Un profundo análisis sobre ambas alternativas que permitirá tener un panorama mucho más amplio sobre sus características, aplicaciones y el futuro que les depara.
por Lic. José Tomás Rojas. Máster en Tecnología de Pinturas*
Me gustaría iniciar este artículo afirmando que ninguna pintura de uso arquitectónico o industrial es soluble en agua. No pueden serlo. De ser así, una pintura base agua, de uso exterior, solo se mantendría en la fachada, hasta la ocurrencia de la primera lluvia. Funcionaría relativamente bien en Lima, donde no llueve casi nunca, pero fallaría catastróficamente en Venezuela, donde las lluvias son muy fuertes. Al ser soluble, la película de pintura sería arrastrada de la superficie, dejando desnuda la fachada y haciendo inútil el trabajo de pintura.
Me permito esta introducción para dejar bien establecido que el concepto de pintura base agua se refiere a una pintura que no es soluble en agua, pero que puede reducirse con agua, esto es, su viscosidad puede ser disminuida con el uso de este solvente universal. Esta reducción se logra mediante la incorporación de aditivos que son capaces de “compatibilizar” sustancias de naturaleza incompatible como lo son las resinas que componen la pintura, y el agua.
Arquitectónicas base agua: uso de surfactantes
En el caso de las pinturas base agua, las del tipo arquitectónicas en particular, llámense estas vinílicas, pinturas látex o emulsionadas, la compatibilidad se logra principalmente al momento de producir la resina base o látex, en un proceso conocido como Polimerización por emulsión. Para este propósito se introducen aditivos conocidos como surfactantes, cuya naturaleza química les permite formar una especie de puente, uno de cuyos extremos es compatible con el monómero, o componente que dará origen a la resina, y el otro con el agua, lo que produce un agregado estable conocido como Miscela. Dentro de esa Miscela, rodeada de agua, ocurre el proceso de polimerización que dará lugar a la resina. Ver Fig 1.
Figura 1. Polimerización por Emulsión. Obsérvese la gota de resina rodeada de agua.
Gracias a este proceso logramos obtener un polímero insoluble, encapsulado dentro del medio acuoso, lo cual permite su difusión estable en este medio. Luego de la aplicación, el medio acuoso se evapora, liberando el polímero insoluble, encargado de formar la película, mediante un proceso conocido como Coalescencia. Lo que ocurre es que en la medida que el agua se evapora, la distancia entre las micelas se acorta, y finalmente entran en contacto, dando origen a una película continua. Ver Fig. 2.
Fig.2 Representación esquemática de la Coalescencia de micelas.
Pinturas industriales base agua: neutralización
Las pinturas industriales se componen de resinas que no muestran ningún tipo de compatibilidad con el agua. Hablamos en este caso de resinas alquídicas, epóxicas, poliéster, acrílicas, entre otras, y para estos casos el uso de surfactantes como agentes de compatibilización, es necesario, pero no suficiente. Para lograr la reducción por agua, es necesario someter a la resina a un proceso químico conocido como neutralización. Para el caso de una resina alquídica se aprovecha la presencia de grupos ácido, que al ser tratados con una base suave, pueden formar compuestos con polaridad suficiente como para hacerlos afines al agua. Ver Fig. 3.
Fig. 3 Neutralización de grupos ácidos en una resina alquídica.
¿Base agua o base solvente?
En el pasado no había dudas en cuanto al tipo de pintura que debía seleccionarse para tal o cual trabajo de revestimiento de superficies. Para entonces se contaba con una clasificación bien definida en cuanto a los segmentos de uso de las pinturas base agua y base solvente. Las base agua, fundamentalmente las pinturas emulsionadas, estaban dirigidas al mercado arquitectónico, particularmente pinturas interiores y de fachada. Las pinturas base solvente, incluidos los esmaltes arquitectónicos y las pinturas industriales estaban dirigidas a la protección de estructuras metálicas. Se observa claramente que el proceso de selección estaba orientado por el tipo de superficie a ser recubierta. En el caso de estructuras de concreto o madera, la selección indicaba base agua. Para el caso de metales, la selección indicaba base solvente.
Había un fundamento técnico detrás de tal selección. Para el caso de los materiales de construcción como madera y concreto, ya de por sí, de buena resistencia estructural, el objetivo principal, además de la decoración, desde luego, consistía en proteger la superficie del deterioro producido por el agua y otros elementos presentes en el medio ambiente. En este caso, una pintura emulsionada, de naturaleza hidrofóbica, podía hacer el trabajo de forma eficiente y económica. Se requería una mínima resistencia mecánica, en virtud a que las estructuras estarían sometidas a poco estrés, apartando los ciclos naturales de expansión y contracción producto de la temperatura ambiente. Tampoco se requería una gran adherencia ya que, la porosidad de las superficies aplicadas proporcionaba buenos puntos de anclaje a recubrimiento.
Para el caso de las superficies metálicas, las exigencias eran muy superiores. Se requería buena protección anticorrosiva, flexibilidad, resistencia mecánica, apariencia y muy buena adherencia, para toda la gama de productos de naturaleza metálica, dentro de los que podíamos mencionar automóviles, mobiliario, electrodomésticos, envases, herramientas, estructuras metálicas entre otros. Nada de esto podía lograrse con pinturas emulsionadas.
Regulaciones ambientales
Como premisa, podemos decir que la competencia entre pinturas base agua y pinturas base solvente, solo se ha dado en el campo de la protección de estructuras metálicas, y más que competencia, podemos hablar con más propiedad de una tendencia a sustituir las pinturas base solvente por alternativas distintas, entre ellas, las pinturas base agua.
Esta tendencia no ha sido espontanea, y tiene su origen en la aparición de regulaciones, principalmente en los Estados Unidos, que se orientaban a exigir la disminución en la emisión de solventes orgánicos volátiles al medio ambiente, entre ellas la Regla 66, (Rule 66), el Acta de Aire Limpio (Clean Air Acta), y una modificación de esta Acta, en el año 1977, que introduce el concepto VOC (Volatile Organic Compound), y reglamenta la obligatoriedad de su reducción. Gracias a las exigencias de estas legislaciones, han logrado desarrollarse alternativas como las pinturas de altos sólidos, las pinturas 100% sólidos, las pinturas en polvo, y las pinturas reducibles con agua, todas ellas orientadas a disminuir el contenido de solventes orgánicos en sus formulaciones.
Desempeño de pinturas base agua en recubrimientos para metal
El desarrollo de recubrimientos en base agua para metales no ha sido sencillo, y su desempeño no puede calificarse como óptimo. El principal obstáculo que se presenta, en mi opinión, es la baja capacidad de humectación que tiene el agua, debido a su alta tensión superficial. Esto puede modificarse mediante la incorporación de surfactantes, pero la humectación que se consigue no iguala aquella que obtenemos con producto base solvente. Tener una buena humectación significa mejor adherencia, y en consecuencia mejor protección y mejor desarrollo de propiedades mecánicas. Los tiempos de secado, por otra parte, suelen ser más largos en las pinturas base agua, y esto tiene un efecto serio sobre la productividad. Otro aspecto tiene que ver con un fenómeno conocido como “Flash Rust”, u oxidación instantánea, que ocurre cuando una superficie metálica activa entra en contacto con el agua. Para evitar esto, la fórmula debe incorporar aditivos antioxidantes especiales. Por último, la nivelación que se obtiene con las pinturas base agua suele ser pobre, en relación a sus alternativas base solvente.
Hablando ya de mi experiencia particular como formulador, este tipo de pinturas son complicadas de desarrollar, exigen la incorporación de aditivos y resinas especiales, demandan muchas condiciones al usuario para su aplicación, y en general suelen ser más costosas. Es por eso que, no obstante contar ya el mercado con alternativas tecnológicamente factibles, su uso no se haya extendido, particularmente en Latinoamérica, donde las regulaciones ambientales no son especialmente exigentes.
En todo caso, el impulso fundamental para continuar realizando mejoras a estas pinturas radica en el cumplimiento de legislaciones cada vez más estrictas. Ahora, debe considerase que aunque estas pinturas representan una disminución en la emisión de VOC´s, también tienen riesgos para el ambiente. Esto es porque, al ser reducibles con agua, este mismo elemento se utiliza para realizar la limpieza de los equipos que se emplean en su aplicación, lo cual implica que hay posibilidades de enviar a las vías de agua restos de los aditivos orgánicos que han sido empleados ´para lograr desarrollar las propiedades de aplicación. Un ejemplo de esto se consigue en las pinturas emulsionadas, donde el surfactante de mayor uso, el Nonil Fenol Etoxilado, ha sido cuestionado por el impacto que puede tener sobre la vida acuática, a la cual logra acceder, disuelto en las aguas que se usan para la limpieza de los equipos que se emplean en la fabricación y aplicación.
En resumen, opino que no hay una verdadera competencia entre pinturas base agua y pinturas base solvente. Falta mucho trabajo por hacer y aún no se dispone de tecnologías efectivamente funcionales en términos de costo desempeño. Por otro lado, otras opciones de sustitución tales como pinturas de altos sólidos, 100% Sólidos, y pinturas en polvo, han logrado conseguir mejores resultados en cuanto a desempeño, siendo alternativas funcionales, muy importantes en la eliminación progresiva del uso de pinturas base solvente.
* Lic. José Tomas Rojas. MSc. Presidente JTROJAS PINTURAS. Email: [email protected] Twiter: @JtrojasPinturas. Whatsapp: +584143498149
