Pinturas en polvo

Desempeño superior para la industria metalmecánica

Las llamadas pinturas en polvo van ganando un lugar cada vez más importante dentro de la industria metalmecánica y de los recubrimientos en general. De acuerdo con datos de INEGI, su participación en los “productos de recubrimiento y bases” ha pasado de 21.88 % en 2009, a 36.47% en 2012, año en que su producción alcanzó 17,474 toneladas, con un valor estimado en casi 1,151 millones de pesos.

Pero ¿qué son las pinturas en polvo y qué se necesita para su utilización?

También llamadas pinturas electrostáticas o recubrimientos en polvo, son recubrimientos industriales en forma de polvo, que se aplican en superficies -regularmente metálicas- por medio de una pistola, posteriormente se cura en un horno -es decir, se coloca la pieza en el horno a una temperatura determinada, durante cierto tiempo, para que forme una película uniforme-.

La pintura y sus tipos

Antes de su aplicación, es una mezcla homogénea de resinas, endurecedores, aditivos, pigmentos y cargas. De acuerdo con la proporción en que estos elementos se presenten, la pintura tendrá diferentes características, por lo que las formulaciones que se puedan realizar son muy importantes y estarán en función de lo que se busque con la aplicación.

Las resinas son la base de las pinturas, pues aportan la mayor cantidad en peso (entre 50 y 55%) y de ellas dependen las posibilidades en cuanto a las propiedades mecánicas. Los endurecedores polimerizan a las resinas, de acuerdo al tipo de ésta necesitará un endurecedor en particular. Por su parte, los pigmentos brindan el color; debido al proceso de curación, deben soportar altas temperaturas sin perder sus características. Por último, las cargas no sólo aumentan el volumen de la pintura, son encargadas de dotar propiedades mecánicas como flexibilidad o resistencia al impacto, y matizan el brillo de las resinas.

Básicamente hay tres tipos de pinturas a nivel comercial: epoxi, poliéster – TGIC (trigicidil isocianurato), e híbridas, que son una mezcla epoxi-poliéster.



Figura 1. Comparación de desempeño entre pinturas.
Fuente: Adaptado de Wiley y Sons, 2002.

Las pinturas epoxi -basadas en resinas epoxídicas- tienen excelentes propiedades mecánicas de resistencia al impacto, a la corrosión y a la oxidación, por lo que son recomendables para acabados funcionales, anticorrosivos y para resistencia química. Por otro lado, el acabado y el brillo tienen un desempeño limitado, por lo que no son recomendables para aplicaciones al exterior.

Las poliéster – TGIC -compuestas por resinas poliéster endurecidas con isocianurato de triglicidilo- soportan muy bien la intemperie, son resistentes a los rayos ultra violenta, mantienen por largo tiempo el brillo y el color, por lo que son muy apreciadas en exteriores, acabados y para aplicaciones que soportarán calor. Sus propiedades mecánicas son menores que las de las pinturas epoxi, por lo que se agrietan fácilmente al aplicarles cargas (no soportan impactos o dobleces), también son más susceptibles a la oxidación y a la corrosión.

Las pinturas epoxi – poliéster -a base de resinas poliéster endurecidas con resinas epoxídicas- presentan una mezcla de propiedades, entre los dos tipos anteriores, por lo que tanto la funcionalidad como el acabado se homogeneizan. Sus principales aplicaciones son para usos en interior.

El proceso de pintado

Para poder aplicar la pintura, se necesita tener una superficie libre de impurezas, por lo que el primer paso es un pre tratamiento de la pieza para “desnudar” el metal; este proceso puede ser por medio de una abrasión por arenado.

La pintura se aplica por medio de una pistola de rociado que carga eléctricamente la mezcla. Este equipo es una pieza clave para las pinturas electrostáticas, por lo que ha de ser seleccionado cuidadosamente. La pieza limpia debe estar aterrizada, así, la pintura rociada es atraída electrostáticamente a la pieza aterrizada, creándose una capa homogénea que tendrá que ser curada (Figura 2). La aplicación debe llevarse a cabo en un lugar que permita la recuperación del polvo que no se adhiera (cabina de pulverización), lo que aumentará la eficiencia en el uso de las resinas, pues la recuperación de polvo no adherido llega a ser del 95%. Una de las principales ventajas de las pinturas en polvo es que no utilizan disolventes, las personas que la aplican necesitarán equipo de protección (en particular una máscara para polvo fino), pero con esta precaución, no tienen riesgo de intoxicación; sin embargo, el proceso puede generar olores desagradables, por lo que la cabina debe estar bien ventilada.



Figura 2. Pintura electrostática.

Una vez que la pintura ha sido aplicada, la pieza debe someterse a un proceso de calentamiento para que se lleve a cabo la polimerización. De acuerdo a la pintura y a la pieza que se quiera curar, se debe tener un horno adecuado, y un esquema de curado -es decir, una relación de temperatura contra tiempo- de conformidad con la hoja técnica del fabricante. Este proceso es fundamental para tener un recubrimiento adecuado y para lograr una productividad óptima, por lo que la selección del horno es el elemento clave para las pinturas en polvo.

Por lo regular las pinturas epoxi necesitan un curado que va de 3 min. a 210°C, a 20 min. a 180°; las poliéster – TGIC necesitan de 3 min. a 250°C, a 20 min. a 185°C; mientras que las epoxi – poliéster van de 5 min. a 200°C, a 25 min. a 170°C. Es importante respetar el esquema de curado, pues si se excede el tiempo, la pintura pierde propiedades. La temperatura se refiere a la de la superficie de la pieza, por lo que el tiempo que tarde en alcanzar la temperatura, dependerá tanto del material, como del espesor.

De acuerdo con los requerimientos, hay diferentes tipos de hornos, que pueden ser a gas o eléctricos; por convección forzada, o por radiación. Los hornos a gas por convección forzada tienen un costo inicial muy reducido, pero un mayor costo de operación que los de radiación infrarroja.

A su vez, los hornos pueden ser continuos, que son adecuados para líneas de producción, logran producir grandes cantidades de piezas curadas en un corto tiempo y con poco personal, y ahorran consumo energético; o en batch (por lotes), que son adecuados para producciones medianas y pequeñas, con alta mezcla de piezas y colores, o para piezas muy pesadas.

Cabe señalar que el proceso de curado es en donde actualmente hay más avances tecnológicos, debido a la necsidad de reducir el consumo energético, y a que son el factor que limita las dimensiones de las piezas que son factibles de pintar.

Las pinturas en polvo tienen muchas ventajas sobre las líquidas, en términos generales, tienen un desempeño superior en cuanto a homogeneidad y apariencia de la pieza, por lo que tienen una apariencia más fina; ofrecen una mayor resistencia a la oxidación, a la corrosión y al impacto que las pinturas convencionales, con una mayor durabilidad; pero sobre todo, son una solución a la emisión de gases de efecto invernadero, pues al no necesitar disolventes, son 100% libres de compuestos orgánicos volátiles (VOC); por ejemplo, la industria de pinturas y recubrimientos aporta 22% de la emisión de estos gases a la atmósfera en el Valle de México. Si bien las pinturas en polvo requieren de equipos que representan una inversión inicial, a largo plazo ésta se amortiza, lo que se traduce en reducción de costos. Así, estos recubrimientos se están volviendo una opción competitiva para la industria metalmecánica.