El concepto “LASUR”

 

Angel Lanchas 2

Por Angel Lanchas y Bartolomé Rodriguez Torres

 

La palabra Lasur procede del idioma alemán (Adjetivo “lasierend” = semitransparente o traslúcido; Verbo “lasieren“ = aplicar una capa de barniz o pintura traslúcida). En un principio, bajo esta denominación se entendían unos tipos de barniz de base oleosa o de nitrocelulosa que se aplicaban sobre metales. Pigmentados con pigmentos de colores agradables pero de escaso poder cubriente (incluso con colorantes solubles), proporcionaban unos acabados de color que permitían mantener el aspecto metálico del soporte, por ejemplo, tonalidades doradas sobre hojalata. Así los describe el “Lexikon der Anstrichtechnik” de K. Sponsell y W. Wallenfang, edición de 1965, pero señalando ya el comienzo del interés para la utilización de productos similares para el acabado protector de la madera.  Así, por ejemplo, en esa misma y ya clásica publicación, en el apartado de Marcas Comerciales distribuidas en el mercado alemán hace ya 40 años, se mencionan productos y nombres registrados que todavía hoy siguen sonando:

Grundier-Basileum extra, un material de imprimación para maderas con un contenido en humedad de hasta 30%, protector frente a los hongos del azulado y a los insectos. En un solo proceso permitía la imprimación y la protección.

Self-priming wood stain / leak-proofing

Combi-Basileum FG (incoloro e inodoro), una versión especial, curativa y protectora, para maderas ya atacadas.

Xylamon, protectores para madera, basándose en aceites secantes, según DIN 68 800 conteniendo biocidas (¡cloronaftalinas!), de efecto fungicida e insecticida.

Xylamon-Deckfarbe, pintura al aceite con agentes protectores para la madera en aplicaciones exteriores, con un surtido de 12 colores.

Xylamon-goldgelb, como el anterior con pigmentos de alta solidez a la luz, para maderas blandas de color claro.lasure

Así pues, a finales de los años 60, se introdujo la palabra Lasur para determinar un nuevo sistema de recubrimiento o impregnación de la madera, fruto de un profundo estudio de los problemas del acabado de este material en elementos que se encuentren expuestos a la intemperie, total o parcialmente. La Norma UNE EN 927-1:1996, Pinturas y Barnices. Materiales de recubrimiento y sistemas de recubrimiento para madera exterior. Parte 1: Clasificación y selección, define:

lasur: Producto líquido que produce una película transparente o semitransparente, empleado para la decoración y protección contra la intemperie y que permite un fácil mantenimiento. Estos productos pueden contener biocida(s) para proteger la película y/o la interfase de madera contra el enmohecimiento o formación de hongos.

Esquema de composición de los lasures

Los lasures son un tipo concreto de material de pintura y recubrimiento, del que se esperan determinadas propiedades. No debe pues, extrañar que su composición responda a la típica de todas las pinturas, en las cuales pueden distinguirse, por su función, cuatro grupos de componentes:

 

Ligantes o formadores de película Vehículo
Disolventes
Pigmentos y cargas Pigmentos
Cargas
Aditivos Productos auxiliares
Aditivos con funciones especiales

Como preparación para los comentarios sobre las formulaciones concretas, destacaremos a continuación los detalles más importantes de la función de cada uno de los componentes:

  • El vehículo es la parte líquida de la pintura y está constituido por el ligante y el(los) disolvente(s).
  • El ligante determina la mayoría de las propiedades químicas y físicas de una pintura. Existen barnices transparentes que consisten exclusivamente de ligante pero no hay pintura sin ligante. Gracias a su cohesión mantiene unido al recubrimiento y se une al soporte por fenómenos de adhesión. El ligante es el componente del material de pintura responsable de la formación de la película. Así lo definen Normas como, por ejemplo, la DIN 55945. En la mayoría de los casos se trata de compuestos orgánicos macromoleculares o de aquellos a partir de los cuales se forman macromoléculas, como por ejemplo, resinas alquídicas, poliacrilatos o combinaciones de poliésteres y poliisocianatos. Hay también ligantes de carácter inorgánico como el vidrio soluble y los silicatos de alquilo. Existen también definiciones de ligante que incluyen a todos los componentes de la pintura no volátiles (plastificantes, secantes y otros aditivos), con la excepción de los pigmentos y cargas.
  • Los disolventes hacen posible la aplicación del material de pintura gracias al ajuste de la viscosidad que permiten. Se trata de substancias orgánicas de bajo peso molecular, como hidrocarburos aromáticos y alifáticos, alcoholes o ésteres, frecuentemente en forma de mezclas con diferentes puntos de ebullición y poder disolvente. En los últimos tiempos, crece espectacularmente el empleo de agua como disolvente de pinturas. La composición de los disolventes de una pintura juega un gran papel en el comportamiento de flujo y extensibilidad durante el aireado de las películas, así como en el secado y propiedades de las mismas.Water on Deck
  • Los sistemas de pintura coloreados y/ó cubrientes contienen también pigmentos y, en muchos casos, cargas. Los pigmentos proporcionan color y poder cubriente al recubrimiento, mientras que las cargas se utilizan preferentemente para conseguir determinadas propiedades. Algunas cargas mejoran el efecto protector de la película, es decir, su efecto barrera y sus propiedades mecánicas. Otras, por su parte, incrementan la adherencia. En muchos casos, las cargas se añaden a la pintura por razones económicas.
  • Finalmente los aditivos son, por ejemplo según DIN 53945, substancias que se añaden en pequeñas cantidades a un material de pintura para comunicarle, tanto a él como a los recubrimientos con él realizados, propiedades específicas. Con el mismo significado suele también hablarse a veces, de Productos de Adición o de Productos Auxiliares.

Básicamente, la composición de un lasur típico puede describirse bajo los siguientes parámetros:

Posición
Función en la pintura Substancia Proporción (%)
1 Ligante Aceite modificadoResina alquídicaPoliacrilato (dispersión acuosa) 5 – 20
2 Disolvente Hidrocarburos alifáticosWhite spiritAgua 93 – 59
3 Co-disolvente en sistemas acuosos Eteres glicólicos 0 – 5
4 Disolvente Coalescente (en sistemas acuosos) Eteres glicólicos 0 – 1
5 Pigmentos Oxidos de hierro transparentes 0,2 – 5
6 Sicativo Octoato de Co/Zr (6% Co+9%Zr) 0 – 0,2
7 Aditivo antipiel Metiletilcetoxima 0 – 0,3
8 Aditivo hidrofugante Derivado de la cera carnauba 0 – 1
9 Aditivo dispersante Lecitina de sojaOctoato de Ca (10% Ca)Poliacrilato amónico ó sódico 0,25 – 1
10 Aditivos protectores UV Derivados de la benzofenona y del benzotriazolHALSeventualmente  nanopartículas 1 – 5
11 Aditivos biocidas AntimohosInsecticidasConservantes “in can” 0,5 – 3
100,0

 

Formación de película en los lasures. Principios básicos.

Los vehículos de los lasures basados en disolventes son disoluciones de ligantes, mientras que los de los lasures acuosos son dispersiones o emulsiones de polímeros en agua. Aunque existen polímeros solubles en agua, para nuestro caso sólo tienen interés teórico ya que las características de sus películas (resistencia al agua, por ejemplo), no los hacen adecuados para lasures.

Los vehículos en solución en disolvente constituyen un medio homogéneo, con una sola fase, en tanto que los basados en dispersiones o emulsiones acuosas  son heterogéneos, con dos fases, una continua el agua y otra discontinua, el polímero:

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La formación de película es fundamentalmente un proceso físico, sobre todo en su primer período. Posteriormente, puede tener lugar, o no, una reticulación del polímero por medio de un proceso químico.

En los sistemas en solución, la formación de película ocurre por la simple evaporación del disolvente, mientras que en los sistemas en dispersión o emulsión acuosa, la formación de la película tiene lugar por coalescencia:

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En el caso de los vehículos en solución, durante el empleo de la pintura se evapora ya una cantidad considerable del disolvente que, según el proceso de aplicación, puede llegar hasta el 20%. De este modo, el material de recubrimiento muestra, ya recién aplicado, una viscosidad mucho mayor que la original, lo que permite capas sin tendencia al descuelgue. En la primera fase del secado, la velocidad de evaporación del disolvente depende fundamentalmente de su presión de vapor, de la relación superficie/volumen de la película y de la concentración de vapor de disolvente en las cercanías de la superficie de la película en proceso de secado, es decir, en última instancia, de la ventilación o circulación de aire.

Al ir reduciéndose la proporción de disolvente en la película, por causa de la evaporación del mismo, va creciendo también la viscosidad, es decir, la consistencia de aquella, en un proceso de carácter uniforme y continuo. Al final, se llega al secado completo cuando se alcanza una concentración de equilibrio (disolvente retenido en la película), cuyo monto depende principalmente del tipo de disolvente, del tipo de ligante y de su temperatura de transición vítrea. En la película final, las moléculas de polímero se sitúan de forma idealizada tal como muestra el diagrama siguiente:

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Los vehículos de pintura basados en soluciones se caracterizan por el peso molecular relativamente bajo del ligante contenido, por mostrar una excelente extensibilidad y por formar, fácil y cómodamente, películas de elevada transparencia y buena humectación de fondos. Debido al bajo peso molecular, para presentar buenas propiedades mecánicas y de resistencia en sus películas finales, requieren una reticulación posterior, por ejemplo, por reacción con el oxígeno atmosférico,

La velocidad de evaporación del agua en los materiales de pintura acuosos depende mucho del grado de humedad relativa del aire. A 70% de H. R. es ya muy reducida y a 100% el agua ya no se evapora en absoluto. Debido al elevado calor de vaporización y a la baja velocidad de evaporación del agua, la pérdida de la misma durante la aplicación de las pinturas acuosas es escasa. Por éllo no cabe contar con un incremento notable de la viscosidad de la pintura al agua recién aplicada. Asimismo, el agua se evapora, tras la aplicación, de manera mucho más pausada que la mayoría de los disolventes usuales. La evaporación puede acelerarse por medio de codisolventes, que forman azeotropos con el agua.

Si bien en los materiales de pintura en dispersión o emulsión acuosa, coexisten otros componentes (pigmentos, aditivos, etc.), que pueden influir en el mecanismo de formación de película, para su descripción vamos a considerar exclusivamente el papel de la dispersión de ligante, ilustrándolo con el siguiente esquema.

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Cuando el agua de la dispersión comienza a evaporarse, las partículas de ligante (polímero) van acercándose entre si (A). En el momento en que llegan a tocarse (B), el espacio entre ellas, aun lleno de agua, se hace tan pequeño que se comporta como un capilar. Debido a la energía capilar, las partículas se deforman y colocan todavía más próximas (C). Al hacerse los espacios entre partículas aún menores, la energía capilar crece de tal modo que la presión ejercida (superior a 1 Mpa) comprime las partículas hasta unirlas (D).

En todo caso, la coalescencia presupone que las moléculas de polímero de las partículas vecinas sean capaces de difundirse unas en otras, si no no podrían desaparecer como individuos. En éllo juega un importante papel la Temperatura de Transición Vítrea (Tg) del polímero, la cual debe quedar por debajo de la temperatura de formación de película.

La temperatura, por debajo de la cual una dispersión o emulsión de polímero ya no forma película, se conoce como Temperatura Mínima de Formación de Film (MFT) y, como la coalescencia completa es un proceso lento, la velocidad de formación de la película es directamente proporcional a la diferencia entre la temperatura ambiente y la MFT. Así, pues, para conseguir una formación de película cómoda y perfecta es aconsejable una baja Tg.Close-up of someone varnishing a wooden floor

De la susodicha diferencia dependen también otras propiedades de la película de pintura como, por ejemplo, la resistencia al “blocking” ó pegajosidad/termoplasticidad de la superficie de la película. Hay una relación entre esta característica y la Tg. Por ejemplo, la resistencia al blocking a 50º C, necesaria en lasures en exposiciones directas al sol (ver 1.4.), requiere una Tg de 29º C. Pero, una dispersión de un polímero así no formaría película a temperaturas ambiente normales. La Tg debe modificarse durante el proceso de formación de película de tal modo que sea posible producir a 5º C, una película correcta que sea todavía resistente al blocking a 50º C.

Los aditivos que permiten esa modificación son los coalescentes ó auxiliares de formación de película. Se trata de compuestos que deben ser solubles en las partículas de polímero y mostrar una volatilidad reducida pero suficiente. Actúan como plastificantes temporales que reducen la Tg del sistema. Una vez formada la película, se difunden lentamente hacia la superficie de ésta y se evaporan con lo cual la Tg retorna al valor original. Habitualmente suelen usarse diferentes tipos de éteres glicólicos, ésteres y eterésteres de glicol como, por ejemplo, el butildiglicol.

El uso de coalescentes es un método muy elegante y eficaz de regular las condiciones para la formación de película pero significa la introducción de componentes orgánicos volátiles (VOC) en el material de pintura.

Debido al elevado peso molecular de los polímeros de las dispersiones para pinturas, no es imprescindible una reticulación química posterior para conseguir características mecánicas satisfactorias. Si suele ser, en cambio, conveniente para alcanzar resistencias elevadas de carácter químico.