Resinas de molienda en forma líquida

Características de una nueva resina de molienda, que en forma líquida, se constituye como una nueva manera de reducir los compuestos orgánicos volátiles (VOC).

por Evonik

Gracias a su ingeniosa estructura molecular, esta resina de molienda, a diferencia de cualquier otra desarrollada hasta la fecha, brinda a los formuladores de pinturas y revestimientos la libertad de elegir las materias primas utilizadas en los revestimientos industriales. 

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En todo el mundo, los gobiernos están reduciendo los límites de emisiones de compuestos orgánicos volátiles (VOC) permitidos. Desde hace varios años en la Unión Europea han estado en vigor diferentes límites máximos permitidos de VOC (por ejemplo, 420 g/L para las pinturas de renovación de acabados utilizadas en la industria automotriz). El año pasado, China también promulgó este límite para las pinturas en aerosol, a raíz de lo cual ahora se cobran impuestos sobre las pinturas que contienen VOC en algunas partes del país. Los países que aún no han definido límites máximos para los VOC seguirán este ejemplo y se prevé que las leyes se hagan aún más estrictas en los próximos años en mercados importantes como la Unión Europea y Estados Unidos.

Esto supone grandes desafíos a los formuladores de pinturas y revestimientos. Si quieren cumplir con los requisitos legales, tendrán que reducir drásticamente la cantidad de solvente en sus productos y limitarse sólo a ciertas materias primas.

Hasta ahora, la mayoría de los fabricantes que producen materias primas para pinturas y revestimientos se han enfocado en el desarrollo de soluciones para el VOC de la capa base. Sin embargo, el desarrollo del nuevo producto al que se hace referencia en el presente texto, se centró en concentrados de pigmento, cuyo contenido de VOC por lo general determina el contenido final del de una pintura.

Hasta ahora, la adición de un concentrado de pigmento a un revestimiento base ha coincidido con un aumento en el porcentaje en peso de VOC en la pintura. Ahora se ha logrado revertir esa relación: añadir el concentrado de pigmento reduce efectivamente el contenido de VOC de la pintura. Una nueva resina de molienda líquida hace posible este efecto al reducir el contenido de VOC en la pintura acabada en un promedio de 20%, en comparación con los revestimientos industriales estándar que contienen disolventes que hay en el mercado.

Figura 1. La máxima reducción de la viscosidad brinda a los desarrolladores mayor libertad de formular.

La nueva resina de molienda líquida reduce la viscosidad de dos maneras: en primer lugar, la resina es en sí misma un líquido; en segundo lugar, hace que el concentrado de pigmento fabricado sea menos viscoso. Por ejemplo, si el contenido máximo de VOC es de 310 g/L, entonces la viscosidad del producto estándar en el mercado (más un aditivo estándar) sería superior a 15.000 mPas, lo que lo haría inutilizable. Pero la viscosidad de la resina de molienda líquida combinada con un aditivo estándar es de sólo 600 mPas al mismo nivel de VOC. El efecto es aún más patente con un contenido de VOC de tan sólo 110 g/L; Incluso teniendo en cuenta estos requisitos extremos, la viscosidad de esta resina de molienda líquida combinada con un aditivo adecuadamente ajustado es de sólo 1.000 mPas.

La marcada disminución de la viscosidad es posible debido a que la resina tiene una afinidad excepcional con los pigmentos y puede estabilizarlos mejor para obtener una carga óptima del pigmento. Para conseguir esto, los desarrolladores de Evonik formularon la resina de tal manera que contrarrestara la tendencia de las partículas de pigmento a flocular. Para evitar que las fuerzas de van der Waals causen floculación, el espacio entre las partículas debe ser lo suficientemente grande como para que puedan desplazarse fácilmente. 

La resina de molienda líquida contiene grupos con una afinidad con los pigmentos, y es esta estructura química la que da a la resina un efecto humectante -incluso sin un aditivo- haciéndola particularmente eficaz en la estabilización de materiales. La reducción de las interacciones entre las partículas del pigmento disminuye la viscosidad del concentrado de pigmento, lo cual brinda un efecto estabilizante excepcionalmente bueno.

Al humedecer bien las partículas del pigmento —especialmente en combinación con un aditivo adecuado— la resina de molienda líquida produce un color más intenso que otras de su tipo. En una superficie de ensayo hecha de poliuretano gris claro, (con un aditivo adecuado) fue superior al estándar del mercado al mismo nivel de pigmento —una diferencia que era evidente incluso a simple vista. 

La baja viscosidad también disminuye la cantidad de disolvente requerido en el concentrado de pigmento, permitiendo a los formuladores aumentar la concentración de partículas de pigmento. El resultado es un color más intenso en la pintura acabada usando la misma cantidad de concentrado. Si la viscosidad deseada es de 2.000 mPas, la nueva resina de molienda combinada con un aditivo apropiado puede tener capacidad para aproximadamente 50% más de pigmento que los productos similares de la competencia. 

Además, para lograr el mismo desarrollo de color que tenían antes, los formuladores de pintura ahora necesitan menos concentrado de pigmento. Por consiguiente, los formuladores pueden hacer su parte para que los sistemas con alto contenido de sólidos sean más económicos. En líneas generales, la forma líquida de la resina ofrece otra ventaja con respecto a las formas granuladas que han sido comunes hasta ahora: Esta resina de molienda no necesita disolverse en un solvente antes de ser añadida. En otras palabras, los formuladores pueden prescindir de este paso sin tener que encontrar un reemplazo. 

Intensidad del color

La dureza del revestimiento acabado no se ve comprometida por la forma líquida de la resina: Los desarrolladores fueron capaces de optimizar el proceso de fabricación al punto en que la baja viscosidad de la resina de molienda tiene muy poco impacto en la dureza de la pintura. El equipo de especialistas logró ajustar la temperatura de transición vítrea Tg, variando la composición de los monómeros, de tal manera que el impacto de la primera fuera mínima cuando se tratara de la dureza, pero aun así importante en términos de reducción de VOC. Se dedicaron aproximadamente dos años de intenso trabajo de desarrollo en la estructura molecular de la nueva resina de molienda.

Además de esto, sin embargo, la resina también cumple con todos los requerimientos establecidos para una resina de molienda. Los ensayos han demostrado que el producto tiene una influencia mínima sobre las propiedades del revestimiento tales como el brillo (DIN EN ISO 2813), la resistencia a la intemperie (DIN EN ISO 9227, DIN EN ISO 6270-2), la adhesión (DIN EN ISO 2409), el tiempo de secado ASTM D 5895), la resistencia química (DIN EN ISO 2812-4) y la elasticidad (DIN EN ISO 1520). El efecto de eliminación por frotamiento de las pinturas y revestimientos basados en esta nueva resina de molienda es mucho menor que el de los productos estándar que hay en el mercado en las mismas condiciones, independientemente de si se utilizan solventes polares o apolares.

 

 

 

 

La resina de molienda líquida es una resina cetónica y, como tal, los ensayos han mostrado que presenta una compatibilidad excepcional con todos los aglutinantes y resinas comunes, incluyendo resinas alquídicas, poliéteres, resinas epóxicas y nitrocelulosa.

Aunque los formuladores prefieren usar el MPA como solvente, los estudios han demostrado que no es la mejor opción en este caso; dada la reducción de la viscosidad, los desarrolladores recomiendan el acetato de butilo. Cuando se trata de probar la mejor combinación para sus propósitos, los formuladores de pintura tienen considerable libertad aquí también.

La nueva resina de molienda abre una serie de opciones de formulación adicionales a la amplia selección de materias primas: Las pinturas y revestimientos resultantes son más adecuados para la aplicación en aerosol, por ejemplo. Debido a su elasticidad, la resina líquida puede usarse también como coaglutinante para unir capas intermedias al acero, acero galvanizado o PVC. La resina de molienda líquida también se puede utilizar para prolongar la vida útil de la mezcla.

La nueva resina de molienda ofrece incluso ventajas a los formuladores que aún no necesitan estas propiedades. Debido a la reducción de la viscosidad y al aumento de la intensidad de color, el proceso de entinte es más eficiente y económico, esta también se puede utilizar como una forma de mejorar de forma selectiva la eficiencia. Sin modificar la concentración de pigmento, los formuladores necesitan mucho menos resina por gramo de pigmento, lo que les permite introducir un solvente más económico, sin comprometer la intensidad uniforme del color o los excelentes valores de fricción del producto.

Otra ventaja: Las nuevas oportunidades que proporciona la resina de molienda líquida permiten a los formuladores incrementar la concentración de pigmento y además reducir de forma significativa la cantidad de concentrado necesario.

Evonik también ha desarrollado un aditivo especialmente diseñado para aprovechar al máximo los beneficios de viscosidad de la resina de molienda: con el nuevo aditivo humectante y dispersante se consigue una disminución de la viscosidad, reforzando así los efectos positivos de la resina. Los desarrolladores hicieron esto manteniendo el núcleo de la molécula sumamente compacto e incorporando un gran número de grupos de anclaje, gracias a lo cual se logró una humectación excelente del pigmento. Las cadenas laterales estabilizadoras se seleccionaron de tal manera que el aditivo fuera eficaz en una amplia gama de polaridades.

Conclusión
Esta nueva resina de molienda líquida cuando es empleada en combinación con el aditivo dispersante especialmente desarrollado, minimiza el contenido de VOC de las pinturas y revestimientos industriales que contienen solventes. El resultado es un producto sin precedentes en el mercado actual. 

La nueva resina de molienda permite incluso a los formuladores reconsiderar el uso de aglutinantes que en otro tiempo tuvieron que ser rechazados (a pesar de sus otras ventajas) debido a los umbrales de VOC. Debido a los  ciclos largos de productos de los concentrados de pigmentos y a los límites de VOC potencialmente más estrictos, la nueva combinación promete confiabilidad en la planificación en los próximos años.

Además, esta innovación también dará a los formuladores más libertad para variar las viscosidades, las concentraciones de pigmentos y las formulaciones como una forma de optimizar aún más sus sistemas existentes.

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