En su nivel más básico, los recubrimientos de superficies se utilizan para proteger la superficie de un material contra el medioambiente, pero seguramente usted ya lo sabía. La formación de películas, un término que se usa generalmente para recubrimientos a base de agua (polímeros de tipo látex), es importante para las propiedades protectoras de un recubrimiento. La formación de la película ocurre una vez que se aplica el recubrimiento a base de agua y el agua se evapora durante el secado, haciendo que las partículas se "aplasten" (fusionen) para crear una película uniforme. La fusión de las partículas indiscretas dentro de un polímero a base de agua es lo que crea una buena pintura protectora. Los recubrimientos a base de agua se diferencian de los recubrimientos con base solvente donde los polímeros se disuelven, lo que significa que no existe la etapa de fusión.
La formación de película no ocurriría si las partículas simplemente se dispersaran en la superficie sin fusionarse. Sería como derramar una cubeta de rulemanes sobre una mesa. Se moverían con libertad, actuando como entidades separadas sin formar una barrera. Si los mismos rulemanes se pegaran entre sí, crearían una barrera sólida y unificada. Para crear un recubrimiento protector confiable, las partículas del polímero en un sistema bueno pasarán de ser entidades discretas a una película uniforme.
Factores para tener en cuenta que afectarán el proceso de formación de película:
- Formulación de recubrimientos y condiciones ambientales
- Temperatura de transición del estado vítreo del polímero (Tg)
Se debe tener en cuenta cada uno de estos factores durante el proceso de formulación de la pintura para optimizar la formación de película y crear el mejor recubrimiento. Las siguientes son algunas formas para optimizar el recubrimiento y tener el margen de aplicación más amplio al tener en cuenta estos tres factores.
Química de polímeros
Existen dos maneras que ayudan a que las partículas se fusionen:
- Aumentar la temperatura durante la aplicación para suavizar el polímero mediante un porceso de fundición.
- Usar cosolvente (los cosolventes del tipo éter de glicol son los que más comúnmente se usan) para expandir levemente el polímero, permitiendo que se fusione de manera más eficiente.
Elegir la técnica adecuada depende de la aplicación. Por ejemplo, si una pieza realizada durante un proceso de fabricación industrial pasa por un proceso de cocción (un horno), la técnica de aumento de temperatura es un resultado natural porque ya existe una etapa de calentamiento, lo que significa que se necesita menos cosolvente.
Cuando se utiliza un cosolvente, es importante elegir el tipo y la cantidad correctos para el polímero. La mayoría de los polímeros de látex requieren un cosolvente para ayudar a la formación de película, esto ablanda el copolímero y permite una fusión de la partícula más sencilla. Algunos polímeros necesitan mucha más ayuda de parte de estos dos mecanismos para formar una buena película. Otros son más blandos de manera innata y lo hacen más fácilmente por sí solos. Mientras más duro sea el polímero, más ayuda necesitará para la formación de película.
También se pueden usar plastificantes (los ftalatos son los más comunes), que se comportan de manera similar a los cosolventes, pero se clasifican de forma diferente. Los plastificantes no se evaporan, por lo que no salen de la película como lo haría un cosolvente. Generalmente también reducen la dureza general de un sistema de polímero.
Ambiental
Mientras más baja sea la temperatura en el punto de aplicación, más difícil será producir buena formación de película. Para aplicar un recubrimiento a bajas temperaturas, se debe optimizar la formulación. La humedad es otro factor. Si es demasiado baja, la pintura a veces se secará muy rápido, lo que producirá películas más porosas. Por otro lado, la humedad alta, reducirá la velocidad de evaporación del agua de una película de pintura, lo que permite más tiempo para una fusión efectiva.
Temperatura de transición del estado vítreo
La temperatura de transición del estado vítreo (Tg) y la temperatura mínima de formación de película (MFFT) están relacionadas. La Tg es la temperatura a la que el polímero pasa de un estado duro y vítreo a un estado amorfo y gomoso. Un polímero de baja Tg será blando a temperatura ambiente y formará una película con mayor facilidad. Mientras más alta sea la temperatura de transición del estado vítreo, más duro será el polímero y necesitará más esfuerzo para que se forme la película, lo cual significa mayores niveles de cosolvente o temperaturas más altas si se hornea o el uso de plastificantes.
Estos factores están muy orientados a la aplicación. También hay regulaciones gubernamentales a tener en cuenta, con cada recubrimiento/aplicación y sus reglas que determinan cuánto VOC puede tener la formulación.
Como ejemplo, recubrir una pieza de equipo de granja requiere un polímero duro para que sea resistente a los rayones y extremadamente duradero. Los cosolventes superiores se pueden usar en esta situación, y las regulaciones gubernamentales lo permiten. Un recubrimeinto para techos es más elástico, y ese tipo de aplicaciones solo permite un nivel bajo de cosolvente porque no lo requiere.
Existen muchos factores y técnicas que deben reunirse para crear un recubrimiento funcional y de calidad. Comuníquese con su gerente de cuentas de Lubrizol para acceder a nuestros conocimientos sobre la formación de películas.
