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Elaboración de Pinturas

Procesos industriales II 2009

Historia 

Hace más de 20.000 años que el hombre de las cavernas pintaba las paredes de sus cuevas utilizando la pintura que él mismo preparaba. Tenía la necesidad de expresar sus sentimientos, por lo que pintaba animales y otros elementos.

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En muchas ocasiones también pintaba escenas de caza y los acontecimientos más relevantes de su entorno. las pinturas rupestres más antiguas se hallan en las Cuevas de Altamira (España) y Lascaux y Font Gaume en el sur de Francia. También se encuentran pinturas de animales en el norte de Australia en Aurtherland, cuya antigüedad se sitúan en 5.000 años.

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HISTORIA 

Unos años más tarde, el hombre utilizaba la pintura para decorar las paredes de sus viviendas. Hace más de 4.000 años que los egipcios ya utilizaban recubrimientos de temple a base de caseína, huevos, agua, goma arábiga y pigmentos minerales, óxidos de hierro, malaquita verde, amarillos a base de trisulfuro de arsénico. El hombre sentían la necesidad del color en su medio de vida. Uno de los primitivos impulsos del hombre es hacer uso del color. En sus tempranos esfuerzos estéticos, los materiales con los que trabajaba eran escasos, pero incluso 2.000 años antes de Cristo desarrolló en Europa y África una técnica propia. Arqueólogos y antropólogos han descubierto cavernas pintadas con dibujos en color, grabados en la piedra, y que habían sido pintados en la edad glaciar. Algunos de estos dibujos eran monocromáticos y pintados con óxidos de hierro naturales, ocre o rojo.

HISTORIA

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400 años antes de Cristo, en Japón se fabricaban lacas muy apreciadas, y lo hacían con las primeras resinas fenólicas conocidas: la savia de un árbol, el "Rus Vernicifera". Hace unos 2.500 años Plinio el Grande produjo posiblemente uno de los primeros pigmentos sintéticos, era el plomo blanco, que se obtuvo haciendo reaccionar vinagre con plomo. La primera guía de pinturas se publicó 800 años antes de Cristo. Posteriormente, un monje llamado Teofhilus, ya describía la disolución de resinas molidas en aceite caliente secante, en uso en aquellos tiempos.

A medida que la población mundial creció y comenzó a viajar, comercializar, ir a guerras se hizo mas evidente el uso de recubrimientos decorativos Nuestros ancestros aplicaban recubrimientos a sus barcos, utensilios, instrumentos musicales, armas y palacios en una siempre creciente variedad de pigmentos y resinas.

HISTORIA 

El pigmento blanco eran a base de plomo blanco y tierras naturales blancas como el barro y yeso. Los pigmentos negros eran carbón, negro de humo, grafito natural. Y dentro de los pigmentos amarillos se encontraban los ocres, polvo de Oro y Litargirio. Los rojos eran óxidos de hierro, oxido de plomo rojo, cinabrio y colorantes naturales en distintas bases. Tenían un gran número de azules tal como el azul de Egipto, lápiz lazuli (ultramarino), carbonato de cobre e índigo. Dentro de los verdes estaba la tierra verde, malaquita, verdigris (acetato de cobre) y colorantes naturales. Sus aglutinantes incluían goma arábiga, pegamento, huevo, gelatina, cera de abeja, grasas animales, savias de diversos árboles así como aceites secantes.

HISTORIA 

A pesar de estas mejoras evidentes en cantidad y calidad de los recubrimientos y los volúmenes eran insignificantes para los estándares modernos. Un bajo nivel de vida generalizó la escasez de algunas materias primas y un proceso manual lento de fabricación, resultaron en un extremadamente bajo crecimiento en la utilización de las pinturas. Sin embargo, la curiosidad del hombre lo llevaron a desarrollar mejores procesos de fabricación. Hacia el año 1200 d.c. un monje con el nombre de Presyter escribió la fabricación de un barniz, basado completamente en compuestos no volátiles, principalmente aceites secantes. Al rededor de 1500 d.c., el primer barniz moderno fue fabricado con resina común con sandáraca en aceite de linaza.

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Durante los siguientes 300 años, la resina mas popular para proteger y decorar era el ámbar, ya sea sola o en combinación con aceite de linaza. Sin embargo la escasez del ámbar levo a la búsqueda de sustitutos adecuados. Durante el siglo XIX, el ámbar fue reemplazado casi por completo con gomas fósiles y semi fósiles, como el copal, goma arábiga, goma elástica.

HISTORIA 

El primer éster polimerizado fue descubierto, accidentalmente por Berzelius en 1.847, calentando glicerina y ácido tártico. En 1853 Berthelot preparó glicerina con ácido canfórico. En 1901 Smith hizo reaccionar ácido ftálico con glicerina, formando el ftalato de glicérico que dio paso a las primeras resinas alquídicas pero, éstas no eran solubles en disolventes. También en 1912 ya se usaban las resinas de fenol formaldehido para aislamientos eléctricos.

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La General Electric investigó sobre dichas resinas alquídicas y fue la que patentó varias de ellas en los años 1.914 y 1.915. Se trataban de reacciones de anhídrido ftálico y glicerina y en algunas se sustituyó parte de dicho anhídrido ftálico por un ácido monobásico como por ejemplo ácido butírico, ácido oleico, etc. Para obtener resinas más flexibles.

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Con la entrada del siglo XX, la industria de las pinturas, como cualquier otra industria manufacturera, experimento cambios dramáticos. Hubo mas progreso en 50 años que en miles que habían transcurrido. Empezando por el casi casual desarrollo de la goma de Esther, el paso se fue acelerando, con la investigación industrial de la química sintética en crecimiento. Aglutinantes tradicionales se fueron sustituyendo por resinas sintéticas, y muchos nuevos campos de la tecnología de los recubrimientos se abrieron con el desarrollo de la nitrocelulosa, fenolicos, urea y formaldehidos de melamina, acrílicos, vinilos, Alquidales, terpenos, cumaronas e indenos, epoxis y uretanos.

Con la fabricación de la primera pintura con una emulsión de látex a base de estireno después de la segunda guerra mundial, la gran aceptación y rápido crecimiento de este tipo de recubrimientos comenzó. Hoy en día una gran variedad de emulsiones se encuentran en el mercado para una gran variedad de aplicaciones La primera resina sintética producida a gran escala y comercializada en el mundo fue fabricada por la General Electric Company, con el nombre de Gliptal, en el año 1917.

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La evolución de dichas resinas ha sido constante hasta nuestros días, con gran cantidad de modificaciones, pero aún constituyen la base de gran parte de las pinturas decorativas a base de disolventes.

Los nuevos pigmentos y colorantes fueron sintetizados para mejorar su resistencia, brillantez y durabilidad. Hubo disponibilidad de nuevos aceites como el de pescado, perilla, madera de china y soya. Tanto en manera natural como químicamente tratados. Los Nuevos monómeros como los acrílicos, cloruro de vinilo, etileno, etc. hicieron posibles las emulsiones. Una gran variedad de solventes con propiedades especiales y distintos grados de destilación fueron desarrollados. Aditivos especiales para flujo, nivelación, secado, entraron verdaderamente en el siglo XX comenzando una verdadera revolución en el campo de los recubrimientos orgánicos.

MATERIAS PRIMAS

Genéricamente, los materiales o sustancias utilizadas en la elaboración de pinturas pueden agruparse en cuatro categorías de materias primas:

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Pigmentos

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Aglutinantes

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Solventes

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Aditivos menores.

DEFINICION DE PINTURA

Se puede entender por "pintura" como un producto fluido que, aplicado sobre una superficie en capas relativamente delgadas, se transforma al cabo del tiempo en una película sólida que se adhiere a dicha superficie, de tal forma que recubre, protege y decora el elemento sobre el que se ha aplicado.

PIGMENTOS 

Los pigmentos son productos en polvo, insolubles por si solos en el medio líquido de la pintura; sus funciones son suministrar color y poder cubridor, contribuir a las propiedades anticorrosivas del producto y darle estabilidad frente a diferentes condiciones ambientales y agentes químicos. Entre los pigmentos más utilizados en la fabricación de pinturas se encuentran variados compuestos en base a cromo y plomo, zinc en polvo, dióxido de titanio, sulfato de bario, negro de humo, aluminio en polvo y óxido de hierro, como ejemplos.

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Dentro de la formulación de las pinturas se encuentran también las llamadas "cargas", que cumplen el objetivo de extender el pigmento y contribuir con un efecto de relleno. Entre estos materiales se encuentran sustancias de origen mineral como baritas, tizas, caolines, sílice, micas, talcos, etc., y de origen sintético como creta, caolines tratados y sulfato de bario precipitado.

AGLUTINANTES

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Son sustancias normalmente orgánicas, cuya función principal es dar protección; se pueden utilizar en forma sólida, disueltos o dispersos en solventes orgánicos volátiles, en solución acuosa o emulsionados en agua. Estas sustancias comprenden los aceites secantes, resinas naturales y resinas sintéticas. Entre los aceites secantes, el más utilizado es el aceite de linaza. Las resinas naturales en su mayoría son de origen vegetal, con excepción de la goma laca; actualmente, su uso ha declinado considerablemente debido al desarrollo de un gran número de resinas sintéticas. Estas últimas normalmente se utilizan en combinación con los aceites antes mencionados siendo más resistentes al agua y agentes químicos. Entre las resinas sintéticas más utilizadas se encuentran las resinas alquídicas, acrílicas, fenólicas, vinílicas, epóxicas, de caucho clorado, de poliuretano y de silicona. De todas éstas, la primera es la más utilizada.

SOLVENTES

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Los solventes, o vehículos volátiles son sustancias líquidas que dan a las pinturas el estado de fluidez necesario para su aplicación, evaporándose una vez aplicada la pintura. La variedad de solventes que ocupa este tipo de industria es muy amplia pero, a pesar de ello, su uso se ha visto disminuido en los últimos años, debido a restricciones de tipo ambiental y de costo, especialmente en el caso de los solventes clorados.

ADITIVOS MENORES

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Son sustancias añadidas en pequeñas dosis para desempeñar funciones específicas, que no cumplen los ingredientes principales. Entre los más utilizados se encuentran los materiales secantes, plastificantes y antisedimentables.

TIPOS DE PINTURAS

TIPOS DE PINTURAS

PROCESO DE PRODUCCIÓN

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Producción de pintura 

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La gama de productos elaborados es muy amplia, incluyendo pinturas en base agua (látex) y en base a solventes (óleo), barnices, lacas, impermeabilizantes y anticorrosivos, pinturas marinas, automotrices, industriales, etc. A nivel nacional, la industria de pinturas sigue el mismo esquema de procesamiento que se utiliza a nivel mundial, considerando similares etapas de proceso para ambos tipos de pinturas.

Dentro del proceso de producción de pinturas se pueden distinguir dos sub-procesos, en función del producto final.

Sub-Proceso A: Producción de base incolora (pintura blanca) 

En la elaboración de este producto, se distinguen las siguientes operaciones: 

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Dispersión de la base concentrada incolora (30% concentración de sólidos). Mezclado de terminación de base incolora.

Luego de estas etapas, se obtiene la base incolora, la cual puede continuar a envasado o a completar el proceso de fabricación de pintura color.

Sub-Proceso B: Producción de pintura color 

Este se caracteriza por las siguientes operaciones:   

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Dispersión del pigmento para formar una pasta coloreada (45% concentración de sólidos). Molienda de la pasta coloreada para formar empaste. Mezclado del empaste con resinas y solventes formando un concentrado coloreado.

Una vez que se obtiene el concentrado coloreado terminado, la base incolora se mezcla con éste, obteniéndose pintura color. Por último, se envía a envasado, pasando previamente por control de calidad. Con respecto a la operación de envasado, este puede ser manual o automático. Dependiendo de las características técnicas y el tipo de empresa, las operaciones de transporte de fluido se realizan en forma manual, por bombeo (bombas de diafragma) o una combinación de ambas.

PINTURA EN BASE DE AGUA 

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Están compuestas de agua, pigmentos, extensores de tiempo de secado (sustancias secantes), agentes dispersantes, preservantes, amoniaco o aminas, agentes antiespumantes y una emulsión de resina. La elaboración de pinturas al agua se inicia con la adición de agua, amoniaco y agentes dispersantes a un estanque de premezcla. Posteriormente, se adicionan los pigmentos y agentes extensores. Una vez realizada la premezcla, y dependiendo del tipo de pigmento, el material pasa a través de un equipo especial de molienda, donde ocurre la dispersión y luego se transfiere a un estanque de mezclamiento con agitación. En éste se incorporan las resinas y los plastificantes, seguidos de preservantes y antiespumantes y finalmente la emulsión de resina. Por último, se agrega el agua necesaria para lograr la consistencia deseada. Luego de mezclar todos los ingredientes, el producto obtenido es filtrado para remover pigmentos no dispersos (mayores a 10 mm), siendo posteriormente envasado en tarros y embalado. Normalmente sólo los esmaltes en base agua pasan por equipos de molienda; los látex y pastas se dispersan y terminan en estanques de mezclamiento.

PINTURA EN BASE DE SOLVENTE

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Las pinturas basadas en solventes incluyen un solvente, pigmentos, resinas, sustancias secantes y agentes plastificantes. Los pasos en la elaboración de pinturas cuyo vehículo es un solvente son similares a los descritos anteriormente. Inicialmente, se mezclan los pigmentos, resinas y agentes secantes en un mezclador de alta velocidad, seguidos de los solventes y agentes plastificantes. Una vez que se ha completado la mezcla, el material se transfiere a un segundo estanque de mezclamiento, en donde se adicionan tintes y solventes. Una vez obtenida la consistencia deseada, la pintura se filtra, envasa y almacena. Cabe hacer notar que en este proceso también es posible usar un estanque de premezcla y un molino en lugar del mezclador de alta velocidad.

SECTORES INDUSTRIALES

La industria de pinturas elabora una amplia gama de productos, entre los se que destacan las pinturas (base agua o solvente), barnices, lacas y esmaltes. Estos productos presentan una amplia clasificación de acuerdo a su uso, ya sea industrial (minería, industria pesada, construcción naval, industria en general) o decorativo (arquitectónico, uso doméstico). También son clasificados según el vehículo o disolvente base (agua o solvente), que se evapora luego de la aplicación del producto. Existen también otros recubrimientos o pinturas especiales, de tipo no volátil, los que se clasifican de acuerdo al método de curado o endurecimiento. Estos incluyen las pinturas en polvo, recubrimientos curados por radiación y pinturas catalizadas.

SECTORES INDUSTRIALES

Industria automotriz y del transporte. Industria de electrodomésticos, de artículos eléctricos/electrónicos. Industria de grifería y sanitarios. Industria de muebles. Industria de la construcción. Sector doméstico (pinturas decorativas). Además las empresas también elaboran productos en pasta (masillas y pinturas en pastas texturales), pinturas en polvo (de fabricación propia o importada) y algunas de las resinas requeridas como materia prima para la pintura. Las empresas han diversificado su mercado para dar una atención integral a sus clientes, es por ello que además elaboran aditivos para preparación de superficies previo al pintado y también envasan solventes para ser usados como diluyentes del producto principal.