersos (mayores a 10 μm), siendo posteriormente envasado en tarros y embalado. Normalmente sólo los esmaltes en base agua pasan por equipos de molienda; los látex y pastas se dispersan y terminan en estanques de mezclamiento.
• Pinturas en base a solventes
Las pinturas basadas en solventes incluyen un solvente, pigmentos, resinas, sustancias secantes y agentes plastificantes.
Los pasos en la elaboración de pinturas cuyo vehículo es un solvente son similares a los descritos anteriormente. Inicialmente, se mezclan los pigmentos, resinas y agentes secantes en un mezclador de alta velocidad, seguidos de los solventes y agentes plastificantes. Una vez que se ha completado la mezcla, el material se transfiere a un segundo estanque de mezclamiento, en donde se adicionan tintes y solventes. Una vez obtenida la consistencia deseada, la pintura se filtra, envasa y almacena. Cabe hacer notar que en este proceso también es posible usar un estanque de premezcla y un molino en lugar del mezclador de alta velocidad. La Figura 2.1 presenta un diagrama general del proceso de fabricación de pinturas. Otros aditivos menores, usados con propósitos especiales, en ambos tipos de pinturas son las sustancias antibacterianas, estabilizantes, tensoactivos y agentes para ajuste de pH.
Dentro del proceso de producción de pinturas se pueden distinguir dos sub-procesos, en función del producto final que se quiera obtener (ver Figura 2.2), a saber:


a) Sub-Proceso A: Producción de base incolora (pintura blanca) En la elaboración de este producto, se distinguen las siguientes operaciones:
• Dispersión de la base concentrada incolora (30% concentración de sólidos).
• Mezclado de terminación de base incolora.
Luego de estas etapas, se obtiene la base incolora, la cual puede continuar a envasado o a completar el proceso de fabricación de pintura color.

b) Sub-Proceso B: Producción de pintura color
Este se caracteriza por las siguientes operaciones:
• Dispersión del pigmento para formar una pasta coloreada (45% concentración de sólidos).
• Molienda de la pasta coloreada para formar empaste.
• Mezclado del empaste con resinas y solventes formando un concentrado coloreado.
Una vez que se obtiene el concentrado coloreado terminado, la base incolora se mezcla con éste, obteniéndose pintura color. Por último, se envía a envasado, pasando previamente por control de calidad.
Con respecto a la operación de envasado, este puede ser manual o automático. Dependiendo de las características técnicas y el tipo de empresa, las operaciones de transporte de fluido se realizan en forma manual, por bombeo (bombas de diafragma) o una combinación de ambas.

Tipos de pinturas.
En las Tablas 2.4 y 2.5 se presenta una caracterización de los tipos de pinturas con sus respectivos vehículos sólidos y volátiles, pigmentos y usos, tanto para pinturas como solvente como para pinturas al agua.


Tipo de pintura.

Vehículo sólido

Disolvente

Tipo de pigmentos

Usos
Alquídicas de secado
al aire
Resina gliceroftálica
con aceites secantes
Aguarrás
· Amarillo cromo
· Rojo molibdeno
· Amarillo zinc
· Decoración
anticorrosiva
Alquídicas de secado
al horno
R. oleo-gliceroftálica +
melamino-formol
Tolueno-xileno
Butanol
· Amarillo cromo
· Rojo molibdeno
· Automotriz
· Electrodomésticos

Vinílicas

Polivinil-butiral
Tolueno
Amarillo zinc
· Anticorrosivos
Celulósicas (lacas)
Nitrocelulosa
modificada con
resinas y plastificante
Acetato de etilo
Ciclohexanona
Etiletilcetona
· Amarillo cromo
· Rojo molibdeno
· Decoración de
muebles,
automotriz
Cloro-caucho
Caucho clorado
Xileno
Tolueno
· Amarillo zinc
· Pinturas ignífugas
· Rev. Antiácidos,
antiherrumbe
Poliuretano
Poliester y
poliisocianato
Cetonas, acetato
de etilglicol,
acetato de butilo
· Amarillo cromo
· Rojo molibdeno
· Amarillo zinc
Pinturas marinas y
para hormigón,
protectoras de fierro
y aluminio
Epóxicas
Poliamida o poliamina
con resina
Esteres, cetonas,
alcoholes,glicoles

Pinturas marinas,
revest. Estanques

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