En la última parte de esta serie se analizará la influencia del tipo de pigmento utilizado en las propiedades del primer o recubrimiento que se utilice.por: Carlos A. Giudice y Andrea M. Pereyra
En la edición pasada nos ocupamos de los usos de recubrimientos y primers basados en zinc en la protección de superficies de hierro o acero. En esta oportunidad veremos la influencia que tiene el tipo de pigmento utilizado en las propiedades de los recubrimientos, así como la forma de evitar una concentración crítica de pigmento.
Influencia de la morfología del pigmento sobre las propiedades generales
En lo referente a la concentración crítica de pigmento en volumen, los primers anticorrosivos exhiben el mejor comportamiento a valores de PVC igual o ligeramente inferiores a la CPVC. Se observa que aquellos basados en zinc laminar presentan valores de críticos sensiblemente menores que los elaborados con zinc esférico (15 a 20 % según el tipo de ligante); el mayor índice de absorción de aceite de las partículas laminares (área específica más alta) justifica estos resultados por lo que la disminución de costos consecuente de la utilización de este tipo de pigmento en reemplazo del esférico puede ser significativa.
Asimismo, los primers formulados con zinc esférico y con PVC inferiores a la CPVC evidencian una caída abrupta de su performance anticorrosiva mientras que aquellos con zinc laminar mantienen su eficiencia. Esto puede explicarse debido a que los productos de corrosión del zinc sobre las partículas esféricas no sólo incrementan la resistencia eléctrica sino que disminuyen el contenido de zinc efectivo ya que el centro de las partículas estaría eléctricamente aislado (polarización).
Las observaciones visuales de los ensayos experimentales, particularmente en las áreas adyacentes al corte, indican que los primers basados en zinc laminar generalmente exhiben mayor cantidad de productos blancos de corrosión del zinc que aquellos formulados con esférico. De este modo, se sugiere que la morfología laminar provee un ánodo demasiado activo aún a concentraciones de pigmento en volumen muy inferiores al crítico y consecuentemente es innecesariamente desgastado.
Considerando la resistencia a la formación de ampollas, las formulaciones con zinc laminar como único pigmento (para todos los ligantes considerados), muestran un mejor desempeño, particularmente a PVC ligeramente inferiores al crítico. Esta desventaja es consecuencia de la elevada actividad galvánica de este tipo de pigmento (gran cantidad de sales solubles) que conduce a fenómenos osmóticos responsables del ampollamiento en la Cámara de Humedad Relativa 100%.
En resumen, los primers basados en zinc laminar pueden ser formulados a PVC sensiblemente inferiores que aquellos con zinc esférico, con excelente performance inhibidora de la corrosión pero con reducida resistencia al ampollamiento. Estos resultados fundamentan el estudio de primers que además de poseer pigmento laminar en su composición contengan extendedores inertes, con el objeto de incrementar la resistencia a la formación de ampollas sin afectar la excelente capacidad anticorrosiva. Además, se ha comprobado que en general el empleo de este tipo de cargas reduce las correspondientes CPVC y en consecuencia la PVC adecuada. La magnitud de la disminución de la CPVC en los primers modificados depende del tipo de extendedor (más significativamente a medida que se incrementa el índice de absorción de aceite) y el nivel de zinc reemplazado (menor relación zinc laminar/extendedor conduce a valores más reducidos).
Por otra parte, una mejora significativa de los resultados obtenidos en los ensayos mencionados se obtiene con la incorporación de pigmentos inhibidores en la formulación de los primers. De este modo, el reemplazo del zinc por 10 ó 15% en volumen de fosfatos de zinc, tanatos metálicos, fosfomolibdato de zinc y metaborato de bario pone de manifiesto una eficiencia superior con respecto a las pinturas con pigmento único.
Los sistemas tripigmentados en general presentan la mejor performance considerando resultados experimentales obtenidos en Cámara de Niebla Salina y Cabina de Humedad Relativa 100%.
Selección de los primers más eficientes
Una vez finalizados los ensayos de laboratorio y con el fin de establecer la performance de cada primer, en una primera etapa se promedian los valores del grado de corrosión en el corte en X y en el resto del panel; luego se adicionan el grado de resistencia al ampollamiento con el fin de obtener un índice de eficiencia de cada primer.
Se debe tener en cuenta que la resistencia a la formación de ampollas involucra una media de la calificación correspondiente al tamaño y los siguientes valores pueden ser asignados a la frecuencia (sin ampollamiento, 10; poco, 7,5; medio, 5,0; medio denso, 2,5 y denso, 0,0).
Finalmente, los primers de mejor comportamiento (mayor valor suma) en Cámara de Niebla Salina y en Cabina de Humedad Relativa 100 % poseen la siguiente composición:
- Ligante: silicato de etilo y silicatos de sodio o potasio (de eficiencia similar), caucho clorado plastificado, resina epoxídica, copolímero vinílico y poliéster insaturado, en ese orden.
- Tipo de zinc: partícula de forma laminar.
- Pigmento inhibidor: fosfato de zinc, tanatos metálicos, fosfomolibdato de zinc o metaborato de bario.
- Relación zinc / entendedor / inhibidor: 65 / 25 / 10 en volumen.
- Rango de PVC: 25,0 a 32,5 %.
Pinturas de terminación
La película de pintura formulada con zinc metálico, tanto rica en zinc como modificada con extendedores y/o pigmentos inhibidores, expuesta a medios fuertemente agresivos, necesita una pintura de terminación para controlar la reacción del zinc metálico con el agua, vapor de agua, oxígeno, dióxido de carbono, etc. del medio ambiente.
La película basada en zinc tiene, en el momento inicial de la exposición, aire ocluido; si la pintura de terminación no tiene la adecuada tensión superficial en la etapa de película húmeda o bien si seca demasiado rápido, el aire concatenado provoca al salir pequeños cráteres denominados usualmente “pinholes”. En este caso la película no está contaminada aún con productos agresivos y la aplicación de la pintura de terminación requiere sólo una ligera limpieza con vapor o agua a presión.
Por otra parte, los primers con un prolongado lapso de exposición en servicio presentan un grado de contaminación de difícil evaluación, particularmente en superestructuras en las que elevada cantidad de sales solubles de zinc y contaminantes atmosféricos pueden estar dispuestos en el interior de su estructura porosa.
Conclusiones
En resumen, la mejor performance para cada ligante empleando zinc laminar se obtiene seleccionando un extendedor de alto índice de absorción de aceite como “espaciador” de las partículas de zinc y un pigmento inhibidor de la corrosión adecuado; para ello es muy importante definir cuidadosamente la PVC y la composición del pigmento (relación zinc / entendedor / pigmento inhibidor).
Niveles muy bajos de zinc laminar calculados sobre la película seca (aprox. 20% en volumen en la CPVC) son suficientes para alcanzar una efectiva protección catódica del sustrato y también una controlada acción galvánica que eviten la formación de grandes cantidades de productos solubles de zinc causantes de la formación de ampollas a través de fenómenos osmóticos.
Asimismo, la reducida capacidad de sedimentación del zinc laminar en el envase, desde su incorporación y hasta el momento de su aplicación, permite una fácil y rápida homogeneización por agitación evitando la generación de películas de composición heterogénea que conducen generalmente a una pobre performance en servicio, debido a la presencia de áreas de PVC superior a la CPVC que presentan pobres propiedades de película y zonas con PVC inferiores a la CPVC que generalmente exhiben ampollamiento.
Finalmente, los resultados indican que los primers basados en zinc laminar y modificados con extendedores y pigmentos inhibidores adecuados son más económicos y muy versátiles ya que pueden ser formulados en un amplio rango de PVC sin modificar sus propiedades.
Agradecimientos
Los autores agradecen al CONICET (Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas), a la CICPBA (Comisión de Investigaciones Científicas de la Provincia de Buenos Aires) y a la UTN – FRLP (Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional La Plata).
Bibliografía
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