Trabajo de investigación presentado como ponencia en el Evento y exhibición Internacional, EUROCOAT 2009: “Análisis Práctico de la relación PVC/CPVC en pinturas anticorrosivas”. Evento organizado por Eurocoat-expo y AETEPA (visitar: (www.eurocoat-expo.com, www.aetepa.com). Barcelona (España), septiembre 29 a octubre 1 de 2009. En este trabajo se revisa la determinación teórica del CPVC en pinturas base solvente y más importante aún, se valida la importancia del denominado parámetro Lambda (PVC/CPVC) en pinturas anticorrosivas. También se discuten temas relacionados como el UPVC.

1. 1
ANÁLISIS PRÁCTICO DE LA
RELACIÓN PVC/CPVC EN
PINTURAS ANTICORROSIVAS
Por:
Julián A. Restrepo R.
MSc. PhD. Química Sostenible
julianres@hotmail.com
https://co.linkedin.com/in/julianrestrepor

2. Trabajo de investigación presentado
como ponencia en el Evento y exhibición
Internacional, EUROCOAT 2009: “Análisis
Práctico de la relación PVC/CPVC en
pinturas anticorrosivas”. Evento organizado
por Eurocoat-expo y AETEPA (visitar:
www.eurocoat-expo.com, www.aetepa.com)
Barcelona (España), septiembre 29 a
octubre 1 de 2009

3. 3
EL CONCEPTO DEL PVC
La concentración de pigmento en volumen (PVC),
ha demostrado tener un efecto muy significativo
en el desempeño y propiedades físicas de los
recubrimientos pigmentados.
RP
P
VV
V
PVC
+
=
El PVC está definido como:

4. 4
Efecto del PVC en las propiedades de los
recubrimientos pigmentados fue explicado por
primera vez por Asbeck y Van Loo en 1949 al
definir el CPVC (Concentración crítica de
pigmento en volumen).
CPVC = PVC crítico: Parámetro físico
fundamental de cualquier recubrimiento
pigmentado. PVC a partir del cual las
propiedades del recubrimiento sufren un
marcado cambio.
CONCEPTO DEL CPVC

5. 5
CONCEPTO DEL CPVC
Teórica: Condición física en donde hay justo la
cantidad suficiente de polímero del recubrimiento
para humectar y llenar completamente los
espacios entre las partículas del sistema
pigmentario.
Práctica: Punto de transición del recubrimiento
pigmentado, a partir del cual muchas de sus
propiedades sufren un marcado cambio.
Dos definiciones básicas para el CPVC:

6. 6
CONCEPTO DEL CPVC
Las propiedades que se ven afectadas pueden
dividirse en tres grupos (Bierwagen y Hay):
Propiedades de transporte
Propiedades mecánicas
Propiedades ópticas
El CPVC ha demostrado ser un parámetro
clave para la predicción e interpretación del
desempeño de los recubrimientos
pigmentados.

7. 7
azul, brillo; marrón, tendencia al ampollamiento; rojo,
tendencia a la oxidación; verde, permeabilidad.
CONCEPTO DEL CPVC

8. 8
CONCEPTO DEL UPVC
UPVC (Ultimate Pigment Volume Concentration)
ó concentración volumétrica crítica de pigmento
última (UCPVC).
Concepto definido por Asbeck como: Máximo
valor que puede llegar a tener el CPVC en un
recubrimiento pigmentado en función del grado
de dispersión. En este grado de dispersión,
CPVC = UPVC y si se aumenta dicho grado de
dispersión el CPVC no cambiará más.

9. 9
10
20
30
40
50
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
(d/D)
CPVC(%)
3
2
1






−−=⇒
D
d
UPVCUPVCCPVC
CONCEPTO DEL UPVC
(A)
UPVC

10. 10
DETERMINACIÓN DEL CPVC
Experimental: Requiere el registro de la
variación de una propiedad a medida que
se aumenta el PVC: PVC crítico = PVC
en el que se presenta el punto de
inflexión de la gráfica.
Teórica: Modelos existentes exhiben un
cierto grado de complejidad y requieren un
buen dominio teórico, por parte del
formulador, de los tópicos relacionados.

11. 3
EL CONCEPTO DEL PVC
La concentración de pigmento en volumen (PVC),
ha demostrado tener un efecto muy significativo
en el desempeño y propiedades físicas de los
recubrimientos pigmentados.
RP
P
VV
V
PVC
+
=
El PVC está definido como:

12. 12
Determinación del CPVC:
Ecuación alternativa
másicos:
1
5.93
1
−






+=⇒ P
mOAI
UPVC ρ
∑=
n
i
iim OAIyOAI .
1−












= ∑
n
i i
i
m
OAI
x
OAI
1−












= ∑
n
i i
i
P
x
ρ
ρ ∑=
n
i
iiP y ρρ .
volumétricos:
(D)

13. 13
PARÁMETRO LAMBDA:
Relación PVC/CPVC
La relación entre el PVC y el CPVC fue
definida por Bierwagen y Hay como el
PVC reducido ó parámetro lambda:
CPVC
PVC
=Λ

14. 14
PINTURAS ANTICORROSIVAS:
Su importancia
La corrosión atmosférica provoca la devaluación
y deterioro de los materiales metálicos: La mejor
y más económica manera de prevenir los
procesos de corrosión es la aplicación de
recubrimientos pigmentados formados a partir
de la aplicación de pinturas.
Pinturas anticorrosivas: Protegen las
estructuras de acero, máquinas y otros
equipos que son propensos de sufrir
oxidación.

15. 15
Parámetro Lambda (Λ) :
Valores Óptimos
Imprimaciones a base de polvo de zinc, Λ > 1.0 [Lobnig
et.al.]
Recubrimientos pigmentados de protección anticorrosiva,
Λ < 0.8 [Lobnig et.al.]
Imprimaciones anticorrosivas de mantenimiento, Λ = 0.75
a 0.90 [Bierwagen y Hay]
Imprimaciones epóxicas, Λ < 0.73 [Rodríguez et.al.]
Pinturas anticorrosivas alquídicas, epóxicas y de caucho-
clorado/parafina-clorada + fosfato de zinc y óxidos de
hierro: Λ = 0.51, 0.55, 0.61 [Gowri et.al.]
Recubrimientos epóxicos (epoxi-éster), Λ = 0.8 [Kalenda
et. al]

16. 16
Ejemplos:
Anticorrosivo
epóxico blanco:
Componente A % peso
Resina epóxica (75%) 20.74
Fosfato de calcio 10.13
Dióxido de titanio 5.06
Oxido de zinc 1.53
Caolín delaminado 10.80
Talco blanco Malla 325 7.20
Mica micronizada 5.98
Antidecantante bentonítico 0.60
Dispersante 0.55
Disolvente 24.37
total 86.96
Componente B % peso
Resina poliamídica (98%) 6.32
Disolvente 6.72
total 13.04
TOTAL Σ 100
Componente ρi OAI xi yi
Fosfato de calcio 2,00 51,00 0,25 0,33
Dióxido de titanio 4,12 15,00 0,12 0,08
Oxido de zinc 5,68 16,22 0,04 0,02
Caolín delam. 2,90 65,00 0,15 0,13
Talco M-325 2,78 35,27 0,18 0,17
Mica microniz. 2,60 44,00 0,26 0,27

17. 17
Descripción ρP
OAIm (g./100 g.) CPVC (%) PVC/CPVC
A partir de valores másicos (D) 2.62 34.73 50.68 0.81
A partir de valores volumétricos (D) 2.62 44.60 44.45 0.92
A partir de la ecuación (B) - - 47.24 0.87
El valor lambda está dentro de (0.75 a 0.90),
para pinturas anticorrosivas en general.
Comparado con anticorrosivos epóxicos (0.73-
0.80), el valor lambda del recubrimiento
analizado está por fuera de este intervalo.
Anticorrosivo con un alto desempeño*, que
puede mejorarse disminuyendo el PVC: Se
deberá pasar del PVC actual = 41.03% hasta un
PVC = 37.80%, lo que implicará un ligero
aumento de costos, pero con mejora en la
relación costo/beneficio.

18. 18
Hacer balance entre la relación
costo/beneficio de la formulación actual y
la formulación calculada, además tener
presente que una disminución del PVC
puede conducir a una disminución del
poder cubriente de la pintura y de su
densidad, pero también de manera
favorable la película seca será menos
permeable y menos porosa.
Ejemplo 1

19. 19
Ejemplo 2:
Anticorrosivo
alquídico blanco:
Componente A % peso
Resina alquídica media en soja (50%) 45,36
Fosfato de calcio 8,06
Dióxido de titanio 4,43
Oxido de zinc 1,23
Mica micronizada 5,14
Talco blanco malla 325 7,27
Caolín delaminado 9,53
Dispersante 0,26
Antidecantante 0,48
Secantes metálicos 0,98
Antipiel 0,66
Disolvente 16,61
TOTAL Σ 100

20. 4
Efecto del PVC en las propiedades de los
recubrimientos pigmentados fue explicado por
primera vez por Asbeck y Van Loo en 1949 al
definir el CPVC (Concentración crítica de
pigmento en volumen).
CPVC = PVC crítico: Parámetro físico
fundamental de cualquier recubrimiento
pigmentado. PVC a partir del cual las
propiedades del recubrimiento sufren un
marcado cambio.
CONCEPTO DEL CPVC

21. 21
CONCLUSIONES
PVC y CPVC: Parámetros de formulación
fundamentales en cualquier recubrimiento
pigmentado, pero no deben analizarse
independientemente: Calcular sólo el PVC sin
determinar el CPVC no le permite al formulador
“conocer completamente el sistema”...
El parámetro Λ es un parámetro clave para la
predicción e interpretación del desempeño de
los recubrimientos, y es considerada una de las
variables más importantes a tener en cuenta
cuando se formula cualquier recubrimiento
pigmentado.

22. 22
El desempeño anticorrosivo de un recubrimiento
es afectado de manera muy importante por el
parámetro Λ y su adecuada consideración,
conduce a: Pinturas menos permeables al agua
(correcta protección del sustrato), mayor efecto
anticorrosivo, menor tendencia al ampollamiento,
entre otras.
Conocer los valores Λ óptimos le permite al
formulador desarrollar recubrimientos de
excelentes prestaciones y además teniendo en
cuenta el factor ecológico: Formulación de
recubrimientos con una excelente relación
costo/beneficio/impacto ambiental.
CONCLUSIONES

23. 23
AGRADECIMIENTOS
El indudable apoyo que he recibido de la
compañía INVESA S.A., División Pinturas
Sapolin, así como su confianza y apuesta en mi
periodo de formación.
Al Programa AlBan-Fundación Banco
Santander por la concesión de la beca para
estudios de postgrado No. E07D402098CO.
Programa Alßan
Asociación Grupo Santander