Diseño y desarrollo de una pintura acrílica bajo los parámetros físico químicos establecidos en la norma NTC1335
Design and development of an acrylic painting made under the physico chemical parameters of the NTC1335 Norm
Jhon Alexander Herrera Rincón1 y Guillermo Garzón García2
(CICBA).Amplia experiencia investigativa en Química Inorgánica, Aseguramiento de la Calidad de los Procesos Químicos y Gestión de la Calidad en empresas del sector químico, e-mail: guillermogarz@gmail.com Centro de Investigación en Ciencias Básicas, Ambientales y Desarrollo Tecnológico (CICBA), Grupo de Investigación en Aseguramiento de la Calidad (GIASCA), Programa de Química, Universidad Santiago de Cali, Cali, Colombia.
Resumen
La elaboración y comercialización de pinturas a nivel nacional, es un mercado que actualmente se encuentra dominado por grandes y reconocidas empresas, que a lo largo de su desarrollo han logrado la confianza y preferencia de la mayoría de los consumidores de estos productos. Por lo anterior, las pequeñas y medianas empresas como es el caso de Pinturas Milenio®, han optado por desarrollar nuevos y confiables productos que les permitan competir en el mercado, para ello se desarrolló una investigación cuyo principal objetivo se fundamentó en la elaboración de una pintura acrílica a partir de una pintura vinílica, por lo cual se realizó una serie de mezclas de sus componentes con el fin de alcanzar un reordenamiento molecular en la película que generara una buena afinidad y estabilidad química de sus materiales y a su vez permitiera resaltar las nuevas cualidades físicas como la resistencias en ambientes exteriores.Palabras clave: Pinturas Emulsionadas; Vinílicas; Acrílicas.
Abstract
The development and marketing of paints nationwide is a market that is currently dominated by large and renowned companies, which through out its development have won the trust and preference of most consumers of these products. Therefore, small and medium enterprises such as Paint Millennium ®, have decided to develop new and reliable producís thaí enable íhem ío compete in the market; for this reason the research was based on the developmení of an acrylic painí from a vinyl paint, whereby a number of mixtures of their componenís were made in order to reach a rearrangement in íhe film thaí generates a good affinity and chemical stability of íhe maíerials and in tum allow performed highlight new physical qualities such as resistance in ouídoor environmenís.
Keywords: Emulsified Paintings; Vinyl; Acrylic.
1. Introducción
El uso y la elaboración de pinturas, es un ejercicio que se inició hace más de 20.000 años. Los desarrollos en su elaboración han sido muy lentos con el transcurso del tiempo; no obstante, durante el siglo XX su comercialización y fabricación experimentó un crecimiento de gran magnitud debido a la investigación industrial de la química sintética y nuevos materiales, la cual desarrolló resinas sintéticas como la goma de éster, recubrimientos de nitrocelulosa, fenólicos, urea y formaldehídos de melanina, acrílicos, vinílicos, aquidales, terpenos, cumaronas e indenos, epoxis y uretanos ( Nervion, 2012; Latín, 2012).
En la actualidad se encuentra una gran variedad de emulsiones correspondientes al tipo de aplicabilidad (Pellicer, 2002), por lo cual es preciso distinguir en el campo de pinturas términos como: pinturas al agua, las cuales no cuentan con una base aceitosa, lo que ha ocasionado que su calidad disminuya, las emulsiones, son pinturas plásticas con un gran poder de cubrimiento que a su vez permite a la pared transpirar evaporando el agua lluvia sin que ésta llegue al muro que la soporta, tipo de emulsiones, las cuales se clasifican según el tipo de aditivo y componente en acrílicas puras, acrílicas estirenadas, vinil-acrilicas y vinil-veova. La primera de ellas, se caracteriza por ser un esmalte brillante al agua y presentar resistencia al envej ecimiento; la segunda presenta una alta dureza y resistencia al lavado, evitando la suciedad; la tercera presenta propiedades similares a la segunda pero en menor grado, finalmente, las vinil - veova, poseen resmas muy adherentes y de gran elasticidad, por lo cual son empleadas en exteriores (Ega, 2013; Calvo, 2009; CNMA, 1998).
Este proyecto por su parte se orienta a la elaboración de una pintura acrílica a partir de una pintura vinílica, empleando procesos de mejoramiento en sus propiedades físicas y químicas. Además, se plantea una hipótesis de investigación en la que se establece que los copolímeros de características químicas similares, al estar asociados en las mezclas con vinilo, le aportan nuevas características o mejoran algunos de los parámetros de calidad usualmente analizados durante el proceso de fabricación de pinturas y en su aplicación en exteriores (Pellicer, 2002; Pintuco, 2012, Pintulac, 2008).
Esta investigación sustenta los resultados experimentales obtenidos a través de los análisis físico químicos realizados en el laboratorio especializado en pinturas (AMTEX S.A.), el cual se encuentra acreditado bajo la norma NtC 1335 (Icontec, 2008), quien establece los requisitos que deben cumplir las pinturas al agua tipo emulsión, empleadas para recubrir superficies tales como manipostería, pañete, estuco y materiales de fibrocemento, con fines de protección y decorativos.
2. Metodología
La metodología del presente estudio se basó en el procedimiento de elaboración de pinturas de la empresa Pinturas Milenio®, partiendo de la incorporación de nuevos ingredientes ilustrados en la tabla 2.
2.1 Determinación de los componentes a ensayar
En esta etapa se determinó el tipo de pintura a modificar llamándola pintura tipo 1, así como los componentes a ensayar. La pintura tipol, es una pintura de carácter vinílico elaborada por Pinturas Milenio®, cuyos componentes se muestran en la Tabla 1.
El diagrama de proceso ilustrado en la figura 1, corresponde al realizado por la empresa Pinturas Milenio®. La evaluación del producto desarrollado se basó en la norma NTC 1335 (Icontec, 2008) y estuvo a cargo del Laboratorio AMTEX S.A de Itagüí Antioquía, especializado en el análisis de parámetros de pinturas. De igual forma, se evaluó el precursor inicial de este producto el cual fue la pintura vinílica TI y su modelo de pintura acrílica. Los parámetros analizados porAMTEX se describen en la tabla 3. En este trabajo de investigación aplicada y desarrollo tecnológico, parte de la información obtenida y algunos procedimientos son reservados por la empresa Pinturas Milenio®, patrocinadora del proyecto. Tanto la pintura desarrollada, Textucril, como la pintura de donde partió el desarrollo, Vinílo T1, fueron enviadas a analizar al laboratorio industrial, Amtex S . A., en Itaguí, Antioquia, el cual es especialista en este tipo de análisis y evaluaciones de pinturas, cuya metodología usada está validada y el corrimiento de estas marchas analíticas fueron analizadas paralelamente con un estándar, lo cual garantiza que la técnica de análisis es válida y sus resultados son confiables. Estos resultados se muestran en la Tabla 4 para Textucril, Vinilo TI y Estándar. Cabe mencionar que la pintura empleada como modelo fue utilizada como patrón primario durante la ejecución de los ensayos. Por lo anterior, la Tabla 4 evidencia los resultados obtenidos durante los análisis realizados al producto final, nombrado por la empresa como Textucril, así como su precursor y estándar. Comparando los resultados obtenidos con los límites establecidos por la NTC 1335 (pinturas al agua tipo emulsión) se obtiene que en el contenido de No Volátiles, %NV, la pintura desarrollada se encuentra dentro del rango establecido por la NTC 1335, de igual forma supera en porcentaje a su precursor Vinil TI y su estándar, lo cual indica que Textucril presenta una película superficial más densa, ofreciendo un mejor revestimiento en el área pintada. Entre tanto, la viscosidad presentó un porcentaje similar al estándar y un mayor porcentaj e respecto a su precursor Vinil TÍ, indicando que la nueva pintura desarrollada supera el nivel de cubrimiento y dureza de la película durante el secado, tal como lo evidencia figura 2. La resistencia a la abrasión en húmedo, evidenció estar por fuera de los límites establecidos por la NTC para las tres pinturas, siendo el Textucril el que mayor porcentaje presentó con un valor 435 de 400 que es el límite, sin embrago, ya que este parámetro mide la resistencia a la abrasión, puede decirse que ésta es altamente resistente a ella y se encuentra por encima del parámetro de calidad de su precursor Vinil TI, como se observa en la figura 4. El pH obtenido en las pinturas juega un papel muy importante en su calidad, ya que un nivel básico evita la formación de hongos y microorganismos durante el almacenamiento y aplicación, producto de la humedad. De este parámetro, Textucril conservó los límites establecidos por la NTC1335 al igual que su estándar, no obstante, el análisis permitió observar que el precursor Vinil TI se encontraba por debajo de los límites establecidos ( figura 3), indicando un problema de calidad, el cual permite a la empresa revisar y mejorar su producto. La densidad también juega un papel muy importante en el cuerpo y aplicabilidad de la misma, favoreciendo el cubrimiento superficial; este parámetro mostró estar dentro de los límites establecidos por la NTC para les tres pinturas. El contenido de sólidos evidenció encontrarse ligeramente por encima de los límites establecidos en las tres pinturas, el cual es un factor que puede contribuir en el grosor de la película superficial, aumentando la durabilidad y disminuyendo la cantidad de aplicación, lo cual favorece su rendimiento y economía, ( figura 5). La finura obtenida en el producto final se establece en la figura 6. En éste se observa que Textucril se encuentra sobre el límite inferior >4, el cual establece que entre menor sea su valor determinado, la pintura ofrecerá una superficie final menos rugosa, más suave al tacto, incorporando características de menor suciedad, cualidades que son benéficas para el producto desarrollado. Entre menor sea la finura de dispersión, el acabado ofrecerá una película más suave al tacto por su buena dispersión y homoge-nización délos productos. Considerando que se cuenta con tres resultados por parámetro, tanto para la pintura Textucril, la pintura Vinílica Tipo 1 como el Estándar empleado, se ha realizado un análisis de la varianza a los resultados obtenidos, lo que permite establecer estadísticamente si la pintura Textucril iguala o supera las cualidades Los resultados obtenidos para el tiempo de secado, mostraron una superioridad en la pintura Texttucril, ya que evidencia un menor tiempo de secado en comparación con su precursor y estándar, ( figura 7) de la pintura Vinilo Tipo 1. A continuación se muestra en la tabla 5 un resumen de los resultados analíticos de las tres pinturas. En la tabla 6 se da el referencial de la NTC1335 para cada parámetro evaluado a las pinturas del proyecto. %NV de Textucril Con un nivel de significancia del 1%, se encuentra evidencia que permite asegurar que el %NV en la pintura Textucril y la pintura Estándar no son iguales, ya que un p-valor de 0,00073 de la prueba de análisis de varianza es mucho menor que el nivel de significancia establecido del 1%, tal cual aparece en la tabla de análisis de varianza (Tabla 7). Se observa en la tabla de grupos que el promedio del %NV de la pintura Textucril (55,533%), es más alto que el del Estandard (53,467%), lo cual representa un buen indicador para la pintura Textucril. Además resulta que este parámetro está dentro de los límites requeridos por la norma NTC 1335, lo que beneficia a la pintura Textucril. Se procedió en forma similar con los demás parámetros. La tabla 8 resume los resultados obtenidos en el análisis estadístico que establece la varianza de cada uno de los parámetros analizados por el laboratorio AMTEX, así como la probabilidad obtenida en ellos. En la tabla 8 se observa que a partir de un nivel de significancia del 1%, los porcentajes de %NV obtenidos permiten asegurar que ambas pinturas (Estándar y Textucril) no son iguales, ya que un p-valor de 0,00073 de la prueba de análisis de varianza es mucho menor que el nivel de significancia establecido del 1%. Contrario a esto, la significancia del 1% para la viscosidad, permite establecer no diferencia entre éstas, ya que el p-valor de 0,0277 es mayor que el nivel de significancia establecido del 1%. En lo referente al pH, se encuentra que un p-valor de 0,000199893 es mucho menor que el nivel de significancia establecido del 1%, por lo cual el pH de estas pinturas no son iguales. No obstante, en la abrasión, el nivel de significancia del 1% y el p-valor de 0,043439495, no evidencian que éstas sean diferentes. La densidad, los residuos sólidos y el tiempo de secado, tampoco presentaron diferencias en su p-valor y el nivel de significancia del 1% cumpliendo con los requerimientos establecidos en la norma NTC 1335. Los resultados presentados permiten demostrar que seis de las ocho características investigadas de la pintura Textucril son idénticas a la Estándar. Las características o parámetros físico químicos idénticos son: la viscosidad, la abrasión en húmedo, la densidad, los residuos sólidos, el tiempo de secado al tacto y la finura de la dispersión. Las propiedades que presentan diferencias significativas son el %NV y el pH; sin embargo, no dejan de ser beneficiosas para el producto desarrollado, ya que estos parámetros se encuentran dentro de los límites de la norma NTC 1335. Por lo anterior, se puede asegurar que la pintura Textucril está lista para participar como nuevo producto dentro del portafolio de pinturas desarrolladas por Pinturas Milenio®, y competir en el mercado nacional e internacional. Textucril es una pintura nueva desarrollada con propiedades físico químicas muy similares a la de su competencia en el mercado (IEES, 2010; Ramírez, 2004). Este trabajo permitió desarrollar una pintura acrílica cuyas características son similares a las de las pinturas que comercialmente se están produciendo en Colombia para uso en exteriores. La nueva pintura Textucril iguala al Estándar seleccionado en los parámetros físico químicos densidad, pH, resistencia al lavado, resistencia a los álcalis, resistencia al entizamiento y almacenamiento y los supera en porcentaje de no volátiles, viscosidad, resistencia a la abrasión, contenido de sólidos, finura y tiempo de secado. Los ensayos y formulaciones propuestos conforme a los copolímeros seleccionados (Resina estirenada y Resina acrílica) y su proporción, fueron adecuados para el desarrollo del producto resultante: Textucril. La pintura "Textucril" desarrollada cumple con los requerimientos de la norma NTC 1335 del ICONTEC. Este desarrollo representa un gran avance y al mismo tiempo un reto para la pequeña y mediana industria del país, ya que demuestra que la investigación sin tecnología sofisticada y aplicando el método científico, puede conducir al desarrollo de productos competitivos y accesibles en el mercado. 1. Calvo J., (2009). Pinturas y Recubrimientos. Ediciones. Diaz de Santos, Madrid, España. 2. CNMA, (1998). Comision Nacional del Medio Ambiente. Industria Elaboradora de Pinturas, Region Metropolitana. Recuperado de http://www.sofofa.cl /ambiente/documentos/Industria%20de%20Elaboraci %F3n%20de%20Pinturas.pdf
3. Ega, (2013). Curso práctico de conceptos básicos generales de pintura, Industrias EGA S.A., España. Recuperado de http://unomasalacola.com/2013/ega-conceptos-basicos-pintura 4. ICONTEC, (2008). Norma Técnica NTC Colombiana 1335, Pinturas al Agua Tipo Emulsión. Bogotá. 5. EES, (2010). Reporte Sectorial, Instituto de Estudios Económicos y Sociales, Sociedad Nacional de Industrias. Perú. 6. Latín Press, (2012). Industria de Pinturas Continua Agitada. Impra Latina. 7. NERVION, (2012). Conocimiento Historia de las pinturas. Recuperado de http://www.nervion.com.mx /web/conocimientos/historia_pinturas.php, México. 8. Pelliecer, B. (2002). Pinturas en la Edificación. Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Civil, Universidad Pontificia de Cartagena, España, 9. PINTUCO, (2012). Buscador de Pinturas, Fichas Técnicas, Distribuidor de Pinturas Nacionales, http://www.distribuidorapintuco.com/tools/arqauto.as p?lmea=Acriltex&ca1^Arquitectonica&Submi1^+Ir+. 10. PINTULAC, (2008). Ficha Técnica pintura patrón, Servicio Técnico - http://www.pintulac.com.ec/images /productos/docs_descarga/5925.pdf, Colombia. 11. Ramírez R.C.E., (2004). Pintuco se internacionaliza en el mercado andino. Estudios Gerenciales, U. Icesi. Vol 20, N°93, p 115-139, Cali.
2.2 Flujograma del proceso de fabricación
2.3 Evaluación del producto final
3. Resultados Discusión
3.1 Resultados Obtenidos por el Laboratorio AMTEX S.A.
3.2 Análisis estadístico délos resultados
3.3 Otros parámetros
Conclusiones
5. Referencias Bibliográficas