INDICE GENERAL Pg.

RESUMEN. 1

INTRODUCCION 2

CAPITULO I OBTENCION DE LA RESINA ALQUIDALICA. 41.1 Antecedentes 51.2 Fabricacin.. 61.3 Clasificacin 71.4 Resinas alquidlicas para los esmaltes corrugados. 81.5 Formulacin de la resina alquidlica.. 91.6 Obtencin de la resina en el laboratorio. 141.7 Evaluacin de la resina............... 181.8 Anlisis realizados para el seguimiento de la reaccin.............. 191.9 Reformulacin de la resina. 251.10 Obtencin de la resina a nivel industrial.. 27

CAPITULO II OBTENCION DEL ESMALTE DE ACABADO CORRUGADO... 352.1 Acciones bsicas de los recubrimientos... 382.2 Propiedades en un recubrimiento. 392.3 Seleccin del sistema de recubrimientos. 412.4 Aspectos a considerar.. 432.5 Formulacin del esmalte.. 442.6 Fabricacin del esmalte a nivel laboratorio. 492.7 Obtencin del esmalte a nivel industrial. 53

CAPITULO III TRATAMIENTOS DE SUPERFICIE Y METODOS DE APLICACIN......................... 593.1 Principales mtodos de preparacin de superficie... 603.2 Especificaciones generales para la preparacin de superficie.. 693.3 Superficies previamente recubiertas................. 703.4 Mtodos para la aplicacin de un recubrimiento. 70

3.5 Aplicacin del esmalte de acabado corrugado.. 79

CAPITULO IV ASPECTOS ECONOMICOS.............................. 824.1 Costos de fabricacin de la resina alquidlica. 834.2 Costos de fabricacin del esmalte de acabado corrugado 844.3 Costos varios... 86

CONCLUSIONES 87BIBLIOGRAFIA. 89

_____________________________________________________ AGRADECIMIENTOS

A Dios y a mis padres a quienes todo debo Al Instituto Politcnico Nacional por haberme dado la oportunidad de ser parte de esta gran institucin acadmica A la Escuela Superior de Ingeniera Qumica E Industrias Extractivas por la formacin acadmica y profesional recibida En especial al Ingeniero Moiss Villafranca por su ayuda, consejos y empeo para que este proyecto se llevara a cabo

RESUMEN El objetivo principal de este trabajo, es el desarrollar un esmalte de acabado corrugado, partiendo de una resina alquidlica modificada, con el propsito de ofrecer una alternativa ms a los usuarios de pinturas.

En el capitulo I, se describe el desarrollo para la elaboracin de la resina alquidlica que debe ser adecuada para un esmalte de acabado corrugado. Se inicia con una frmula tentativa y materia prima necesaria para su obtencin a nivel laboratorio, definiendo las condiciones de proceso, mtodos para realizar los anlisis de control durante la reaccin, especificaciones finales y evaluacin del desempeo de la resina. Una vez definido lo anterior, se procede a llevar la produccin de la resina a nivel industrial, dando una idea general del equipo y servicios adecuados para su fabricacin. El capitulo II describe un panorama general de las pinturas y recubrimientos, incluyendo su clasificacin, criterios para su seleccin y aspectos generales que deben cubrir. Se plantea una frmula tentativa para la pintura de acabado corrugado, elaborndola a nivel laboratorio y realizando las modificaciones convenientes, tanto de materia prima como de variables de control de proceso, as como la determinacin de sus caractersticas finales. Una vez definido todo el proceso en el laboratorio, se procede a llevar la produccin del esmalte de acabado corrugado a nivel industrial, dando una idea bsica del equipo y servicios requeridos para su fabricacin.

El capitulo III trata los diferentes mtodos para preparar una superficie a recubrir, mencionando los procedimientos qumicos y fsicos disponibles, as como los mtodos de aplicacin, los cuales van desde el uso de una simple brocha, hasta el uso de un sistema de aspersin de alta presin.

Por ltimo en el capitulo IV se realiza un anlisis del costo de fabricacin. tanto de la resina alquidlica, como del esmalte de acabado corrugado, tomando como referencia los factores promedio de costos de fabricacin de pintura base solvente de la empresa Sherwin Williams, y costos varios como son, envasado, etiquetado, utilidad que se requiera generar y transportacin, dando as una idea general del costo total de una cubeta de 19 litros de pintura.

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INTRODUCCION En la actualidad el mercado de pinturas y recubrimientos base solvente sigue creciendo, sobre todo los formulados con un alto contenido de slidos. La demanda por nuevos productos o nuevas alternativas para los usuarios, ha obligado a las empresas fabricantes a desarrollar o poner en prctica nuevas tecnologas as como entablar una competencia comercial para acaparar el mercado, si no en su totalidad si en un porcentaje mayor.

Una manera de permanecer vigente en el gusto de los clientes, es ofreciendo una diversidad de productos, que lleguen a superar a los de la competencia, tanto funcional como econmicamente.

La idea de desarrollar un esmalte de acabado corrugado, es la de tener en la compaa Sherwin Williams una opcin, que no slo cumpla con proteger, recubrir y proporcionar color a una superficie, sino tambin aporte una apariencia decorativa, rstica, con una adherencia y resistencia al impacto mayores que los esmaltes domsticos convencionales. Se sabe actualmente que los esmaltes de este tipo tienen muchos problemas, ya que el corrugado que se obtiene en la mayora de los casos no se logra apreciar o es muy malo (en adherencia, dureza, brillo, etc.) y debido a esto, si se ofrece un producto que supere los inconvenientes mencionados, la probabilidad de ingresar al gusto de los consumidores es casi seguro.

Aunque la empresa Sherwin Williams es 100% fabricante de pinturas y no de resinas, cuenta con un rea destinada al desarrollo y produccin de stas, principalmente del tipo alquidlico, por lo que el presente trabajo incluye la fabricacin de la misma, definiendo desde la materia prima que ser utilizada, condiciones de proceso, mtodos para realizar los anlisis de control durante la reaccin, especificaciones finales y evaluacin del desempeo de la resina en la elaboracin del esmalte corrugado.

Antes de la descripcin del procedimiento de elaboracin del esmalte, se da un panorama general de las pinturas o recubrimientos, incluyendo su clasificacin, criterios para su seleccin y aspectos diversos que deben cumplir. Despus se plantea una frmula tentativa para la pintura requerida (esmalte de acabado corrugado), elaborndola a nivel laboratorio y realizando las modificaciones convenientes, tanto de materia prima como de variables para el control del proceso. Una vez definido todo el

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procedimiento en el laboratorio, se lleva la produccin del recubrimiento a nivel industrial, dando una idea bsica del equipo y servicios requeridos para su fabricacin.

Una vez obtenido el esmalte y previo a su uso, es muy importante conocer los diferentes mtodos para preparar la superficie a recubrir, los tratamientos qumicos y fsicos disponibles, as como los mtodos de aplicacin, los cuales van desde la utilizacin de una simple brocha, hasta sistemas de aspersin de alta presin. Como parte complementaria del trabajo se da una idea bsica del costo de fabricacin, tanto de la resina alquidlica, como del esmalte de acabado corrugado. Los clculos fueron realizados tomando como referencia los factores promedio de costos de fabricacin de pintura base solvente de la empresa Sherwin Williams as como costos varios, principalmente envasado, etiquetado, utilidad que se requiere generar y transportacin, obteniendo as el costo total de una cubeta de 19 litros de pintura.

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CAPITULO I

OBTENCION DE LA RESINA ALQUIDALICA

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1.1 ANTECEDENTES

Las llamadas resinas alquidlicas, se conocen tambin con el nombre de resinas alcdicas, alqudicas, alkidalicas, alquid, etc. Siendo todos stos trminos derivaciones fonticas del trmino ALCID, con el que Kienle design a ste tipo de compuestos. El nombre proviene de las palabras en ingls Alcohol y Acid, de las cuales Kienle tom las silabas AL del alcohol y CID del cido.La primera mencin de este tipo de reaccin se atribuye a J. Jacobo Berzelius en 1847 que obtuvo un compuesto resinoso a base de propanotriol y un cido dicarboxlico. Durante el primer tercio del siglo veinte, la General Electric desarroll las primeras resinas alquidlicas comerciales bajo el nombre de glyptales, y en 1927 Kienle di el paso definitivo al modificar las resinas alquidlicas puras con aceites secantes. Finalmente en 1939 Kenneth Allen Earhart y Benjamn Rabin de los laboratorios Devoe and Reynolds Co. Inc. solicitaron la patente americana de un Proceso para la Formacin de Polisteres la cual fue concedida en enero de 1943 y que constituye lo que actualmente conocemos con el nombre de proceso con disolventes para la manufactura de resinas alquidlicas. A partir de entonces el crecimiento de la produccin mundial de resinas alquidlicas ha sido tremendo. En Mxico hay varias compaas que se dedican exclusivamente a la manufactura y venta de resinas de varios tipos, y las fbricas ms importantes de pinturas tienen sus plantas de fabricacin de resinas para uso propio. Las resinas alquidlicas son productos resinosos, formados por la reaccin de cidos orgnicos polibsicos (llamados policidos) con un alcohol polihidrico (llamado poliol). En trminos generales, esta reaccin de esterificacin es del tipo polister, y la caracterstica que distingue a los alquidles de otros poliesteres es la presencia de monoacidos (comnmente cidos grasos), como una parte de su composicin. Un alquidal esta clasificado como un polmero formado por la unin qumica de muchas pequeas molculas. La reaccin de formacin del alquidal es tambin llamada de condensacin, ya que se obtiene agua como subproducto y la resina ser un polmero de condensacin.

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En la prctica se ha demostrado que la mejor y ms barata reaccin para la obtencin de estas resinas se logra esterificando glicerina o pentaeritritol con anhdrido ftlico y reduciendo su reactividad con cidos grasos (que son monorreactivos), puesto que el grado y forma de polimerizacin depende de los grupos funcionales reactivos. El producto es lo que se llama resina alquidlica, y es el tipo universalmente usado en la industria de las pinturas. Como los cidos grasos son caros, se prefiere utilizar aceites (secante, semisecante y no secante) como agente modificante, ya que de estos se obtienen los cidos grasos. 1.2 FABRICACION Estas poliesterificaciones se pueden llevar a cabo en equipos muy poco especializados, en realidad cualquier reactor con agitacin y una fuente trmica es suficiente para fabricar una resina alquidlica. La polimerizacin depende mucho de la homogeneidad y del modo de calentar, por lo que, si tericamente son muy sencillas de manufacturar, en la prctica y para obtener productos de buena calidad, es necesario contar con un equipo que rena un mnimo de caractersticas (Seccin 1.6). Para comprender mejor el mtodo de fabricacin, se har mencin del equipo necesario para la fabricacin de estas resinas y aunque sea someramente, se explicar el modo de disear la frmula del producto requerido. Es necesario saber ante todo el uso a que se destinar, y a partir de este dato bsico se fijan los porcentajes de anhdrido ftlico y del aceite modificante. La resina alquidlica se obtiene por reaccin en dos etapas, primero se obtiene el monoglicrido y esta primera etapa se lleva a cabo por medio de calor y agitacin entre el aceite modificante y el polialcohol, y para acelerar el proceso se adiciona un catalizador (sales orgnicas de metales). La formacin del monoglicerido es necesaria porque el anhdrido ftlico es insoluble en la mayora de los aceites y si empieza la reaccin con todos los materiales juntos podra dejar el aceite libre, formndose dos fases. Los vehculos alqudicos generalmente son de muy altas viscosidades, lo cual permite agregar una considerable cantidad de solvente o reductor como pueden ser aromina, tolueno, xileno, nafta, acetona, alcoholes, etc., abaratndose as el costo del recubrimiento final.

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1.3 CLASIFICACION Las resinas alquidlicas se pueden clasificar, de acuerdo con su longitud (cantidad de aceite), o de acuerdo con sus modificaciones. Clasificndolas por la longitud normalmente se tienen cuatro grupos de acuerdo con la cantidad de aceite, la cual se presenta en la siguiente tabla: Tabla 1. Clasificacin y composicin de las resinas alquidlicas

Clasificacin % aceite %anhdrido ftlico % Poliol Larga 70 20 10 Media 54 30 16 Corta 42 40 18 Muy corta 26 50 24 Las resinas alquidales del tipo largo son de baja viscosidad, baja acidez y normalmente se usan con un gran contenido de slidos en disolventes baratos, del tipo alifticos; son poco resistentes a la abrasin, a los cidos y lcalis, tienen buena resistencia al agua y su secado es lento pero uniforme en toda la pelcula. Las resinas del tipo medio son las ms usadas en acabados finos de secado al aire, su acidez es regular y brochean bastante bien; tienen extensa aplicacin en acabados estructurales de acero, pinturas marinas, esmaltes arquitectnicos para interiores y exteriores etc. Las alquidales del tipo corto son muy usados en acabados de horneo, cuando se combinan con urea-formaldehdo (UF) o melamina-formaldehdo (MF), dan muy buena flexibilidad; se pueden modificar con alguna resina maleica o fnolica con el objeto de incrementar su dureza y su resistencia al exterior. Estos productos generalmente van horneados o curados a altas temperaturas para dar acabados brillantes en tintas y recubrimientos para artes grficas, electrodomsticos, acabados industriales y esmaltes de acabado corrugado que es el tema de este trabajo. Las resinas alquidlicas muy cortas son muy poco usadas, tienen alta viscosidad y acidez, se usan siempre en acabados de horneo, su secado al aire es rpido al tacto, pero lento para endurecer y para disolverlas hay que usar solventes cclicos de alto poder disolvente.

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1.4 RESINAS ALQUIDALICAS PARA LOS ESMALTES DE ACABADO CORRUGADO Los acabados corrugados se originaron como un problema o defecto cuando al aplicar acabados de secado rpido, stos resultaban ligeramente ms gruesos y en consecuencia al secar se presentaban con una superficie irregular en lugar de ser lisa y tersa. Esta situacin fue particularmente observada en recubrimientos oleoresinosos aplicados en reas expuestas al calor que se dejaban secar durante toda la noche; las irregularidades presentes en la superficie causaron tal efecto que se busc repetir o reproducir uniformemente el acabado rugoso y un nuevo recubrimiento haba nacido. Los acabados corrugados pueden tener una gran variedad de dibujos, pero el ms popular es aquel que resulta pequeo y algo opaco, el cual se usa en mquinas de escribir, perforadoras, bsculas etc. El corrugado se origina por la formacin de lneas superficiales sobre el recubrimiento que ha sido aplicado grueso, y la subsiguiente distorsin de la piel o superficie. Es importante mencionar que estos recubrimientos deben ser curados en un horno a temperaturas que oscilan entre 120 y 150C. Han existido intentos de producir esmaltes corrugados de secado al aire, pero hasta ahora no han tenido xito. En el presente existe una mayor variedad de acabados corrugados, aqullos basados en barnices oleoresinosos, los basados en modificaciones especiales de alquidales ftlicos y aqullos que usan resinas vinlicas. En general los barnices y esmaltes de acabados corrugados contienen aceite de tung y son modificados con alguna resina fenlica. Los barnices ms cortos producen ms brillo y corrugados o dibujos ms largos y definidos; los alquidales de longitud ms corta pueden ser usados sin peligro de formacin de ojos de pescado, que son como lunares brillantes en la superficie del recubrimiento donde el corrugado no se forma. Los barnices de 30 a 35% de longitud de aceite, producen pequeos dibujos de corrugado, son aptos para un secado rpido, y endurecen un poco ms. Una combinacin 1:1 de aceite de tung y aceite de linaza es una excelente opcin para estos sistemas o la combinacin 4:1 de tung y linaza tambin es buena opcin. Un dibujo muy largo en el corrugado no es muy popular actualmente pero estos pueden ser producidos usando en el sistema slo aceite de tung,

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aunque el recubrimiento quedara muy blando y tardara ms tiempo en endurecer. Se debe tener mucho cuidado en el uso de estos aceites ya que si se usa solo aceite de linaza, este tiende a polimerizar muy rpido a temperaturas cercanas a 205C. La mayora de los corrugados largos pueden ser obtenidos por adicin de aceite de linaza o tung cuando se est fabricando el esmalte o cuando la resina ya est fra. Los alquidales para acabados corrugados pueden ser reducidos a un 50 o 60% de slidos con mezclas de solventes en combinaciones tales como 20% gas nafta, 40% xilol y 40% tolueno. El gas nafta debe ser adicionado a 200C, seguido de los dems; la viscosidad es recomendable obtenerla en valores de H-J (Comparativo de viscosidades en serie Gardner) a un 50% de slidos, aunque en algunos casos la viscosidad puede incrementarse dependiendo de la resina que se obtenga, o de los solventes que se usen en la reduccin del mismo. Por lo tanto, tomando en cuenta todas las recomendaciones mencionadas anteriormente, en la obtencin de esmaltes de acabado corrugado, es conveniente partir de un alquidal del tipo corto de longitud, usando una mezcla de aceite de tung y linaza en proporcin 1:1, usar anhdrido ftlico como policido y glicerina como poliol, formando primero el monoglicerido y posteriormente la resina por poliesterificacin, teniendo en cuenta la observacin de mantener la policondensacin por debajo de 205C. 1.5 FORMULACION DE LA RESINA ALQUIDALICA Tomando como punto de partida los parmetros mencionados anteriormente (seccin 1.4), la formulacin propuesta es la siguiente: Tabla 2. Formulacin de la resina alquidlica

Materia prima % Aceite de tung 20.0

Aceite de linaza 20.0 Glicerina 33.5

Anhdrido ftlico 22.5 Resina fenlica 4.0

100.0

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Para la formacin de la alcohlisis, o sea la formacin del monoglicrido, se utiliza hidrxido de litio monohidratado como catalizador, el cual se adiciona a 200C y se mantiene esta condicin de temperatura durante 30 minutos para asegurar la homogeneizacin del sistema, las especificaciones requeridas para el alquidal son las siguientes: Tabla 3. Especificaciones de la resina alquidlica.

Propiedad Especificacin Viscosidad (Gardner) T V Nmero cido(mgKOH/g) 18 22 Color (Gardner) 8 9 Curado (segundos) 25 30 Contenido de slidos(%NV)* 49 51 *En mezcla 1:1 tolueno-xilol

A continuacin se mencionan las caractersticas generales de las materias primas a usar en esta formulacin.

Aceite de Tung o China El aceite de tung es altamente insaturado, se comporta como un lquido a temperatura ambiente, tiene un ndice de refraccin alto y una viscosidad considerablemente alta, ms que el aceite de linaza. Este aceite es del tipo secante con propiedades especiales, las cuales lo hacen el preferido para ciertos usos que requieran secado rpido. Prcticamente todo el aceite de tung es utilizado en barnices, esmaltes y otros productos de secado rpido.

Aceite de linaza Este es un aceite de bajo punto de ebullicin, ligeramente menos viscoso que la mayora de los aceites vegetales, con un alto ndice de yodo, lo que refleja el alto grado de insaturacin de sus radicales cidos; esta insaturacin reacciona rpidamente con oxigeno cuando es expuesto al aire en pelculas delgadas o cuando se burbujea aire a temperaturas elevadas, adems de que polimeriza aumentando su viscosidad cuando es calentado; el resultado de estas reacciones hacen del aceite de linaza uno de los ms

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usados en la manufactura de pinturas y productos relacionados con los recubrimientos. Tabla 4. Composicin tpica de los aceites de linaza y tung

Caractersticas linaza tung ndice de saponificacin,(mgKOH/g) 189.5 190 ndice de Yodo,(cg I2/g) 197.5 163 Densidad (Kg./L) 0.930 0.939 Acidos grasos saturados Palmitico (C16) 6.6 2.8 Esterico (C18) 2.9 1.8 Acidos grasos insaturados Oleico (C18:1)* 14.5 5.8 Linoleico (C18:2)* 15.4 6.5 Linolenico (C18:3)* 60.6 trazas

* El nmero que aparece despus de los dos puntos Fuente: Eckey E.W. 1954 corresponde a la cantidad de dobles enlaces presentes.

Anhidrido ftlico

Tabla 5. Propiedades del anhdrido ftlico.

CAS. Chemical Abstracts Series

Peso molecular 148.12 Formula condensada C8H4O3 Composicin C:64.87%,H:2.72%,O:32.41% Nombre qumico 1,3-Isobenzofurandiona. Nmero de registro CAS* 85-44-9 Punto de cristalizacinC 130.8 Punto de ebullicinC 284.5

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Slido de olor caracterstico, de color blanco y su presentacin comercial es en forma de pequeas escamas, normalmente los productores lo empacan en sacos de 25 kilogramos.

Glicerina CH2 - OH CH - OH CH2 - OH Tabla 6. Propiedades de la glicerina

Peso molecular 92.09 Formula condensada C3H8O3 Nombre qumico 1,2,3-Propano Triol Nmero de registro CAS* 56-81-5 Punto de ebullicin 290 C.

Liquido transparente sin olor, de alta viscosidad, miscible con agua y alcohol e insoluble en benceno y cloroformo.

Tolueno y Xileno Los disolventes del petrleo constituyen un grupo de compuestos muy puros del tipo aromtico o cclico. Son obtenidos normalmente por destilacin de fracciones especiales del petrleo. El tolueno y el xileno son dos de los principales de este grupo de disolventes, y sus propiedades se describen en la siguiente tabla:

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Tabla 7. Propiedades fisicoqumicas del tolueno y xileno Nombre comercial Tolueno Xileno Nombre comn Toluol Xilol Nombre qumico Metil benceno Dimetil benceno Sinnimos Metil benzol Metil tolueno Formula condensada C7H8 C8H10 Familia qumica Hidro. aromtico Hidro. aromtico No.de registro CAS 108-88-3 1330-20-7 Punto de ebullicin (760 mmHg) C

110.4

138.5

Peso especifico(25C) 0.865 0.866 Presin de vapor (mmHg/25C)

22

6.72

VOC(lb/gal) * 7.21 7.22 Solubilidad en agua Insoluble Insoluble Apariencia Lquido Lquido Olor Caracterstico Caracterstico * VOC = Contenido de Voltiles Orgnicos

Resina fenlica.

La modificacin de alquidales con resinas fenlicas est basada prcticamente en la experiencia, esto es particularmente porque la estructura exacta de la mayora de las resinas fenlicas no es totalmente conocida o definida con certeza, y particularmente porque la reaccin de la resina fenlica con el alquidal tampoco es totalmente comprendida. Usualmente, la modificacin del alquidal con resina fenlica se realiza con cantidades que van desde un 5% que es el ms comn hasta un 20%, que sera el extremo. Presumiblemente la resina fenlica contribuye a terminar o enlazar los grupos funcionales reactivos presentes an en el alquidal. Dependiendo del porcentaje de la resina fenlica para la modificacin, sta ayudar a mejorar la resistencia al agua, y a soluciones acuosas (alcalinas o cidas).

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1.6 OBTENCION DE LA RESINA EN EL LABORATORIO En la figura 1, se presenta el montaje del equipo requerido para sintetizar la resina alquidlica a escala de laboratorio, el cual consta de: 1. Reactor de acero inoxidable de 6 kg. 2. Tapa para el reactor con cinco orificios roscados, distribuidos de

la siguiente manera. a) Condensador de vapores. b) Termmetro y toma de muestra. c) Termopozo para sensor de temperatura. d) Agitador. e) Entrada de solvente de reflujo. 3. Conexin de vidrio (codo de 90 ). 4. Refrigerante de vidrio de 30 cm. 5. Matraz kitasato de 250 ml de vidrio. 6. Muestreador de acero inoxidable. 7. Moto variador de velocidad para el agitador. 8. Controlador indicador y registrador de temperatura. 9. Resistencias elctricas para el reactor. Procedimiento general A temperatura ambiente adicionar al reactor el o los aceites, el

polialcohol, y con agitacin calentar a 200 C. En 200 C, adicionar catalizador y mantener 30 minutos. Calentar a 240 C, mantener 45 minutos para formacin del

monoglicrido, lo que se comprueba por disolucin 1:3 en metanol y debe dar una solucin totalmente clara. Si la solucin anterior resulta turbia, mantener otros 15 minutos o adicionar un poco ms de catalizador.

Una vez obtenido el monoglicerido, enfriar a 120 C. En 120 C adicionar el poli cido y calentar a 180 C. En 180 C mantener 90 minutos, con el objeto de permitir una

evaporacin lenta del agua formada en la esterificacin, y con esto evitar que se forme espuma, la que puede provocar un posible derrame en el reactor.

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Figura1. Vista fotogrfica de un montaje a nivel laboratorio del

equipo necesario para obtener una resina alquidlica.

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Calentar a 205 C y comenzar a muestrear desde 190 C, para ir monitoreando el avance de la reaccin (ver nota ms abajo).

En 205 C mantener hasta que la resina se encuentre dentro de

especificaciones. Una vez que la resina se encuentre dentro de especificaciones, empezar a

enfriar y comenzar a adicionar el xilol. Cuando la temperatura est por debajo de 160 C adicionar el tolueno.

Una vez ajustado el lote de resina vaciar a un recipiente limpio filtrando a

travs de una malla del nmero 100, con el objeto de eliminar todas las partculas indeseables.

En la siguiente pgina (PRUEBA-1) se muestra un formato, para realizar las anotaciones convenientes durante el seguimiento real de un de lote de resina procesado en el laboratorio. Se anotan tiempos de proceso y sobre todo algo que es muy importante son los resultados del anlisis realizado en la serie de muestras durante la etapa de poliesterificacin, adems el rendimiento real y la cantidad de agua obtenida. Durante la etapa de policondensacin se realiza el muestreo para determinar cuatro variables a seguir, que son: viscosidad, nmero cido, slidos en peso y tiempo de curado. Estas cuatro propiedades se determinan por medio de procedimientos normalizados, como el que se muestra en el siguiente formato

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FORMATO PARA PRUEBAS DE OBTENCION DE RESINA ALQUIDAL PRUEBA-1 Tipo Alquidal modificado Objetivo.- Obtener un alquidal modificado, para esmaltes corrugados, y definir las condiciones y tiempos de proceso. _

Materia prima % Aceite de linaza 20.0 ESPECIFICACIONES Aceite de tung 20.0 Viscosidad (Gardner) T V Glicerina 22.5 Nmero cido(mgKOH/g) 18 22 Anhdrido ftlico 33.5 Color (Gardner) 8 9 Resina fenlica 4.0 Curado (segundos) 25 30 Catalizador 0.02 Contenido de slidos(%NV)* 49 51 TOTAL 100.0

*En mezcla 1:1 tolueno-xilol

HORA TC OBSERVACIONES

07:00 25 En reactor limpio adicionar aceite de linaza y de tung. Calentar a 200 C.

08:50 200 Adicionar catalizador(Hidrxido de Litio) y mantener 30 minutos 09:20 200 Calentar a 245 C 10:00 245 Mantener 45 minutos, para alcoholisis. 10:45 245 Alcoholisis positiva, enfriar a 120 C. 11:00 120 Se adiciona Anhdrido .ftlico y resina fenlica. Calentar a 180C. 12:30 180 Mantener una hora. 13.30 180 Calentar a 205C.

14.00 205 No. Muestra %NV VISCOSIDAD GARDNER

CURADO (segundos)

No.Acido mgKOH/g

COLOR GARDNER

15.00 205 1 50 Q - R 65 48.5 6 - 7 16:00 205 2 50 S 34 31.0 6 - 7 16:15 205 3 50 U - V 32 29.8 6 7 16:30 205 4 50 V 31 27.0 6 7 16.40 205 5 - - 30 - - 16:45 205 Descargar.

AJUSTE FINAL 50 V 27 22.7 8 - 9

Cantidad de agua extrada = 155 ml OBSERVACIONES.- A esta resina se le realizaron todas las pruebas mencionadas anteriormente, pasando la de estabilidad y de funcionalidad, pero la de dureza qued ligeramente baja. Se planea incrementar la cantidad de aceite de tung y bajar la de linaza.

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1.7 EVALUACION DE LA RESINA A continuacin se describen las pruebas que se realizan a la resina alquidlica despus de haber sido obtenida.

Estabilidad Para determinar la estabilidad de la resina, la cual puede llegar a estar expuesta a temperaturas relativamente altas (40C) durante tiempos prolongados de almacenaje, se trata de reproducir las condiciones antes mencionadas en el laboratorio, sometiendo una muestra de 250 ml en un horno a 75 C durante una semana (no se tiene el equivalente de tiempo real en campo). Se va analizando la muestra cada 24 horas, la cual no debe tener alguna diferencia en comparacin con sus propiedades iniciales. Algo importante de mencionar es que si la resina sufre durante la prueba un incremento de viscosidad o presencia de geles, esto indica que la resina es muy inestable y tiene que ser reformulada. Si las propiedades de la resina permanecen inalterables esta se aprueba. La formacin de geles en esta prueba, significa que la polimerizacin se reactiv durante la exposicin a la temperatura de prueba, formndose un polmero de alto peso molecular y altamente entrecruzado e inestable.

Funcionalidad

Aqu se determina si la resina sirve para lo que fue diseada, realizando pruebas de corrugamiento, las cuales son las siguientes: Se toma una muestra de 100 g de resina, se le adicionan 15 g de secante de cobalto y se agita hasta formar una mezcla homognea, con esta mezcla hacer lo siguiente:

a) Realizar una aplicacin en vidrio a cinco milsimas de

pulgada y dejar orear por 5 minutos. b) Realizar una aplicacin por aspersin en una lamina de

acero al carbono de 10x25 cm a 3 manos y orear por 5 minutos.

c) Hornear ambas muestras durante 15 minutos a 150 C.

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Sacar las muestras del horno, dejarlas enfriar, y se notar el corrugado en la superficie de las aplicaciones. En caso de que la superficie quedara lisa, incrementar hasta un 25% la cantidad de secante y repetir la prueba, en caso de que nuevamente fuera negativo el resultado, se deber reformular la resina.

Dureza

Para este tipo de productos la dureza va ligada directamente con el uso que le dar el cliente, normalmente las piezas que son pintadas con esmaltes corrugados, despus del horneo se dejan enfriar e inmediatamente son estibadas unas sobre de otras, el esmalte debe ser capaz de resistir el impacto y no sufrir deformacin alguna en el dibujo. En laboratorio se recubren algunas piezas del cliente y se someten a impactos entre ellas, tomando nota de la resistencia del recubrimiento y mejorndolo prueba a prueba, ya sea con aditivos o reformulando la resina.

1.8 ANALISIS REALIZADOS PARA EL SEGUIMIENTO DE LA REACCION A continuacin se indican los mtodos usados para la evaluacin de la resina, los cuales han sido aplicados desde que se inicio la elaboracin de este tipo de resinas en la empresa, siendo redactados tomando en cuenta como base mtodos de prueba normalizados por ASTM (American Society For Testing and Materials) modificados de acuerdo a las necesidades de cada producto. Los mtodos se describen en las pginas 20 a 24.

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METODO 1

INDICE DE ACIDEZ O NUMERO ACIDO

OBJETIVO: Determinar la acidez presente en una muestra, al neutralizarla con una solucin de hidrxido de potasio. EQUIPO Y MATERIAL Bscula con precisin de 0.01 g. Matraz Erlenmeyer de 250 ml. Bureta graduada de 50 ml. Indicador de fenolftaleina al 0.1 %. Solucin de hidrxido de potasio (0.15 N o 1N). Xilol. PROCEDIMIENTO 1. Pesar en un matraz de 1 a 2 grs. de muestra y diluirla con 45 ml de xilol. 2. Adicionar de 5 a 7 gotas de indicador de fenolftaleina y agitar la

muestra. 3. Titular con solucin de hidrxido de potasio (0.15 N o 1N) hasta

obtener el vire de incolora a violeta. 4. Formula para calcular el nmero cido NA = __V N E__ (Wm)(%NV) Donde: NA = Nmero cido en mg KOH/g. V = Volumen de solucin de KOH gastados al titular. N = Normalidad de la solucin de KOH. E = Peso equivalente del KOH Wm = Peso de la muestra de resina. %NV = Contenido de slidos en la resina. Nota.- El nmero cido expresa los miligramos de KOH necesarios para neutralizar un gramo de muestra. Reporte.- El valor del nmero cido determinado, ser reportado en el taln de pruebas.

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METODO 2

VISCOSIDAD GARDNER

OBJETIVO: Determinar la viscosidad Gardner de un lquido o cualquier semilquido. EQUIPO Y MATERIAL Serie de estndares Gardner para viscosidad con bao Mara. Tubo Gardner (Class V-10.75) para la muestra con tapn de corcho. Termmetro metlico con cartula de 0 100C. PROCEDIMIENTO 1. Vaciar la muestra a evaluar en el tubo Gardner, aforar hasta la raya

inferior marcada en el tubo y sellarlo hermticamente con el tapn de corcho, procurando dejar el espacio de la burbuja de aire indicado en el tubo.

2. Colocar el tubo con la muestra en el bao Mara, procurando que: -El nivel del agua del bao sea superior al nivel del lquido dentro de los tubos (muestra y estndar). -La temperatura del bao Mara debe ser de 25C. 3. En estas condiciones dejar la muestra durante 10 minutos. 4. Tomar el tubo con muestra a evaluar e invertirlo completamente,

observar la velocidad con que la burbuja de aire sube y empezar a realizar la comparacin visual con los tubos de viscosidad estndar, hasta que se encuentre un patrn en que la velocidad de ambas burbujas coincidan al subir y la letra de ese estndar ser la viscosidad Gardner.

Nota: Comparando la velocidad a la que sube la burbuja de aire en los tubos estndar, estos tienen asignados letras que van desde la ms rpida (A) hasta la ms lenta (Z). Reporte: La lectura de la letra determinada ser reportada en el taln de pruebas.

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METODO 3

SLIDOS EN PESO

OBJETIVO: Determinar el contenido de slidos de una resina o barniz. EQUIPO Y MATERIAL Balanza analtica con precisin de 0.001 g. Charolas de aluminio de 20 ml. Parrilla de calentamiento. Horno elctrico. Muestra a evaluar. Desecador. PROCEDIMIENTO 1. Identificar 2 charolas de aluminio y colocarlas en la parrilla de

calentamiento (200C) durante un minuto para eliminar la humedad, retirarlas y dejarlas enfriar.

2. En la balanza, pesar por separado cada charola y de cada una se obtiene el peso (W1).

3. En cada charola, pesar 1 +/- 0.2 g de muestra a evaluar (W2). 4. Despus de haber pesado la muestra, adicionar aproximadamente 1 ml

de tolueno, con el fin de extender la pelcula y ayudar a la evaporacin. 5. Efectuar el secado de las muestras colocndolas en el horno

previamente calentado a 120 +/- 5C durante 60 minutos. 6. Sacar las charolas con muestra seca del horno, dejar enfriar en un

desecador y posteriormente pesarlas (W3). Clculo: %NV = _(_W3 - W1_)_ x 100 ( W2 - W1) Nota: %NV es el contenido de material no voltil o slidos en peso Reporte: El valor determinado de slidos en peso deber ser reportado en el taln de pruebas

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METODO 4

CURADO DE UNA RESINA ALQUIDALICA

OBJETIVO: Determinar el tiempo de curado de una resina alquidlica. EQUIPO Y MATERIAL Placa de cura con control de temperatura automtico. Termmetro de mercurio de 0 400C. Clavo de 2.54 cm. Cronmetro. PROCEDIMIENTO 1. Limpiar perfectamente la superficie de la placa, asegurarse de exista

buena iluminacin y checar que el control de temperatura est a 200C. 2. Con la punta del clavo, tomar una muestra pequea de la resina a

evaluar y extender suavemente de izquierda a derecha sobre la superficie de la placa y al mismo tiempo arrancar el cronmetro.

3. En cuanto se aprecie un rayado sobre la superficie de la pelcula de resina extendida, inmediatamente detener el cronmetro.

4. Tomar la lectura del cronmetro y ste ser el tiempo de curado. Nota: Es importante limpiar perfectamente la superficie de la placa antes de la prueba, para esto se recomienda tener a la mano un trapo suave y limpio humectado con nafta o tolueno, o algn abrasivo para pulir la superficie. Reporte: El tiempo de curado ser reportado en la hoja de control de proceso durante la elaboracin de una resina.

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METODO 5

COLOR GARDNER OBJETIVO: Determinar el color de un liquido por comparacin con un estndar de color Gardner. EQUIPO Y MATERIAL Comparador de color Gardner (CL-CG-6726) con o sin lmpara. Tubo Gardner (Class V-10.75) para muestra y tapn de corcho. PROCEDIMIENTO 1. Vaciar la muestra a evaluar en el tubo Gardner, aforar hasta la raya

inferior y sellarlo hermticamente con el tapn de corcho. 2. Encender la lmpara que tiene el comparador en la parte posterior o si

no tiene, colocar el comparador en un lugar con buena iluminacin. 3. Introducir el tubo con muestra entre los estndares de color, realizar una

comparacin visual hasta que el color de la muestra sea lo ms cercano a un estndar y ese ser su color Gardner.

Nota: Cuando las muestras a evaluar lleguen a tener una tonalidad diferente a los estndares o que sean opalinas, el color ser determinado en base a la cantidad de luz que pase a travs de la muestra. Reporte: El nmero de color determinado ser reportado en la hoja de control de proceso durante la elaboracin de la resina

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1.9 REFORMULACION DE LA RESINA ALQUIDALICA Con base en los resultados obtenidos en las pruebas de desempeo de la resina y tomando en cuenta las observaciones reportadas en el formato para pruebas de obtencin de resina alquidal en laboratorio, en el cul la dureza qued ligeramente baja, se propone incrementar la cantidad de aceite de tung, (PRUEBA-2) el cual proporciona ms dureza. Se realiza una reformulacin quedando especificada tanto la formula como las especificaciones finales en las siguientes tablas: Tabla 8. Reformulacin de la resina

Materia prima %

Aceite de tung 25.0 Aceite de linaza 15.0 Glicerina 22.5 Anhdrido ftlico 33.5 Resina fenlica 4.0 100.0

Tabla 9. Especificaciones finales de la resina alquidlica

Propiedades Min. Max. Viscosidad (Gardner) U W Nmero cido(mgKOH/g) 18 22 Color (Gardner) - 9 Curado (segundos) 25 30 Contenido de slidos(%NV)* 49 51 *En mezcla 1:1 tolueno-xilol

Tomando en cuenta los datos de las tablas anteriores, se procede a repetir la prueba en el formato para pruebas de laboratorio el cual es el siguiente.

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FORMATO PARA PRUEBAS DE OBTENCION DE RESINA ALQUIDAL PRUEBA-2 Tipo Alquidal modificado Objetivo.- Obtener un alquidal modificado, para esmaltes corrugados, definiendo las condiciones y tiempos de proceso. _

Materia prima % Aceite de linaza 15.0 ESPECIFICACIONES Aceite de tung 25.0 Viscosidad (Gardner) U W Glicerina 22.5 Nmero cido(mgKOH/g) 18 22 Anhdrido ftlico 33.5 Color (Gardner) 8 9 Resina fenlica 4.0 Curado (segundos) 25 30 Catalizador 0.02 Contenido de slidos(%NV)* 49 51 TOTAL 100.0

*En mezcla 1:1 tolueno-xilol

HORA TC OBSERVACIONES

07:00 Ta. En reactor limpio adicionar aceite de linaza y de tung. Calentar a 200 C.

08:50 200 Adicionar catalizador(Hidrxido de Litio) y mantener 30 minutos 09:20 200 Calentar a 245 C 10:00 245 Mantener 45 minutos, para alcoholisis. 10:45 245 Alcoholisis positiva, enfriar a 120 C. 11:00 120 Se adiciona Anhdrido .ftlico y resina fenlica. Calentar a 180C. 12:30 180 Mantener una hora. 13.30 180 Calentar a 205C.

14.00 205 No. Muestra %NV VISCOSIDAD GARDNER

CURADO (segundos)

No.Acido mgKOH/g

COLOR GARDNER

15.00 205 1 50 M 50 47.8 6 - 7 16:00 205 2 50 S 34 32.8 6 - 7 16:15 205 3 50 U - V 32 29.8 6 7 16:30 205 4 50 V 31 27.0 6 7 16.40 205 5 - - 30 - - 16:45 205 Descargar.

AJUSTE FINAL 50 W 27 21.2 8 - 9

Cantidad de agua extrada = 155 ml OBSERVACIONES.- A esta resina se le realizaron todas las pruebas mencionadas anteriormente, pasando la de estabilidad, funcionalidad, y la de dureza, quedando aprobada para elaborar el esmalte de acabado corrugado.

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1.10 OBTENCION DE RESINA A NIVEL INDUSTRIAL Para la fabricacin de la resina alquidlica requerida se toma como modelo la tecnologa propiedad de Compaa Sherwin Williams S.A. de C.V. A continuacin se describen brevemente los equipos que pueden utilizarse en la fabricacin de esta resina. En las figuras 2, 3, 4, 5 y 6 se muestran los equipos que intervienen en la manufactura de la resina alquidlica que son los siguientes:

a) Reactor de acero inoxidable ASTM-A240-T340 (figura 2). Capacidad: 2500.0 Kg de acero inoxidable. Temperatura mxima de operacin: 280C. Presin mxima de trabajo: 4 Kg /cm2. Serpentn de enfriamiento de acero inoxidable A-312-T-304. Chaqueta de calentamiento AE-04. Agitador tipo dos turbinas de 4 aspas inclinadas a 45 de acero Inox. 304 Condensador total inclinado. Tanque de corte o de dilucin. Material A-283C. Bomba de engranes (2 HP) de descarga de 190 L/min (figura 3). b) Equipo auxiliar. Compresores: Tipo GA30, estacionarios de tornillo de una sola

etapa con inyeccin de aceite, refrigerados con aire y accionados por motor elctrico, con una presin mxima de trabajo de 9 Kg/cm2 (figura 4).

Calentador trmico: De diesel de 4000 BTU con aceite trmico

terminol 66 (figura 5). Torre de enfriamiento: Con una capacidad de 205 toneladas de

refrigeracin y un flujo de 1135 L/min (figura 6). Medidor msico: Tipo corioles, con un rango de 0 a 700 Kg/min.

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Figura 2. Vista panormica de una planta industrial para la

fabricacin de resinas alquidlicas.

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Figura 3. Bomba de descarga del reactor al tanque de corte.

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Figura 4. Compresores de aire tipo GA30.

Figura 5. Calentador trmico de diesel.

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Figura 6. Torre de enfriamiento.

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Procedimiento general. Las etapas del procedimiento general son: 1. Por medio del medidor de flujo msico se adiciona al reactor el aceite

o los aceites a usar (linaza y tung). 2. Se eleva la temperatura del reactor a 200C, utilizando aceite terminol

66 que viene del calentador trmico, el cual debe circular a travs de la chaqueta del reactor; tambin se debe accionar el agitador mecnico, esto para garantizar que el calentamiento de la masa en reaccin sea homogneo aproximadamente a 70 rpm.

3. Se adiciona al reactor el polialcohol (glicerina), vaciando por medio de

un polipasto los tambores de este directamente en la boca del reactor. Se prepara una dilucin de 400g de LiOH en 20 kg del aceite a usar y una vez que la temperatura sea de 200C, a travs del embudo de adicin del reactor se vaciar la mezcla, manteniendo esta condicin durante 30 minutos para garantizar la homogeneidad del sistema en reaccin.

4. Incrementar la temperatura del reactor a 245C, mantener por 30 a 45

minutos para que se efectu la alcohlisis y checar la formacin del monoglicerido (descrito en la seccin 1.6).

5. Una vez realizada la alcohlisis, se enfra el reactor a 120C por

medio del serpentn interno que lleva agua proveniente de la torre de enfriamiento.

6. Se abre el tiro del reactor y se acciona el sistema de extraccin de

gases, despus se destapa el reactor y se adiciona manualmente el policido (anhdrido ftlico), se adiciona xilol (20 litros) y se vuelve a tapar el reactor, sellndolo hermticamente para evitar fugas. Se apaga el sistema de extraccin y se cierra el tiro.

7. Abrir el sistema de reflujo y calentar despacio hasta 180C; mantener

esta temperatura durante 90 minutos con el objeto de eliminar toda el agua que se genera al inicio de la reaccin, y as evitar la formacin brusca de espuma y un posible derrame.

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8. Calentar hasta 210C y mantener esta condicin hasta llegar a las especificaciones deseadas, monitoreando constantemente la viscosidad, acidez y curado de la resina.

9. Al llegar al punto deseado, enfriar el lote de resina hasta 180C y

descargar al tanque de dilucin, previamente preparado con el solvente necesario agitando para reducir la resina alquidalica y as obtener una mezcla homognea.

10. Una vez ajustada la resina esta se pasa a travs de un filtro sparkler

(figura 7) aproximadamente a 100C, para eliminar todas las impurezas indeseables y as obtener un producto funcional para la elaboracin de la pintura.

11. Despus de haber filtrado la resina, est se envasa en tambores de 200

litros o en tanques de almacenamiento, quedando disponible para la elaboracin del esmalte de acabado corrugado.

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Figura 7. Filtro Sparkler.

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CAPITULO II

OBTENCION DEL ESMALTE DE ACABADO CORRUGADO

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Un recubrimiento de proteccin es cualquier material que cuando se aplique a una superficie resistir el ambiente de servicio y evitar una degradacin importante del sustrato. La colocacin de una barrera entre un ambiente corrosivo y el material que se va a proteger es un mtodo bsico para controlar diferentes aspectos, principalmente el de la corrosin y despus el esttico. Las diferentes razones que justifican el uso de un recubrimiento son: Control de la corrosin: Obviamente, los recubrimientos protectores se pueden usar como una medida para el control y prevencin de la misma. Este es uno de los principales parmetros por el cual se toma la decisin de usar un recubrimiento, pues este problema es tan cotidiano y comn, ya sea en la oxidacin presente en los autos, o los rastros de picaduras en el equipo y estructuras alrededor de nuestro medio ambiente, que todos estamos familiarizados con los daos provocados por este problema. Aparte de afectar seriamente la esttica, tiene un serio impacto en la seguridad, operacin, mantenimiento y rentabilidad de todo aquel material que alcance la corrosin. Vale la pena mencionar que la seguridad es una prioridad en todo el mundo, han fallado estructuras en puentes, pasarelas, explotado tuberas y han ocurrido fugas de materiales peligrosos en tanques expuestos al medio ambiente, todo esto debido a la corrosin. Los costos de la corrosin son exorbitantes; reparar o reemplazar equipos o estructuras corrodas es muy caro, y si se considera el factor de las prdidas provocadas por el tiempo muerto, los costos se incrementan. Para controlar la corrosin, debemos entenderla. Comenzaremos con definirla, siendo sta como la degradacin de un metal por su reaccin con el medio ambiente, en este proceso totalmente natural el metal regresa a su estado nativo, es decir en forma de oxido. En la naturaleza, el hierro existe en su estado oxidado de mineral de hierro, el estado metlico es hecho por el hombre, creado al aplicar grandes cantidades de energa en forma de calor en el mineral, esto es lo que sucede cuando se fabrica hierro o acero. El calor funde el mineral de hierro, al que se le dan diferentes formas que vemos diariamente a nuestro alrededor; pero las leyes de la naturaleza tambin indican que el hierro eventualmente debe volver a su estado natural y estable (oxido de hierro).

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Impermeabilizacin/proteccin contra la intemperie: Los recubrimientos se pueden usar para evitar la transmisin de lquidos y/o reducir la transmisin de vapor de agua. Algunos casos muy especficos de proteccin, incluyen recubrimientos para ofrecer resistencia ante los rayos ultravioleta del sol. Aplicacin como biocida: Se puede recubrir la madera para aumentar su resistencia ante el ataque de insectos, hongos, deterioro por las condiciones climticas, etc. En la industria martima, se pueden usar recubrimientos antivegetativos para reducir la adherencia de organismos marinos en los cascos de las embarcaciones y otras estructuras sumergidas. Recubrimientos refractarios: Por lo general son recubrimientos de cemento que protegen vigas principales, que son claves en la estructura de una construccin. Recubrimientos intumescentes: Por lo regular son recubrimientos intumescentes aqullos que se inflan (hinchan), al exponerse al calor o al fuego, retardando as un conato de incendio. Mejorar apariencia: Aqu es donde interviene el esmalte de acabado corrugado, ya que aparte de ayudar en el control de la corrosin del sustrato y proteger del medio ambiente, ofrece una apariencia agradable a la vista, lo cual ayuda a mantener la apariencia de artculos, equipos, estructura etc. en reas industriales, comerciales y residenciales. Sanidad/descontaminacin: Los recubrimientos se pueden aplicar a los sustratos porosos, como concreto, madera, mortero, etc., para facilitar la limpieza de los mismos. La sanidad es importante en las plantas de procesamiento de alimentos. La descontaminacin es importante, por ejemplo en las plantas de energa nuclear, donde existen millones de metros cuadrados de superficie que se deben cubrir para ofrecer una superficie fcilmente descontaminable en caso de algn accidente o contingencia ambiental. Cdigos de colores: Hasta los sustratos que no se podran recubrir por razones de control de corrosin, como el acero inoxidable o los tubos de

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plstico, se pueden recubrir como parte de un esquema de cdigo de colores, cayendo esto en un tema muy importante, como es la seguridad industrial, en la cul se normaliza para resaltar detalles importantes como son: Hacer ms visibles reas riesgosas. Identificar la presencia de ciertos tipos de sustancias peligrosas,

procesos, y/o equipo y tubera. Los requisitos de marcas de seguridad y de cdigo de colores son

dictados por la ley pblica y administrados por la OSHA (Occupational Safety and Health Administration).

Reduccin de la friccin: Se puede recubrir una superficie con el objeto de reducir la friccin. Un ejemplo sera recubrir el interior de los tubos para incrementar el caudal del lquido que transporta. Resistencia al desgaste: Ciertas reas de mucho desgaste, se pueden recubrir con productos resistentes a la abrasin para reducir el desgaste del sustrato. Transferencia de calor: Los recubrimientos se pueden usar para aumentar la transferencia de calor (como el uso de pintura negra en aplicaciones de calefaccin solar) o para reducir la transferencia de calor (como el uso de pinturas blancas, de aluminio y reflejantes en los edificios y otras estructuras). Aislamiento elctrico: Los recubrimientos se pueden usar para ofrecer aislamiento elctrico, como es el caso del recubrimiento de alambre para transformador. 2.1 ACCIONES BASICAS DE LOS RECUBRIMIENTOS a) Barrera Uno de los propsitos ms importantes de un recubrimiento es el de proteger a un sustrato de los efectos de su medio ambiente. Una manera en

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que el recubrimiento lo puede lograr es actuando como barrera fsica entre el sustrato y el medio ambiente que lo rodea. b) Inhibidor Un recubrimiento inhibidor es aquel que, adems de actuar como barrera, ayuda activamente en el control de la corrosin. Los recubrimientos inhibidores contienen pigmentos que reaccionan con el vapor de agua absorbido dentro del recubrimiento y despus reaccionan con la superficie de acero con el fin de pasivarla y reducir sus caractersticas corrosivas. c) Proteccin Los recubrimientos de proteccin o sacrificio son aquellos que contienen un pigmento a base de un metal (normalmente zinc). El metal del pigmento se corroe o se sacrifica a si mismo para proteger al sustrato metlico.

2.2 PROPIEDADES EN UN RECUBRIMIENTO. Las propiedades ms importantes, requeridas en un recubrimiento son las siguientes: Resistencia qumica Baja permeabilidad a la humedad Que se aplique fcilmente al sustrato Adhesin al sustrato Resistencia a la tensin Flexibilidad Resistencia al impacto Resistencia a la abrasin Resistencia a la temperatura Resistencia a fluir en fro Resistencia dielctrica

Resistencia qumica. Esta es la capacidad que tiene un recubrimiento de resistir el deterioro de sus propiedades debido a los agentes qumicos presentes en el medio ambiente que lo rodea. Baja permeabilidad a la humedad. Es la resistencia que tiene un recubrimiento a la absorcin o penetracin de vapor de agua.

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Que se aplique fcilmente al sustrato. El recubrimiento debe tener la facilidad de ser aplicado fcilmente por los diferentes mtodos existentes, sto sin que se afecten las propiedades del mismo. Adhesin al sustrato. La adhesin se provoca por las fuerzas fsicas y qumicas que interactan en la superficie de contacto del recubrimiento y del sustrato. La adhesin al sustrato es algo muy importante ya que esta propiedad se mejora, cuando el sustrato ha tenido un buen tratamiento superficial y el recubrimiento es aplicado correctamente. Resistencia a la cohesin. La fuerza de cohesin es la capacidad de un recubrimiento para resistir el esfuerzo interno, debido al curado, expansin o contraccin trmica, trabajo en fro (moldeado), etc. Es una medida de la resistencia interna de un recubrimiento, y usualmente es un buen indicador de su tenacidad. Resistencia a la tensin. Esta resistencia, es la capacidad de un recubrimiento para resistir la rotura/agrietamiento bajo un esfuerzo lineal. Por ejemplo cuando el sustrato es sometido a un enfriamiento o calentamiento, el recubrimiento es capaz de absorber la dilatacin sufrida en la superficie del sustrato. Flexibilidad. Es la capacidad que tiene un recubrimiento para soportar la deformacin del sustrato, este punto va ligado a la resistencia a la tensin. Resistencia al impacto. Es la capacidad de un recubrimiento para soportar un golpe o choque repentino. Resistencia a la abrasin. Esta propiedad es esencial cuando el recubrimiento esta expuesto en reas de servicio intenso, donde puede haber daos debido a friccin y otras acciones de abrasin. Resistencia a la temperatura. Es la capacidad que tiene un recubrimiento para que resista el deterioro de sus propiedades debido a temperaturas extremas dentro de las condiciones del medio contempladas. Resistencia a fluir en fro. La resistencia a resbalar (fluir en fro) es una propiedad importante en los recubrimientos termoplsticos de capa gruesa,

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algunos de los cuales tienden a deslizarse con el tiempo, cuando son aplicados en superficies verticales. Resistencia dielctrica. Esta propiedad es esencial en cuanto a que el recubrimiento debe romper el circuito elctrico establecido durante una reaccin de corrosin. 2.3 SELECCIN DEL SISTEMA DE RECUBRIMIENTO Algunos de los factores ms importantes que pueden influir en la seleccin de un sistema de recubrimiento son: Condiciones de servicio Condiciones de operacin/condiciones de desajuste Sustrato a recubrir Condiciones ambientales durante la aplicacin Reglamentaciones ambientales Costo Si la unidad a pintar esta o no en operacin Condiciones de servicio. Esta es una consideracin muy importante en la seleccin del recubrimiento. Los recubrimientos se deben seleccionar con respecto al ambiente de servicio. Condiciones de operacin/condiciones de desajuste. A menudo la condicin de operacin especfica puede ser el factor ms importante en la seleccin del recubrimiento. Por ejemplo, si se va a aplicar un recubrimiento a una estructura que opera a alta temperatura y que se expone a vapores cidos, el recubrimiento seleccionado se limitara a uno que pueda resistir la alta temperatura y que tambin tenga buena resistencia al cido. Las condiciones de desajuste se refieren a un cambio en las operaciones que puedan daar o destruir un recubrimiento. Por ejemplo, un tanque protegido adecuadamente en su interior y que contenga un cido o lcali puede recubrirse en su exterior con un recubrimiento ligeramente resistente. Siempre que el contenido se mantenga en el tanque, no se podr daar el recubrimiento. Si el tanque fuera a desbordarse, en el recubrimiento exterior podra fallar. Si ocurriera este tipo de condicin de desajuste, entonces el recubrimiento seleccionado para el exterior deber ser muy resistente al contenido del tanque.

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Sustrato (tipo y condicin). El sustrato afecta la compatibilidad qumica, compatibilidad trmica, flexin, y adhesin del recubrimiento. Una reaccin entre el recubrimiento y el sustrato podra ser daina si reduce la adhesin o si provoca exudacin. Condiciones ambientales durante la aplicacin. Las condiciones ambientales previstas durante la aplicacin, como temperatura, humedad relativa y punto de condensacin, pueden afectar el curado del recubrimiento. El recubrimiento seleccionado debe ser aquel que se pueda aplicar correctamente en las condiciones ambientales previstas. Reglamentaciones ambientales. En algunos lugares, las reglamentaciones gubernamentales pueden restringir el uso de ciertas tcnicas y materiales, como el chorro abrasivo o la emisin de solventes. Tambin hay reglamentaciones referentes a los recubrimientos que van a tener contacto con el agua potable o con provisiones. Costo. La asignacin de los fondos para un proyecto de recubrimiento determinado, pueden influenciar en forma determinante la seleccin del sistema a usar. Si la unidad a pintar est o no en operacin. Si la aplicacin del recubrimiento va a realizarse mientras la unidad a pintar est operando, la seleccin del recubrimiento debe tomar en cuenta diversos factores que incluyen: Temperatura de la superficie a recubrir Mtodos de aplicacin permisibles Personal de planta presente Condiciones de seguridad requeridas

Para el caso de un recubrimiento alquidlico de acabado corrugado, el cual usa aceite de linaza y tung, se tienen ciertas ventajas y desventajas, que son las siguientes: Ventajas. 1.- Mnima preparacin de la superficie. 2.- Facilidad de aplicacin. 3.- Flexibilidad. 4.- Excelente adhesin. 5.- Excelentes propiedades de humedecimiento y penetracin.

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6.- Buena formacin de capa. 7.- Buena durabilidad exterior. 8.- Aplicacin a bajas temperaturas. 9.- Costo moderado. Desventajas. 1.- Secado lento (dependiendo de la longitud de aceite) 2.- Baja resistencia a la abrasin. 3.- Baja resistencia qumica. 4.- Baja resistencia a solventes. 5.- Cuando se aplica en concreto y acero galvanizado puede saponificarse. Los recubrimientos alquidlicos normalmente son sistemas de un solo paquete, esto quiere decir que secan o curan reaccionando con el oxigeno atmosfrico, pero en el caso del esmalte de acabado corrugado lleva un horneado en presencia de un secante de superficie, acelerando el secado por medio de un entrecruzamiento forzado, y en consecuencia todas las propiedades antes mencionadas se ven notablemente mejoradas. Los esmaltes alquidlicos siguen siendo por mucho, los recubrimientos de ms alto volumen de consumo, por las ventajas antes mencionadas. 2.4 ASPECTOS A CONSIDERAR Los colores ms populares en este tipo de acabado, son los negros, cafs y grises oscuros, los cules tienen una baja concentracin de pigmentos y se emplean para enmascarar el amarillamiento o el tono oscuro de la resina alquidalica; por lo tanto, los esmaltes de acabado corrugado no se recomiendan en colores blancos o claros, ya que el color natural del vehculo interferir en las tonalidades requeridas. Se recomienda usar pigmentos y cargas que sean de fcil dispersin, ya que si el sistema es sometido a molienda la estabilidad de la resina puede ser alterada; actualmente existen pigmentos negros de fcil dispersin o concentrados de pigmentos para ser incorporados solamente por medio de agitacin y la mayora de las cargas utilizadas tambin son fcilmente dispersables adicionando humectantes y dispersantes efectivos. El objetivo de usar cargas en este tipo de acabados es el de abaratar el costo del esmalte, ya que el precio de estas cargas (celite, talco, carbonato de calcio, etc.) en su mayora es muy bajo comparado con cualquier pigmento.

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Se recomienda no usar niveles mayores a un 10% sobre el total de la formulacin, ya que se ha observado que una concentracin en volumen de pigmento muy alta, ocasiona una absorcin de aceite grande, lo cual afecta seriamente el desempeo de la resina y por lo tanto el dibujo del corrugado no tendra la apariencia deseada; esto se debe tambin a que un exceso de carga interviene en la movilidad del recubrimiento y al hornear el producto el acabado tiende a nivelar y no a formar el corrugado. Otro factor determinante en la eleccin de la carga es el brillo que se desea obtener en el acabado final, ya que cada carga en especial confiere un nivel de opacidad diferente al esmalte de acabado corrugado. El acabado corrugado en este tipo de esmaltes se obtiene por efecto de la combinacin de una resina alquidlica de aceite de tung (capitulo 1), y la adicin de un secante, que acelera el secado de la parte superior de la capa aplicada; el ms efectivo es el de manganeso, el cual se recomienda usar en cantidades de 0.5% de metal respecto al total de slidos de resina. Otra alternativa es el secante de cobalto que tiene el mismo desempeo que el manganeso, pero su costo es mucho ms alto. Cantidades iguales de manganeso y cobalto pueden en algunos casos tener mejor desempeo que si se usan solos. Se puede adicionar tambin al sistema un secante de plomo o calcio en cantidades del 0.4% de metal sobre el total de slidos de resina; el corrugado no se ver afectado pero si mejorar notablemente la dureza del acabado. Para asegurar la obtencin de un corrugado efectivo en la superficie, se recomienda adicionar en el completado del esmalte, aproximadamente un 1.5% de aceite de tung respecto al total de la formulacin y para evitar la formacin de natas en el almacenaje, se debe adicionar un 0.2% de metil cetoxima para la prevencin de este problema.

2.5 FORMULACION DEL ESMALTE Con base en la informacin mencionada anteriormente, se plantea la siguiente formulacin para un esmalte de acabado corrugado negro brillante (ver tablas 10 Y 11).

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Tabla 10 Formulacin de esmalte de acabado corrugado negro.

*Esta unidad indica el grado de molienda o dispersin del pigmento y cargas usadas en el esmalte en escala Hegman que va de 0 a 8.

Tabla 11 Especificaciones finales del esmalte de acabado corrugado

*Estas determinaciones se realizan en pelcula aplicada sobre placa de vidrio a 1.5 mils de pulgada.

Materia prima % Adicionar en mezclador tipo Cowles Resina alquidlica(1ra.parte) 15.0 Antisedimentante 0.5 Dispersante 0.4 Talco 10.0 Pigmento negro 1.0 Tolueno(1ra.parte) 4.0 Dispersar hasta 3H* Completar adicionando Resina alquidalica(2da.parte) 50.6 Aceite de tung 1.8 Secante de manganeso 1.0 Secante de Plomo o Calcio 0.5 Antinatas 0.2 Tolueno(2da.parte) 5.0 Ajustar viscosidad especificada con: Tolueno(3ra.parte) 10.0 100.0

Determinacin Especificacin Viscosidad en copa Ford No.4 50 60 segundos Contenido de slidos (%NV) 45 47 % Color * Comparado con estndar Apariencia * Comparado con estndar Peso especifico 1.025 1.065

Los mtodos usados para la evaluacin de las especificaciones del esmalte sern detallados ms adelante. Nota.- Para la aprobacin de este esmalte se tiene que realizar las siguientes aplicaciones:

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1. En lmina de acero de 20x10 cm aplicar por aspersin a 3 manos y dejar orear por 5 minutos.

2. En un vidrio de 20 x 10 cm aplicar a 5 milsimas de pulgada y dejar orear por 5 minutos.

3. Hornear ambas aplicaciones a una temperatura de 150C durante 15 minutos, dejar enfriar y muy importante observar que en la superficie del acabado se aprecie el corrugado deseado.

2.5.1 Matera prima A continuacin se describe la materia prima usada en la formulacin para el esmalte de acabado corrugado con el objeto de definir las principales caractersticas y propiedades que son recomendables para este tipo de acabado. Resina alquidlica. Es la que proporciona la dureza, el brillo, la adherencia, la viscosidad, el secado, la reologa de la pintura etc. Antisedimentante. Este aditivo funciona como agente de control reolgico, o como su nombre lo indica sirve para que las cargas y pigmentos de la pintura no se sedimenten con el paso del tiempo o en el almacenaje, en este caso muy particular se us el producto Claytone HY de la compaa Southern Clay Products, INC con una humedad mxima de 1.04%. Dispersante. El proceso de dispersin y molienda en si es la disgregacin correcta de grandes aglomeraciones de partculas para tener aglomerados ms pequeos o partculas individuales y su humectacin con el vehculo. Cuando no hay una humectacin suficiente de las cargas y pigmentos por el vehculo, no se logra una separacin adecuada de las partculas, provocando con esto que los tiempos de dispersin en planta se eleven demasiado; se pueden emplear aditivos para mejorar propiedades de molienda y dispersin. El aditivo dispersante mejora tambin las caractersticas de humectacin del vehculo. Al lograr una buena dispersin y humectacin, se mejoran muchas de las caractersticas deseables en la pintura tales como buen desarrollo de color y poder cubriente u opacidad, menor flotacin del pigmento y sobre todo menores tiempos de proceso. Para el caso del esmalte de acabado corrugado como su molienda debe ser de 4H y el tipo de acabado enmascara la finura de la aplicacin, el dispersante a usar en este sistema es uno muy convencional como la lecitina de soya, la cul es un liquido

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caf oscuro altamente viscoso (7550 cps) con un ndice de acidez de 27.4 mgKOH/g, un ndice de saponificacin de 183.6 mgKOH/g y un ndice de yodo de 101.3 cgI2/g, siendo el proveedor de este material Aceitera Americana S.A.de C.V. Cargas y pigmentos. La carga que se utiliz en este tipo de esmalte es un silicato de magnesio hidratado, mejor conocido como talco, el cual tiene un peso especifico de 2.7, un ndice de refraccin de 1.55, una absorcin de aceite de 30-50 mL/100g y un tamao de partcula con un rango de 5.0 a 50 um. El talco es extremadamente suave y se caracteriza porque permite gran fluidez. Se obtiene de una variedad de minerales, los cuales varan en pureza y puede ser de forma laminar o fibrosa. En la manufactura de pinturas, el talco se usa por sus buenas propiedades de dispersin y suavidad, lo que contribuye a disminuir la abrasin a la que pudiera estar expuesto el acabado. El talco usado en esta formulacin proviene de la compaa Indemex con la designacin comercial de talco industrial malla 325. El pigmento, como su nombre lo indica es el que dar el color deseado al acabado. En estos materiales es muy importante tomar en cuanta el tamao de partcula ya que el equipo y mtodos usados en la industria de pinturas generalmente solo permiten separar aglomerados y no la reduccin del tamao de partcula. Las compaas productoras de pigmentos tienden a fabricar estos materiales cada vez ms finos o sea micronizados, con dimetros de partcula promedio de 0.1 a 2 micras, favoreciendo con esto a los fabricantes de pinturas, ya que los pigmentos que antes tenan que ser dispersados por molienda en tiempos de proceso muy largos, ahora con esta nueva generacin de pigmentos pueden ser desaglomerados en dispersores de alta velocidad en tiempos de proceso relativamente muy cortos. El pigmento negro a usar en la formulacin antes mencionada se conoce como Raven 14 Powder, el cual es de fcil dispersin, y lo fabrica la compaa Columbian Chemicals. Solventes. Para obtener una viscosidad adecuada se recomienda usar tolueno y xileno.

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Aceite de tung.- El recomendado para este uso debe tener ndices de saponificacin de 190, yodo de 163 y una densidad de 0.939. Secantes.- El secante de cobalto acta acelerando la oxidacin de la pelcula de acabado sin tener mucho efecto en la polimerizacin, esencialmente es lo que se llama un secante de superficie y si se usa en exceso es tan poderoso que tender a la formacin de arrugas, situacin que en este caso favorece al esmalte de acabado corrugado. El secante utilizado en esta formulacin es conocido como octoato de cobalto al 12%, que es un lquido de baja viscosidad y de una tonalidad morada, distribuido actualmente por compaas como Nuodex Mexicana SA de CV y OMG. Como esencialmente el cobalto es un secante de superficie que acelera la oxidacin de la pelcula a travs de las insaturaciones en el aceite, es ideal combinarlo con otro secante que trabaje en la parte baja de la pelcula, dndonos as un acabado completamente seco. Este segundo secante es el de calcio ya que ha mostrado ser bastante efectivo, pues no solo acelera la polimerizacin de la pelcula, sino que adems trabaja solubilizando a los otros secantes y de esta manera aumenta su efectividad. El secante de calcio utilizado en el esmalte es conocido como 6% calcium Cem-All, distribuido por la compaa OMG. Antinatas.- La formacin de natas en una pintura contenida en un recipiente y expuesta al aire normalmente se debe a un proceso de oxidacin superficial. Desde luego la nata es indeseable, ya que si no se remueve completamente quedaran pequeas partculas en la pintura, que al aplicar el esmalte llegaran a ser visibles en la pelcula de acabado. La idea es impedir temporalmente pero no permanente la oxidacin y secado de la superficie, o por lo menos disminuir la oxidacin excesiva de la superficie del esmalte, un agente anti-nata del tipo de las oximas son recomendables, ya que tienen un rango de destilacin similar al gas nafta y actan como potentes antioxidantes, mientras permanecen en la pintura. La oxima ms recomendable es la meta-etil-cetoxima, conocida comercialmente como Exkin No. 2 con una pureza del 99.7% y en dosis del 0.1% sobre el total de la formulacin, siendo este producto distribuido por Nuodex Mexicana SA de CV.

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2.6 FABRICACION DEL ESMALTE A NIVEL LABORATORIO Tomando como punto de partida la formulacin de la tabla 9 se procede a fabricar el esmalte de acabado corrugado en un dispersor de alta velocidad tipo Cowles, usando primeramente la resina alquidlica obtenida en la prueba 1, esto con el objetivo de determinar la viabilidad de esta resina y el porqu se decidi aprobar la reformulacin de la misma. En la figura 8 se muestra el material y equipo requerido para la fabricacin de este esmalte, el cual consta de:

Bscula con capacidad de 4 Kg. Vaso de acero inoxidable con capacidad de 1 L. Dispersor de alta velocidad tipo Cowles, con variador de velocidad. Esptula y brocha de pulgada. Conos de papel. Medidor de finura Hegman.

2.6.1 Procedimiento general. 1. En el vaso metlico pesar la primera parte de la resina alquidlica (prueba 1). 2. Fijar el vaso con resina en el Cowles, procurando que el disco quede ligeramente cubierto por la resina. Enseguida accionar el motor a velocidad baja. 3. En la bscula pesar las cantidades requeridas de antisedimentante, dispersante, talco, pigmento negro y solvente. 4. Adicionar primero el dispersante, despus el antisedimentante y mantener 10 minutos para homogeneizar el sistema; posteriormente adicionar lentamente el talco y el pigmento. Humectar la brocha con el solvente y limpiar las paredes del vaso, as como la flecha del Cowles; enseguida adicionar el resto del solvente (1ra.parte), para formar una pasta adecuada.

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Figura 8. Fotografa del montaje de un dispersor tipo Cowles a nivel laboratorio.

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5. Subir a velocidad alta el motor del dispersor y mantener 20 minutos. 6. Con la esptula tomar un poco de muestra, colocarla en un cono, humectarla con un poco de solvente, despus mezclarla perfectamente y checar la molienda con el medidor de finura Hegman, si es necesario, continuar la dispersin a alta velocidad hasta obtener un valor de finura de 3H. 7. Una vez obtenida la finura deseada (3H), bajar la velocidad del dispersor y completar la formulacin adicionando la segunda parte de la resina, el aceite de tung, el secante de manganeso o cobalto, el secante de calcio as como el antinatas y la 2da.parte de solvente; mantener la agitacin 20 minutos para homogeneizar los componentes. 8. Ajustar la viscosidad del esmalte adicionando el solvente (3ra.parte) necesario para llegar a la especificacin indicada y realizar las pruebas de evaluacin especificadas en la tabla 10 para la aprobacin del esmalte.

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2.6.2 Mtodos de prueba para la evaluacin y aprobacin del esmalte de acabado corrugado

A) Viscosidad. Material: Copa Ford No 4. Cronmetro. Procedimiento: Ajustar la temperatura de la muestra y la copa Ford a 25C. Tapando el orificio inferior de la copa Ford, llenarla con la

muestra hasta el borde o marca superior Accionar el cronmetro al mismo tiempo que se destapa el orificio

inferior de la copa Ford y en el momento que el flujo de la copa se termine, detener el cronmetro.

El resultado ser reportado en segundos. B) Color. Material: Placa de vidrio de 14 x 25 centmetros. Aplicador de pintura tipo bird de 1.5 milsimas de pulgada Estndar de color. Procedimiento: Mezclar por separado y homogneamente la muestra y el estndar. En la placa de vidrio limpia identificar el estndar y la

muestra, asignndole el nmero o cdigo correspondiente. Colocar suficiente material, tanto del estndar como de la muestra

sobre la placa de vidrio y realizar el arrastre manualmente con el aplicador bird.

Dejar secar la aplicacin y visualmente comparar el color. El lote ser aprobado cuando el color de ste sea lo ms cercano

posible al color del estndar. C) Apariencia: Para realizar esta prueba, la metodologa ser igual que en la del color, pero tambin se checara visualmente el poder de cubrimiento, grumos, brillo, secamiento, nivelamiento y textura de la pelcula as como cualquier otra caracterstica requerida en el producto.

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El esmalte obtenido con la resina alquidalica de la prueba No.1 cumpli con las propiedades de viscosidad, slidos en peso, color, apariencia y dibujo del corrugado especificadas anteriormente (pagina 45), pero al enfriar las muestras la pelcula de acabado resulta blanda. Se procede a aplicar el esmalte en varias piezas del cliente, horneando el producto en las condiciones ya mencionadas (pagina 46), se enfran y se someten a leves impactos entre ellas, simulando la estiba que se les da en campo, observando que la pelcula de acabado sufre algunas deformaciones y huellas del manejo recibido, por lo tanto se procede a usar la resina alquidalica de la prueba 2, que tericamente debe conferir ms dureza debido a las modificaciones realizadas.

2.6.3 Formulacin final del esmalte de acabado corrugado Para la elaboracin de este esmalte se us la resina alquidalica obtenida en la prueba No. 2 (pagina 27), la cual cumple con todas las especificaciones necesarias para la elaboracin del esmalte de acabado corrugado indicado en la tabla 9 (pagina 46), el dibujo del corrugado obtenido en la pelcula del esmalte, es el deseado; al aplicar ste esmalte en las piezas del cliente y someterlas a impactos entre ellas, la pelcula no sufre deformacin alguna y tiene una dureza aceptable que con el paso del tiempo va mejorando, quedando esta muestra aprobada para su elaboracin a nivel industrial. 2.7 OBTENCION DEL ESMALTE CORRUGADO A NIVEL INDUSTRIAL La elaboracin de un esmalte de este tipo se basa principalmente en la dispersin del pigmento en el vehculo (resina alquidalica), ya que es un proceso muy frecuente en la industria de la pintura y es donde recae la calidad y tiempos de fabricacin de la misma. El objetivo de la dispersin es obtener una distribucin homognea y estable de las partculas de pigmento y cargas, con el menor grado posible de floculacin y el mayor desarrollo de poder cubriente y de tinte. El brillo de la pelcula de acabado, adems del buen diseo de la formulacin, depende tambin de la etapa de dispersin especialmente en pinturas de alto brillo y semimates. Al optimizar la operacin de dispersin se reduce el tiempo de proceso. La eficiencia debe obtenerse en Kg/h, y

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para expresarla adecuadamente, deben incluirse los tiempos de preparacin y de lavado de equipo. Las fuerzas que originan la aglomeracin son relativamente dbiles (las llamadas de Van der Waals), es por eso que pueden separarse con cierta facilidad al aplicar un gradiente de velocidades que las somete a un determinado esfuerzo de corte. En la zona turbulenta de los dientes del disco del dispersor Cowles, es donde se produce la ruptura de los aglomerados grandes, pero la dispersin se produce en la zona adyacente, una vez que el flujo se hace laminar y ms estable. Es necesario trabajar a viscosidades y velocidades suficientemente altas, como para producir un esfuerzo de corte de la magnitud requerida. En el caso de pinturas base solvente, normalmente se debe tener una concentracin creciente de dispersante y un contenido fijo de resina, que debe ser suficientemente bajo como para permitir una buena carga de pigmento por volumen, pero no tan bajo para garantizar la ausencia de floculacin. El equipo dispersor siempre debe desarrollar su mxima eficiencia, y por ello se requiere manejar volmenes de pastas que estn de acuerdo al equipo del que se disponga, teniendo presente que todo alejamiento de estas condiciones significa un deterioro en las propiedades requeridas en la dispersin o en la economa del proceso. El motor debe desarrollar la potencia adecuada, y debe poder usarse sin inconvenientes en todas las velocidades. Es esencial el perfecto estado de la transmisin, as como de las correas y poleas variadoras de velocidad para garantizar un agarre perfecto entre si, y tener la tensin adecuada, (sta se ira ajustando regularmente). Un factor que muchas veces se descuida es mantener un buen balanceo mecnico del eje o flecha en altas velocidades para los diversos impulsores. Un disco bien balanceado permite un manejo fcil, obtenindose un vrtice parejo y sereno para las distintas alturas a las que puede colocarse el impulsor. El defecto en balanceo es uno de los motivos ms comunes de desaprovechamiento de las capacidades del equipo, ya que el operador sacrifica velocidad para evitar vibraciones y oscilaciones bruscas, muy peligrosas porque pueden terminar soltando el cabezal o deformando el eje. Por ese potencial de alta peligrosidad, el tope mecnico de elevacin del rbol debe estar siempre ajustado y comprobado antes de cada operacin.

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Es deseable (aunque caro) que el fondo del recipiente en el que se llevar a cabo la dispersin, tenga perfil toroidal, para evitar zonas muertas o de muy baja circulacin y con descarga central para evitar cualquier merma. El operador debe saber manejar adecuadamente el dispersor de alta velocidad, respetar el orden de adicin, modificar frecuentemente la altura del disco acompasando el ritmo de la carga segn su grado de avance, informar las anomalas que se presenten, ya sea por causa de las formulaciones o del mismo equipo, para tener un alto rendimiento y no un proceso mediocre. Para la dispersin en alta velocidad se deben utilizar diseos del impulsor (disco) derivados del original Cowles. Es necesario alcanzar alrededor de los 1500 metros/minuto de velocidad tangencial perifrica para asegurar el mximo grado de dispersin posible de los pigmentos; naturalmente los requisitos disminuyen cuando se trata solamente de cargas. Es conveniente que el diseo del disco logre una mayor capacidad de bombeo y circulacin de lquido, de manera que se tenga un movimiento ms efectivo de la pasta; esto se logra elevando la altura del perfil de los dientes del disco, o abriendo ranuras en la parte plana del disco. Lo primero que debe tenerse claro al elaborar una pasta de dispersin, es que el ltimo paso de la formulacin se decide en el equipo de planta. La idea que debe manejar el formulador es que la pasta debe tener la viscosidad adecuada para maximizar la eficiencia en los tiempos de dispersin, y por lo tanto, la pasta deber tener la reologa requerida para ser manejada por un impulsor diseado con alta eficiencia. El criterio de aprobacin de un lote para un determinado proceso es que se alcance el mismo grado de dispersin que en el laboratorio, ya que en ste siempre se tiene la posibilidad de lograr mejores resultados ya que la distancia del impulsor a la pared del recipiente es pequea y el gradiente de velocidad alcanzado siempre ser favorable. Es necesario, para lograr la mxima productividad, que el operador vaya elevando la altura del impulsor a medida que avanza la carga de slidos, asegurando as que el vrtice producido asimile rpidamente a los mismos, pues cualquier acumulacin hace que el polvo se sumerja por bloques y stos quedan rodeados de vehculo, ocasionando que el solvente, que penetra ms rpidamente en ellos por capilaridad, quede empobrecido en slidos y aditivos, los que se acumulan entonces en la superficie del bloque. El resultado es una humectacin ms deficiente, y en algunos casos, segn sea la composicin del vehculo, favorece la formacin de

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grumos difciles de deshacer por adhesin de slidos secos (o casi secos) a la periferia del aglomerado de pigmento tambin seco. Cerca del final de la carga, debe reducirse la velocidad de alimentacin (de una o media bolsa de 25 kg a la vez, dejando humectar antes de seguir, o reduciendo la abertura del saco), para que lo anterior no ocurra. Desde el inicio y hasta que termine la carga de polvos es conveniente trabajar a una velocidad relativamente baja, para evitar el calentamiento excesivo de la pasta, lo que reducira su viscosidad y con ello la eficiencia de la dispersin, adems de las prdidas por evaporacin. A partir de ese momento, previa limpieza del polvo pegado al eje y paredes mediante el solvente de lavado para integrarlo a la pasta, se debe elevar rpidamente la velocidad de agitacin hasta lograr el nivel de dispersin deseada. En esa situacin, la altura del disco debe ser tal que el vrtice permita ver totalmente el eje hasta llegar al disco. En trminos generales, y salvo que haya habido una carga deficiente, 20 minutos de operacin a velocidad determinada son suficientes para alcanzar una mxima dispersin. En la figura 9 se muestra el equipo bsico que es utilizado para la fabricacin del esmalte, el cual es el siguiente: a) Dispersor de alta velocidad tipo Cowles b) Tanque porttil de acero al carbono. 2.7.1 Procedimiento. 1. En el tanque porttil adicionar la primera parte de la resina indicada en

la frmula de la tabla 9.

2. Ajustar la altura de la flecha del dispersor, verificando que el nivel de la resina quede por encima del disco.

3. Poner en velocidad baja el dispersor, encenderlo y si es preciso ajustar

nuevamente la altura del disco hasta formar un vortice adecuado.

4. Empezar la adicin de las materias primas, respetando el orden indicado en la frmula de la tabla 9.

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Figura 9. Fotografa del montaje de un dispersor tipo Cowles a nivel industrial.

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5. Despus de haber adicionado el antisedimentante y el dispersante, mantener 10 minutos para homogeneizar el sistema, despus adicionar lentamente sobre el vortice el pigmento y las cargas.

6. Es importante lavar las paredes del tanque y la flecha del dispersor,

usando el solvente indicado en la frmula.

7. Ajustar nuevamente si es necesario la altura del disco del dispersor, incrementar la velocidad del motor hasta obtener un vortice adecuado y si lo requiere la pasta adicionar suficiente solvente para tener una viscosidad adecuada, todo est con el objeto de eficientar al mximo el tiempo de dispersin y el desarrollo de la misma.

8. Mantener hasta obtener la dispersin requerida (Nota en tabla 9), en el

momento de llegar al valor deseado, bajar la velocidad del dispersor y estabilizar el sistema, adicionando la segunda parte de la resina.

9. Una vez estabilizada la pasta completar el esmalte, adicionando

lentamente las materias primas indicadas en la frmula. Es importante respetar el orden de adicin indicado.

10. Antes de adicionar el solvente para ajustar la viscosidad es necesario

mandar una muestra a laboratorio de control de calidad, esto con el objeto de empezar el ajuste de las propiedades finales del esmalte de acabado corrugado as como su evaluacin funcional (viscosidad, contenido de slidos, color, apariencia, cubrimiento, desempeo del dibujo del corrugado, etc.).

11. Una vez aprobado el esmalte por laboratorio de control de calidad, se

procede a enva