Las ventajas de los poliuretanos a base de agua

Publicado por  Equipo de recubrimientos de alto rendimiento el 03/25/2020

Si usted le hubiera preguntado a alguien hace una década "¿Qué es mejor: un poliuretano a base de agua o un uretano a base de solvente?", la respuesta probablemente hubiera sido "a base de solvente". Dado que la tecnología de recubrimientos ha evolucionado significativamente (y sigue evolucionando), según la aplicación, hoy en día esa respuesta ya no sería tan contundente.

Los poliuretanos a base de agua suelen encontrarse en las aplicaciones de pintura y recubrimientos, y se usan más comúnmente en recubrimientos para madera y textiles. También están teniendo un impacto en las tintas digitales como aglutinantes, primero en textiles y ahora se están expandiendo a los embalajes. Para el mercado en general, el dimensionamiento de vidrios es una aplicación importante, junto con el plástico, como los recubrimientos flexibles de PVC y plásticos rígidos como ABS por motivos estéticos y hápticos.

La mayoría de los recubrimientos de hoy en día usan poliuretanos a base de agua o uretanos a base de solvente, en los que los prepolímeros curados con humedad tienen un uso significativo como recubrimientos protectores. A pesar de las ventajas de los poliuretanos a base de agua, los uretanos a base de solvente y los uretanos 2K con alto contenido de sólidos siguen dominando las aplicaciones en los recubrimientos de metal, en particular en el acero y el metal directo, porque ofrecen sólidas propiedades protectoras. Los sistemas con alto contenido de sólidos también ofrecen un menor encogimiento y una película más gruesa.

 

Características de rendimiento de los poliuretanos a base de agua

Una de las características de rendimiento fundamentales de los poliuretanos a base de agua son los VOC reducidos en un uretano de peso molecular alto en comparación con su equivalente a base de solvente. El olor también puede reducirse mucho, pero esto depende del contenido y el tipo de solvente. Los polímeros a base de agua para aplicaciones de recubrimiento suelen contener una amina terciaria que puede tener un olor considerado repugnante para algunas personas. Los polímeros más nuevos en general tienen significativamente menos aminas terciaras, lo que ayuda a minimizar el olor. Las características de color y longevidad del producto final estarían determinadas por la composición del uretano en sí mismo.

Otras características de rendimiento incluyen:

  • La capacidad de usar polímeros a base de agua sobre sustratos que son sensibles a los solventes, como los plásticos.
  • Son más fáciles de usar y suelen tener menos toxinas como el isocianato vivo y solventes aromáticos, en particular las dispersiones de poliuretano (PUD) sin NMP.
  • La química reticulante muy efectiva puede usarse en PUD, lo que no es posible en polímeros de solución.
  • La reticulación autooxidante es más sencilla. Es posible usar la reticulación autooxidante en la química a base de solvente, pero requiere un peso molecular inicial más bajo y/o sólidos más bajos en comparación con un polímero a base de agua. Esto genera una vuelta al servicio más rápida al alcanzar propiedades de dureza y resistencia con mayor rapidez que los materiales a base de solvente o con alto contenido de sólidos, en especial si no hay un curado acelerado con energía (como la aplicación de calor). Por ejemplo, esto puede ser importante para un recubrimiento para pisos que tendrá un uso intenso.

 

Cómo lograr el rendimiento con recubrimientos con un bajo contenido de VOC o sin VOC

Las PUD a base de agua pueden tener un contenido muy bajo de VOC en las propiedades de recubrimiento final al diseñarlas adecuadamente. Esta propiedad deseable puede combinarse con una dureza superficial muy buena y un alto rendimiento a tempertura baja o ambiente. Las emulsiones acrílicas también pueden proporcionar recubrimientos con un bajo contenido de VOC y aplicación a temperatura baja/ambiente, pero estas aplicaciones tienden a tener objetivos de rendimiento más bajos. Para una solución a base de agua, una emulsión acrílica puede diseñarse para impartir algunas propiedades similares a las de los uretanos, pero las emulsiones acrílicas son más un polímero complementario que una alternativa. Los uretanos tienen propiedades que los acrílicos no tienen y viceversa, en participar en lo referente a la resistencia a los solventes. Por lo tanto, los especialistas en desarrollo de fórmulas mezclarán los uretanos a base de agua y las emulsiones acrílicas para obtener el mejor equilibrio de costo y rendimiento para una aplicación en particular.

En aplicaciones curadas en horno, muchos polímeros pueden proporcionar un rendimiento alto y una dureza alta con un contenido bajo o nulo de VOC. Un uretano con alto contenido de sólidos o 2K puede proporcionar un bajo contenido de VOC, una dureza alta y un rendimiento muy alto a temperatura ambiente, pero puede requerir largos tiempos de curado para alcanzar propiedades suficientes. Un sistema con alto contenido de sólidos/2K también requeriría un aplicador profesional para manipular apropiadamente los materiales, ya que suelen ser tóxicos y requieren una mezcla precisa y la posterior aplicación de una manera oportuna debido a su limitada vida útil. Un sistema a base de agua es mucho más fácil de usar en este sentido y puede ser aplicado por alguien con una cantidad limitada de experiencia, lo que es ideal para pisos de madera.

 

Inflamabilidad reducida

Las propiedades que reducen los VOC y el olor también generan una menor inflamabilidad. Los polímeros a base de agua en general, incluidas las PUD, tienen un menor grado de inflamabilidad. Dicho esto, algunos polímeros de PUD legados siguen conteniendo NMP, que se usa como un solvente de procesamiento y tiene un alto grado de inflamabilidad.

 

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Equipo de recubrimientos de alto rendimiento

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