Los autores analizan los primers basados en zinc metálico para la protección de estructuras de hierro y acero expuestas en ambientes agresivos. por: Carlos A. Giudice y Andrea M. Pereyra*
En la edición No. 13 -6 conocimos las generalidades de las pinturas a base de zinc y los primers basados en zinc metálicos. En esta oportunidad, los autores profundizan en el uso de estos recubrimientos para la protección de superficies como el hierro y el acero.
Recordemos que los las pinturas ricas en zinc y aquellas modificadas con extendedores y/o pigmentos inhibidores de la corrosión metálica, presentan una mayor eficiencia con relación a otros tipos de recubrimientos. Considerando el concepto de ánodo de sacrificio (protección catódica), se han formulado pinturas que consisten en dispersiones de alta concentración de polvo de zinc de elevada pureza en vehículos orgánicos e inorgánicos. En estos materiales, cuando se encuentran aplicados en forma de película, existe un íntimo contacto de las partículas entre sí y con la base o sustrato metálico que se desea proteger.
Ensayo de los primers basados en zinc metálico
La determinación del comportamiento en servicio de la película seca de los primers ricos en zinc requiere de ensayos acelerados de laboratorio. Habitualmente las formulaciones se aplican sobre paneles de acero SAE 1010 de aproximadamente 100 x 150 x 1 mm, arenados al grado ASa 2 1/2 (SIS 05 59 00/67) y desengrasados con vapor de tolueno; la rugosidad máxima oscila en 40 mm. El espesor de la única capa del primer debe ser aproximadamente de 75 a 80 mm y se realiza con pincel o soplete, resultando conveniente la protección de los bordes por inmersión en una solución de una resina acrílica estirenada.
La evaluación del comportamiento de pinturas protectoras requiere que las propiedades valoradas sean representativas de las exigencias a la cual será sometido el producto en servicio y que además presenten una evolución creciente y decreciente en función de la PVC (concentración de pigmento en volumen) para optimizar la formulación. Así, por ejemplo, se pueden seleccionar para los primers basados en zinc metálico los ensayos de resistencia a la corrosión y a la formación de ampollas en cámaras adecuadas.
Resistencia a la corrosión: grado de oxidación
Luego de la aplicación del primer sobre los paneles se efectúa un corte en X sobre la superficie pintada y se exponen durante lapsos diferentes, según la formulación, en Cámara de Niebla Salina, ASTM D 117 (35 ± 1 ºC; pH 6,5 a 7,2; niebla salina continua de una solución de cloruro de sodio al 5 ± 1 % en peso), Figura 4.
El Método A consiste en la evaluación del grado de corrosión en el corte en X; la calificación 10 define un grado de avance de la corrosión de 0 mm y 0 corresponde a 16 mm o más. El Método B valora el resto del panel, se cuantifican con 10 los casos que no presentan fallas (0 % de área corroída) y 0 implica más del 75 % del panel con fallas, Figura 5 y 6. Resistencia a la formación de ampollas: grado de ampollamiento
Los paneles pintados se exponen durante lapsos variables en Cámara de Humedad Relativa 100 % (ASTM D 2247) Para evaluar la resistencia a la formación de ampollas de origen osmótico.
El tamaño de las ampollas se describe arbitrariamente también en la escala numérica 10 a 0, en la que 10 representa ausencia de ampollas. La frecuencia se define con las letras D (denso), MD (medio denso), M (medio) y F (poco). Las fotos patrones presentes en la Norma permiten realizar la calificación en forma comparativa de los paneles experimentales, Figura 7.
En lo referente al comportamieno relativo en cámara de niebla salina de los primers orgánicos de zinc basados en ligantes diferentes y pigmentados de idéntica manera con valores de PVC cercanas a la CPVC, ensayados durante el lapso necesario para que aparezcan signos de corrosión, se observa que los mejores resultados corresponden en general al caucho clorado plastificado, seguido de los epoxídicos y vinílicos y finalmente los polímeros insaturados. Por su parte, en la cabina de humedad relativa 100% y adoptando un criterio similar al empleado para evaluar la capacidad anticorrosiva de estos primers, la experiencias con respecto a la formación de ampollas indican en general un mejor comportamiento de los productos epoxídicos seguido de los tres ligantes orgánicos considerados.
Valores críticos de la PVC
La concentración crítica de pigmento en volumen se puede estimar a través del índice de absorción de aceite o bien evaluando diferentes propiedades de la película tales como densidad, resistencia a la tracción, tensión de adhesión, porosidad, permeabilidad, corrosión, formación de ampollas, abrasión húmeda, manchado y diversas propiedades ópticas (dispersión de la luz, opacidad, poder de teñido, brillo, etc.).
Los valores de CPVC más elevadas generalmente se obtienen con el caucho clorado (ligante polar), seguido por el epoxi y la resina vinílica (parcialmente polares) y finalmente el polímero insaturado (no polar). Considerando como referencia los ligantes parcialmente polares, el caucho exhibe una CPVC aprox. 20 % mayor mientras que el polímero insaturado un 10 % más reducido.
Para los ligantes inorgánicos, la concentración crítica de pigmento en volumen más elevada generalmente se obtiene con el silicato orgánico ya que los alcalinos presentan propiedades humectantes más reducidas. Tomando como referente caucho clorado, los primers basados en silicato de etilo presentan una CPVC similar mientras que el silicato de sodio exhibe un valor más reducido, aproximadamente del 5%.
Una de las características más distintivas que hacen atractivo el empleo de las pinturas basadas en silicatos tanto orgánicos como inorgánicos con respecto a aquéllas que incluyen resinas en su composición son la excelente resistencia a la exposición a la luz y al agua, lo cual le confiere una vida útil más prolongada en servicio (mayor resistencia al tizado, cuarteado, agrietado, escamación, etc.) debido a las características minerales de la película formada. Por otro lado, las pinturas formuladas con zinc metálico y basadas en silicatos orgánicos presentan un mayor costo que aquéllas con ligantes orgánicos mientras que los silicatos inorgánicos conforman el material formador de película más económico.
Una desventaja general de los primers que incluyen silicatos como ligante es que exhiben una menor facilidad de aplicación que los que contienen ligantes orgánicos; particularmente los silicatos alcalinos requieren una mayor exigencia en la preparación de la superficie debido a su reducida capacidad de humectación del sustrato metálico.
* UTN-FRLP, Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional La Plata. CIDEPINT (CIC-CONICET), Centro de Investigación y Desarrollo en Tecnología de Pinturas
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