Tipos de pintura en polvo

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El uso del tipo de pintura en polvo depende de las necesidades del cliente o el uso final de la pieza a recubrir

La pintura en polvo se divide en tres clases, los termoplásticos, termoestables y los curados UV. Los termoplásticos son aquellos que se funden y fluyen cuando está caliente, pero su composición química no cambia al momento de aplicarse, puede derretirse con calor y volver a dejar el sustrato en su estado inicial antes de recubrirlo. Los termoestables después del curado, ya la pintura no es químicamente igual, se sinteriza con la superficie y no hay forma de revertir el proceso como en los termoplásticos.

Las pinturas de curado UV son aquellas que curan a baja temperatura y al parecer serán las nuevas tendencias de pinturas en polvo. Las pinturas más usadas a nivel industrial son las termoestables. En los termoestables la resina y los agentes de curado se pueden variar para crear nuevas fórmulas con diferentes propiedades.

Los termoestables tienen varios elementos del cual el principal es la resina, de allí se divide en cinco componentes básicos que son: La resina, Agentes de curado, Pigmentos, Extensores y Modificadores. Cada uno de estos cumple una función importante a la hora de cubrir y proteger el sustrato, además de ayudar a que se sinterice la pintura con el sustrato.

Sinterización significa que el polvo cambiará su forma física a forma semisólida uniéndose a la superficie de la pieza. La reactividad de la resina y el agente de curado por medio de la viscosidad en estado fundido del polvo hace que el polvo cubra el sustrato y se adhiera a la superficie.

La resina

La resina es la que da el recubrimiento y las propiedades de desempeño al sustrato. Dentro de las propiedades esta la resistencia mecánica, durabilidad y al medio ambiente.

Agentes de curado

Como su nombre lo indica, ayudan a que la resina cubra y se sinterice la pintura con el sustrato haciendo que la pieza quede sellada y protegida contra la corrosión.

Pigmentos

Estos dan el color y los efectos especiales a la pintura, tales como metalizado, transparencia, brillo a la pintura en polvo. Los pigmentos son responsables de la estabilidad térmica de los polvos durante el curado y dan la estabilidad a las condiciones de exposición a los rayos UV. La apariencia de la película de polvo depende de la calidad y el tipo de pigmento utilizado en la formulación del polvo.

Extensores

Los extensores y rellenos se utilizan para reducir el costo de producción del polvo; la proporción de extensores y rellenos con respecto a la resina está en relación directa con el rendimiento del polvo. Hay algunos rellenos costosos y también menos costosos. Por lo tanto, el costo total del polvo dependerá del tipo de los rellenos utilizados en la formulación del polvo.

Los aditivos

Los aditivos son modificadores que ayudan a la pintura a dar diferentes características y propiedades como control de flujo, aditivos desgasificantes, aditivos de durabilidad exterior, aditivos de resistencia a la corrosión, entre otros. Los aditivos desgasificantes son útiles cuando recubrimos en polvo material poroso como piezas fundidas de hierro.

Los aditivos más comunes son:

  1. Agentes de flujo: Reducen el efecto de piel de naranja aumentando la viscosidad de la resina para que cubra totalmente el sustrato.
  2. Ceras: Crean texturas, controlan los niveles de brillo y efectos de dureza. Además, ayudan a la dureza de la superficie, las propiedades de agarre y antideslizante.
  3. Antioxidantes: Reducen el amarillamiento de la exposición al sol.
  4. Estabilizadores de luz: Absorbe la luz ultra violeta para prevenir la degradación solar.
  5. Agentes de mateado: Aumentan o disminuyen el brillo de la película de recubrimiento en polvo.

El tamaño de las partículas del polvo influirá en gran medida en la eficiencia de la transferencia, la fluidización y la facilidad de transporte del polvo a través de la pistola al objeto, las propiedades de nivelación del flujo, la cobertura de los bordes y el ocultamiento del sustrato.

Tipos de resina

La resistencia al medio ambiente, a los rayos solares y a la resistencia mecánica determinan la selección de la formulación en polvo, por lo que en el mercado se encuentran disponibles algunas formulaciones estándar. Estos son epoxi, epoxi poliéster, poliéster, poliuretano, acrílico. Todas las formulaciones tienen ventajas y desventajas.

Un ejemplo sería un Epoxi cual es bueno para la resistencia química pero pobre para la resistencia a los rayos UV, la resistencia a la corrosión es buena, pero muy sensible a la variación del color, la dureza de la superficie, las propiedades mecánicas y luego el poliéster epoxi es bueno en aplicaciones de flujo. las propiedades son buenas las mecánicas son buenas Baja variación de color Aquí si estamos.

El siguiente ejemplo serian el poliuretano y el acrílico, el poliuretano provee buenas propiedades mecánicas y químicas, la durabilidad en exteriores es buena, la fluidez y la suavidad. El Acrílico da fluidez y claridad, las propiedades químicas son buenas, la dureza y la durabilidad en exteriores son buenas, pero tiene incompatibilidad con otros polvos, la estabilidad en almacenamiento no es buena. Difícil de pigmentar y muy costoso.

1. Termoplásticos. Pintura en polvo

Los primeros recubrimientos en polvo producidos se basaban en polímeros termoplásticos que se fundían a la temperatura de aplicación y se solidificaban al enfriarse. Varios factores, como métodos relativamente simples de fabricación y aplicación, la ausencia de mecanismos de curado complicados, materias primas que en muchos casos pertenecen a polímeros básicos, propiedades aceptables para muchas aplicaciones diferentes, etc., contribuyeron muy pronto a la popularidad de estos recubrimientos en el mercado. después de su aparición a principios de los años 1950.

Al mismo tiempo, sin embargo, se pueden enumerar puntos débiles como la alta temperatura de fusión, el bajo nivel de pigmentación, la mala resistencia a los disolventes y la mala adherencia sobre superficies metálicas que requieren el uso de una imprimación. Estos problemas inherentes a los recubrimientos en polvo termoplásticos fueron superados con éxito más tarde por los polvos termo estables que rápidamente coparon la mayor parte (90 %) del mercado.

A pesar de las desventajas, los recubrimientos en polvo termoplásticos pueden ofrecer algunas propiedades destacadas. Algunos de ellos poseen una excelente resistencia a los disolventes (poliolefinas), una excelente resistencia a la intemperie (fluoruro de poli vinilideno), una excepcional resistencia al desgaste (poliamidas), una relación precio/rendimiento relativamente bueno (cloruro de polivinilo) o un alto aspecto estético (poliésteres). Estas propiedades, combinadas con la simplicidad del sistema, crearon una considerable cuota de mercado para los recubrimientos en polvo termoplásticos.

1.1. Polvos vinílicos

Se utilizan dos aglutinantes para fabricar los recubrimientos en polvo de vinilo; Los polvos de PVC de cloruro de polivinilo (PVC) y fluoruro de poli vinilideno (PVDF) están destinados principalmente a aplicaciones en interiores debido a su limitada durabilidad en exteriores; por otro lado, los polvos de PVDF se encuentran entre los mejores sistemas de recubrimiento con respecto a su resistencia a la intemperie.

1.2. Recubrimientos de PVC

Estos recubrimientos tienen muy buena resistencia a muchos solventes, clima y ácidos. Tienen una excelente resistencia al impacto y buena resistencia dialéctica para aplicaciones eléctricas. Los principales problemas de los recubrimientos en polvo de PVC están relacionados con la estabilidad del aglutinante durante el proceso y también con su naturaleza quebradiza.

1.3. Recubrimientos de PVDF

Estos recubrimientos en polvo tienen la mayor resistencia a la degradación al exponerse al aire libre, muy buena resistencia a la abrasión, excelente resistencia química, muy baja fricción superficial, propiedades de liberación de hielo y muy baja absorción de fluidos. Es bien conocido por sus características de alta resistencia mecánica y al impacto y muy buena resistencia a la abrasión combinada con una excelente flexibilidad y dureza.

1.4. Recubrimientos en polvo de base poliolefínica

Los polímeros termoplásticos más importantes son el polipropileno y el polietileno de baja presión. No son polímeros cristalinos polares de alto peso molecular, con enlaces carbono-carbono en la columna vertebral del polímero, poseen un equilibrio único de tenacidad, resistencia química y a los disolventes. Su insolubilidad en los disolventes comúnmente utilizados por la industria de la pintura restringió su aplicación únicamente a los recubrimientos en polvo. (Recubrimiento en polvo Techfiles, 31)

1.5. Recubrimientos en polvo a base de nailon

Varias propiedades únicas de los recubrimientos en polvo a base de nailon les otorgan una ventaja sobre otros recubrimientos en polvo. Se caracterizan por una muy buena tenacidad, una alta resistencia a la abrasión combinada con una resistencia superior al impacto incluso a bajas temperaturas. Su bajo coeficiente de fricción y sus inusuales propiedades de desgaste los convierten en excelentes recubrimientos interfaciales para reducir el desgaste o el ruido entre metales.

El buen aislamiento térmico es otra característica distintiva de los polvos de nailon. Además, la mayoría de estas propiedades se conservan en una amplia gama de temperaturas de trabajo. Los recubrimientos en polvo de nailon tienen una resistencia excepcionalmente buena contra la mayoría de los disolventes comúnmente utilizados en la práctica. Esto es de esperar y se debe a la presencia de grupos amida, caracterizados por la formación de fuertes enlaces de hidrógeno. También es buena la resistencia a ácidos orgánicos, sales inorgánicas y álcalis en baja concentración. (Recubrimiento en polvo Techfiles, 40)

1.6. Recubrimientos en polvo de poliéster

Este polvo se utiliza comúnmente para polvos termo endurecibles, aunque también se utilizan en aplicaciones de termoplásticos. Como podemos recordar los polvos termo endurecibles se sinterizan con el sustrato y los polvos termoplásticos no. El proceso de formación de película de los recubrimientos de poliéster termoplástico no implica ningún aumento adicional del peso molecular. Por lo tanto, para obtener un recubrimiento que tenga buenas propiedades mecánicas es necesario comenzar con una resina de poliéster con un peso molecular relativamente alto.

Para tales aplicaciones, los pesos moleculares típicos son superiores a 15.000. Los recubrimientos en polvo de poliéster termoplástico se basan en la mayoría de los casos en resinas de poliéster lineales cristalinas o semi cristalinas de alto peso molecular, solas o en combinación con otros aglutinantes, para lograr las propiedades deseables de las películas fundidas.

Los problemas que deben superarse cuando se utilizan resinas de poliéster termoplásticas como aglutinantes son una mala adhesión al sustrato, la formación de grietas al enfriarse o doblarse rápidamente y un brillo deficiente a pesar de que las resinas de poliéster ofrecen una resistencia a la intemperie razonable. La adición de ésteres de celulosa como acetato butirato o propionato de celulosa mejora considerablemente el brillo del recubrimiento. (Recubrimiento en polvo Techfiles, 44, 45)

2. Polvos termoestables

Los problemas inherentes a los termoplásticos se superan con éxito mediante los polímeros termoestables. Durante el secado al horno de recubrimientos en polvo a base de polímeros termoestables se tiene lugar a una sinterización del polvo con el sustrato. Los termoplásticos tienen una adherencia muy pobre sobre superficies metálicas. Sólo los recubrimientos que utilizan resinas termoplásticas de poliéster de alto peso molecular como aglutinantes se pueden aplicar directamente sobre una superficie metálica sin el uso de una imprimación.

2.1. Poliésteres estándar

Estos son los polvos más utilizados. Se puede encontrar libre de TGIC y TGIC (isocianurato de triglicidilo). Estos tienen buena resistencia mecánica, flexibilidad y impacto. Buena resistencia mecánica también. Muchos de estos poliésteres cumplen y superan los requisitos de rendimiento de las especificaciones estándar arquitectónicas AAMA 2603 a pesar de que tienen una intemperie exterior limitada (color y brillo). Buena resistencia al secado excesivo y al amarillamiento.

Algunas de las desventajas son:
– Envejecimiento exterior limitado de uno a tres años.
– Puede tener una ligera piel de naranja, especialmente en formulaciones de bajo curado.

2.2. Epoxicos

Primera tecnología de polvo ampliamente utilizada, muy duradera, excelente dureza y resistencia a la corrosión. Lo mejor de todos los polvos disponibles. En términos de rendimiento químico y anticorrosivo. Los epoxis son para la mejor protección de cualquier tipo de polvo. En la prueba de frotamiento con solvente sobre epoxi, somos de primera clase en comparación con otros productos químicos. Tienen grandes propiedades de adherencia. Muy fácil de usar.

Una desventaja es que el epoxi tiene mala resistencia a la intemperie. Las aplicaciones de este polvo incluyen aplicaciones en interiores y HCVA. Se utiliza como imprimación para equipos exteriores como equipos de lectura y algunos dispositivos HCVA.

2.3. Uretano

No son realmente comunes. Químicamente hablando, los uretanos son muy similares a los poliésteres, la principal diferencia son los agentes de curado. El acabado del uretano es realmente suave. Tienen una excelente durabilidad exterior y resistencia a la corrosión química. Las desventajas son que la resina es demasiado cara. A mayor espesor, puede comenzar a perder gas y volverse quebradizo. Olor durante la aplicación y humo durante el curado.

Hay que tener mucho cuidado durante la aplicación y el curado. Algunas de las aplicaciones se encuentran en tanques de combustible, electrodomésticos, equipos agrícolas, HCVA, llantas y pomos de puertas.

2.4. Híbridos

2.4.1. Epoxi – poliéster

Realmente es una combinación de dos sistemas de resina en un mismo polvo. El poliéster mejora la resistencia al horneado y crea películas ultrasuaves y delgadas. Los híbridos son más económicos para los machos. Tienen poca resistencia a la intemperie, pero son buenos para aplicaciones que necesitan atractivo cosmético y propiedades funcionales razonables.

2.4.2. Super Durables

Los recubrimientos en polvo para aplicaciones exteriores deben cumplir con los requisitos de todos los recubrimientos expuestos al agua en forma de lluvia y/o nieve, heladas, radiación ultravioleta solar, atmósfera industrial agresiva con altos contenidos de dióxido de azufre. La nueva generación de resinas de poliéster compuestas de monómeros, que proporcionan una resistencia hidrolítica mejorada, satisface en la mayoría de los casos los requisitos normales con respecto a la resistencia al agua y la humedad, además, se caracterizan por una considerable resistencia a la radiación UV.

3. Curado UV

Mediante el uso de tecnología de pintura en polvo de curado UV se puede lograr recubrir plásticos que poseen temperaturas de deflexión térmica por debajo de 120 C. Esta tecnología consiste en un recubrimiento en polvo capaz de curar utilizando un irradiador UV de alta intensidad. Estos recubrimientos en polvo están especialmente formulados para fundirse y fluir en unos pocos minutos a bajas temperaturas que oscilan entre 100 y 120 C. El curado se logra exponiendo el recubrimiento fundido a energía UV durante unos segundos. Todo el proceso de curado se puede completar en tan solo cinco minutos.

Los recubrimientos en polvo curables por UV amplían el alcance de la pintura en polvo en sustratos que antes se consideraban para acabados únicamente con pinturas líquidas. La combinación de técnicas de preparación de superficies para recubrimientos en polvo curables por UV permite considerar seriamente el polvo como acabado para partes hechas de polipropileno, polimetilmetacrilato y mezclas de PC/ABS.

Conclusión

Concluyendo el artículo, se puede deducir que el uso del tipo de pintura en polvo depende de las necesidades del cliente o el uso final de la pieza a recubrir. Hay un abanico muy grande de posibilidades. Contacte los expertos de las empresas manufactureras de pintura en polvo, ellos pueden guiarlo en la selección de la pintura que sus necesidades requieren.

Existen muchas universidades y empresas investigando sobre el mejoramiento de las pinturas en polvo. Lo que viene son las partículas inteligentes o nano partículas, las cuales van a revolucionar el pretratamiento y el recubrimiento en polvo. Pintura en polvo

Referencias

Biller, K.M. The next revolution in powder coatings: Conquering plastic substrates. Advances in Coatings Technology (ACT). 2016.
Duarte, L.T.; Paula e Silva, E.M.; Branco, Jose R.T.; Lins, V.F.C., Surface and Coatings Technology, 182 (2-3), 261-267, 2004
Powder Coating for Industrial Finishing Applications, CCAI. 6th Edition.
Powder Coating: The Complete Finisher’s Handbook, PCI. 3th Edition.
Spyrou, E. Powder Coatings Chemistry and Technology, European Coatings Tech Files. 3rd Edition. 2012
Utech, B. (2002) A guide to High-Performance Powder Coating, SME & AFP. 1st Edition.
Webpages:
Kaser, J. May 23, 2023. Four Powder Coating Terms you should know. https://kaserblasting.com/2023/05/30/four-powder-coating-terms/

Por Mario Quiceno

Miembro de la CCAI (Chemical Coaters Association). Ingeniero mecánico y de manufactura de la Universidad Autónoma de Manizales, certificación PMI en Gestión de Proyectos y MBA de la Universidad del Valle. Coloborador Senior para Infocorrosion. Certificado en cursos de recubrimiento en polvo de Olds College de Alberta, Canada y Udemy. Presentador sobre calidad en recubrimientos en polvo en el Powder Coating Conclave 2023 en New Delhi, India.

 

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