Aditivos BYK para sistemas de altos sólidos y 100%

La reducción de componentes volátiles es un objetivo esencial a la hora de formular pinturas más respetuosas con el medio ambiente. Los sistemas convencionales han evolucionado de forma natural a sistemas de altos sólidos o 100%. El formulador se enfrenta en estos sistemas a los siguientes retos: por un lado, poco o cero disolventes implicando 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 elevada cantidad de grupos afines al pigmento. Las estructuras hiper-ramificadas (p. ej. de poliuretano o poliamina) permiten conseguir aditivos con alto contenido en sólidos y ser, a su vez, de fácil manipulación. En este grupo 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, reduce mucho la viscosidad de la molienda, que es uno de los objetivos que necesitamos alcanzar. La adición de estos aditivos humectantes y dispersantes facilitan perfiles newtonianos en las moliendas, la eliminación de la espuma y un alto grado de brillo y de fuerza colorante.

A la hora de buscar el mejor aspecto, el formulador puede trabajar con aditivos antiespumantes y de superficie. La selección del antiespumante se realizará básicamente en función de la resina (polaridad) y de la aplicación (a pistola, a rodillo, a brocha, etc.). Si la molienda se ha realizado correctamente (con los pigmentos bien estabilizados) 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, era común usar antiespumantes basados en la química de las PFAS (sustancias basadas en perfluoro alquilos) debido a su elevada efectividad. Hoy en día, este tipo de aditivos —al no ser respetuosos con el medio ambiente— hay que ir reemplazándolos 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 100% sólidos como BYK-1765 de elevada eficiencia y amplia compatibilidad es la elección más adecuada.

Otro paso importante a la hora de mejorar la apariencia es una correcta selección de aditivos de superficie. 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) para evitar la estabilización de la espuma y ayudar a la nivelación. Igual que con los antiespumantes, si nos encontramos frente a una aplicación específica, por ejemplo, a pistola HVLP (alto volumen, baja presión) o los sistemas de repintado del automóvil, se va a necesitar también del uso de aditivos específicos. BYK-3558 es un aditivo con esqueleto acrílico y ramificado con poliéteres de silicona que le permiten aportar a estos sistemas 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.

La reología y el perfil reológico 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.

Una correcta selección de aditivos reológicos evita los descuelgues y la sedimentación de partículas y permite para controlar la viscoelasticidad de la pintura.

Ponencia presentada en Paint and Coatings 2023, celebrado en Barcelona los días 14 y 15 de noviembre de 2023.