Aditivos BYK para sistemas de altos sólidos y 100%

Miércoles, 13 Marzo, 2024

A la hora de formular pinturas más respetuosas con el medio ambiente, la reducción de componentes volátiles es un objetivo esencial. Los sistemas convencionales han evolucionado de forma natural hacia sistemas de altos sólidos o 100%. En estos sistemas, el formulador se enfrenta a diversos retos: por un lado, poca o nula presencia de disolvente, lo que implica mayor viscosidad y menor compatibilidad, y por otro, mayor secado químico y, en consecuencia, mayor polaridad y tensión superficial más elevada.

Para una correcta reducción de la viscosidad en bases y acabados es necesario el uso de aditivos humectantes y dispersantes de alto peso molecular con gran cantidad de grupos afines al pigmento. Los polímeros hiperramificados (p. ej. de poliuretano o poliamina) permiten diseñar aditivos con un alto contenido en sólidos y ser a su vez de fácil manipulación. Entre estas estructuras se encuentran: DISPERBYK-2150TF, DISPERBYK-2155TF, DISPERBYK-2205, DISPERBYK-2152TF y BYK-9076. El aditivo de polimerización controlada (poliadición) DISPERBYK-2013 está basado en una estructura lineal y reduce mucho la viscosidad de la molienda, que es uno de los objetivos que necesitamos alcanzar. La adición de estos aditivos humectantes y dispersantes facilita la obtención de perfiles newtonianos en la molienda, la eliminación de la espuma y un alto grado de brillo y de fuerza colorante.

Aditivos BYK interior

Figura 1: Poliamina hiperramificada DISPERBYK-2152

Los aditivos antiespumantes y de superficie van a permitir al formulador alcanzar el mejor aspecto. La selección del antiespumante se realizará básicamente en función de la resina (polaridad) y del método de aplicación (pistola, rodillo, brocha, etc.). Si la molienda se ha realizado correctamente y hemos conseguido una buena estabilización de los pigmentos, no será necesaria la adición de ningún antiespumante en la misma. El antiespumante se adiciona normalmente en el completado y su elección depende de la aplicación. Hasta la fecha, debido a su elevada eficacia, lo más común era usar antiespumantes basados en la química de las PFAS (sustancias basadas en perfluoroalquilos). Hoy en día, este tipo de aditivos al no ser respetuosos con el medio ambiente y estar algunos de ellos relacionados con efectos negativos en la salud humana, hay que ir reemplazándolos por otros más seguros en todas las formulaciones. Con este propósito, BYK ha lanzado una nueva gama de antiespumantes de silicona libres de PFAS:

BYK-1810 (para PU 2K, epoxis y alquídicas), BYK-1815 (de uso general) y BYK-1816 (para monocapas de PU) son los más adecuados en estos sistemas. En casos específicos como aplicaciones airless, cuya incorporación de aire es muy acusada, se recomienda el uso de antiespumantes específicos de tipo silicónico (p. ej. BYK-1880) que eliminan el aire después de la aplicación de forma espontánea. Si hablamos de sistemas de elevada viscosidad, como pueden ser los epoxis 100%, un antiespumante polimérico y con un contendido del 100% en sólidos como BYK-1765 de elevada eficiencia y amplia compatibilidad, es la elección más adecuada.

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Figura 2: Resultados con BYK-1815 en un PU 2K de altos sólidos (dosis en forma de suministro)

Una correcta selección de aditivos de superficie es otro paso fundamental a la hora de mejorar la apariencia. Para controlar la tensión superficial de la pintura se usa la química de los polidimetilsiloxanos modificados. Idealmente éstos deben de estar libres de estaño, de aromáticos y de ciclos D4, D5 y D6. La elección final va a depender de su actividad superficial y de su capacidad para no estabilizar la espuma. Recordemos que los sistemas de altos sólidos y 100% tienen tensiones superficiales elevadas debido a la gran cantidad de grupos funcionales de las resinas (secado químico). Por este motivo, a veces puede ser necesario el uso de siliconas activas para mejorar la humectación en soportes difíciles. Una combinación habitual es el uso de una silicona activa, por ejemplo, BYK-3760 para eliminar las células de Bénard (creadas por las diferencias de tensión superficial entre la interfase pintura-aire y la pintura cercana al soporte), junto con otra de poca actividad superficial pero más incompatible (como BYK-320, apolar, o su versión libre de cumeno BYK-LP G 26292) para evitar la estabilización de la espuma y ayudar a la nivelación. Igual que con los antiespumantes, si nos encontramos frente a aplicaciones específicas, por ejemplo, a pistola HVLP (alto volumen, baja presión), o los sistemas de repintado del automóvil, necesitaremos también aditivos específicos. BYK-3558 es un aditivo con un esqueleto acrílico ramificado con poliéteres de silicona que permiten aportar a estos sistemas una buena nivelación y una reducción moderada de la tensión superficial. Se trata de un único aditivo que combina las ventajas de la química de las siliconas y de los acrilatos.

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Figura 3: Resultados con BYK-3760+BYK 320 y BYK-3558 en un PU 2K de altos sólidos
(dosis en forma de suministro sobre Componente A)

Las propiedades reológicas juegan también un papel importante en el comportamiento de cualquier pintura. Ya sea para evitar los descuelgues, para evitar la sedimentación de partículas o para controlar la inmovilización (viscoelasticidad) de la pintura, una correcta selección de aditivos reológicos es imprescindible. El uso de bentonitas está muy extendido en estos sistemas, pero la dificultad de separar sus láminas al haber poco disolvente (incluso con pre-geles) es conocida. Por este motivo se recomienda emplear mezclas de minerales (gama GARAMITE cuyos aditivos cubren todo el rango de polaridad) que, con su estructura desordenada, dejan espacios libres que facilitan la penetración del sistema de pintura entre sus huecos. De esta manera es más sencillo conseguir la estructura tridimensional responsable de proporcionar el perfil reológico adecuado.

Por último, en cualquier pintura industrial, de mantenimiento o de repintado se necesita cierta resistencia a la abrasión y al rayado. Para ello es habitual el uso de ceras basadas en mezclas de teflón y polietileno. Las propiedades que ofrece el PTFE son muy especiales: es inerte químicamente, resistente a la temperatura, tiene una elevada densidad y no perjudica el brillo del recubrimiento. Ahora bien, el PTFE es una PFAS y por lo tanto también se debe reemplazar de toda formulación. Por este motivo, se han lanzado al mercado las ceras libres de PFAS para mejorar las resistencias a la abrasión y al rayado de la superficie de las pinturas. CERAFLOUR-1050, 1051 y 1052 (basadas en polietileno y “alloys” de polietileno) ofrecen una eficiencia comparable a las ceras basadas en polietileno/teflón al tener una distribución estrecha del tamaño de partícula, ser aptas para contacto con alimentos, no perjudicar la nivelación y distribuirse uniformemente en todo el film de pintura.

Aditivos BYK

Figura 4: Resultados con CERAFLOUR-1050, CERAFLOUR-1051 Y CERAFLOUR-1052 E en un sistema PE/Melamina libre de BPA (1% de cera sobre fórmula)

Así pues, BYK ofrece una gama completa de aditivos dispersantes, antiespumantes, de superficie, reológicos y ceras para sistemas de altos sólidos y 100%.

Autores: Pilar Casas (pilar.casas@altana.com; +34 699 659 491) y Juan José Andrés Bello (juanjose.andresbello@altana.com; +34 622 304 229), ambos de BYK-Chemie GmbH – BYK Marketing & Technical Service.

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