INDUSTRIA DE LOS PROCESOS DE RECUBRIMIENTOS DE SUPERFICIE
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAFACULTAD DE INGENIERA
INDUSTRIAL Y DE SISTEMAS
2013 - IIICURSO: PROCESOS INDUSTRIALES IPROFESOR: CHAFLOQUE
ELIAS, CARLOS ALBERTO INTEGRANTES:BARRIENTOS Taipe, Marco
AntonioLAURENTE Altamirano, CarolinaLUME Quispe, LuisPAREDES Tello,
RomarioTACOMA Carbajal, RicardoTrabajo Monogrfico:INDUSTRIA DE LOS
PROCESOS DE RECUBRIMIENTOS DE SUPERFICIE
NDICE
1. INTRODUCCION32. MARCO TEORICO....42.1. PROCESO DE
RECUBRIMIENTO......52.2. OBJETIVOS DE LOS RECUBRIMIENTOS...52.3.
PREPARACION DE LAS SUPERFICIES...52.3.1. Mecnicos.....52.3.2.
Qumicos.......62.3.2.1. Limpiadores..62.3.2.2. Limpieza
electroltica....62.3.2.3. Desengrase por vapor....62.3.2.4.
Limpieza electrnica.62.3.2.5. Decapado y oxidado.....62.4. LOS
RECUBRIMIENTOS.72.4.1. Tipos de recubrimientos.72.4.1.1.
Recubrimientos metlicos.....72.4.1.1.1. Inmersin en metal
fundido....72.4.1.1.2. Cementacin.72.4.1.1.3.
Laminacin...72.4.1.1.4.
Electrolisis............................................................................72.4.1.1.5.
Galvanizado.72.4.1.2. Recubrimientos no metlicos...82.4.1.2.1.
Aceite y engrasado.92.4.1.2.2. Pintado(pinturas, barnices,
lacas)..102.4.1.2.3. Recubrimiento de material
sinttico..102.4.1.2.4. Esmaltado..112.4.1.2.5. Recubrimiento
obtenidos qumicamente...112.4.1.2.6. Ventajas y desventajas de los
recubrimientos...123. Las pinturas..123.1. Materia prima de las
pinturas.123.1.1. Resina..133.1.2. Los disolventes153.1.3. Los
pigmentos.153.1.4. Aditivos143.2. Polimerizacin de pinturas..164.
PROCESO DE PRODUCCION DE PINTURAS.174.1. Sub-proceso A:Produccion
de base incolora( pintura blanca).184.2. Sub-proceso B: Produccin
de pintura color.184.3. Pinturas en base de agua..194.4. Pinturas
en base solvente.205. DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO DE OBTENCION
DEL PRODUCTO5.1. Pre-mezcla.215.2. Dispersin.215.3.
Complementacin215.4. Filtracin y envasado..216. IMPORTANCIA Y
APLICACIONES INDUSTRIALES..137. CONCLUSIONES .248.
BIBLIOGRAFIA.25
1. INTRODUCCIONEsta investigacin tiene como principal propsito
el estudio de la Industria de los Recubrimientos de Superficies,
esta Industria es de gran importancia y su desarrollo ha estado
vinculado a la evolucin de algunos sectores industriales,
maquinarias, el transporte, la petroqumica, la ciberntica, la
astronutica y la industria naval. Ya que los recubrimientos cumplen
la funcin de proteger de la intemperie del ambiente, mejorar la
apariencia, el valor de venta y aumenta el tiempo de vida de los
equipos.Detallaremos puntos de gran importancia como, Qu son los
recubrimientos?, La preparacin de Superficies, los tipos de
recubrimientos que existen, la divisin de los recubrimientos,
metlicos y no metlicos, los beneficios o ventajas que nos
brinda.Tambin en la investigacin nos centraremos en estudiar el
proceso de elaboracin de pinturas, puesto que la industria en Per,
est desarrollada por las empresas Anypsa, Ltex, Solventes Pacifico,
etc., en la cual veremos la materia prima que se utiliza para
prepararla, los tipos de procesos para diferentes pinturas,
diagramas de flujo, las ventajas y sus aplicaciones industriales.La
industria de pinturas es de gran importancia, porque elabora una
amplia gama de productos, entre los que destacan las pinturas (base
agua o disolvente), barnices, lacas y esmaltes. Estos productos
presentan una amplia clasificacin de acuerdo a su uso, ya sea
industrial (minera, industria pesada, construccin naval, industria
en general) o decorativo (arquitectnico, uso domstico). Tambin son
clasificados segn el vehculo o disolvente base (agua o solvente),
que se evapora luego de la aplicacin del producto.Con esta
investigacin lo que buscamos es ampliar nuestros conocimientos
acerca de la Industria de los Recubrimientos, ya que es un tema
importante para los Ingenieros Industriales, lo que es nos permite
asegurar un buen mantenimiento de nuestros equipo o maquinaria, el
tipo de recubrimiento que usar para diferentes materiales y tambin
en la imagen o acabado de nuestro producto.
2. MARCO TEORICO2.1. PROCESO DE RECUBRIMIENTOEl Proceso de
Recubrimiento es la aplicacin de un espesor finito en un material
sobre el metal o es la transformacin de su superficie por medios
qumicos o elctricos para lograr un xido de metal original.Los
Recubrimientos son materiales que al momento de ser aplicados sobre
una superficie, protegen, embellecen o impiden que elementos
extraos entren en contacto con la misma. Los recubrimientos
incluyen, pero no se limitan a, pinturas, barnices, lacas y
recubrimientos para mantenimiento industrial, y pueden ser
aplicados tanto a unidades o equipos mviles como a superficies
estacionarias.2.2. OBJETIVOS DE LOS RECUBRIMIENTOSEl Objetivo
principal del Recubrimiento o acabado es generalmente mejorar la
apariencia y el valor de venta del artculo; a la mayora de los
metales se les recubre para proporcionarles una resistencia
permanente a las influencias destructivas dbiles, al desgaste,
descomposiciones electrolticas y al contacto con la intemperie o a
la atmsfera corrosiva.Los principales objetivos de los
recubrimientos de superficies son los siguientes:A. Proteger el
material contra la corrosin por el calor y la intemperie.B. Mejorar
la luminiscencia y el aspecto de la superficie.C. Aislamiento
elctrico.D. Brinda mayor vida til a la pieza.E. Esttica en acabados
domsticos.
2.3. PREPARACION DE LAS SUPERFICIESAntes que los materiales
puedan ser recubiertos es necesario preparar la superficie
convenientemente, para la buena adhesin, las piezas se limpian por
diferentes procedimientos, dependiendo del material, su tamao, las
particularidades de las superficies entre otras cosas y la clase de
recubrimientos que deba aplicarse.Los Mtodos Bsicos empleados
son:2.3.1. MecnicosEn este mtodo el material se esteriliza (se
limpia con el propsito de remover la cascarilla de laminacin, el
polvo y la corrosin. Los mtodos incluyen el golpeo con chorro de
arena y el granallado, en los cuales se impulsan partculas
abrasivas a alta velocidad contra la limpieza de trabajo, y el uso
de abrasivos en forma de lijas de papel o ruedas de esmeril.La
limpieza y desbarbado vibratorio otro mtodo comn para limpiar y
eliminar rebabas de piezas de trabajo maquinadas.
2.3.2. QumicosAntes de la aplicacin de pintura se puede
necesitar una preparacin qumica, el decapado, (El decapado es la
remocin qumica de los xidos superficiales y las escamas de metales
por soluciones cidas, en el aluminio se denomina oxidado) para
remover los xidos, para remover las grasas y aceite se recomienda
el proceso de desengrase por vapor.Los mtodos Qumicos de Limpieza
ms utilizados son:2.3.2.1. LimpiadoresEl agua no es un buen agente
limpiador pero es el solvente universal para los agentes de
limpieza y se usa libremente para enjuagado.Los tres detergentes
bsicos son:Las emulsiones en agua de solventes orgnicos combinan
las ventajas de un solvente con las de un agente que dispersa la
suciedad.Las soluciones alcalinas, como la sosa custica y el
sulfato trisdico, con frecuencia mezclado con materiales
coloidales, jabones y otros agentes humectantes remueven cualquier
tipo de suciedad pero atacan algunas superficies.Los cidos suaves
se usan para materiales atacados por los lcalis, para eliminar
escamas, xidos y fundentes. Los baos de sales fundidas son capaces
de arrancar depsitos tenaces de arena, escama, etc. de las forjas y
colados.La forma ms fcil es la inmersin, pero requiere de agregarse
agitacin, vuelco en barril o frotado.2.3.2.2. Limpieza
electrolticaEs una forma de inmersin en una solucin alcalina con la
pieza de trabajo como el ctodo en un circuito elctrico. El gas
liberado en la superficie ayuda a desalojar sustancias extraas y
puede depositarse una delgada capa protectora de estao. La aspersin
de todas clases de fluidos acta con fuerza para desalojar la
suciedad slida.2.3.2.3. Desengrase por vaporEs un mtodo de limpieza
con solvente no inflamable en el fondo de un tanque se vaporiza a
45 hasta 145 C. Los serpentines de enfriamiento de la parte
superior condensan el vapor y la mantienen en el tanque el vapor se
condensa en la pieza de trabajo relativamente fra, el condensado
disuelve la grasa y escurre removiendo la suciedad y las
virutas.2.3.2.4. Limpieza electrnicaSe enfoca en una pieza de
trabajo sumergida en un fluido de limpieza, ondas de sonido de alta
frecuencia generada por uno o ms generadores de alta potencia. Esto
causa la formacin rpida y el colapso de burbujas diminutas o
cavidades en lquido (llamadas cavitacin), que provocan una accin
violenta en las superficies expuestas.2.3.2.5. Decapado y oxidadoEl
decapado es la remocin qumica de los xidos superficiales y las
escamas de metales por soluciones cidas, en el aluminio se denomina
oxidado. Las soluciones comunes contienen cidos sulfricos
clorhdricos con agua o algunas veces con inhibidores.2.4. LOS
RECUBRIMIENTOSLos Recubrimientos son materiales que son depositados
sobre la superficie de un objeto, por lo general denominado
sustrato. En muchos casos los recubrimientos son realizados para
mejorar alguna(s) propiedades o cualidades de la superficie del
sustrato, tales como aspecto, adhesin, caractersticas de mojado,
resistencia a la corrosin, resistencia al desgaste, y resistencia a
las ralladuras entre muchas otras. En otras ocasiones,
particularmente en procesos de impresin y fabricacin de
dispositivos semiconductores (en los cuales el sustrato es un disco
de material semiconductor), el recubrimiento es una parte esencial
para la funcionalidad del producto terminado. Los recubrimientos
son aplicados mediante procesos en forma de lquidos, gases o
slidos. Los recubrimientos pueden ser medidos y ensayados para
verificar sus caractersticas y espesor de la pelcula utilizando
tarjetas para observacin visual del color, opacidad o contraste
(paletas).2.4.1. Tipos de recubrimientos2.4.1.1. Recubrimientos
metlicosLos recubrimientos metlicos protegen a otros metales de la
corrosin. Otros usos son: lograr un conjunto de propiedades
diferentes que no estn reunidas en un metal solo o fines
decorativos.La mayora de los metales, expuestos a la accin del
ambiente, sufren transformaciones fsico qumicas que los degradan,
reducen su utilidad y llegan a destruirlos, este fenmeno se conoce
como corrosin.La importancia y la actuacin de los recubrimientos
metlicos conviene clasificar los metales disponindose en orden
decreciente de su tendencia a disolverse, es decir, de su potencial
negativo, obtenindose as la llamada serie de fuerzas
electromotrices. Al potencial del hidrgeno se le asigna,
arbitrariamente, el valor cero, y los dems potenciales se obtienen
partiendo de este electrodo tipo.Los mtodos de aplicacin ms
importantes actualmente son:
2.4.1.1.1. Inmersin en metal fundidoConsiste en sumergir el
metal que se va a recubrir en otro metal de menor punto de fusin,
en estado fundido. Las aplicaciones ms importantes la constituye el
recubrimiento de objetos, chapas, barras y alambres de acero con
zinc, y el recubrimiento de acero, cobre y latn con estao. En este
proceso se requiere regular la temperatura y el tiempo para lograr
cierta disolucin del metal que s que se va a recubrir.2.4.1.1.2.
CementacinConsiste en calentar a temperaturas relativamente altas
el metal que se va a recubrir, estando rodeado por otro metal, en
polvo, que se difunde originando la pelcula protectora. As se
aplican sobre el acero el wolframio, cromo, vanadio, cobalto,
titanio, molibdeno, tntalo y otros.2.4.1.1.3. LaminacinConsiste en
laminar juntos los lingotes superpuestos de dos metales. La presin
provoca la aleacin y adherencia. As se obtienen lminas bimetales
con propiedades que no se encuentran juntas en un solo metal.
2.4.1.1.4. ElectrolisisSe efecta aplicando corriente elctrica al
metal dentro de una solucin. Se usa para proporcionar proteccin
contra la corrosin, para minimizar el desgaste y mejorar la
presentacin de los metales.El tratamiento, consiste en una oxidacin
superficial para reforzar las capas de xidos naturales de las
aleaciones de aluminio. Lo efectos de la planicidad, grietas y
araazos noson visibles despus del tratamiento. La capa de proteccin
es slida y no se desprende.
2.4.1.1.5. GalvanizadoEs el proceso por el cual se puede cubrir
un metal con otro.La funcin del galvanizado es proteger la
superficie del metal sobre el cual se realiza el proceso. El ms
comn consiste en depositar una capa de zinc sobre hiero; ya que al
ser el zinc ms oxidable, menos noble que el hierro y generar un
oxido estable, protege el hierro de la oxidacin al exponerse al
oxigeno del aire.Los metales ms usados son:Cobre: No se usa en
fines decorativos, aumenta la conductividad, evita la corrosin por
rozamiento.Nquel: Revestimiento para la instalacin de productos
qumicos, resistente a la oxidacin y a la alta temperatura.Cromo: En
depsitos gruesos (moldes para inyectar plsticos, troqueles
plantillas y baos concentrados para acabados decorativos.Fosfatado:
El recubrimiento de fosfato, generalmente se obtiene por la
aplicacin de sales de fosfato por inmersin, con soluciones cidas de
fosfatos metlicos. Se hacen sobre hierro y acero, y en menor grado
sobre estao y titanio, para resistir la corrosin, y particularmente
bajo pelculas de pintura, a las cuales les da la habilidad de
adherirse sobre la pieza metlica, ayudan a la lubricacin y a la
abrasin, en el caso particular de piezas que tengan que estar en
contacto con refrigerantes.Ventajas y desventajasEl fosfatado, es
un procedimiento muy usado en la industria de produccin de acero,
principalmente por su capacidad anticorrosiva. Este recubrimiento,
presenta la caracterstica de adherir bien los esmaltes, es decir,
una pieza metlica que ha sido fosfatada, puede ser revestida con un
esmalte. El procedimiento del fosfatado (fosfatado), presenta un
gran problema, debido a que tiene que ser pasado por varias tinas
de enfriamiento del material, y de bao para homogeneizar la
superficie y dar el mismo grosor, se utiliza demasiada agua potable
para llevarlo a cabo.2.4.1.2. Recubrimientos no metlicosLa
Finalidad de los Recubrimientos no Metlicos es de Impedir el
contacto de la superficie de las piezas con los agentes que
pudieran atacarlas.Los objetivos principales son:A. Proteger al
material contra corrosin por el calor y la intemperie.B. Mejorar la
luminiscencia y el aspecto de la superficie.C. Aislamiento
elctrico.D. Brindar mayor vida til a la pieza.
2.4.1.2.1. Aceite y engrasadoLas piezas se protegen contra la
oxidacin y para permanecer brillantes para su utilizacin.Los
aceites y grasas no deben ser cidos y las piezas deben estar
limpias antes del engrasado.Se usan aceites minerales o grasa
mineral (vaselina).
2.4.1.2.2. Pintado(pinturas, barnices, lacas)PintadoSe entiende
por pintura a una aplicacin uniformemente distribuida de materiales
colorantes sobre un fondo al cual quedan adheridos despus de
secarse.Entre los materiales empleados cabe sealar las pinturas de
aceite, barnices al aceite y barnices de resinas sintticas.La
Pintura puede aplicarse mediante pulverizacin, brocha, laqueado por
pistola con campo elctrico.Barnices: Se producen por coccin de una
resina disuelta, con un aceite secante.Entre las resinas sintticas
y naturales analizadas en los barnices se cuentan las fenlicas y el
ambari.Propiedades Generales de la Pintura Ser homognea. Buena
adhesin al soporte: mecnica y qumica Compatibilidad con el soporte.
Accin protectora. Resistencia (0,2 mm de espesor) Adaptacin al
soporte siguindole en sus movimientos; capacidad de deformacin
Resistencia al rayado Economa AutolimpiableLas pinturas asflticas
son usadas intensivamente donde se necesita una considerable
resistencia a la corrosin, pero no interesa fundamentalmente la
apariencia. Se usan fundamentalmente en la industria
elctrica.Lacas: Las lacas son de secado al aire y se utilizan como
revestimiento protector y decorativo final.Goma Laca: Consiste en
laca disuelta en alcohol. Las gomas lacas se utilizan como
selladores, pegamentos y para revestimiento de superficies, en
especial en la madera.2.4.1.2.3. Recubrimiento de material
sintticoCon los esmaltes se obtienen capas de mayor espesor, las
piezas deben desengrasar y tener una superficie spera antes del
proceso.2.4.1.2.4. EsmaltadoEsmaltado vtreo: La masa de esmalte
consta de polvo de vidrio y sustancias colorantes.Se lleva sta masa
sobre la superficie de la pieza por pulverizacin o inmersin y se
somete a un horno de esmaltado al calor.La funcin vtrea obtenida es
dura, resistente al calor y al ataque de agentes qumicos, pero es
muy frgil.Es comn emplear el acero y el hierro esmaltados para
utensilios domsticos.
2.4.1.2.5. Recubrimiento obtenidos qumicamentePara el
acero:Conchura Negra: Capa negra protectora de aceite de linaza o
aceite mineral y cera de abejas fundida.Fosfatado: Capa protectora
de fosfato de hierro con espesor de 0.2 a 20 mm.Recubrimientos
fosfticos: En este tipo de recubrimientos la superficie de metal,
generalmente acero, es convertida en fosfato cristalino insoluble
tratndola con una solucin cida diluida de fosfato.
2.4.1.2.6. Ventajas y desventajas de los recubrimientosCada uno
de estos recubrimientos as como presentan varias ventajas, tambin
tiene sus desventajas las cuales se resumen en la forma
siguiente.Tipo de CubiertaVentajasDesventajas
MetlicaInsoluble en soluciones orgnicas, buena conductora de
calor y electricidad.Cuando falla, origina una celda galvnica que
acelera la corrosin del ms alto en la serie electromotriz
CermicoEs duro, resistente a altas temperaturas y no forma
celdas.Es quebradizo y mal conductor del calor y electricidad.
OrgnicoRelativamente barato, de aplicacin y
flexible.Relativamente suave no soporta altas temperaturas, se
oxida.
3. LAS PINTURASLas Pinturas son un recubrimiento o pintura
lquida, la cual es una mezcla heterognea de productos que una vez
aplicada y seca se transforma en una pelcula continua sin
pegajosidad y con las caractersticas para las que ha sido
concebida.La Pintura tiene dos objetivos principales. Por un lado,
proteger los diferentes soportes de las agresiones a las que puedan
ser sometidos, tanto fsicas como qumicas. Y por otro lado conferir
a la pieza un mejor aspecto esttico para conseguir un mejor
acabado, llegando incluso a incrementar su valor aadido. Dado que
el aspecto esttico es algo subjetivo y cambiante en funcin de los
ambientes y mercados a los que la pieza ir destinada y ms propia
del marketing, centraremos este apartado en la bsqueda de un
sistema de pintado que nos garantice la resistencia al medio en el
que vaya a estar expuesto.Sin la participacin de la pintura no se
explicara hoy el vertiginoso desarrollo de industrias tales como el
transporte, la petroqumica, la ciberntica, la astronutica,
maquinaria, armamento, envasado y otras muchas de mayor o menor
importancia ; pero de cualquier modo, fundamentales en nuestra
sociedad. En todos estos campos la pintura ha jugado un papel
indiscutible y de suma importancia.Este es un proceso inexorable
que hay que vencer para alargar la vida de los elementos que
utilizamos a diario.Para lograr esto, unos de los medios utilizados
es interponer una barrera protectora, la pintura, entre el elemento
y el medio que le rodea, ya que de lo contrario se va destruyendo
aqul.Se puede concluir que, la pintura contribuye muy decisivamente
a prolongar la vida del elemento pintado, al mismo tiempo que lo
embellece.
3.1. Materia prima de las pinturasLas pinturas constituyen uno
de los grupos ms importantes de los que se incluyen en la
denominacin general de recubrimientos de superficie. Entre estos
elementos podemos incluir pinturas, recubrimientos metlicos,
recubrimientos cermicos y recubrimientos plsticos.Una pintura puede
definirse como un compuesto fluido que a temperatura ambiente puede
aplicarse sobre una superficie mediante instrumentos adecuados,
transformndose despus de la aplicacin en una capa slida y
consistente que queda adherida al substrato.Una pintura es una
mezcla homognea de diversos componentes, que se pueden separar en
cuatro grupos fundamentales:Resinas - Disolventes - Pigmentos y
Cargas Aditivos
3.1.1. ResinaEs la materia ms importante que caracteriza a la
pintura, comnmente denominada ligante porque es el elemento
responsable de la formacin de pelcula y que, al secar la pelcula,
liga todos los componentes formando una unidad. Existen varios
tipos de ligantes o resinas.A continuacin estudiaremos los tipos de
resina ms comnmente utilizados, catalogando en los mismos los
diversos productos de nuestra gama. Hay que advertir que en algunos
productos no se usa un solo tipo de resina, sino que combinan dos o
ms para obtener un buen resultado.Resinas Alqudicas:Las Resinas
alqudicas provienen de la reaccin qumica entre glicerina y anhdrido
ftlico, a los que se aaden cantidades ms o menos importantes de
aceites secantes. El resultado es una resina de un secado ms o
menos rpido segn la cantidad y tipo de aceite que lleva, el grado
de polimerizacin, etc. pero mucho ms rpido al de cualquier aceite
secante o combinacin del mismocon resina natural. Su dureza es
asimismo mucho mayor, as como la retencin del brillo y del color y
la resistencia a la humedad. Su secado se realiza por absorcin del
oxgeno del aire, por lo que los espesores aplicados no pueden ser
muy elevados, a fin de permitir una buena penetracin del oxgeno
hasta lo ms profundo de las capas de pintura.La resistencia a los
disolventes y a los aceites es dbil, por lo que se reblandecen bajo
su accin.Las pinturas alqudicas o sintticas poseen un intervalo de
repintado muy estricto. Si el intervalo mnimo que se indica en las
hojas de caractersticas de este tipo de productos no se alcanza,
hay riesgo de que se produzcan arrugas y cuarteamientos de las
pinturas aplicadas en estas condiciones.Resinas de Cloro cauchoSe
trata de una resina sinttica obtenida por cloracin del neopreno, y
se presenta en forma de un polvo blanco que hay que diluir en
disolventes para que se pueda manejar.Su secado o polimerizacin es
por simple evaporacin de los disolventes, y su gran ventaja es su
rpido secado y su gran inercia qumica.Las pinturas al cloro caucho
ofrecen acabados duros, elsticos y resistentes a diferentes cidos y
lcalis en concentraciones moderadas. Representan un avance en este
sentido frente a las resinas alqudicas, ya que pueden ser usadas,
bajo formulaciones adecuadas, en inmersin. Su durabilidad es buena,
pero muestran tendencia a calear, y no resisten a los aceites
vegetales y animales, grasas y disolventes, especialmente los
aromticos. Pueden ser repintadas en cuanto estn secas y no
presentan intervalos mximos de repintado, puesto que las resinas al
cloro caucho son siempre solubles en disolventes aromticos, steres
y cetonas, lo que hace que al repintar una pintura de cloro caucho
envejecida se produzca una dilucin parcial de la resina superficial
por accin de los mismos disolventes de la pintura, lo que asegura
una magnfica adherencia.Resinas VinlicasSon tambin resinas
sintticas parecidas a las de cloro caucho, pero su secado es ms
rpido y su resistencia qumica, retencin de brillo y durabilidad son
superiores al caucho clorado. Presentan excelente resistencia al
agua, a los cidos y a los lcalis, a los aceites, grasas y ceras de
origen mineral, vegetal y animal. Su permeabilidad es muy baja. Su
aplicacin a brocha y rodillo no es indicada debido a su secado
rpido; y precisamente por esto tienen escasas propiedades
humectantes, lo que obliga a aplicar las pinturas vinlicas sobre
superficies de acero muy bien preparadas.Presentan la propiedad de
ser solubles en sus propios disolventes, al igual que el cloro
caucho, lo que asegura la adherencia entre capas.Resinas
Epoxdicas:Son productos que tienen la propiedad de reaccionar con
agentes alcalinos del tipo de las poli aminas y poliamidas,
proporcionando compuestos de gran dureza y tenacidad. La reaccin se
produce a temperatura ambiente y en su inicio presenta una elevada
velocidad, que decrece con el tiempo, y la reaccin no se puede dar
por terminada hasta pasadas aproximadamente dos semanas. Sin
embargo, en unos pocos das alcanza el 90% de todas sus
propiedades.El producto final presenta diferentes propiedades segn
el tipo de endurecedor utilizado, pero en general podemos decir que
su resistencia mecnica y qumica es excelente, especialmente al agua
y a los lcalis, as como a los diferentes tipos de disolventes, ya
que el producto final es totalmente distinto de la resina epoxi
original y del endurecedor, tratndose de un producto nuevo con
propiedades distintas.Sus inconvenientes principales se refieren a
su presentacin en dos envases separados (pintura fabricada con
resina epoxi por un lado y endurecedor por otro) que deben
mezclarse inmediatamente antes de la utilizacin, mezcla que tiene
una duracin limitada. Se inicia en el envase la reaccin entre los
dos componentes, con lo que la mezcla se espesa progresivamente
hasta la solidificacin total.Otro inconveniente importante es que
el curado se vuelve muy lento por debajo de 15C y puede
considerarse prcticamente inexistente por debajo de 5C, temperatura
mnima a la que se pueden aplicar las pinturas epoxdicas.Los
intervalos de repintado son muy estrictos en cuanto al mximo se
refiere, ya que en un sistema de varias capas, la capa precedente
debe estar seca al tacto, pero no dura, ya que su polimerizacin
excesiva provoca un fallo en la adherencia de la capa posterior.
Este tiempo mximo de repintado depende de la temperatura.La
posibilidad de fabricar resinas epoxdicas lquidas de baja
viscosidad ha trado como consecuencia la fabricacin de pinturas
exentas de disolventes, de gran inters para su aplicacin en
espacios cerrados y de gran resistencia qumica y mecnica.Resinas de
PoliuretanoSe trata de unas resinas que, como las epoxdicas, curan
o endurecen bajo la accin de endurecedores especiales, y por un
mecanismo parecido al de las resinas anteriormente estudiadas. Su
gran ventaja sobre ellas es que su retencin de brillo y color es
superior, siendo las pinturas de poliuretano las que por ms tiempo
conservan su brillo y color iniciales (lo cual es muy importante en
pinturas blancas) de todas cuantas se conocen. Como caractersticas
principales, aparte del mencionado brillo y color inicial, cabe
hacer mencin especial de su gran elasticidad (muy superior a la de
las resinas epoxi) con unas prestaciones frente a los problemas de
dilatacin del acero, insustituibles en la mayor parte de trabajos a
realizar. Tambin cabe destacar como se merece su alta resistencia
qumica, lo que las hace copar los primeros puestos en cuanto a
especificaciones se refiere.
3.1.2. Los disolventesSon tambin muy importantes en lo que a la
constitucin de la pintura se refiere, pero no influyen de forma
decisiva en las caractersticas de la pelcula una vez seca. El uso
de los disolventes es imprescindible para la fabricacin de las
pinturas, ya que la mayora de las resinas son productos slidos o de
muy elevada viscosidad, y es preciso disolverlos a fin de poderlos
manejar, y fabricar pinturas lquidas que se puedan aplicar.3.1.3.
Los pigmentosSe incorporan a la pintura para darle cuerpo,
opacidad, color, y en determinados casos, propiedades
antioxidantes. Como hemos dicho son productos slidos en polvo, que
se aaden al vehculo de dispersin formando una mezcla homognea, que
al aplicarla a la pintura, comunican a la misma opacidad y color, a
la vez que le dan cuerpo y mejoran su resistencia mecnica. En
ciertos casos comunican a la pintura propiedades antioxidantes.
.Pigmentos inertesSon aquellos que cumplen con todas las misiones
anteriormente reseadas, excepto la de comunicar propiedades
antioxidantes a la pintura. Se trata de diversos tipos de
compuestos minerales y orgnicos, que estudiaremos a continuacin.Los
pigmentos ms usados con gran diferencia sobre los dems, son los
blancos, empleados para fabricar pinturas de este tono y de tonos
claros. De entre todos los pigmentos blancos existentes, el ms
utilizado en la actualidad es el dixido de titanio, porque es el ms
blanco y el que a igualdad de peso posee mejor capacidad.En cuanto
a los pigmentos coloreados, pueden dividirse en dos grandes grupos.
El primer grupo est formado por los pigmentos inorgnicos o
minerales, en el que encontramos el xido de hierro, los azules de
hierro, los verdes y amarillos de cromo, los naranjas y los rojos
de molibdeno, los xidos de hierro rojos y amarillos, los amarillos
y naranjas de cadmio, etc. Dichos pigmentos, al igual que el
blanco, pueden incorporarse a las pinturas en porcentajes
relativamente elevados, con lo que se obtienen productos de buena
opacidad y elevado brillo.El otro grupo de pigmentos coloreados lo
forman los pigmentos orgnicos, que tienen la ventaja de poseer
colores ms vivos que los minerales. En este captulo cabe destacar
el rojo de toluidina, los azules y verdes de ftalocianina y el
negro de humo. Dichos pigmentos slo pueden agregarse a las pinturas
en mnimas proporciones, por lo que la opacidad de los esmaltes
coloreados con estos pigmentos suele ser baja.Pigmentos
antioxidantesSe trata de compuestos qumicos minerales que
intervienen en las reacciones qumicas responsables de la corrosin,
modificando su sentido e intensidad, retardando e impidiendo el
proceso corrosivo.Los principales pigmentos antioxidantes son
derivados del zinc y sus sales: el cromato de zinc, el
tetraoxicromato de zinc, fosfato de zinc, etc.Pigmentos metlicosSe
usan tambin en la fabricacin de pinturas los pigmentos metlicos,
bien sea en polvo o en escamas, a fin de comunicar a las mismas
ciertas propiedades antioxidantes. Actualmente los pigmentos
metlicos ms usados son: las escamas de aluminio y el polvo de zinc.
Las escamas de aluminio se usan para aumentar la impermeabilidad de
productos tales como los bituminosos y para conseguir acabado
metlico. En cuanto a los polvos de zinc, usados nicamente como
productos antioxidantes, hablaremos de su uso al tratar de las
imprimaciones ricas en zinc.Adems de los pigmentos, intervienen
tambin en la formulacin de las pinturas unos productos inertes
denominados vulgarmente cargas, que en un principio se aadieron a
las formulaciones en sustitucin de parte de los pigmentos para
abaratar su coste, pero que actualmente desempean un papel
importante en la composicin de las pinturas, ya que se trata de
productos de calidad especialmente estudiados para conseguir
determinados efectos: aumentar la resistencia mecnica, aumentar el
cuerpo de la pintura para aplicaciones o espesores superiores a lo
normal, conseguir el grado de matidez deseada, etc.
3.1.4. AditivosSe utilizan para mejorar determinadas
propiedades, tales como acelerar el secado y endurecimiento de las
pinturas, para reducir e incluso eliminar la formacin de burbujas
ampollas en aplicaciones a rodillo o brocha,etc..3.2. Polimerizacin
de pinturasLA FORMACIN DE PELCULAUna vez aplicada la pintura sobre
un substrato, se produce el fenmeno que habitualmente se conoce
como secado, mediante el que la pelcula de pintura lquida se
transforma en una capa slida. El fenmeno que regula esta formacin
de pelcula es el que se conoce con el nombre de polimerizacin.La
resina o ligante se encuentra en la pintura lquida en forma de
grandes molculas.Una vez aplicada la pintura, empieza
inmediatamente a evaporarse el disolvente, producindose entonces el
secado de la pintura como fruto de un proceso de unin entre las
diferentes molculas de resina. Esta unin puede ser de tipo fsico,
sin que se produzca ninguna reaccin qumica, o al contrario, puede
ser consecuencia de una reaccin qumica entre las diferentes
molculas de resina, reaccin que recibe el nombre de polimerizacin.
El resultado es en todo caso una masa compacta de resina que
engloba los pigmentos y las cargas.Esto da pi a separar las
pinturas en dos grandes grupos: las de vehculo o resina no reactiva
y las de vehculo reactivo, es decir, las de secado fsico y secado
qumico.a) Las primeras secan por simple evaporacin de los
disolventes. Al desaparecer las molculas de los disolventes que
separan y se interponen entre las molculas de resina, se produce el
contacto entre ellas, unindose unas a otras por simple atraccin
fsica hasta formar un todo homogneo. Estas pinturas necesitan de un
ambiente que permita la total y rpida evaporacin de los
disolventes.b) En cuanto a las pinturas de vehculo reactivo,
precisan para su polimerizacin, adems de la evaporacin de los
disolventes, el aporte de un elemento exterior. Se subdividen en
pinturas de vehculo oxidable, que polimerizan por absorcin del
oxgeno del aire, que hace de puente entre las diversas molculas
individuales, y las de dos componentes en que la polimerizacin se
consigue por adicin de un endurecedor a la pintura base
inmediatamente antes de realizar la aplicacin.
4. PROCESO DE PRODUCCION DE PINTURASLa gama de productos
elaborados es muy amplia, incluyendo pinturas en base agua (ltex) y
en base a solventes (leo), 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. Para
Iniciar el Proceso de RecubrimientoDentro del proceso de produccin
de pinturas se pueden distinguir dos sub-procesos, en funcin del
producto final.4.1. Sub-proceso A:Produccion de base incolora(
pintura blanca)En la elaboracin de este producto, se distinguen las
siguientes operaciones: Dispersin de la base concentrada incolora
(30% concentracin de slidos). Mezclado de terminacin de base
incolora. Luego de estas etapas, se obtiene la base incolora, la
cual puede continuar a envasado o a completar el proceso de
fabricacin de pintura color.
4.2. Sub-proceso B: Produccin de pintura colorEste se
caracteriza por las siguientes operaciones: Dispersin del pigmento
para formar una pasta coloreada (45% concentracin de slidos).
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 ste, obtenindose pintura
color. Por ltimo, se enva a envasado, pasando previamente por
control de calidad.Con respecto a la operacin de envasado, este
puede ser manual o automtico.Dependiendo de las caractersticas
tcnicas y el tipo de empresa, las operaciones de transporte de
fluido se realizan en forma manual, por bombeo (bombas de
diafragma) o una combinacin de ambas.
4.3. Pinturas en base de aguaEstn compuestas de agua, pigmentos,
extensores de tiempo de secado (sustancias secantes), agentes
dispersantes, preservantes, amoniaco o aminas, agentes
antiespumantes y una emulsin de resina.La elaboracin de pinturas al
agua se inicia con la adicin de agua, amoniaco y agentes
dispersantes a un estanque de pre mezcla.Posteriormente, se
adicionan los pigmentos y agentes extensores.Una vez realizada la
premezcla, y dependiendo del tipo de pigmento, el material pasa a
travs de un equipo especial de molienda, donde ocurre la dispersin
y luego se transfiere a un estanque de mezclamiento con agitacin.
En ste se incorporan las resinas y los plastificantes, seguidos de
preservantes y antiespumantes y finalmente la emulsin de resina.Por
ltimo, 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 mm), siendo posteriormente envasado en tarros y
embalado.Normalmente slo los esmaltes en base agua pasan por
equipos de molienda; los ltex y pastas se dispersan y terminan en
estanques de mezclamiento.
4.4. Pinturas en base solventeLas pinturas basadas en solventes
incluyen un solvente, pigmentos, resinas, sustancias secantes y
agentes plastificantes.Los pasos en la elaboracin de pinturas cuyo
vehculo 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 tambin es posible usar un estanque
de pre mezcla y un molino en lugar del mezclador de alta
velocidad.
5. DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO DE OBTENCION DEL PRODUCTO
Produccin de pintura arquitectnica:
5.1. Pre-mezclaEn esta primera etapa realiza un mezclado
preliminar de los pigmentos con vehculo suficiente para lograr una
buena humectacin y obtener una pasta que tenga la consistencia
necesaria y correcta para ser dispersada.5.2. DispersinEsta etapa
de proceso se lleva a cabo en un molino para incorporar ntimamente
el pigmento en el vehculo lquido, hasta producir una fina dispersin
de la partcula que se obtiene mediante el ensayo de finura de
molienda.5.3. ComplementacinEl propsito de esta etapa es reducir
apropiadamente la dispersin en el molino con vehculo adicional y
aditivos necesarios para obtener la composicin final de la pintura
que tenga las propiedades de aplicacin y funcionamiento ptimas. En
esta etapa tambin se entona el producto de acuerdo a un color de
referencia.
5.4. Filtracin y envasadoEstas operaciones en forma consecutiva
son la etapa final del proceso de fabricacin, quedando el material
listo para su expedicin
6. IMPORTANCIA Y APLICACIONES INDUSTRIALES
Aplicaciones:Galvanizado: Galvanizado para edificaciones:
Estructuras, carpinteria, escaleras, barandillas, vallados y
andamios. Galvanizado para electricidad y telecomunicaciones:
Torres y subestaciones elctricas, antenas de telefona, repertorios
de televisin. Galvanizado para mobiliario urbano: Farolas,
semforos, contenedores, marquesinas, bancos, instalaciones para
parques y jardines. Galvanizado para instalaciones industriales:
Estructuras y tuberias, depositos
Pinturas Decoracin Industria de construccin-edificaciones:
Residenciales, comercial, institucional, laboratorios. En el sector
automotriz:Autos Pintura Industrial Pintado en envases,
electrodomsticos, bandas metlicas en continuo. Pinturas para Suelo
Para las sealizaciones en los pavimentos.
7. CONCLUSIONES El proceso productivo de las pinturas no
presenta una gran complejidad por lo que por el aspecto productivo/
tecnolgico una empresa no tendra demasiada dificultad en la
produccin. La industria de las pinturas se encuentra en un continuo
crecimiento asociado al incremento del sector construccin y
manufacturero. Ampliamos nuestros conocimientos acerca de la
Industria de los Recubrimientos, puesto que para los Ingenieros
Industriales, es importante asegurar un buen mantenimiento de
nuestra maquinaria, el tipo de recubrimiento para cada tipo de
material a usar.
8. BIBLIOGRAFIA
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inmersion. [Documento en lnea].
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http://www.uco.es/innovacioneducativa/plan-innovacion-mejora-educativa/proyectos/documentos/memorias/2012-2013/ingenieria-arquitectura/125045.pdf.[Consulta:
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