¿Qué contienen los recubrimientos en polvo termocurables electrostáticos?

El éxito final de cualquier recubrimiento en polvo depende tanto de los parámetros del equipo como de la naturaleza, composición y estado del polvo.

Hay una gran variedad de recubrimientos en polvo para elegir y la selección final dependerá de los requisitos de uso final del sustrato recubierto.

En los sistemas termocurables, el polímero es generalmente de bajo peso molecular, de modo que se funde y fluye durante la fusión y, simultáneamente, sufre una conversión química a un estado termoestable (curado o reticulado). Una vez se ha alcanzado este estado, ya no puede volver a fundirse a un estado plástico como en el caso de los compuestos termoplásticos.

En los recubrimientos termocurables, la reacción de reticulación se produce entre los grupos funcionales (reactivos) de la resina y los del agente de curado. Obviamente, para lograr una película lisa del polímero debe haber una película continua y uniforme antes de iniciarse el proceso de curado.

Un recubrimiento en polvo es un compromiso entre la temperatura de reblandecimiento y la viscosidad de fusión o entre las características de fusión y la velocidad de reticulación. Al igual que con las pinturas a base de disolventes, es posible formular recubrimientos en polvo termoestables para obtener recubrimientos decorativos de alto y bajo brillo, texturas de aluminio, bronce y metálicas y acabados martelés.

Composición del recubrimiento en polvo

Los componentes básicos necesarios para la fabricación de polvos termocurables son:

  • Polímeros
  • Endurecedor, catalizador, agente(s) de reticulación o curado
  • Aditivo de control de flujo

La elección de los componentes estará en función de:

  • Las propiedades de la película, como brillo, color, dureza, flexibilidad, adherencia y resistencia química.
  • La técnica de aplicación.
  • El tiempo de curado y la temperatura.

Polímeros

 

Para recubrimientos en polvo se utilizan grados sólidos de resina. La selección de grados adecuados es extremadamente importante, ya que controlan propiedades como punto de fusión, flujo, nivelación y propiedades de la película. AkzoNobel Powder Coatings cuenta con su propio centro de Innovación en Polímeros en el Reino Unido, dedicado a la investigación e innovación únicamente en el campo de los polímeros.

Normalmente se utilizan resinas que tienen un punto de reblandecimiento entre 70-110ºC. Las resinas de bajo punto de fusión pueden tener tendencia pronunciada a apelmazarse durante el almacenamiento en forma de polvo y tienen un marcado grado de flujo en el curado, de modo que sólo permiten obtener un bajo grado de cobertura de bordes. Por el contrario, las resinas con un punto de reblandecimiento más alto pueden tener un flujo insuficiente en el curado y tienden a dar un efecto de piel de naranja, pero la cobertura de los bordes es buena. Además existe el peligro de que a las temperaturas de proceso más altas requeridas durante la fabricación, el endurecedor comience a reaccionar con el polímero.

Endurecedor, catalizador, agente de reticulación o curado

El método de fabricación, la aplicación, el curado y las propiedades requeridas en el recubrimiento influyen en la elección del agente de curado a utilizar con el tipo particular de polímeros que se utilizan en la formulación. El endurecedor no debe ser reactivo a temperatura ambiente, permaneciendo latente hasta 100 °C, y debe reaccionar completamente entre esta temperatura y 180 ºC. La reacción no debe ser tan rápida como para evitar el flujo completo de la resina fundida, pero un tiempo de curado demasiado largo debe evitarse debido a consideraciones comerciales.

Pigmentos y extensores

Los pigmentos que se usan actualmente en las pinturas convencionales con disolvente pueden ser utilizados para recubrimientos en polvo, siempre que sean químicamente inertes, resistentes a la luz y resistentes al calor.

El dióxido de titanio se utiliza casi exclusivamente en la fabricación de blancos, pasteles y tintes ligeros. El negro de carbón se utiliza para los negros y grises. Para recubrimientos más altamente coloreados se utiliza una amplia variedad de pigmentos orgánicos e inorgánicos, aunque el énfasis se pone ahora en los tipos orgánicos, ya que se tiende a suprimir los metales pesados ​ como el plomo. Sin embargo, algunos rojos orgánicos tienen tendencia a reaccionar durante el proceso, perdiendo su brillo y limpieza, de modo que una cuidadosa elección es importante para asegurar la estabilidad. Los recubrimientos en polvo con aluminio y bronce se utilizan para dar efectos metálicos.

Es posible incorporar determinados extensores inorgánicos en formulaciones sin reducir las propiedades de brillo, flujo o características mecánicas de la película. Los extensores son generalmente de alto peso específico y, aunque reducen el coste de materia prima, también afectan negativamente al área cubierta por el polvo. La verdadera economía de su uso sólo se puede calcular a partir de la evaluación de la superficie cubierta por unidad de polvo. Se pueden utilizar otros tipos de diluyentes para ajustar deliberadamente el nivel de brillo y el aspecto de los recubrimientos.

Aditivo para controlar la extensión

Una vez seleccionado el sistema adecuado de resina/endurecedor/pigmento, suelen ser necesarios ajustes en la formulación para modificar las propiedades de flujo y película para adaptarse a las condiciones de aplicación y curado.

Normalmente, es esencial incorporar agentes de control de flujo, ya que sin ellos los recubrimientos en polvo tienden a formar agujeros o cráteres durante el curado y pueden aparecer efectos de piel de naranja. Los agentes de control de flujo reducen la tendencia de la resina a formar agujeros disminuyendo la tensión superficial del sistema y promoviendo el flujo, lo que consigue películas más uniformes. Los polímeros acrílicos y otros materiales resinosos se han utilizado con éxito en este contexto.

Ocasionalmente, los recubrimientos tienden a fluir demasiado rápido dando una mala cobertura de bordes. Para dar una cobertura adecuada en estas partes y para evitar el pandeo, se utilizan agentes tixotrópicos, como por ejemplo derivados orgánicos de montmorillonita, bentonitas, sílices finamente divididos y otros extensores. Sin embargo, deben seleccionarse cuidadosamente, de lo contrario las propiedades de la película, como brillo y color, pueden verse afectadas.

Recubrimientos en polvo de resina epoxi

Pueden formularse para dar recubrimientos con alto brillo y uniformidad, con excelente adhesión, flexibilidad y resistencia química. Su principal deficiencia es una tendencia pronunciada al amarilleo a temperaturas elevadas o cuando se exponen a la luz diurna. Además, en la exposición exterior tienden al caleo rápidamente. Sin embargo, la integridad de la película en exposición exterior es excelente. El curado de los recubrimientos en polvo de resina epoxi es un mecanismo de adiciones y no se liberan compuestos volátiles durante la cocción en horno.

Recubrimientos en polvo de poliéster 

Estos recubrimientos en polvo tienen una excelente durabilidad exterior, junto con una alta resistencia al amarilleo bajo luz ultravioleta, y tienen que curarse en horno durante periodos prolongados y a temperaturas elevadas en comparación con las resinas epoxi. Su resistencia química general es algo menor que las de los recubrimientos de resina epoxi.

Recubrimientos en polvo híbridos epoxi-poliéster

Estos recubrimientos en polvo son una clase ampliamente utilizada de recubrimientos termocurables en los que la resina epoxi actúa como un agente de curado para la resina de poliéster. Dependiendo de la elección de las resinas y sus proporciones relativas, las propiedades del híbrido se encuentran entre las de resina epoxi pura y el poliéster puro. La presencia de la resina epoxi hace que este tipo de resina sea susceptible al caleo en exposición exterior.

Recubrimientos en polvo de poliuretano

Los recubrimientos en polvo de poliuretano se basan en poliésteres con grupos hidroxilo que se hacen reaccionar con isocianatos enmascarados (o bloqueados). Ofrecen buenas propiedades físicas y químicas generales, así como una buena durabilidad exterior.

La Tabla 1 resume las principales diferencias entre los principales polímeros termocurables utilizados en recubrimientos en polvo.