Julia M. Irtiz Reyes,
Aide Sáenz Galindo,
Antonia Martínez Luévanos
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CienciaCierta #38, abril-junio 2014
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Las primeras civilizaciones sudamericanas, como la Azteca, ya utilizaban caucho para fabricar artículos elásticos o bien para impermeabilizar tejidos; también se utilizaron alquitranes de origen natural para el calafateado de barcos (Billmeyer F. 2004).
Introducción
Antes de la Primera Guerra Mundial, se encontraban ya a disposición del público plásticos como el celuloide, la laca, el galalith (caseína), la baquelita, acetato de celulosa y el caucho de la hevea; fibras como el algodón, la lana, a seda y el rayón; y resinas como los recubrimientos de poliéster, denominados gliptales, el asfalto o bitumen, las resinas de cumarona-indeno, así como las resinas de petróleo; pero no fue hasta la Segunda Guerra Mundial, cuando se empezaron a producir en gran escala. El desarrollo de la tecnología de los polímeros, a partir de 1940, ha sido extremadamente rápido, debido principalmente a los conceptos desarrollados por Staudinger, Carother, Mark y otros científicos punteros en el campo (Seymour R. B., 2002).
Un polímero es una gran molécula construida por la repetición de pequeñas unidades químicas simples. En algunos casos la repetición es lineal, de forma seme-jante a una cadena. La unidad repetitiva del polímero es el monómero o el material de partida del que se forma el polímero (Besendnjak, 2005)
1. Dependiendo de su origen, los polímeros pueden ser: naturales o sintéticos
2. Según su mecanismo de polimerización: por condensación o adición (Besendnjak, 2005)
3. Según sus aplicaciones: elastómeros, plásticos, fibras, recubrimientos y adhesivos (Callister W. D. 2002).
Los recubrimientos
En especial, nos enfocaremos a los recubrimientos orgánicos que están compuestos principalmente de polímeros, estos recubrimientos generalmente están formulados para obtener una suspensión líquida que cuando se seca forma una película delgada sobre el sustrato (puede ser metal, cerámico o polímero), estos recubrimientos presentan una gran diversidad de colores y texturas.
En la Figura 1 se pueden observar varios productos comerciales recu-biertos con polímeros.
Estos recubrimientos están diseñados para cum-plir una o varias funciones como pueden ser proteger la superficie del sustrato contra daños externos, mejo-rar el aspecto del producto, aumentar la resistencia al desgaste y reducir la fricción de la superficie; asimismo, tienen la capacidad de mejorar la con-ductividad eléctrica, aumentar la resistencia eléctrica, preparar una superficie para un procesamiento posterior y reconstruir las superficies gastadas o ero-sionadas durante el servicio.
De acuerdo a la necesidad que se requiera cubrir, deberá elegirse el polímero, o bien la mezcla de varios polímeros que se utilizan en la formulación del recubrimiento. En la Tabla 1 se describen las características de algunos polímeros y su aplicación como recubrimientos (Callister W. D, 2002).
Tabla 1. Características y aplicaciones como recubrimientos de algunos materiales plásticos
Formulación de recubrimientos
Las formulaciones de los recubrimientos orgánicos pueden contener los siguientes componentes:
1) Los aglutinantes: en los recubrimientos orgánicos son polímeros y resinas que determinan las propiedades del estado sólido del recubrimiento, tales como la resistencia, propiedades físicas y la adhesión a la superficie del sustrato. El aglutinante contiene los pigmentos y otros ingredientes en el recubrimiento, durante y después de la aplicación a la superficie. Los aglutinantes más comunes en los recu-brimientos orgánicos son aceites naturales, resinas de poliésteres, poliuretanos, epóxicos, acrílicos y celulósicos.
2) Los tintes o pigmentos proporcionan color al recubrimiento. Los tintes son productos químicos solubles que dan color al recubrimiento líquido, pero no ocultan la superficie cuando se aplican. Los pigmentos son partículas sólidas de tamaño uniforme y microscópico que se dispersan en el líquido del recubrimiento, pero no se disuelven en él.
3) Los solventes se usan para disolver los aglutinantes y otros ingredientes que constituyen el recubrimiento líquido. Los más comunes en este tipo usados de recubrimientos son hidrocarburos alifáti-cos y aromáticos, alcoholes, ésteres, acetonas y solven-tes clorados.
4) Los aditivos en los recubrimientos orgánicos incluyen a los dispersantes, insecticidas y fungicidas, espesantes, estabilizadores de congelación/deshielo, estabilizadores para color y luz, agentes coalescentes, plastificantes, desespumantes y catalizadores.
Métodos de aplicación
Los métodos disponibles para aplicar recubrimientos orgánicos líquidos incluyen el uso de brochas y rodillos, la aspersión, la inmersión y el recubrimiento con flujo. En algunos casos se aplican varias capas de recubrimientos sucesivos a la superficie del sustrato para obtener el resultado deseado. A continuación se presentan de manera general los métodos de aplicación (Grover Mikel P, 1997).
1) Brochas y rodillos: son los dos métodos de aplicación más conocidos y tienen una alta eficiencia de transferencia, que se acerca al 100%. Los rodillos se adaptan a la producción continua de superficies planas. El proceso, denominado recubrimiento con rodillo, es adecuado para recubrimientos orgánicos de paneles y rollos de metal continuos, al igual que en tramos similares de plásticos, papel o tela.
2) Aplicación por aspersión (spraying): el líquido del recubrimiento se atomiza dentro una pistola formando un vapor fino; inmediatamente antes de la deposición sobre la superficie del sustrato. Cuando las gotas chocan contra la superficie éstas se extienden y fluyen juntas para formar un recubrimiento unifor-me dentro de la región localizada de la aspersión. La eficiencia de transferencia es relativamente baja (sólo 30%) para este método. La eficiencia mejora median-te la aspersión electrostática, en la cual la parte de trabajo se carga eléctricamente y las gotas atomizadas lo hacen en forma electrostática. Esto hace que la superficie de la parte atraiga las gotas y aumente la eficiencia de transferencia a 90%. La aspersión se usa ampliamente en la industria automotriz para aplicar recubrimientos de pintura en la carrocería. (Grover Mikel P, 1997).
3) Por inmersión: en este método se sumerge la parte que se quiere recubrir en un tanque abierto con material de recubrimiento líquido; cuando se retira la parte, el exceso de líquido se drena de vuelta al tanque (Grover Mikel P, 1997).
4) Recubrimiento por flujo: las partes a recubrir se mueven a través de una cabina cerrada para pintura en donde una serie de boquillas bañan las superficies de la parte con el líquido para recubrimiento. Entonces, el exceso de líquido se drena de regreso a un vertedero, lo cual permite que se reutilice (Grover Mikel P, 1997
Secado y curado
Una vez aplicado, el recubrimiento orgánico debe convertirse de líquido a sólido. Se usa el término secado para describir este proceso. El secado puede ser a temperatura ambiente o a otras temperaturas, según sea el producto. Cuando se trata de recubri-mientos que se secan por medio de una reacción se sustituye la palabra secado por la de curado (Calvo C. J., 2011).
Para determinar el tiempo de secado definiremos los pasos que se siguen hasta conseguir:
1) Secado al tacto. La película está seca al tacto cuando, apoyando con mucho cuidado y sin ejercer presión la yema del dedo medio sobre el recu-brimiento, no se nota pegajosidad (Calvo C. J., 2011).
2) Secado total. Es el tiempo en que el objeto recubierto puede considerarse manejable. Su deter-minación se hace sobre la película de recubrimiento presionando con el dedo índice. La película de recu-brimiento no debe notarse pegajosa ni debe quedar huella (Calvo C. J., 2011).
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Referencias bibliográficas
Billmeyer Fred W Jr. Ciencia de los polimeros. Barcelona., Editorial Reverte S.A. 2004.
Besendnjak Alejandro. Materiales compuestos, procesos de fabricación de embarcaciones. Univ. Politec. de Catalunya, 2005.
Calvo Carbonel Jordi. Pinturas y recubrimiento: introducción a su tecnología. Madrid. Diaz de Santos S.A. 2011.
Callister William D. Introducción a la cienci de la ingeniería de los materiales, volumen 1. Barcelona. Reverte, 2002.
Grover Mikel P. Fundamentos de manufactura moderna. Editorial Pearson Educación. 1997.
Seymour Raimond B.; Carroher Charles E. Introducción a la quimica de los polimeros. Barcelona, Editorial Reverté, S.A. 2002.
