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- 30.06.10
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Pinturas anticorrosivas base polvo de zinc (I) |
 Las pinturas anticorrosivas son reconocidas como el método más conveniente, desde un punto de vista técnico-económico, para controlar el deterioro por corrosión del hierro y del acero expuestos en ambientes de alta agresividad tales como suelos, medios acuosos y atmósfera.por: Carlos A. Giudice y Andrea M. Pereyra* Establecida la naturaleza electroquímica de la mayoría de los procesos de corrosión, la tecnología de las pinturas anticorrosivas se orienta en el sentido de formular productos destinados ya sea a controlar el desarrollo de las reacciones electródicas o bien aislar la superficie metálica mediante la aplicación de películas de muy baja permeabilidad. De este modo, las pinturas ricas en zinc y aquellas modificadas con extendedores y/o pigmentos inhibidores de la corrosión metálica, presentan una mayor eficiencia con relación a otros tipos de recubrimientos. Considerando el concepto de ánodo de sacrificio (protección catódica), se han formulado pinturas que consisten en dispersiones de alta concentración de polvo de zinc de elevada pureza en vehículos orgánicos e inorgánicos. En estos materiales, cuando se encuentran aplicados en forma de película, existe un íntimo contacto de las partículas entre sí y con la base o sustrato metálico que se desea proteger. La reacción anódica corresponde a la disolución (oxidación, pérdida de electrones) de las partículas de zinc, mientras que la catódica involucra generalmente la reducción del oxígeno (ganancia de electrones) sobre la superficie de hierro o acero. La “presión” electrónica ejercida por el zinc, evita o controla la oxidación del sustrato metálico y teóricamente, el mecanismo protector es similar al correspondiente a una capa continua de zinc aplicada por galvanizado, con ciertas diferencias ya que inicialmente la película de pintura presenta una considerable porosidad. En condiciones de inmersión, el tiempo de protección depende del contenido de zinc en la película y de su velocidad de disolución. El proceso se manifiesta de manera diferente para películas expuestas a la atmósfera, ya que luego de la protección catódica en la primera etapa, la acción queda restringida sustancialmente a un efecto barrera (inhibición por resistencia) generado por los productos solubles de corrosión del zinc que sellan los poros controlando el acceso de agua, vapor de agua y contaminantes diversos. Debido a lo anteriormente mencionado, es necesario hallar la formulación adecuada para cada tipo de exposición en servicio. En lo referente a los productos de corrosión del zinc, ellos están constituidos por compuestos básicos cuya composición varía de acuerdo a las condiciones ambientales, son generalmente solubles en agua y pueden presentar además estructura amorfa o cristalina. En exposiciones atmosféricas, las pinturas basadas en zinc que proporcionan productos de corrosión de carácter amorfo se comportan más eficientemente que cuando los mismos son del tipo cristalino; esto se debe a que los primeros obturan mejor los poros y en consecuencia confieren un mayor efecto barrera (reducida permeabilidad). Asimismo, en las pinturas ricas en zinc de satisfactoria eficiencia en exposiciones a la intemperie, se ha demostrado que en todos los casos se forman productos amorfos de corrosión. La durabilidad y el poder protector dependen además de los factores ambientales, de la relación entre la permeabilidad de la película durante la primera etapa de la exposición y de la protección catódica que tiene lugar. La protección del hierro y del acero se mantiene mientras haya zinc disponible en el interior de la película y el contacto eléctrico sea eficiente. Sin embargo, particularmente en exposición a la intemperie, el tiempo con satisfactoria acción inhibidora puede prolongarse, a pesar de no cumplirse las condiciones arriba citadas, debido al efecto polarizante de los productos de corrosión del zinc. Una sencilla experiencia de laboratorio indica la acción protectora de una película que contiene zinc metálico en su composición. Esta se lleva a cabo en un medio electrolítico adecuado en donde se dispone un panel pintado y otro que actúa como contra-electrodo, encontrándose ambos vinculados eléctricamente a través de un conductor metálico, (Figura 1). Un amperímetro ubicado en serie en el sistema descrito indica la circulación de corriente; luego de un lapso determinado, ésta disminuye significativamente indicando que la acción galvánica ha prácticamente finalizado. Sin embargo, el panel pintado no evidencia signos de deterioro debido al efecto barrera producido por los productos de corrosión del zinc. No obstante un corte o rayadura sobre la película del panel pintado permite nuevamente la circulación de corriente eléctrica protectora; el zinc metálico se oxida y sella nuevamente la película. Una diferencia sustancial con otros tipos de pintura es que el fenómeno corrosivo no tiene lugar debajo de la película adyacente al corte. Primers basados en zinc metálico Morfología de las partículas {mosimage} Las propiedades físico-mecánicas de la película y su capacidad protectora dependen de la forma de la partícula de zinc y de la concentración del pigmento en volumen (PVC). El valor de la PVC crítica (CPVC) está fuertemente influido por la habilidad del ligante para humectar las partículas del pigmento. Las características distintivas de cada tipo de pigmento son mostradas en la Tabla I. Los primers formulados con partículas esféricas de zinc presentan particularidades con respecto a aquéllos formulados con zinc laminar. Una característica distintiva presente durante el período de almacenamiento, está referida a la pobre estabilidad en el envase que se manifiesta con la rápida sedimentación provocada por la elevada densidad de las partículas esféricas, generando aglomerados de difícil re-dispersión. En el citado caso y luego de la aplicación del primer, se observa una alta heterogeneidad en la película, conducente a zonas con PVC / CPVC > 1 (pobres propiedades mecánicas, alta porosidad, etc.) y a otras con reducidas PVC (insuficiente contacto eléctrico para una acción catódica eficiente). Por su parte y en lo referente a la película seca, se observa que la corriente eléctrica sólo se transfiere tangencialmente entre dos partículas esféricas adyacentes y por lo tanto el contacto está limitado (bajo contenido de zinc efectivo), (Figura 2). En las películas que poseen zinc laminar como único pigmento, éste exhibe una elevada relación área superficial/peso lo cual genera un efectivo contacto eléctrico; sin embargo, se comporta como un ánodo demasiado activo para alcanzar una protección prolongada y promueve además los fenómenos osmóticos (ampollamiento, pérdida de adhesión, etc.). No obstante lo anteriormente mencionado, permite formular primers con menor PVC que el zinc esférico ya que los valores de CPVC son inferiores dada la reducida capacidad de empaquetamiento; además se observa que la sedimentación en el envase no es significativa lo cual genera películas de pigmentación homogénea, (Figura 3). Debido a lo anteriormente mencionado, los primers basados en zinc laminar se modifican con diferentes extendedores; para cada PVC considerada, el nivel puede variar desde 20 hasta 60 % en volumen sobre el total de pigmento. Usualmente, se emplea mica (silicato de potasio y aluminio hidratado), caolín (silicato de aluminio hidratado) y silicato de calcio sintético. Asimismo, pueden incluir modificaciones con diferentes pigmentos inhibidores de la corrosión metálica con niveles porcentuales que varían desde el 5 al 15% en volumen sobre el pigmento total, empleándose habitualmente tanatos metálicos, fosfatos de zinc, fosfomolibdato de zinc, metaborato de bario, etc. Estos primers también se pueden formular en forma tripigmentada, es decir, modificando el zinc rich de partículas laminares simultáneamente con extendedores y pigmentos inhibidores de la corrosión metálica. Se han obtenido formulaciones de elevada eficiencia reduciendo el nivel porcentual de zinc en la película seca hasta el 20% en volumen e incluyendo diferentes relaciones extendedor/pigmento inhibidor. Naturaleza de los ligantes Los primers anticorrosivos tipo zinc rich y aquéllos modificados con extendedores y/o pigmentos inhibidores de la corrosión, se pueden formular con ligantes de naturaleza orgánica e inorgánica. De este modo, los valores de la CPVC varían fuertemente con el tipo de material formador de película seleccionado. a. Ligantes orgánicos En las formulaciones que utilizan caucho clorado como ligante se pueden emplear los grados 10 ó 20 cP (viscosidad a 25 ºC en solución de tolueno a 20 % en peso), según la aplicación se implemente con soplete o rodillo, respectivamente. El tipo de película seca obtenida requiere una plastificación externa por lo que usualmente se utiliza parafina clorada 42 % (relación resina/plastificante, 70/30 en peso). La mezcla solvente se selecciona según la viscosidad de la resina y el método de aplicación. En el empleo de epoxi / poliamina amida se debe contemplar el WPE (peso de resina por grupo epóxido) de la base epoxídica y el valor amina del endurecedor (mg de hidróxido de potasio por g de muestra). La mezcla solvente generalmente está basada en xileno, butanol e hidrocarburos oxigenados, en diferentes relaciones. Las resinas vinílicas se emplean copolimerizadas según las características de película seca que se desea obtener en servicio. Este caso también requiere de plastificantes adecuados para compatibilizar las diferentes propiedades del filme; así por ejemplo, la parafina clorada 42 % se incluye en una relación resina/plastificante 4/1 en peso. En general, el acetato de etilén glicol, el xileno y el metil isobutil cetona son excelentes mezclas solventes. Es muy común para este tipo de primer la utilización de un polímero insaturado como material formador de película; en general, está basado en un polímero de ácido ftálico y glicoles estabilizado a la luz y diluido en estireno (aproximadamente 60 % de sólidos). El peróxido de metil etil cetona se emplea habitualmente para el proceso de curado. b. Ligantes inorgánicos Las pinturas ricas en zinc basadas en silicatos se pueden clasificar según que el curado se lleve a cabo por reacción química o tratamiento térmico (silicatos inorgánicos) o por autocurado (silicatos inorgánicos y orgánicos). Estas pinturas se comportan de manera diferente durante el secado y el curado. Los ligantes inorgánicos curados con reactivos químicos están basados en silicato de sodio o silicato de potasio y emplean agua como disolvente. El secado involucra la pérdida de vapor de agua y demora entre 1 y 2 horas. Por su parte, el curado requiere aplicar sobre la película seca una solución de ácido fosfórico o de fosfatos orgánicos con el agregado de agentes humectantes y la velocidad del proceso varía de forma directa con el aumento de la temperatura. Asimismo, el tratamiento térmico para causar la insolubilidad está limitado a pequeñas piezas. Los ligantes inorgánicos de autocurado no requieren el empleo de tratamientos especiales luego de su aplicación. Están basados en silicatos de mayor relación molar sílice/álcali que los anteriores; así por ejemplo, los valores molares 3,6/1,0 y 4,0/1,0 para el SiO2/Na2O y el SiO2/K2O resultan respectivamente adecuados. Estas pinturas curan por acción del dióxido de carbono del aire y por reacciones químicas internas complejas que conducen a una silicificación reticulada; además secan por pérdida de vapor de agua y la velocidad de curado se incrementa con la temperatura. Los primers basados en silicatos orgánicos (generalmente de etilo) secan rápidamente por la evaporación de la mezcla solvente (alcoholes, hidrocarburos aromáticos y glicoles); el curado involucra la hidrólisis con el vapor del agua del aire liberando alcohol etílico, por lo que a temperaturas que exceden los 30 °C este proceso es muy lento o directamente no se lleva a cabo. Manufactura de los primers Generalmente se emplean molinos de bolas para la elaboración de volúmenes limitados o bien equipos continuos de alta velocidad para grandes producciones. Primeramente, se dispersan los extendedores y/o los pigmentos inhibidores de la corrosión metálica durante 24 horas, controlando reológicamente la eficiencia y la estabilidad de la dispersión. Luego y antes de su aplicación, se incorpora con agitación mecánica o manual, el zinc metálico provisto en un segundo envase (el zinc en presencia de trazas de humedad libera gas hidrógeno lo cual fundamenta que las pinturas basadas en zinc metálico se provean en dos componentes). Finalmente, se adicionan los agentes de curado en aquellos ligantes que así lo requieran. Continurá en la próxima edición...
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Comentarios (2)
VENDO POLVO DE ZINC
Estimado Señor: Trabajo en una empresa exportadora de productos derivados del Cinc, nuestra materia prima es el Cinc sin alear, localizada en PERU, Zinc Industrias Nacionales S.A
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