¿Cuáles son las principales razones de la velocidad de secado de los recubrimientos al agua?
El secado rápido es la característica más solicitada por los clientes en los recubrimientos al agua. Debido a la singularidad de su estructura molecular, es decir, el enlace de hidrógeno extremadamente fuerte entre las moléculas, sus características son claramente diferentes de la gran mayoría de los disolventes orgánicos. En el campo de los recubrimientos al agua, esta característica se concentra en el hecho de que, debido al alto calor de evaporación del agua, la velocidad de evaporación del agua es más de diez o incluso decenas de veces más lenta que la de los disolventes de recubrimiento comunes. Además, debido a la importante cantidad de vapor de agua presente en el aire y a las grandes variaciones estacionales, la velocidad de evaporación del agua cambia en consecuencia. En el peor de los casos, si la humedad relativa del aire alcanza el 100 %, la evaporación del agua se detiene, mientras que los disolventes no acuosos no se ven afectados por este factor.
Aunque los recubrimientos al agua se enfrentan a los retos técnicos descritos anteriormente, están destinados a convertirse en un elemento importante en el campo de los recubrimientos debido a sus propiedades respetuosas con el medio ambiente. Gracias a los incansables esfuerzos de los trabajadores del sector de los recubrimientos al agua durante la última década, la tecnología de los recubrimientos al agua está cada vez más madura. A continuación se analizan los principales factores que afectan a la velocidad de secado de los recubrimientos al agua y las medidas correspondientes que se pueden adoptar durante la formulación.
1. Selección de la resina.
Al igual que todos los recubrimientos, el rendimiento de los recubrimientos al agua depende en gran medida de la resina elegida en la formulación. La mayoría de las resinas filmógenas al agua son sistemas de emulsión, cuyo mecanismo de formación de película es diferente al de los recubrimientos con disolventes. Las resinas a base de disolventes forman un sistema monofásico con el disolvente y, a medida que este se evapora, la viscosidad del sistema aumenta hasta que se solidifica, lo que constituye un proceso continuo en términos de las propiedades mecánicas del sistema. Sin embargo, cuando el volumen de las partículas de la emulsión alcanza un valor crítico, el sistema pasa repentinamente de un estado líquido a uno sólido, lo que constituye un proceso discontinuo. La manifestación completa, desde el secado de la superficie hasta el rendimiento de la película de pintura, depende de la velocidad de evaporación del agua residual en el sistema, la interpenetración de las macromoléculas en las partículas de la emulsión y la velocidad de volatilización de otras moléculas orgánicas pequeñas en el sistema. Para optimizar el sistema, la resina debe seleccionarse teniendo en cuenta los siguientes aspectos al elaborar formulaciones de pinturas al agua.
a. Contenido en sólidos: Por lo general, cuanto mayor es el contenido en sólidos de la emulsión, más se aproxima al valor crítico de secado superficial y más rápido se seca. Sin embargo, un contenido en sólidos demasiado alto también puede acarrear una serie de desventajas. El secado rápido de la superficie acorta el intervalo entre capas y causa inconvenientes en la construcción. Las emulsiones con alto contenido en sólidos suelen tener un rendimiento reológico deficiente debido al pequeño espaciado entre las partículas de resina y no son sensibles a los espesantes, lo que dificulta el ajuste del rendimiento de pulverización o pintura.
b. Tamaño de las partículas de la emulsión: cuanto más pequeñas son las partículas de la emulsión, menor es la separación entre las partículas con el mismo contenido de sólidos, menor es el valor crítico de secado en mesa y mayor es la velocidad de secado. Las partículas pequeñas de la emulsión también aportan otras ventajas, como buenas propiedades de formación de película y alto brillo.
c. Temperatura de transición vítrea (Tg) de la resina: en términos generales, cuanto mayor es la Tg de la resina, mejor es el rendimiento de la película final. Sin embargo, en lo que respecta al tiempo de secado, la tendencia es básicamente opuesta. Las resinas con una Tg elevada suelen necesitar la adición de más aditivos filmógenos a la formulación para facilitar la interpenetración de las macromoléculas entre las partículas de la emulsión y mejorar la calidad de la película. Sin embargo, estos aditivos filmógenos requieren tiempo suficiente para volatilizarse del sistema y, de hecho, prolongan el tiempo desde el secado superficial hasta el secado completo. Por lo tanto, en lo que respecta a este factor Tg, el tiempo de secado y el rendimiento filmógeno suelen estar en conflicto.
d. Estructura de fase de las partículas de la emulsión: dependiendo del proceso de preparación de la emulsión, una misma composición de monómeros puede dar lugar a diferentes estructuras de fase de las partículas. La estructura núcleo-cubierta, ampliamente conocida, es uno de los ejemplos. Aunque no es posible que todas las partículas de una emulsión tengan una estructura núcleo-cubierta, esta analogía figurativa es una forma de comprender de manera general las propiedades de formación de película de una emulsión. Si las partículas tienen una Tg de la cubierta baja y una Tg del núcleo alta, el sistema requiere menos aditivos formadores de película y se seca más rápido, pero la dureza de la película se verá afectada porque la fase continua es una resina de baja Tg después de la formación de la película. Por el contrario, si la Tg de la capa exterior de las partículas es alta, se necesita una cierta cantidad de auxiliares para la formación de la película y la velocidad de secado de la película será más lenta que en el caso anterior, pero la dureza después del secado será mayor que en el caso anterior.
e. Tipo y cantidad de tensioactivos: las emulsiones comunes utilizan determinados tensioactivos en el proceso de fabricación. Los tensioactivos tienen un efecto aislante y protector sobre las partículas de la emulsión y tienen una gran influencia en el proceso de formación de la película, en el que las partículas se fusionan entre sí, especialmente en la fase inicial, es decir, el secado superficial. Además, estos productos químicos únicos, que tienen una cierta solubilidad tanto en la fase acuosa como en la oleosa, disueltos en la resina, actúan realmente como aditivos formadores de película. Los diferentes tensioactivos, debido a su diferente solubilidad en la resina, tendrán diferentes funciones como agentes filmógenos.
2. Mecanismo de curado de la resina.
El curado de las películas de resina al agua generalmente tiene varios niveles de mecanismo. En primer lugar, la agregación y fusión de las partículas de la emulsión es el mecanismo que experimentan todos los secados superficiales de emulsiones. A continuación, la volatilización del agua y otros aditivos filmógenos, que permite que se desarrollen plenamente las propiedades básicas de la resina termoplástica, constituye la segunda etapa del curado. Por último, algunas emulsiones introducen un mecanismo de reticulación durante la preparación, o agentes reticulantes durante la aplicación del recubrimiento, para aumentar aún más la dureza de la película sobre la resina termoplástica. El mecanismo de reticulación en este último paso puede tener un impacto significativo en la velocidad y el grado finales de curado de la película. Los mecanismos de reticulación más comunes son la reticulación oxidativa (por ejemplo, la reticulación de resinas alquídicas), la reticulación con aditivos micelares (por ejemplo, algunos sistemas de emulsión autoreticulantes) y la reticulación por sustitución nucleófila (por ejemplo, epoxi, poliuretano, etc.). Estas reacciones de reticulación se ven afectadas por la temperatura, el pH y otros factores, por lo que en la formulación se deben equilibrar los requisitos de curado del sistema y otras propiedades de la relación.
3. La cantidad y el tipo de aditivos formadores de película.
En teoría, el disolvente de cualquier resina es un aditivo formador de película. En la práctica, teniendo en cuenta la seguridad, el coste, la velocidad y otros factores, solo hay una docena de aditivos filmógenos comunes, principalmente algunos alcoholes, éteres y ésteres de alto punto de ebullición. Estos aditivos filmógenos son los preferidos por los diferentes ingenieros de recubrimientos al agua. Por lo general, solo hay dos o tres tipos de aditivos filmógenos que suelen utilizar los ingenieros con experiencia. La consideración principal es la distribución del reactivo entre el agua y la resina y dentro de las partículas de resina. Especialmente cuando la resina al agua es una resina multifásica, la selección y combinación de aditivos filmógenos es particularmente importante.
4. Entorno de construcción.
Al principio de este artículo, hemos abordado la cuestión del agua. Debido a las características del agua, el entorno de construcción de las pinturas al agua es más exigente que el de las pinturas al aceite, principalmente porque la temperatura y la humedad durante la construcción deben controlarse en la medida de lo posible. Para formulaciones de uso general, se debe evitar en la medida de lo posible la alta humedad. Si es necesario trabajar en condiciones de alta humedad, se debe ajustar la formulación, seleccionar una resina con formación rápida de película o aislar el lugar.
Materias primas para recubrimientos UV: Monomero UV Productos de la misma serie
| Polythiol/Polymercaptan | ||
| DMES Monomer | Bis(2-mercaptoethyl) sulfide | 3570-55-6 |
| DMPT Monomer | THIOCURE DMPT | 131538-00-6 |
| PETMP Monomer | PENTAERYTHRITOL TETRA(3-MERCAPTOPROPIONATE) | 7575-23-7 |
| PM839 Monomer | Polyoxy(methyl-1,2-ethanediyl) | 72244-98-5 |
| Monofunctional Monomer | ||
| HEMA Monomer | 2-hydroxyethyl methacrylate | 868-77-9 |
| HPMA Monomer | 2-Hydroxypropyl methacrylate | 27813-02-1 |
| THFA Monomer | Tetrahydrofurfuryl acrylate | 2399-48-6 |
| HDCPA Monomer | Hydrogenated dicyclopentenyl acrylate | 79637-74-4 |
| DCPMA Monomer | Dihydrodicyclopentadienyl methacrylate | 30798-39-1 |
| DCPA Monomer | Dihydrodicyclopentadienyl Acrylate | 12542-30-2 |
| DCPEMA Monomer | Dicyclopentenyloxyethyl Methacrylate | 68586-19-6 |
| DCPEOA Monomer | Dicyclopentenyloxyethyl Acrylate | 65983-31-5 |
| NP-4EA Monomer | (4) ethoxylated nonylphenol | 50974-47-5 |
| LA Monomer | Lauryl acrylate / Dodecyl acrylate | 2156-97-0 |
| THFMA Monomer | Tetrahydrofurfuryl methacrylate | 2455-24-5 |
| PHEA Monomer | 2-PHENOXYETHYL ACRYLATE | 48145-04-6 |
| LMA Monomer | Lauryl methacrylate | 142-90-5 |
| IDA Monomer | Isodecyl acrylate | 1330-61-6 |
| IBOMA Monomer | Isobornyl methacrylate | 7534-94-3 |
| IBOA Monomer | Isobornyl acrylate | 5888-33-5 |
| EOEOEA Monomer | 2-(2-Ethoxyethoxy)ethyl acrylate | 7328-17-8 |
| Multifunctional monomer | ||
| DPHA Monomer | Dipentaerythritol hexaacrylate | 29570-58-9 |
| DI-TMPTA Monomer | DI(TRIMETHYLOLPROPANE) TETRAACRYLATE | 94108-97-1 |
| Acrylamide monomer | ||
| ACMO Monomer | 4-acryloylmorpholine | 5117-12-4 |
| Di-functional Monomer | ||
| PEGDMA Monomer | Poly(ethylene glycol) dimethacrylate | 25852-47-5 |
| TPGDA Monomer | Tripropylene glycol diacrylate | 42978-66-5 |
| TEGDMA Monomer | Triethylene glycol dimethacrylate | 109-16-0 |
| PO2-NPGDA Monomer | Propoxylate neopentylene glycol diacrylate | 84170-74-1 |
| PEGDA Monomer | Polyethylene Glycol Diacrylate | 26570-48-9 |
| PDDA Monomer | Phthalate diethylene glycol diacrylate | |
| NPGDA Monomer | Neopentyl glycol diacrylate | 2223-82-7 |
| HDDA Monomer | Hexamethylene Diacrylate | 13048-33-4 |
| EO4-BPADA Monomer | ETHOXYLATED (4) BISPHENOL A DIACRYLATE | 64401-02-1 |
| EO10-BPADA Monomer | ETHOXYLATED (10) BISPHENOL A DIACRYLATE | 64401-02-1 |
| EGDMA Monomer | Ethylene glycol dimethacrylate | 97-90-5 |
| DPGDA Monomer | Dipropylene Glycol Dienoate | 57472-68-1 |
| Bis-GMA Monomer | Bisphenol A Glycidyl Methacrylate | 1565-94-2 |
| Trifunctional Monomer | ||
| TMPTMA Monomer | Trimethylolpropane trimethacrylate | 3290-92-4 |
| TMPTA Monomer | Trimethylolpropane triacrylate | 15625-89-5 |
| PETA Monomer | Pentaerythritol triacrylate | 3524-68-3 |
| GPTA ( G3POTA ) Monomer | GLYCERYL PROPOXY TRIACRYLATE | 52408-84-1 |
| EO3-TMPTA Monomer | Ethoxylated trimethylolpropane triacrylate | 28961-43-5 |
| Photoresist Monomer | ||
| IPAMA Monomer | 2-isopropyl-2-adamantyl methacrylate | 297156-50-4 |
| ECPMA Monomer | 1-Ethylcyclopentyl Methacrylate | 266308-58-1 |
| ADAMA Monomer | 1-Adamantyl Methacrylate | 16887-36-8 |
| Methacrylates monomer | ||
| TBAEMA Monomer | 2-(Tert-butylamino)ethyl methacrylate | 3775-90-4 |
| NBMA Monomer | n-Butyl methacrylate | 97-88-1 |
| MEMA Monomer | 2-Methoxyethyl Methacrylate | 6976-93-8 |
| i-BMA Monomer | Isobutyl methacrylate | 97-86-9 |
| EHMA Monomer | 2-Ethylhexyl methacrylate | 688-84-6 |
| EGDMP Monomer | Ethylene glycol Bis(3-mercaptopropionate) | 22504-50-3 |
| EEMA Monomer | 2-ethoxyethyl 2-methylprop-2-enoate | 2370-63-0 |
| DMAEMA Monomer | N,M-Dimethylaminoethyl methacrylate | 2867-47-2 |
| DEAM Monomer | Diethylaminoethyl methacrylate | 105-16-8 |
| CHMA Monomer | Cyclohexyl methacrylate | 101-43-9 |
| BZMA Monomer | Benzyl methacrylate | 2495-37-6 |
| BDDMP Monomer | 1,4-Butanediol Di(3-mercaptopropionate) | 92140-97-1 |
| BDDMA Monomer | 1,4-Butanedioldimethacrylate | 2082-81-7 |
| AMA Monomer | Allyl methacrylate | 96-05-9 |
| AAEM Monomer | Acetylacetoxyethyl methacrylate | 21282-97-3 |
| Acrylates Monomer | ||
| IBA Monomer | Isobutyl acrylate | 106-63-8 |
| EMA Monomer | Ethyl methacrylate | 97-63-2 |
| DMAEA Monomer | Dimethylaminoethyl acrylate | 2439-35-2 |
| DEAEA Monomer | 2-(diethylamino)ethyl prop-2-enoate | 2426-54-2 |
| CHA Monomer | cyclohexyl prop-2-enoate | 3066-71-5 |
| BZA Monomer | benzyl prop-2-enoate | 2495-35-4 |