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Tecnología y Calidad 2017-12-13T20:24:37+00:00

TECNOLOGÍA Y CALIDAD

PRODUCTO AMIGABLE BAJO Y CERO VOC

En la actualidad un gran número de personas están preocupadas por los cambios ambientales que sufre nuestro planeta, tratan de buscar explicación y posibles soluciones a problemas como la polución en el aire, la contaminación del suelo y del agua, así como también se ha incrementado el interés por la protección del medio ambiente por parte de los gobiernos y de las empresas industriales. Dentro de la contaminación del medio ambiente, la producida por los compuestos orgánicos volátiles (término anglosajón “VOC” volatile organic compound, en castellano “COV”) es de las más representativas, este término recoge muchas especies químicas que son tóxicas para la salud o bien precursoras de oxidantes fotoquímicos responsables del “smog”, que contribuyen al efecto invernadero y/o a la degradación de la capa de ozono estratosférico. Una de las principales fuentes de VOC’s están relacionadas directa o indirectamente con el petróleo y sus derivados, algunos de estos compuestos son tóxicos en sí mismos, mientras que otros, la mayoría, son precursores en la formación de ozono. Bajo la influencia de la luz solar los VOC reaccionan formando una mezcla compleja, la cual es referida como smog fotoquímico.

Los VOC’s se encuentran en las pinturas sintéticas ya que ayudan a diferentes propiedades del producto, pero son muy nocivos para la salud y el medio ambiente; si nos planteamos pintar nuestro hogar tenemos que elegir muy bien qué productos emplearemos, pues la mayoría contienen sustancias químicas peligrosas que, aunque estén perfectamente integradas en la pintura pueden liberarse a lo largo del tiempo.
Las pinturas son recubrimientos de protección y decoración que deben funcionar como una piel sana sobre los materiales que cubren para no perjudicar la salud de las personas ni la naturaleza, las pinturas convencionales están hechas con productos sintéticos derivados de la industria petroquímica y pueden afectar a la salud de los habitantes de la casa, la de los pintores profesionales y trabajadores de las industrias fabricantes.
Reduciendo la emisión de estos compuestos orgánicos volátiles y de los óxidos de combustión se conseguiría evitar en gran medida la formación del smog. Algunas de las características de los VOC responsables de los efectos sobre la salud y el medio ambiente son: volatilidad, liposolubilidad, toxicidad e inflamabilidad.

Volatilidad: los compuestos se evaporan rápidamente a la atmósfera, esta propiedad da lugar tanto a contaminación atmosférica como a importantes riesgos para la salud, la vía de entrada más peligrosa al organismo es la inhalación.

Liposolubilidad: las moléculas orgánicas liposolubles presentan afinidad por las grasas y se acumulan en los tejidos grasos del cuerpo humano, a corto plazo pueden causar:

  • Irritación de ojos y garganta, nariz, náuseas, dolor de cabeza, vómito.
  • Reacciones alérgicas, hinchazón.
  • Mareos, dolores estomacales e intestinales.
  • Fatiga, manchas en la piel.

A largo plazo pueden dañar el hígado, los riñones o el sistema nervioso central, daña el intestino delgado a tal punto que se crean orificios, también pueden ser carcinógenos, como por ejemplo el benceno.

Toxicidad: Las propiedades tóxicas van a depender de cada compuesto y de las condiciones de exposición. A corto plazo pueden causar reacciones alérgicas o mareos y en exposiciones más prolongadas se relacionan con lesiones neurológicas y otros efectos psiquiátricos como irritabilidad, falta de memoria, dificultad de concentración.

Inflamabilidad: generalmente son compuestos inflamables, es decir que arden con facilidad en contacto con el aire.

Para la reducción de los VOC se plantean una serie de tecnologías, entre las principales podemos citar: los reactores de oxidación térmicos y catalíticos, condensadores, absorbedores, biofiltros, separación por membranas y otras, aplicadas a diferentes fuentes contaminantes, categorías y concentraciones.
Otra alternativa dadas las preocupaciones de salud de los consumidores y las nuevas regulaciones gubernamentales, son las pinturas con bajo contenido de VOCs, estos productos se desarrollan gracias a la gran preocupación de los proveedores en encontrar solución a este tema, quienes han desarrollado materias primas que necesitan unas temperaturas mucho mayores a la temperatura ambiente para que se evaporen estos elementos, logrando con ello reducir ampliamente los riesgos expuestos anteriormente.

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS QUE MIDEN LA CALIDAD DE UNA PINTURA:

Abrasión húmeda:

Los ciclos de abrasión húmeda es un valor que determina cuánta resistencia tiene la película de una pintura sometida a un esfuerzo de cizalla. Este experimento se realiza en un dispositivo especializado provisto de unos cepillos especiales y un líquido abrasivo que promoverá la fatiga de la película seca de pintura. Se dice que una pintura posee alto valor de abrasión húmeda cuando el recubrimiento tiene una dureza alta y el contenido en componente acrílico es ideal para no generar zonas de porosidad, en los cuales se generan  fallas, rupturas y desprendimientos.
El resultado de este experimento se valora en ciclos de abrasión, es decir, se recoge la cantidad de ciclos que ha pasado el cepillo a través de la película de pintura seca hasta que se observa la fatiga y falla total. La pintura se aplica sobre una superficie plástica de forma rectangular llamada leneta, la pintura se aplica homogéneamente sobre la leneta ayudándose de un aplicador especial que genera una aplicación con un espesor de 175 micras de pintura, el experimento comienza incorporando el cepillo y el líquido abrasivo al dispositivo, y se finaliza hasta que se obtiene una zona de desprendimiento específica promovida por la existencia de una cuña de 1.2 mm de espesor y 1 cm de ancho, que se incorpora por debajo de la leneta y que genera un relieve o zona de mayor contacto de abrasión. Según los aspectos técnicos colombianos adscritos en la NTC 1335, la pintura tipo 3 no aplica para el experimento de abrasión húmeda, para una pintura tipo 2 la abrasión tiene que ser superior a 50 ciclos, para una pintura tipo 1 y especial para fachadas, la abrasión tiene que ser superior a 400 ciclos.

Lavabilidad:

Característica de un recubrimiento que determina el grado de remoción de manchas, es decir, cuánta cantidad de mancha se puede eliminar de la superficie sin que presente problemas de desprendimiento, ampollamiento, cuarteamiento, decoloración etc. Esta característica depende del grado de suavidad, la nivelación y homogeneidad de la película seca de pintura aplicada.

Una buena lavabilidad se obtendrá si la película de pintura no tiene:

  • Déficit de nivelación o formación de chorreos y cráteres por exceso de burbujas y micro burbujas en la pintura líquida.
  • Aspecto rugoso y poroso característico de pinturas con tamaños grandes de partículas sólidas y baja concentración de acrílico que otorga mala resistencia y adherencia en la pintura.

El método experimental se lleva a cabo en un dispositivo especializado provisto de una esponja natural y un tensoactivo que hace las veces de detergente. El proceso tiene en consideración la aplicación de producto en las mismas lenetas que el método de abrasión húmeda (mismo espesor de película aplicada), luego se procede a manchar la leneta con: salsa de tomate, mostaza, labial rojo, lápiz negro, lápiz rojo, refresco coca cola; todas en disposición vertical y paralelas entre las manchas a lo largo del rectángulo de la leneta. La leneta se deja reposar durante una hora favoreciendo la adherencia de la suciedad, posteriormente la leneta manchada se introduce al dispositivo y se programan cien ciclos de paso de la esponja con el tensoactivo en cuestión, finalmente el porcentaje de lavabilidad se obtiene asignando un porcentaje de remoción con respecto al fondo blanco y se define la sumatoria de cada mancha. En cuanto a los valores adscritos en la norma técnica colombiana NTC 1335, la pintura tipo 3 no aplica para este experimento de lavabilidad, la pintura tipo 2 debe tener una remoción de manchas igual o superior al 50% y la pintura tipo 1 o especial para exteriores, debe de tener una remoción de manchas igual o superior al 80%.

Poder cubriente:

Esta característica mide cuánto es el cubrimiento del producto, el experimento se lleva a cabo en unas cartas de contraste cuya mitad es blanca y la otra mitad es negra, mediante el uso de un aplicador se esparce la pintura homogéneamente sobre la carta de contraste a razón de 150 micras de espesor,
el producto abarca tanto la zona blanca como la zona negra, luego el valor del cubrimiento se determina valorando cuánto “poder” o capacidad tiene la pintura para tapar la zona negra en comparación con la zona blanca. El valor del poder cubriente se puede obtener de dos formas: mediante un análisis cualitativo, que tiene patrones visuales para determinar el porcentaje de cubrimiento de la zona negra con respecto la zona blanca, o mediante un dispositivo electrónico denominado espectrofotómetro que compara la reflexión de la luz en la zona blanca y en la zona negra y emite un porcentaje de cubrimiento. Según los parámetros adscritos en la normativa colombiana NTC 1335 , las pinturas tipo 2 y 3 deben de poseer un cubrimiento igual o superior a 97%, por otro lado las pinturas tipo 1 y especiales para uso exterior el cubrimiento tiene que ser igual o superior a 96%.

Viscosidad:

La viscosidad en términos generales se puede definir como la resistencia al derrame que posee una sustancia líquida por acción de su estructura interna, es decir, las sustancias más viscosas tendrán mayor resistencia al derrame y descenderán con menor velocidad que una sustancia menos viscosa. La pintura es un producto que se cataloga como dispersión acuosa y la viscosidad debe de ser relativamente alta para estabilizar dicha dispersión, sin embargo, el poseer una viscosidad alta no garantiza que el producto posea mayor rendimiento o cubrimiento, esta característica lo otorgan los sólidos dispersos en el producto, luego el tener una pintura de viscosidad elevada favorece a que se pueda emplear mayor cantidad de agua sin que la consistencia del producto se vuelva muy líquida (amortigua el descenso de la viscosidad), pero la realidad es que lo único que da cubrimiento son los sólidos dispersos por unidad volumétrica, cuando se incorpora agua en exceso se disminuye la concentración volumétrica de dichos sólidos perdiendo notablemente el cubrimiento del producto, está muy comprobado que viscosidades medias (entre 110 y 120 KU) es la mejor relación para obtener el máximo rendimiento y el mejor acabado de la pintura aplicada.
No obstante y de forma resumida, en la cotidianidad lo más común no es tener productos como el agua, cuya viscosidad no depende del esfuerzo de cizalla, es decir, si se agita el agua, este producto no presentará ninguna transformación en su estructura; lo más normal es poseer productos fluidos (estado líquido, emulsionado etc.) que cuando se les genera esfuerzo de cizalla aumentan o disminuyen su viscosidad porque se modifica su estructura interna, como por ejemplo el agua la arena y el cemento que tienden a aumentar la viscosidad con la agitación, al igual que la maicena y el agua que muestran el mismo fenómeno, o la pintura base agua de uso arquitectónico que tiene el efecto contrario, que al hacer un esfuerzo de cizalla su viscosidad disminuye y tiende a fluir con mayor facilidad. Con estos breves ejemplos podemos definir que la pintura tiene que estar muy bien diseñada para que en reposo su viscosidad sea alta, por encima de los 2600 centipoises (cp) (aproximadamente 120 KU), y que en el momento de aplicación genere un descenso de la viscosidad para promover una buena nivelación, una textura homogénea, un salpique bajo o nulo etc.
La viscosidad no está sujeta a ninguna evaluación o parámetro normativo dentro de la NTC 1335, se dice que la relación de viscosidad es un acuerdo entre las partes, es decir es una libre elección entre el productor y su objetivo de mercado, sin embargo el control de la viscosidad si es un indicativo de calidad de producto y se suele tenerse una percepción errónea de lo que es una pintura viscosa (espesa).

Tamaño de Molienda:

El tamaño de molienda tiene en consideración el tamaño medio de las partículas sólidas en la dispersión del producto, también tiene en cuenta las partículas que han sufrido un proceso de floculación por falta de estabilización de la dispersión sólida, los flóculos se caracterizan por formar una agregación de varias partículas discretas incrementando el tamaño neto. El tamaño de molienda es una característica crucial para mejorar los aspectos de lavabilidad, textura y poder de cubrimiento de la pintura, si la distribución de la dispersión es irregular en cuanto a formas pero homogénea en cuanto a que no conformen flóculos se obtendrá una pintura con buenas propiedades de aplicación, sin embargo si la textura es rugosa y se evidencia formación de flóculos, la pintura presentará problemas de lavabilidad ya que en las zonas rugosas se acumula la suciedad haciendo muy complicada la labor de quitar las manchas sin estropear la totalidad de la pintura. Los valores de molienda se evalúan en lo que se conoce como piedra Hegman, es un dispositivo calibrado para evaluar de forma cualitativa el tamaño de la dispersión. Los valores adscritos en la normatividad colombiana son: molienda 3 Hegman para tipo 3 (no se admiten partículas o flóculos por encima de las 62 micras de tamaño), molienda 4 para vinilo tipo 2, 1 y especial para exterior (no se admiten partículas o flóculos por encima de las 50 micras).

Ph:

El pH es una característica crucial en la estabilidad de las pinturas acuosas, la pintura es un sistema disperso estabilizado donde muchas de las materias primas de la formulación son susceptibles a cambios del pH, como consecuencia de esto las materias primas pueden dejar de tener actividad, algunos de los problemas que se puede presentar por el descontrol del valor de pH en la formulación son:

  • Proliferación microbiológica y putrefacción del producto
  • Sedimentación de las cargas sólidas por desactivación de los espesantes
  • Formación de sinéresis por inmiscibilidad etc.

Es de suma importancia mantener los valores de pH en el intervalo de estabilidad de las materias primas que conforman la formulación de una pintura acuosa, los valores o intervalos de referencia son: 8-9.3 pH.

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