Formulacion-procesamiento-y-factibilidad-de-una-pintura-acrilica-base-agua-para-aplicacion-automotriz

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Introducción al Derecho I

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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUÍMICA
E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

FORMULACIÓN, PROCESAMIENTO Y FACTIBILIDAD DE UNA
PINTURA ACRÍLICA BASE AGUA PARA APLICACIÓN AUTOMOTRÍZ

TESIS

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE
INGENIERO QUÍMICO INDUSTRIAL

P R E S E N T A

IVAN ANDRES MARTINEZ MARES

ASESOR: M. C. JOSE TRINIDAD AVILA SALAZAR

MÉXICO D.F., Marzo 2015

AGRADECIMIENTOS

A mi madre Araceli:
Por apoyarme siempre incondicionalmente para poder terminar éste trabajo, lo cual
implicó haber pasado toda mi vida esforzándose para ofrecerme lo mejor.

A mis abuelos Lidia y Roberto:
Les agradezco el haberme educado correctamente y el haberme formado con actitud y
carácter para desarrollar mi propio camino.

A mi tío Ricardo:
Te agradezco por tus consejos, enseñanzas y regaños, ya que sin ellos no hubiera
llegado a culminar ésta meta, la cual me fue inspirada por ti como ejemplo a seguir.

A mis tíos Javier y Roberto:
Gracias por apoyarme en toda mi carrera y en auxiliarme cuando más lo necesité.

Agradecimiento Especial:
Al INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL.
A la Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas.

Muchas Gracias.

INDICE.

Páginas
Nomenclatura. i

Simbología. ii

Resumen. iii

Introducción. 1

I. Generalidades. 3
I.1 Componentes Básicos de los Recubrimientos. 3
I.1.1 Pigmentos. 4
I.1.2 Vehículos. 10
I.1.2.1 Tipos de Polimerización. 11
I.1.2.2 Disolventes. 12
I.1.3 Agentes Emulsificantes. 13
I.1.4 Aditivos. 14
I.1.5 Cargas. 15

II. Formulación y Procesamiento para la Elaboración de Pinturas Acrílicas. 18
II.1 Proceso Base Agua. 18
II.1.1 Selección de Materias Primas. 18
II.1.2 Formulaciones y Procesos de Producción. 24
II.1.2.1 Elaboración de la Resina Acrílica. 24
II.1.2.2 Proceso de Molienda. 29
II.2 Proceso Base Solvente. 35
II.2.1 Selección de Materias Primas. 35
II.2.2 Formulaciones y Procesos de Producción. 37
II.2.2.1 Elaboración de la Resina Acrílica. 37
II.2.2.2 Proceso de Molienda. 43
II.3 Proceso de Cataforesis. 48
II.3.1 Preparación de la Superficie Metálica. 48

III. Diseño de Equipos de Proceso. 52
III.1 Balance Energético de la Torre de Destilación. 55
III.2 Diseño de Intercambiadores de Calor. 57
III.2.1 Condensador del Destilador (Acetona-Agua). 57
III.2.2 Quemador del Destilador (Tolueno-Acetona). 59
III.2.3 Condensador del Reactor (Sistema Acetona-Agua). 60
III.2.4 Condensador del Reactor (Sistema Agua-Agua). 62
III.3 Diseño de Recipientes. 63
III.3.1 Diseño del Recipiente para Molienda de la Base Solvente. 64

III.3.2 Diseño del Recipiente para Molienda de la Base Agua. 65

IV. Análisis Comparativo de los Costos de Producción. 67
IV.1 Estimación de Costos Fijos. 67
IV.2 Integración del Costo de las Materias Primas. 68
IV.3 Estimación de Costos de Producción. 70
IV.4 Determinación del Punto de Equilibrio. 74
IV.4.1 Pintura Base Solvente. 74
IV.4.2 Pintura Base Agua. 76

Análisis de Resultados. 78

Conclusiones. 83

Bibliografía. 85

Glosario. 87

Anexos. 89

INDICE DE FIGURAS.

Páginas
I.1 Pigmentos Opacos y Coloridos en Pinturas. 4
I.2 Colores Opacos e Intensos. 7
I.3 Recubrimiento de Porosidades y Protección contra Humedad en Paredes. 8
I.4 Pintura con un Poder Cubriente Deficiente. 8
I.5 Recubrimiento con Pequeños Aglomerados de Pigmento. 9
I.6 Brillo Reflejado sobre Superficie de Decorado. 9
I.7 Solubilidad del Pigmento de la Capa Inferior en el Recubrimiento Subsecuente.10
I.8 Monómero de Metil Metacrilato para Formulación de Resina. 11
I.9 Almacenamiento de Solventes. 13
I.10 Distribución de Cargas de los Emulsificantes. 14
I.11 Exposición de Automóviles al Sol. 14
I.12 Compuestos Corrosivos sobre Superficie. 16
I 13 Fotografía de Capas de Óxido sobre una Superficie Automotiva. 17
III.1 Reactor Intermitente. 52
III.2 Agitador de 3 Álabes Curveados. 53
III.3 Husillo de Platos Giratorios. 53
III.4 Molino de Arena. 54
III.5 Condensador del Reactor. 54
III.6 Rectificación Continua. 55
III.7 Datos del Problema. 56
IV.1 Distribución de Áreas de Trabajo. 72
D.1 Diámetro Externo, Espesor de Pared, Diámetro Interno y Área de Flujo de
los Tubos del Intercambiador. 108
D.2 Número de Pasos y Tubos del Intercambiador. 109

INDICE DE TABLAS.

Páginas
I.1 Pigmentos Inorgánicos en las Formulaciones de Pinturas. 5
I.2 Pigmentos Orgánicos en las Formulaciones de Pinturas. 7
I.3 Tipos de Polimerización y sus Componentes. 11
I.4 Ventajas y Desventajas en los Tipos de Polimerización. 12
I.5 Tipos de Solventes empleados en Pinturas. 12
II.1 Ventajas y Desventajas de las Técnicas de Emulsión. 18
II.2 Propiedades Físicas del Emulsificante. 20
II.3 Solubilidad de Sales de Persulfato en Agua (g/100g). 22
II.4 Adaptación de Valores en la Formulación. 24
II.5 Formulación General de la Resina Acrílica por Emulsión. 24
II.6 Fabricación de la Resina Acrílica (Reacción por Emulsión). 25
II.7 Formulación de una Pintura Acrílica Base Agua. 29
II.8 Proceso de Molienda de una Pintura Base Agua. 30
II.9 Formulación General de la Resina Acrílica por Solución. 37
II.10 Fabricación de la Resina Acrílica (Reacción por Solución). 37
II.11 Formulación de una Pintura Acrílica Base Solvente. 43
II.12 Proceso de Molienda de una Pintura Base Solvente. 43
III.1 Resultados del Balance de Energía en Rectificador. 56
III.2 Costo del Servicio de Energía Eléctrica en el Domo y Fondo. 57
III.3 Datos Acetona-Agua. 57
III.4 Resultados del Condensador Sistema Acetona-Agua. 58
III.5 Costo del Gasto Volumétrico del Agua de Enfriamiento. 59
III.6 Datos Tolueno-Vapor de Agua. 59
III.7 Resultados del Quemador del Destilador. 59
III.8 Costo de los Servicios en el Hervidor. 60
III.9 Datos Acetona-Agua. 60
III.10 Resultados del Condensador de la Base Solvente. 61
III.11 Datos Agua Fría-Agua Caliente. 62
III.12 Resultados del Condensador de la Base Agua. 62
III.13 Datos de Operación del Recipiente Base Solvente. 64
III.14 Resultados del Análisis. 64
III.15 Datos de Operación del Recipiente Base Agua. 65
IV.1 Inversión Fija. 67
IV.2 Pintura Acrílica Base Solvente. 68
IV.3 Pintura Acrílica Base Agua. 69
IV.4 Costos de Producción.70
IV.5 Mano de Obra. 71
IV.6 Supervisión y Administración. 71
1 Costo de Servicios Auxiliares. 78
2 Costo de Solventes. 78
3 Cantidad de Solvente Recuperado. 78

4 Resultado del Diseño de Intercambiadores. 79
5 Resultados del Diseño de Recipientes. 81
6 Resultados del Análisis de Costos de Producción. 82
D.1 Datos Fisicoquímicos. 96
D.2 Comportamiento de la Acetona durante la Destilación. 96
D.3 Factores de los Fluidos. 104
D.4 Valores Aproximados de los Coeficientes Totales de Transferencia de Calor. 106
D.5 Datos de Tubería. 107

NOMENCLATURA.

v Calor Latente. TA Tanque de Alimentación.
$ Pesos Moneda Nacional. Ton. Tonelada.
Tmlv Temp. Media Logarítmica Verdadera. WS Suministro de Agua.
 Viscosidad. XA Variable.
ATS Suministro de Aceite Térmico. YA Variable.
atm. Atmósferas.
b máx Valor relacionado con el Reflujo Mín.
bar. Bares.
BTU Unidad Térmica Británica.
°C Grados Centígrados.
cal. Calorías.
cp. Centipoises.
Cp Capacidad Calorífica.
cm2 Centímetros Cuadrados.
°F Grados Fahrenheit.
ft. Pies.
g. Gramos.
Gm. Gasto másico.
hr. Horas.
in. Pulgadas.
K Conductividad Térmica.
Kcal. Kilocalorías.
Kg. Kilogramos.
KU. Unidades Krebs.
Kw Kilowatts.
lb. Libras.
L.B. Límite de Batería.
Lt. Litros.
m3 Metros Cúbicos.
min. Minutos.
mm. Milímetros.
mmHg. Milímetros de Mercurio.
mol. Unidad molar.
MPa. Mega Pascales.
Mv Gasto Másico del Vapor.
NS Suministro de Nitrógeno.
Ap Presión Parcial.
psi. Libras por pulgada cuadrada.
Q Carga Térmica.
Rd Factor de Incrustación.
S Gravedad Específica.
SS Suministro de Vapor.

SIMBOLOGÍA.

Símbolo Función Símbolo Función

Línea de
Proceso
LE PE TE

Elemento Sensor
de Nivel, Presión y
Temperatura
(respectivamente).
Línea
Neumática
LT PT TT

Transmisor de
Nivel, Presión y
Temperatura
(respectivamente).

Señal
Eléctrica
LC PC TC

Controlador de
Nivel, Presión y
temperatura
(respectivamente).

Manguera LI PI TI

Indicador de Nivel,
Presión y
Temperatura
(respectivamente).

Corriente de
Suministro
TCA

Alarma y
Controlador de
Temperatura.

Válvula
manual de
paso
SC

Control
Proporcional.

Válvula de
Control
M

Motor

Válvula de
Alivio Tipo
Ángulo

Bomba para
Fluidos

Válvula de
paso

Condensador

Filtro

Molino

iii

RESUMEN.

El fundamento principal de éste proyecto es proponer una alternativa del proceso industrial
para la producción de pinturas acrílicas aplicadas al sector automotriz, generando una solución
para minimizar los gastos fijos y variables que presenta una empresa al emplear la
polimerización en emulsión como principal medio de elaboración del aglutinante.
Esta investigación se basa en parte en la experiencia que algunas empresas, dedicadas a la
producción de recubrimientos, generan al utilizar el método de síntesis en solución, el cual
resulta caro por su poca recuperación de solvente así como por el control estricto que se tiene
por sus condiciones de operación.

En el capítulo 1 se realizó un estudio acerca de las materias primas que involucran la
elaboración de una resina acrílica y de una pintura; esto con el fin de conocer sus
características y propiedades que le confieren al producto final así como el dar a conocer
conceptos relacionados con su funcionamiento.

El capítulo 2 hace referencia al desarrollo de una formulación para una resina acrílica la cuál
será elaborada en un reactor batch mediante polimerización por emulsión y por solución.
También se describirá el proceso de molienda que requiere dicha resina con otros materiales
complementarios para obtener la pintura automotriz. Por último se detallará el proceso de
tratamiento de superficie de una carrocería para la aplicación de la pintura obtenida.

El capítulo 3 muestra la secuencia de cálculos necesarios para el diseño óptimo de una torre
de destilación, está es requerida para la separación de los solventes que son empleados en la
reacción por solución y que requieran ser reutilizados para otros procesos. Dicha torre se
conformará de un condensador y un hervidor, los cuales también estarán contemplados, así
como el condensador empleado en el reactor. El diseño de estos equipos también influirá en el
costo final requerido para determinar la factibilidad de producción y mostrará un mejor
desarrollo operativo tomando en cuenta las condiciones que se requieren para el
procesamiento de los productos y subproductos.

En el capítulo 4 se demostrará la factibilidad del proceso base agua contra el proceso base
solvente, tomando en cuenta costos fijos y variables. Por último se dará a conocer el análisis
que de pie a las conclusiones de la investigación.

INTRODUCCIÓN.

El ser humano, desde su aparición, ha sido capaz de crear y desarrollar herramientas y
técnicas de gran trascendencia; tal es el origen de las pinturas, que como indicio se tiene el
descubrimiento de las pinturas rupestres, compuestas de tierras de distintos colores y
dispersas en vehículos naturales empleando agua como disolvente.

Posteriormente a medida que la población mundial crecía, se adoptaron las pinturas no solo
como medio de comunicación, sino como forma de decoración y protección de diversos objetos
como: medios de transporte, utensilios, instrumentos musicales, de defensa y viviendas. Todo
esto en una creciente variedad de pigmentos y resinas.

Las resinas se consideran como la columna vertebral o parte esencial de cualquier
recubrimiento. Cada resina es selecta para determinada labor en cualquier sustrato; lo que
hace creciente la necesidad de crear compuestos con propiedades y características específicas
que no se encuentran en un material convencional.

La copolimerización de distintas clases de monómeros ha sido una de las respuestas
inmediatas para formular compuestos capaces de resolver satisfactoriamente los problemas de
tratamiento de superficies. De la gran variedad de polímeros aplicados a las pinturas, los
acrílicos han demostrado teórica y experimentalmente ser compatibles con otras familias de
resinas y sus derivados, tal es la prueba de los compuestos acrílicos-estirenados, vinil-acrílicos
y epoxi-acrílicos, entre otros; lo que los hace atractivos para mejorar las propiedades físicas y
químicas de la película. (4)

Las innovaciones de las resinas acrílicas tienen su base en los desarrollos teóricos del alemán
el Doctor Otto Rohm en 1901, quien desarrollo la polimerización de acrilatos y metacrilatos, sin
embargo la producción de éstos adquirió alto significado en 1931 por Walter Bauer con su
procedimiento de preparación de ésteres acrílicos. En la segundaguerra mundial los acrilatos
fueron ampliamente usados en la industria textil empleando polímeros emulsionados de ésteres
acrílicos. Los buenos resultados de éste método de polimerización dieron lugar a que entre los
años 1950 y 1960 se desarrollara una emulsión adecuada para emplearse en la manufactura
de pinturas. (16)

La introducción de las emulsiones en la fabricación de recubrimientos de superficie fue dada
por los compuestos estireno-butadieno como sustitutos de las pinturas de aceite; seguidas de
las de acetato de vinilo y posteriormente las acrílicas por ser formadoras de películas con
buenas propiedades.

Los acrilatos se caracterizan por tener dos grupos reactivos colgantes, los cuales pueden
reaccionar fácilmente con otros materiales como el estireno o el vinilo para formar un
copolímero que dé una cadena altamente cruzada intencionada en proporcionar polímeros más
estables con mejor brillo y tersura, dureza, resistencia a los ácidos, álcalis y al agua, que dé

mejor color, entre otras. (4) Este copolímero será ideal cuando los radicales tengan la misma
preferencia de adición a cualquiera de los dos monómeros.

Para la obtención de resinas acrílicas se lleva a cabo la síntesis por adición y el método de
polimerización es como mejor le concierna al fabricante. (5) Éste actualmente ha preferido en su
mayoría la polimerización por solución, donde el disolvente usado como vehículo ofrece un
mayor control de la temperatura de procesamiento por su amplia capacidad de reflujo, también
es distinguido por la solubilidad del monómero y el polímero en el solvente, sin embargo, los
disolventes al evaporarse pueden generar emisiones que son fotoquímicamente reactivas
debido a ciertos porcentajes de los mismos en las formulaciones; convirtiéndose en fuentes
contaminantes críticas del aire.

La polimerización por emulsión es una alternativa que ofrece velocidades de polimerización
mayores que la misma polimerización en masa, produciendo polímeros de mediano a alto peso
molecular. El mayor inconveniente es el control del proceso, ya que es requerida una agitación
constante. El vehículo empleado es agua deionizada, donde una vez aplicada la película, ésta
se evaporara dejando al recubrimiento completamente adherido y sin dejar rastros de
contaminante en el aire.

La emulsión se considera como una alternativa inteligente pero posiblemente difícil de cotizar,
ya que se requieren de emulsificantes que permitan la compatibilidad de los monómeros con el
medio disolvente, así como reguladores de pH y coloides protectores, sólo como elementos
primarios.

Por otro lado, se trata de considerar el equipo de procesamiento adecuado, materias primas
que sean económica y técnicamente factibles, así como una capacidad de producción mayor
que demuestre teóricamente que una emulsión es capaz de abatir los costos de producción en
la elaboración de resinas acrílicas en comparación con una solución.

CAPÍTULO I. GENERALIDADES.

I.1 Componentes básicos de los Recubrimientos.

Los recubrimientos de superficie tienen dos funciones: proteger y decorar; el papel de un
recubrimiento en la protección contra la corrosión es el de aislar al metal base del medio
ambiente, puede proporcionar también un aislamiento eléctrico y resistencia al calor debido a
las altas temperaturas, siendo a su vez estable e inerte.

Las pinturas constituyen el método más adecuado para la protección de los materiales
empleados en la construcción y en la industria.

Dichos sistemas son dispersiones que están constituidas generalmente por sólidos finamente
articulados en un fluido denominado vehículo. Este último está basado en una sustancia
aglutinante que está dispersa en un solvente o mezcla de solventes a la cual se le incorporan
aditivos y plastificantes según sea el caso.

Las pinturas se pueden clasificar de varias maneras de acuerdo al siguiente diagrama: (14)

Arquitectónico
Uso Industrial
Automotriz
Base Agua
Medio Base Solvente
Clasificación Al Aire
General Secado Forzado
Al Horno
Brocha
Aerógrafo
Aplicación Inmersión
Electrodeposición

Básicamente, cualquier tipo de pintura o recubrimiento, se obtiene a partir de la mezcla de
cuatro componentes:

Pigmentos
Recubrimiento Cargas
Vehículo
Aditivos
A continuación se hará una descripción detallada de cada elemento para su conocimiento y
posterior consideración en una formulación.

I.1.1 Pigmentos.

Los pigmentos son reconocidos por ser partículas sólidas muy finas, pueden ser ópticamente
activos o no, deben ser insolubles en el vehículo además de no reaccionar químicamente con
los demás componentes del sistema (14). Se utilizan para proporcionar el color, poder cubriente,
así como apoyo de duración a los recubrimientos superficiales.

Figura I.1 Pigmentos opacos y coloridos en pinturas.

Existen diversas formas de poder clasificar a los pigmentos, sin embargo la forma más general
y quizá la menos compleja es por su naturaleza química:

- Pigmentos Inorgánicos.

Imparten en general, color, opacidad, resistencia al calor y a la acción de la intemperie. Tienen
un precio relativamente bajo en relación a otros componentes de la pintura.

El criterio más importante para la selección de un pigmento inorgánico lo constituye su índice
de refracción, lo cual nos lleva a una subclasificación de los mismos:

a) De alto índice de refracción.

Dan color a los recubrimientos, buen poder cubriente y dispersabilidad permitiendo la formación
de una mejor estructura molecular de la película y protegiéndola de la degradación por rayos
ultravioleta. Sus tonalidades son oscuras y por esa razón se consideran como pigmentos
sucios. (14)

Tabla I.1 Pigmentos inorgánicos en las formulaciones de pinturas. (14)

Color

Poder
Tintorial

Poder
Cubriente

Dispersabilidad

Sangrado

Resistencia
Química

Resistencia
al calor
Composición
Blanco
Rutílico
E E B NS B B 2
TiO
Dióxido de titanio
Blanco de
Zinc
B B B NS B B
ZnO
Óxido de zinc
Verde
Esmeralda
B B B NS B B
OHOCr 232 2
Óxido de cromo
dihidratado
Azul de
Prusia o
Milori
E B B NS E E 18187
NCFe
Ferrocianuro férrico
Amarillo
Cromo
B B B NS M M 4
),( OSCrPb
Cromato de plomo
Amarillo de
Zinc
B B B NS B M 4
ZnCrO
Cromato de zinc
Rojo óxido
de fierro
E E B NS B B
FeO
Óxido Ferroso
Negro de
Humo
B E M NS B B
C
Carbono y otros
compuestos en
mínima cantidad
Codificación: E= Excelente, B= Bueno, M=Malo, S=Sangran, NS= No Sangran

b) De bajo índice de refracción.

También se les conoce como ampliadores, extendedores, inertes, cargas o abaratadores.

Tienen un índice de refracción igual o ligeramente mayor que el vehículo en el cuál están
dispersados. En consecuencia, el pigmento es apenas visible cuando está dispersado y el
resultado óptico permite ver el sustrato. (14)

Se aplican en pinturas para fortalecer los sistemas de pigmentos y al mismo tiempo reducir su
costo.

Algunos pigmentos empleados:

 Albayalde (Carbonato de Plomo).
 Barita (Sulfato de Bario).
 Carbonato de calcio.
 Silicato de magnesio (Talco).
 Mica.
 Caolín.

-Pigmentos Orgánicos.

Existe una gran variedad de compuestos involucrados en lasformulaciones de esta clase de
pigmentos. Son más numerosos que los empleados de tipo inorgánico.
Los pigmentos orgánicos con respecto a los inorgánicos presentan las siguientes
características:

 Tienen partículas de menor tamaño, (10 veces menor).
 Su índice de refracción es menor por lo que son utilizados para dar mayor intensidad de
color a las pinturas.
 Tienen carácter hidrofóbico, esto les permite tener buena dispersabilidad.
 Son menos resistentes al calor pero su resistencia es buena.
 Buena resistencia a la luz, poder tintorial, y absorción de aceite.
 Sus tonalidades son limpias, lo que los hacen materiales atractivos a pesar de sus
elevados costos.

Para mejorar su poder cubriente los pigmentos orgánicos son empleados en forma conjunta
con algunos inorgánicos.

Ejemplos de este tipo son:
 Pigmentos Azo.
 Pigmentos de Ftalocianina.
 Pigmentos de Quinacridona.
 Pigmentos de Dioxazina.

Tabla I.2 Pigmentos Orgánicos en las formulaciones de pinturas. (14)
Color
Poder
Tintorial
Poder
Cubriente
Dispersabilidad Sangrado
Resistencia
Química
Resistencia
al Calor
Resistencia
al ambiente
Naranja
Dinitroanilina
E B B NS E E E
Amarillo
Toluidina
B B E S M M M
Amarillo
Bencidina
E B B S B E B
Rojo
Andantrona
E B B S M M M
Rojo Naftaleno E M B NS M E M
Marrón Tio
indigo
B B E NS E E E
Verde
Ftalocianina
E M B NS E E E
Azul
Ftalocianina
E M B NS E E E
Violeta
Quinacridona
E B B NS E E E
Violeta
Dioxacina
E B B NS E E E
Codificación: E= Excelente, B= Bueno, M=Malo, S=Sangran, NS= No Sangran

Para que una formulación cumpla con ciertos requerimientos o especificaciones por parte de
los pigmentos, se debe tener en cuenta el desempeño de los mismos y elegir el que mejor
convenga tomando en consideración los siguientes aspectos:

 Poder Tintorial.

Se define como la capacidad de un pigmento para dar color a un recubrimiento.

Figura I.2 Colores opacos e intensos.

 Poder Cubriente.

Capacidad de un pigmento para cubrir los sustratos. El poder cubriente depende en gran
medida del índice de refacción del pigmento (mientras mayor sea esta propiedad mayor es el
poder cubriente).

Figura I.3 Recubrimiento de porosidades y protección
contra humedad en paredes.

Figura I.4 Pintura con un poder cubriente deficiente.

 Forma de las partículas.

Las partículas de la mayoría de los pigmentos son generalmente amorfas y monoclínicas,
algunos como los polvos metálicos, la mica machacada y talcos micáceos son de forma
laminar. Todas estas después del proceso de molienda adquieren formas semiesféricas.

 Dispersabilidad.

La dispersabilidad afecta al poder cubriente, al brillo y a la tersura de la película. Los pigmentos
que contienen grandes porcentajes de partículas en la escala de 25  darán películas rugosas
y ásperas. Para producir películas libres de partículas gruesas se debe reducir el tamaño de los
pigmentos más gruesos cuando se dispersan en los vehículos.

Las partículas gruesas son generadas por fuerzas de cohesión que van desde floculados hasta
agregados casi cementados. El proceso de dispersión generalmente no disminuye mucho el
tamaño de las partículas individuales, en la mayoría de los casos lo que hacen es romper las
aglomeraciones de modo que cada partícula se moje totalmente con el vehículo y se separe de
las demás.

Figura I.5 Recubrimiento con pequeños aglomerados de pigmento.

 Brillo.

Todos los pigmentos, aún aquellos que tienen buena textura y que se dispersan
adecuadamente, tienden a reducir el brillo de los vehículos a los que se incorporan. Se obtiene
un gran brillo cuando el vehículo humecta muy bien el pigmento.

Figura I.6 Brillo reflejado sobre superficie de decorado.

 Sangrado.

Se le denomina al defecto de las pinturas en el cuál el pigmento de una película de color seca
migra o aflora en otro recubrimiento que es aplicado sobre esta.

Figura I.7 Solubilidad del pigmento de la capa inferior
en el recubrimiento subsecuente.

 Estabilidad.

La estabilidad deberá ser establecida en 4 aspectos:

a) Al Calor.- Algunos pigmentos suelen alterarse con el calor durante el curado dando
lugar a oscurecimiento y decoloración, pérdida de brillo, pérdida del poder cubriente y
otros cambios que perjudican el aspecto del acabado.

b) A la Luz.- Los recubrimientos que contienen concentraciones elevadas de pigmentos
son generalmente más inalterables a la luz que los que contienen pequeñas
proporciones, ya que se decoloran rápidamente.

c) A Reactivos Químicos.- Los recubrimientos de superficies expuestos a los ácidos,
álcalis u otros reactivos químicos deben tener cierta resistencia a los mismos ya que
pueden llegar a decolorarse o destruirse.

d) A Agentes Atmosféricos.- Tanto el pigmento como el vehículo deben tener una elevada
resistencia para evitar la formación de grietas, resquebrajamientos y formación de
escamas.

Una vez conocidas las características más importantes de los pigmentos para la consideración
de uno o varios en una posterior formulación, éstos son incorporados al vehículo de interés
para comenzar la formación de un sistema de recubrimiento.

I.1.2 Vehículos.

Los aglutinantes son aceites, resinas y plastificantes, que forman la película protectora y
determinan las propiedades físicas de la pintura. Además, tienen como función proporcionar la
adherencia del recubrimiento al sustrato y englobar al pigmento en el seno del mismo. También
se denominan formadores de película, filmógenos ligantes y vehículos sólidos.

Figura I.8 Monómero de metil metacrilato para
formulación de resina.

Para la producción de un polímero, es necesario analizar el tipo de proceso a llevar a cabo
pues existen varios que ofrecen ventajas prácticas en las aplicaciones industriales.

En este caso, se busca la polimerización más efectiva para la producción de resinas que sirvan
de ligantes para las cargas, pigmentos y aditivos que han de conformar dicho sistema.

I.1.2.1 Tipos de Polimerización.

Tabla I.3 Tipos de Polimerización y sus componentes. (5)
Bulk Solución Suspensión Emulsión
Fase
Continua.
Monómero Solvente Agua Agua
Fase
Dispersa.
Monómero Monómero Monómero Monómero
Iniciadores. Orgánico Orgánico Inorgánico/Orgánico Inorgánico
Aditivos. -------- ------- ------
Emulsificantes
cationicos,
anionicos, no
ionicos
Regulador de
Peso
Molecular.
-------
Agente de
transferencia
de cadena
Agente de
transferencia de
cadena
Agente de
transferencia
de cadena
Regulador de
pH.
------- ------- Ácido/Alcalino Ácido/Alcalino
Coloide
Protector.
------- ------- Gelatina
Celulosicos,
PVOH,
Dextrinas.

Tabla I.4 Ventajas y desventajas en los tipos de polimerización. (1)
Ventajas Desventajas
Polimerización en Masa. -Se hace reaccionar el
monómero puro.
-Mínima contaminación.
-Obtención de polímeros de
alta pureza.
-Proceso muy exotérmico.
-El monómero puede
solidificarse si a partir de
cierto ( ) la resina es
insoluble en el monómero.
Polimerización en
Solución.
-Hay un amplio rango de
resinas solubles en
solventes orgánicos.
-La recuperación del
disolvente es limitada por lo
que el procedimiento resulta
caro.
Polimerización en
Suspensión.
-Fácil control de la
temperatura.
-Se obtienen polímeros de
mejor pureza que los de
emulsión.
-Requiere lavado, secado y
posiblemente compactado
del producto.
Polimerización en
Emulsión.
-Mayor rapidez de
polimerización que lo
métodos anteriores.
-Fácil distribución de la
polimerización.
-Se obtienen productos de
alto peso molecular.

La polimerización por emulsión es el método que se tiene por objetivo comparar y demostrar su
factibilidad respecto aun proceso por solución cuyo empleo en la industria es muy común no
sólo por sus ventajas sino por su mejora consecutiva tanto en materiales como en equipos de
proceso, es por ello que estos dos métodos serán seleccionados haciendo un análisis de sus
materias primas y procesamiento.

I.1.2.2 Disolventes.

De acuerdo a su manufactura las pinturas se clasifican de la siguiente manera:

Tabla I.5 Tipos de solventes empleados en pinturas.
Dispersores base agua. Dispersores base solvente.
Agua De ionizada Tolueno
Alcoholes Metil-etilcetona
Xilol
Acetona
Aromina

De acuerdo a la capacidad de disolución de cada solvente es como adquieren importancia en
una formulación.

Existen tres tipos de disolventes y se clasifican en: activos, cosolventes y diluyentes, con
respecto a un filmógeno.
 Solventes activos.- Son aquellos que disuelven por sí solos al filmógeno.

 Cosolventes.- Éstos actúan como solventes activos en presencia de un solvente activo,
si éste último se evapora el cosolvente actúa como diluyente.

 Diluyente.- Los solventes de éste tipo actúan como carga dentro del sistema de
disolventes y sirven para aumentar el volumen del sistema disolvente, abatir costos,
contenido de sólidos y la viscosidad.

Figura I.9 Almacenamiento de solventes.

I.1.3 Agentes Emulsificantes.

Los compuestos emulsificantes sólo se emplean para las emulsiones, no se consideran aditivos
ya que son esenciales para llevar a cabo dichas reacciones. Disminuyen la tensión interfacial
entre dos fases generando pequeñas capas denominadas micelas donde el monómero-
polímero es capaz de formar un coloide.

Los surfactantes o tenso-activos son generalmente compuestos orgánicos que son ambifílicos,
es decir, contienen grupos hidrofílicos e hidrofóbicos.

Las funciones de los emulsificantes son las siguientes:

 Estabilizar las gotas de monómero y monómero-polímero de la emulsión.
 Ayudar a solubilizar a los monómeros dentro de las micelas.
 Poder actuar como agentes de transferencia de cadena.

Los surfactantes empleados en sistemas de pinturas por lo general son iónicos, es decir, su
naturaleza pude ser catiónica o aniónica. En algunos casos se presentan compuestos no-
iónicos y anfóteros. (17)

Figura I.10 Distribución de cargas de los emulsificantes.

I.1.4 Aditivos.

Otro de los elementos principales en la conformación de un recubrimiento son los aditivos, los
cuales son materiales inorgánicos en su gran mayoría; son incorporados a la pintura antes y
durante su preparación con el fin de mejorar sus propiedades, mejorar su presentación,
aumentar su resistencia a medios externos y facilitar su procesamiento.

Su clasificación es muy extensa, sin embargo sólo se describirán los de mayor presencia en
pinturas:

 Estabilizadores de luz Ultravioleta.

La degradación se genera debido a que un grupo químico de la molécula del aglutinante
absorbe la luz ultravioleta.

La luz UV rompe la cadena molecular formando radicales libres que reaccionan con el oxígeno.
Los aditivos interrumpen la secuencia de reacción, ya sea absorbiendo ésta o reprimiendo el
estado excitado de la molécula. Ejemplos de éstos compuestos son: Ésteres de Acrílico,
Benzofenones, Formamidina, Negro de Humo, Dióxido de Titanio.

Figura I.11 Exposición de automóviles al sol.

 Antiespumantes.

Su función consiste en eliminar la generación de espuma después de la etapa de dispersión,
con el fin de anular el exceso de emulsificante y dispersante.

La presencia de espuma en el recubrimiento ocasiona defectos, tales como el “piquete de
aguja”, que consiste en pequeñas perforaciones que van desde la superficie del recubrimiento
hasta el substrato.

 Coloides Protectores.

Se emplean con el objeto de aumentar la viscosidad del recubrimiento.

Pueden emplearse como agentes estabilizadores en conjunto con los emulsificantes. No
forman micelas.

Ejemplo son: Alcohol Polivinílico, poli vinil pirrolidona.

 Reguladores de pH.

Tiene la función de mantener el pH del recubrimiento. Los agentes de superficie,
particularmente aniónicos, tienen rangos de pH en los que son más efectivos.

Algunos empleados son: carboximetil celulosa, caseína y poliacrilatos.

I.1.5 Cargas.

Por último las cargas son productos generalmente inorgánicos que se utilizan para aportar
materia sólida a la pintura incrementando propiedades mecánicas, son generalmente de
estructura esférica y reducen costos. Las características dependen del uso al que van
destinadas: absorción de aceite, índice de refacción, poder de opacidad, blancura y tamaño de
partícula.

A continuación se describen las cargas que son más comunes de encontrar en un sistema de
pintura:

 Carbonato de Calcio.

El carbonato de calcio ayuda a reducir la cantidad de un pigmento caro, principalmente dióxido
de titanio. Da una deseada propiedad reológica a la capa de pintura, manteniendo la
dispersión.

 Talco.

Material de silicato de magnesio hidratado. Su adición incrementa la tenacidad y módulo de
flexión, reduce la resistencia a la tensión, elongación y la resistencia al impacto. El talco no
conduce la electricidad lo que lo hace atractivo para productos que requieren aislamiento
eléctrico, es estable al calor a muy altas temperaturas y es inerte por lo que es empleado en
muchas pinturas.

 Inhibidores de Corrosión.

Como se ha mencionado, algunos pigmentos actúan como carga asistiendo al recubrimiento de
diferentes maneras, en este caso ciertos pigmentos actuarán como ánodos de sacrificio para
inhibir la corrosión del sustrato.

Durante el proceso corrosivo, las diferencias de potencial eléctrico originadas por la
composición de la superficie y las características del medio ambiente, producen reacciones
anódicas y catódicas que causan la destrucción del metal promoviendo la formación de
hidróxido ferroso como primera capa corrosiva, luego esta se oxida para constituir una capa
intermedia de óxido ferroso-férrico hidratado de color negro y por último se compone una
tercera capa de óxido de férrico hidratado de color naranja-rojo oscuro.

Algunas cargas empleadas para evitar estos efectos son:

- Rojo de plomo u óxido plúmbico (Minio).
- Azul de óxido (subóxido).
- Cromato de zinc.
- Silicocromato básico de plomo.
- Zinc en polvo.
- Plúmbito cálcico.
- Fosfato de cinc.

Fe2O 3 . H2O
Fe2O3Fe2O3
FeOH2
FeO.H2OFeOH2

Figura I.12 Compuestos Corrosivos sobre superficie.

Figura I.13 Fotografía de Capas de Óxido sobre
una superficie automotiva.

La incorporación de cada uno de estos elementos desde los pigmentos hasta las cargas
depende de las características de la pintura o hacia qué aspecto vaya enfocada. Los
parámetros se describen en un proceso de laboratorio donde la formulación es llevada a cabo a
partir de prueba y error, sustitución de materiales por otros más efectivos y posteriormente se
calculan las cantidades pertinentes de cada materia prima.

A continuación se describirán dos formulaciones para la elaboración de una pintura
anticorrosiva y su procesamiento tomando en cuenta el desempeño que puede proporcionar
cada materia prima.

CAPÍTULO II. FORMULACIÓN Y PROCESAMIENTO PARA LA ELABORACIÓN DE
PINTURAS ACRÍLICAS.

La manufactura de la pintura acrílica será descrita por dos vías de producción: Base Agua y
Base Solvente.

La elaboración del aglutinante es el primer paso para la elaboración de cualquier recubrimiento,
siendo este el medio donde se engloba los pigmentos, aditivos y cargas.

II.1 Proceso Base Agua.

El proceso de polimerización por emulsión es un método usado ampliamente para la
producción de polímeros acrílicos. Existen dostécnicas comunes para llevar a cabo la
polimerización por emulsión, son designadas como “el método de reflujo” y “el método redox”.

Tabla II.1 Ventajas y Desventajas de las técnicas de emulsión.
Ventajas Desventajas
Método Reflujo. -La alimentación de los
componentes es puede ser
general o parcial.
-Elevación de la
temperatura para iniciar
polimerización.
-Gasto de aceite térmico.
-El tiempo de reacción es
más lento.
Método REDOX. -La alimentación de los
componentes debe ser
parcial.
-No requiere aplicación de
calor para iniciar la
polimerización.
-Puede llegar a alcanzar
temperaturas muy altas en
valores máximos de
reacción.
-Gasto de gas inerte.
-Empleo de agentes de
oxido-reducción.
-El proceso de reacción es
considerablemente rápido.

El método redox requiere el empleo de agentes de óxido-reducción, sin embargo es más
eficiente para producir resina en menor tiempo. Los gastos económicos por el gas y los
agentes de reacción pueden llegar a solventarse a corto plazo, razón por la que se decide
emplear dicha técnica.

II.1.1 Selección de Materias Primas.

Para la formulación de las pinturas acrílicas base agua y base solvente es necesario emplear
distintos componentes así como diferentes cantidades de los mismos. Los siguientes
materiales fueron seleccionados para la producción de una resina acrílica. (16)

 Solventes.

-Agua Desionizada.

Es requerida como medio de dispersión y de transferencia de calor. La proporción de
monómero-agua debe ser lo bastante baja para lograr la disipación del calor. Este elemento
también es un solvente para los surfactantes e iniciadores. El agua deionizada debido a que el
contenido de sal es extremadamente bajo, permite el máximo control de la composición de la
emulsión.

-Ácido Fórmico (HCOOH)

Este compuesto permite una buena aplicación por electrodeposición catódica al tener buena
conductividad eléctrica, también mejora la solubilidad de la resina acrílica.

-Etilenglicol Butil Éter )( 2294 OHCHOCHHC

Es un glicol éter de rápido evaporado con excelente balance hidrofílico e hidrofóbico.

Peso Molecular 118.2g/mol
Temperatura de Ebullición 171°C
Flash Point 67°C
Densidad Líquida @20°C 0.902g/cm3
Viscosidad @20°C 3.3cp
Solubilidad en Agua g/lt o %@25°C 100%

-Etilenglicol Hexil Éter )( 22136 OHCHOCHHC

Solubiliza por excelencia a la resina, muy buena solubilidad en agua, ayuda a la formación
uniforme de la película durante el curado evitando la aparición de poros y burbujas de aire.

Peso Molecular 146.2g/mol
Temperatura de Ebullición 208°C
Flash Point 91.5°C
Densidad líquida @20°C 0.89g/cm3
Viscosidad @20°C 4.5cp
Solubilidad en Agua g/lt o % @25°C 9.46g/lt

-Etilenglicol Propil Éter )( 2273 OHCHOCHHC

Solvente de rápido evaporado, alta solubilidad en agua, confiere reducción de viscosidad y
excelente acoplamiento con la resina, reduce la temperatura de formación de película.

Peso Molecular 104.2g/mol
Temperatura de Ebullición 150°C
Flash Point 57°C
Densidad del Líquido @20°C 0.912g/cm3
Viscosidad @20°C 2.7cp
Solubilidad en Agua g/lt o % @25°C 100%

-n-Butanol )( 104 OHC
Tiene como función estabilizar la amina de la resina catiónica ya que esta se altera a cambios
severos de temperatura y pH.

 Emulsificantes.

-Alquil aril éter sulfonato de sodio.

Es un surfactante aniónico, tiene concentraciones bajas de micelas y es muy eficiente para
reducir la tensión superficial e interfacial. Además actúa como antiespumante y coloide
protector previniendo la coagulación de las gotas de polímero.

Tabla II.2 Propiedades Físicas del Emulsificante.
Surfactante Alquilarilpolieter sulfonato de sodio
Sólidos (%) 28
Densidad (g/cm3) 1.067
Viscosidad @25°C (Cp) 7000
Punto de Fusión (°C) -4°C
Flash Point (°C) >149
Concentración Crítica Micelar (%) 0.023
Tensión Superficial 0.01% (dinas/cm) 31

CH3 SO
3
NaO

Estructura II.1 Nonil Bencen Éter Sulfonato de Sodio.

 Medios Reaccionantes.

-Monómero Metil Metacrilato.

Esta resina le confiere a la película alta dureza, buena resistencia al agua, a los álcalis y ácidos
de carácter fuerte, excelente color y resistencia a la intemperie.

Peso Molecular 100.1g/mol
Densidad @20°C 0.940g/cm3
Solubilidad @25°C en agua 15g/Lt
Viscosidad @25°C 0.70cp
Calor de polimerización 57.78KJ/mol
Calor específico 1884J/Kg K

-Monómero 2 Etil Hexil Acrilato.

Este compuesto proporciona flexibilidad a la película, evita el pelado o cuarteadura por falta de
elongación.

Peso Molecular 184.28g/mol
Densidad @20°C 0.885g/cm3
Solubilidad @25°C en agua 7g/Lt
Viscosidad @25°C 1.54cp
Calor de Polimerización 60.293KJ/mol
Calor específico 1674J/Kg K

-Monómero Hidroxietil Metacrilato.

Promueve una mejor adhesión entre capas más que otro tipo de monómeros afines.

Peso Molecular 130g/mol
Densidad @20°C 1.063g/cm3
Solubilidad en agua @25°C 100%
Viscosidad@25°C 893cp
Calor de Polimerización 49.825 KJ/mol

-Monómero Ácido Acrílico.

Proporciona mejor compatibilidad al sistema, resistencia a la grasa y a solventes y ejerce muy
buena durabilidad al exterior.

Peso Molecular 72.06g/mol
Densidad @20°C 1.05g/cm3
Solubilidad en agua @25°C 100%
Viscosidad @25°C 1.17cp
Calor de Polimerización 77.50KJ/mol
Calor específico 8750J/Kg K

-Di etilamina )( 114 NHC

Usada como medio de reacción en la elaboración de recubrimientos, permite reaccionar a la
resina con una cantidad determinada de ácido fórmico para proporcionarle mayor solubilidad y
poder estabilizarla.

Este ácido representa la carga catiónica de la resina:
O
CH
2
CH
3
C
C O CH3
+
CH
3
CH
2
CH
2
CH
3
Resina Acrílica Amina Resina Poliamino
N
H
CH
3
CH
3
CH
2 C
CH
3
O
OH
N
CH
2
CH
3CH2 C

Estructura II.2 Generación de la resina poliamino.
+
H+
Resina Poliamino Ácido Dispersión Acuosa
CH
3
CH
3
CH
2 C
CH
3
O
OH
N
CH
2
CH
3CH2 C
CH
3
CH
3
CH
2
C
CH
3
O
OH
N
CH
2
CH
3CH2 C
H

Estructura II.3 Proceso de solubilidad en agua.

Este compuesto también actúa como inhibidor de crecimiento de cadena así como inhibidor de
corrosión.

 Iniciador.

-Persulfato de Amonio.

Catalizador muy eficiente para promover la polimerización por emulsión acrílica por su gran
solubilidad y su bajo peso molecular en comparación con otros como el persulfato de potasio.

Las rápidas velocidades de reacción y alto peso molecular se deben a la solubilidad en agua
que presenta el iniciador, teniendo la facilidad de generar radicales libres e incrementando el
tamaño de cadena molecular.

Tabla II.3 Solubilidad de Sales de Persulfato en Agua (g/100g).
0°C 20°C 40°C Peso Molecular
Persulfato de
Amonio
58.2 -------- Muy soluble 228

 Agentes de Óxido-Reducción.

-Sulfoxilato Formaldehido de Sodio/Sulfato Ferroso.

La función de ambos es acelerar la disociación del persulfato actuando como agente reductor y
sal activadora respectivamente.

La pre-disociación en agua del persulfato de amonio genera aniones persulfato que interactúan
como agente reductor en presencia del ion ferroso de la solución activadora, permitiendo que
éste último se convierta en ión férrico. También ésta reacción reduce la energía de activación
total del iniciador.
32
2
2
4
22
82
  FeSOSOFeOS

Otra cantidad de iones persulfato reaccionan con el sulfoxilato, esta vez el iniciador se
empleará como agente oxidante, lo que generará un producto que reducirá el periodo de
iniciación de la reacción.
OHSOHCHOSOOHHSOOCHOS 2
2
4
2
3
11
22
2
82 )(2 


Por último el ión férrico reacciona como agente reductor frente al sulfoxilato quedando de
nuevo como ferroso para volver a reaccionar con los remanentes de persulfato.
OHSOHCHOSOFeOHSOHOCHFe2
2
4
2
2
211
22
3 )( 


 Pigmentos.

-Negro de Humo/Dióxido de Titanio.

El negro de humo y dióxido de titanio proporcionarán un recubrimiento con alto poder cubriente,
buena resistencia al calor, buena resistencia a los ácidos, álcalis y agua y un buen brillo
además de un color gris atractivo.

 Cargas.

-Carbonato de Calcio (Calcita).

Ayudará a reducir la cantidad y el costo del pigmento blanco.

-Talco Malla 325.

Proporcionará mayor estabilidad dimensional a la película y mejorará propiedades mecánicas.

-Plumbito de Calcio.

Evitará la corrosión de las superficies ferrosas actuando como ánodo de sacrificio.

-Cromato de Zinc.

Otorga una eficiente resistencia a la corrosión, proveyendo un efecto de reticulación que
reducirá la oxidación de las superficies.

II.1.2 Formulaciones y Procesos de Producción.

II.1.2.1 Elaboración de la Resina Acrílica.

Se planea la producción de 1500Kg de resina acrílica para ambas bases. Considerando que el
reactor tiene una eficiencia del 80% de conversión, la cantidad alimentada de monómero será
calculada para obtener el polímero necesario para la fase de molienda.

Las cantidades requeridas de monómeros para ambas bases fueron calculadas a partir de una
formulación a nivel industrial previamente publicada para su adaptación a los requerimientos de
proceso descritos en este trabajo. (16)

Tabla II.4 Adaptación de Valores en la Formulación.
Monómeros Cantidades de fórmula
original. (Kg)
Cantidades relativas
para 1450Kg. (Kg)
Metil Metacrilato. 1700 845.835
2 Etil Hexil Acrilato. 1517.85 755.206
Hidroxietil Metacrilato. 376.43 187.293
Ácido Acrílico. 48.57 24.166
TOTAL 3642.85 1812.5
*Las cantidades de los demás elementos corresponden proporcionalmente a los acrilatos
alimentados.

Tabla II.5 Formulación General de la Resina Acrílica por Emulsión.
Clave Materia Prima Cantidad (Kg/lote)
D1 Agua Desionizada 2507.283
M1 Metil Metacrilato 845.835
M2 2 Etil Hexil Acrilato 755.206
M3 Hidroxietil Metacrilato 187.293
M4 Ácido Acrílico Glacial 24.166
A1 Sulfato Ferroso 157.175
I1 Persulfato de Amonio 46.272
A2
Sulfoxilato Formaldehido de
Sodio
44.573
D2 Ácido Fórmico 18.907
D3 Di etilamina 188.502
E1 Alquil aril éter sulfonato de sodio 191.06

Posteriormente se lleva a cabo el proceso de fabricación de la resina previamente establecida.

Tabla II.6 Fabricación de la Resina Acrílica (Reacción por Emulsión).
Proceso Instrucción Nota
1.- Inspección.

2.- Limpieza.

3.- Carga.

*Checar que tuberías,
válvulas, medidores y
equipos estén en óptimas
condiciones para operar.

*Verificar que el interior del
reactor y tanques
receptores estén libres de
residuos de resinas
anteriores.

*Integrar al TA1 las
siguientes materias primas
en el orden expuesto:
-Agua desionizada.
-Surfactante.
Comenzar a mezclar.
-Monómeros acrílicos.

*Adicionar al TA2 el
iniciador y cargar al TA3 la
solución activadora de
sulfato ferroso.

*Cargar al Reactor Batch
las cantidades remanentes
de materias primas en el
siguiente orden:
-Agua desionizada.
-Surfactante.
Comenzar a mezclar.
-Monómeros acrílicos.
-Dietilamina.
-Ácido fórmico.
-Evitar herrumbre, polvo y
calibrar medidores.
-Realizar prueba de
burbujeo en tuberías.

-En caso de no estar limpio,
realizar el lavado con los
solventes correspondientes.

-Mezclar hasta que el tenso
activo se haya disuelto por
completo.
-La incorporación parcial de
las materias permitirá
controlar la reacción
exotérmica.

-Tiempo estimado de carga
a tanques 1,2 y 3: 1 hr.

-La mezcla debe estar a
temperatura ambiente antes
de la adición de los
monómeros acrílicos.

-Tiempo estimado de carga
al reactor: 30min.

Continuación Tabla II.6
4.- Inertización.

5.- Reacción.

6.- Evaporación.

7.- Enfriamiento.

8.- Filtración.
*Abrir el paso de gas
nitrógeno al reactor y agitar
para expulsar el aire del
sistema.

*Adicionar la carga de
solución ferrosa y el
iniciador al reactor.
*A la par, cargar el agente
reductor al TA3 e
inmediatamente hacerlo
pasar al reactor.
*Por último alimentar de
forma regular el monómero
pre-emulsificado.

*Se elevara temperatura del
sistema para separar el
agua desionizada.

*La CCM disminuye hasta
que la emulsión se rompe.

*Agitar constantemente la
mezcla y al mismo tiempo
circular agua fría en la
chaqueta del reactor.

*La resina pasa por un filtro
de acero al carbón donde
se retienen remanentes y
restos de iniciador.

*La resina finalmente es
envasada a un tanque de
almacenamiento.
-Tiempo estimado de
propagación del gas: 30min.

-Mantener la mezcla en
agitación.

-Tiempo estimado de
adición al reactor: 1.5hrs.
-Periodo de elevación de
temperatura señalando
propagación y
estabilización: 1.5hrs.

-El aumento de temperatura
completará la
polimerización de trazas, al
mismo tiempo se dejará de
recircular.

-Tiempo estimado de
evaporación: 50min.

-Tiempo estimado de
enfriamiento: 45min.

Fin de Proceso. Tiempo Total: 7hrs,
10min.

Para una apreciación gráfica general y detallada del proceso de elaboración de resina por
emulsión se presentan sus diagramas de bloques y de instrumentación.

Tanque de Alimentación 1
Agua Desionizada
Surfactante
Monómeros
Acrílicos
T.A
T.A
T.A
Mezclar
Iniciador
T.A
Tanque de Alimentación 2
FeSO4
T.A
Tanque de Alimentación 3
Reactor Batch
Dietilamina
Ácido Formico
Inertizar
Agente Reductor
T.A
T.A
T.A
Condensador
Tanque de Almacenado
Agua de
Enfriamiento
L.B.
Torre de enfriamiento
Agua
Desionizada
Agua de
chaqueta
L.B.
Aceite Térmico
L.B.
Filtración
Tanque de
Almacenamiento de
Resina
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
Diagrama II.1 Diagrama de Bloques del Proceso de Reacción por Emulsión
IVÁN ANDRÉS MARTÍNEZ MARES

M
SC
PEPTPC
TETTTCA
LELTLC
TE
TT
TC

LELTLC
LELTLC
NS WS1
Preemulsión Iniciador
Agentes Reductores WS2
ATS
Tanque de
Almacenamiento de
Agua
Tanque de
Almacenamiento de
Resina
TA1 TA2 TA3
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
Diagrama II.2 Proceso de Reacción en Emulsión de Resina Acrílica
IVÁN ANDRÉS MARTÍNEZ MARES

II.1.2.2 Proceso de Molienda.

Una vez obtenida la resina, ésta se surte como materia prima para el proceso de molienda
donde se incorporará con los pigmentos y cargas requeridos en una nueva fórmula para la
producción del recubrimiento.

La humidificación o dispersión es un paso previo a la molienda de gran importancia debido al
rompimiento o separación de partículas de pigmento muy grandes. Esto ayudará a que el negro
de humo y el dióxido de titanio puedan dispersarse por completo en el vehículo y adquieran
una buena humectación que proporcione un gran brillo al acabado.

Cada formulación depende de requerimientos previamente establecidos, para éste caso se
establece una proporción que permita tener un porcentaje medio-alto de sólidos y que al
momento de aplicarse permita la distribución uniforme de cada agregado en el aglutinante:
60%de resina, 24.57% de solventes, 6.97% de pigmentos y 8.47% de cargas.

Tabla II.7 Formulación de una Pintura Acrílica Base Agua.
Clave Materia Prima Cantidad (Kg/lote)
R1 Resina Amino-Acrílica 1,450
R2 Copolímero de Estireno 50
D1 Agua Desionizada 403.716
D2 n-Butanol 58.076
D3 Etilenglicol Butil Éter 95.768
D4 Etilenglicol Hexil Éter 29.04
D5 Etilenglicol Propil Éter 19.36
D6 Ácido Fórmico 8.46
P1 Negro de Humo 12.64P2 Dióxido de Titanio 161.62
C1 Carbonato de Calcio 29.24
C2 Talco Malla 325 136.875
C3 Plumbito de Calcio 9.0
C4 Cromato de Zinc 36.625

Características del Producto.

No Volátiles: 75.43%
Relación de Resinas: R1:R2, 29:1
Relación Pigmento-Carga: TiO2:CaCO3, 5.5:1
Cromato de Calcio: 2.44 partes/100 de resina
Negro de Humo: 7.45%/TiO2
Butil Cellosolve: 6.4 partes/100 de resina
Hexil Cellosolve: 1.94 partes/100 de resina
Propil Cellosolve: 1.3 partes/100 de resina

A continuación es descrito el proceso de molienda, señalando la carga, humidificación,
trituración y envasado.

Tabla II.8 Proceso de Molienda de una Pintura Base Agua.
Proceso Instrucción Nota
1.- Inspección.

2.- Limpieza.

3.- Carga.
*Verificar condición de
válvulas, tuberías, tanques,
molinos, agitador y filtros.
*Cerciorarse de que la
instrumentación necesaria
esté calibrada.
*Asegurarse que tanques,
ollas y molinos estén
aterrizados.
*Verificar la existencia de
flujo de agua de
enfriamiento, así como flujo
de aire para funcionamiento
de bombas.

Checar limpieza del molino
ollas y tanque, así como
bombas de alimentación y
salida de material.

*Revisar que las materias
primas surtidas sean las
requeridas.

*Inmediatamente comenzar
a Inertizar la atmósfera del
tanque de mezclado con
gas nitrógeno.

*Cargar las siguientes
materias primas al tanque
mezclador en el siguiente
orden:

-Resina Amino-Acrílica
-Agua desionizada
-Butil Éter
-Etilenglicol Hexil Éter
-Propil Éter

-Evitar presencia de polvo,
herrumbre y residuos de
otras pinturas.

-Evitar fuegos relámpago
generados por la estática.

-En caso de no estar
limpio(s), realizar el lavado
con los solventes
correspondientes.

-Verificar con la hoja de
proceso su código,
cantidad, tipo y número de
lote.

-En caso de que el envase
y/o empaque de las
materias no contengan el
peso neto, deberá pesarse
y anotarse su medida.

-A partir de la adición del
agua, empezar agitación del
tanque a velocidad
moderada y mantenerla.

-Tiempo estimado de carga
actual: 1hr.

Continuación Tabla II.8

4.-Dispersión
(Humectación).

5.- Molienda.
*Mezclar y posteriormente
seguir agregando las
materias primas:
-Negro de Humo
-Talco Malla 325
-Plumbito de Calcio
-Carbonato de Calcio
-Dióxido de Titanio
-Cromato de Zinc

*Continuar el mezclado
40min.

*Cargar la siguientes
materias al tanque
mezclador:
-Copolímero de estireno
-n-Butanol
-Ácido fórmico
-Remanente de agua
desionizada

*Realizar mezclado durante
1hr.

*Abrir válvula de suministro
de aire para poner en
operación la bomba de
alimentación y retorno al
molino.
*Realizar proceso de
molienda por recirculación.

-Tiempo estimado de
incorporado: 20min.

-En caso de elevarse
demasiado la temperatura,
comenzar el flujo de agua
fría en la chaqueta.

-Tiempo estimado de carga:
25min.

-Por cada periodo definido
de recirculación, tomar una
muestra de la pasta y
enviarla a laboratorio de
control de calidad para
análisis de propiedades
hasta que estas sean
cumplidas.
1.-Densidad
2.-Viscosidad
3.-Tamaño de partícula
4.-% de sólidos
5.-Poder Cubriente
6.-Índice de refracción

Continuación Tabla II.8

6.- Ajuste.

7.- Filtración.

8.- Almacenamiento.
*Condiciones de operación:
-Temperatura: T<55°C
-Flujo volumétrico: (5-6)
Lt/min  (300-360)Lt/hr
-Presión manométrica:
P<2.5Kg/cm2
-Presión de bomba: P=
0.5Kg/cm2
-Tiempo de Agitación y
molienda (sujeto y estimado
a control de calidad): (3-4)
hrs.
-Tamaño de partícula:
Tp 3 micras.
-Viscosidad: 95 10KU 
0.15 0.05cp

*Ajustar propiedades en
caso de ser necesario.

*Realizar la filtración hacia
ollas, llevar a zona de
envasado y a partir de estas
se vaciará a tambores.
Tiempo estimado de filtrado:
1hr.

*Mantener tambores en un
lugar sin exposición a los
rayos del sol, temperatura
no mayor a 25°C.
-Medio de molienda: Perlas
de Zirconio.
-Tamaño de perla: (1.0-1.2)
mm
-Peso de perla en el molino:
100Kg
-Volumen total del molino:
85Lt
-Llenar el depósito de
lubricante del sello
mecánico con Xileno.

-La filtración puede llevarse
a cabo con filtros tipo “gaff”
hechos de poliéster con
collar de ajuste de acero al
carbón con malla.

-Registrar fecha de ingreso
al almacén, así como lote,
cantidad y tipo de producto
principalmente.
Fin de Proceso Tiempo Total: (7-8) hrs,
40min.

N-Butanol
Agua Desionizada
L.B.
Resina Acrilica
T.A
Butil Cellosolve
Hexil Cellosolve
Propil Cellosolve
Tanque Mezclador
T.A
T.A
T.A
Negro de Humo
S.A.
Talco
S.A.
S.A.
S.A.
Plumbito de Calcio
Carbonato de Calcio
Dióxido de Titanio
Cromato de Zinc
S.A.
S.A.
Copolímero de Estireno
T.A
T.A
Ácido Fórmico
T.A
Inertizar
L.B.
Aire
Perlas de
Zirconio
Molino de Arena Filtración
Almacenamiento
T.A
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
Diagrama II.3 Diagrama de Bloques del Proceso de Reacción por Emulsión
IVÁN ANDRÉS MARTÍNEZ MARES

M
R1
P1
P2
C1
C2
C3
C4
D1
D2
D3
D4
D5
M
Tambores
Olla para Envasado
Olla para Pasadas
TE TT TC
PI
TI
PILI
PI
LI
TI
R2D6
WS
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ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
Diagrama II.4 Proceso de Fabricación de una Pintura Base Agua.
IVÁN ANDRÉS MARTÍNEZ MARES

II.2 Proceso Base Solvente.

La polimerización por solución es llevada a cabo mediante el empleo de diversos tipos de
solventes orgánicos que presentan buena solubilidad hacia la resina.

Es un método muy empleado a nivel industrial debido a la regulación de sus técnicas a las
reglas de protección al medio ambiente como la regla 66, por lo que el proceso presenta un
control de emisiones contaminantes considerable, cuidando de que la cantidad de solventes en
el sistema no exceda ciertos porcentajes que afecten fotoquímicamente la calidad del aire.

Ahora el mayor inconveniente para una empresa ya no lo presenta la regulación de su proceso
ante la normatividad del medio ambiente, sino el reutilizar los solventes empleados en la
reacción; debido a que la recuperación de dichas sustancias es limitada el procedimiento
resulta caro al abastecer en cada momento una determinada cantidad de solventes.

II.2.1 Selección de Materias Primas.

 Solventes.

-Tolueno )( 356 CHHC /Xileno ))(( 2346 CHHC /Acetona )( 63 COHC

Se adicionan para solubilizar a la resina en el sistema. Estos compuestos presentan buen
poder solvente en un amplio rango de resinas aniónicas y catiónicas.

- Etilenglicol Butil Éter Acetato )( 32294 OCOCHCHOCHHC

El acetato se emplea como coalescente para reducir la polaridad y viscosidad de los solventes,
también elimina la presencia de hidrógeno reactivo encontrado en otros glicoles éteres.

Peso Molecular 160.21g/mol
Temperatura de Ebullición 191.7°C
Flash Point 78°C
Densidad del Líquido @20°C 0.942g/cm3
Viscosidad @20°C 1.81cp
Solubilidad en Agua g/Lt o %@20°C 15g/Lt

-Etilenglicol Hexil Éter )( 22136 OHCHOCHHC

Solubiliza a la resina, ayuda a la formación uniforme del recubrimiento durante su secado
evitando la aparición de imperfecciones.

Peso Molecular 146.2g/mol
Temperatura de Ebullición 208°C
Flash Point 91.5°C
Densidad líquida @20°C 0.89g/cm3
Viscosidad @20°C 4.5cp
Solubilidad en Agua g/Lt o % @20°C 9.46g/Lt

-Dipropilenglicol Metil Éter   HOCHCHCHOCH
2323)(

Excelente coalescente para acabados, tiene velocidad media de evaporado, presenta buen
acoplamiento en solventes orgánicos.

Peso Molecular 148.2g/mol
Temperatura de ebullición 190°C
Flash Point 75°C
Densidad Líquida @20°C 0.953g/cm3
Viscosidad @20°C 3.7cp
Solubilidad en Agua g/Lt o % @20°C 100%

-Acetato de Etilo )( 323 CHCOOCHCH /Di metil Formamida )( 73 NOHC

Se adicionan para que el sistema obtenga buenas propiedades de flujo y permitan la formación
uniforme de la película antes de la completa evaporación de los solventes de mayor proporción.

-n-Butanol )( 104 OHC
Estabiliza la amina de la cadena principal evitando que se altere por elevaciones de
temperatura o cambios bruscos de pH.

 Medios Reaccionantes.

-Monómero Metil Metacrilato.
-Monómero 2 Etil Hexil Metacrilato.
-Monómero Hidroxietil Metacrilato.
-Monómero Ácido Acrílico.
-Dietilamina.

 Iniciadores.

-Azobisisobutironitrilo.

El Azobisisobutironitrilo es soluble en una amplia variedad de solventes orgánicos
(hidrocarburos y otros compuestos funcionales); resiste temperaturas de más de 100°C.

CH
3
CH
2
C
CH
3
N N C
CH
3
CNCN
CH
2
CH
3

Estructura II.4 (AIBN).

-Peróxido de Benzoilo )( 41014 OHC

Es frecuentemente adicionado como un catalizador para promover una conversión completa
del monómero.

 Pigmentos.

-Negro de Humo/Dióxido de Titanio.

 Cargas.

-Carbonato de Calcio/Talco Malla 325/Plumbito de Calcio/Cromato de Zinc.

II.2.2 Formulaciones y Procesos de Producción.

II.2.2.1 Elaboración de la Resina Acrílica.

Tabla II.9 Formulación General de la Resina Acrílica por Solución.
Clave Materia Prima Cantidad (Kg/lote)
M1 Metil Metacrilato 845.833
M2 2 Etil Hexil Acrilato 755.208
M3 Hidroxietil Metacrilato 187.292
M4 Ácido Acrílico Glacial 24.167
D1 Tolueno 338.551
D2 Acetona 1,205.7
I1 Azobisisobutironitrilo 108.267
I2 Peróxido de Benzoilo 12.57
D3 Di etilamina 184.633

Tabla II.10 Fabricación de la Resina Acrílica (Reacción por Solución).
Proceso Instrucción Nota
1.- Inspección.

*Checar que tuberías,
válvulas, medidores y
equipos estén en óptimas
condiciones para operar.
-Evitar herrumbre, polvo y
calibrar medidores.
-Realizar prueba de
burbujeo en tuberías.

Continuación Tabla II.10
2.- Limpieza.

3.- Carga.

4.- Inertización.

5.- Reacción.
*Verificar que el interior del
reactor y tanques
receptores estén libres de
residuos de resinas
anteriores.

*Adicionar al TA1 una parte
de los monómeros acrílicos.
*Cargar al TA2 el iniciador y
alimentar al TA3 el peróxido
de benzoilo.
*Agregar al reactor los
disolventes en el siguiente
orden:
-Acetona.
-Segunda parte de
monómeros acrílicos.
Comenzar a mezclar.
-Tolueno.
-Dietilamina.

*Abrir el paso de gas
nitrógeno y agitar
continuamente para
expulsar el aire existente en
el sistema.

*Se alimenta la carga de
monómeros y el iniciador de
forma intermitente y
mezclando continuamente.

*Se adiciona el peróxido de
benzoilo.
- En caso de no estar
limpios, realizar su aseo con
solventes compatibles.

-Tiempo estimado de carga
de TA´s: 1hr.

-Tiempo estimado de carga
a reactor: 30min.

-Tiempo estimado de
propagación del gas: 30min.

-Al completar la
alimentación, calentar
reactor hasta que se
alcance temperatura de
reflujo.

-Tiempo estimado de
alimentación de monómeros
e iniciador: 1.5hr.

-Aumentar la temperatura a
para polimerizar
remanentes.

-Tiempo estimado de
propagación y estabilización
del monómero y conversión
de remanentes: 2.5hr.

Continuación Tabla II.10
6.- Evaporación.

7.- Enfriamiento.

8.- Filtración.
*Agitar continuamente el
sistema.

*Inmediatamente dejar de
recircular.

*Agitar constantemente la
mezcla y al mismo tiempo
circular agua fría en la
chaqueta del reactor.

*Se separa mediante
agitación la resina del
tolueno y ésta por densidad
pasa primero por un filtro de
acero al carbón, donde
retiene remanentes y restos
de iniciador enviándola a un
tanque receptor.
-Tiempo estimado de
evaporación: 40min.

-Tiempo estimado de
enfriamiento: 45min.

-Tiempo estimado de
filtración: 45min.
Fin de Proceso. Tiempo Total: 8hrs,
10min.

Monómeros
Acrílicos
Iniciador
Peróxido de
Benzoilo
Tanque de
Alimentación 1
Tanque de
Alimentación 2
T.A
T.A
T.A Tanque de
Alimentación 3
Acetona
Tolueno
T.A
T.A
Reactor Batch
Inertizar
Dietilamina
Aceite Térmico
T.A
L.B.
Agua de enfriamiento
L.B.
Torre de enfriamiento
L.B.
Filtración
Agua de
Chaqueta
Condensador
Tanque de
Almacenamiento
Acetona y Tolueno
Tanque de
Almacenamiento de
Resina
Destilador
Condensador
Tanque de
Almacenamiento de
Acetona
Quemador
L.B.
Vapor
Tanque de
Almacenamiento de
Tolueno
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Diagrama II.5 Diagrama de Bloques del Proceso de Reacción por Solución
IVÁN ANDRÉS MARTÍNEZ MARES

PEPTPC
TETTTCA
TE
TT
TC
LELC LT
PI
PILELTLC
LE
LT
LC
M
SC
NS WS1 Monómeros
Iniciador Peróxido de Benzoilo WS2 ATS
TA1 TA2 TA3
Tanque de
Recuperación
de Solventes
Tanque de
Almacenamiento de
Resina

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Diagrama II.6 Proceso de Reacción en Solución de Resina Acrílica
IVÁN ANDRÉS MARTÍNEZ MARES

Posterior a la separación de la resina, los disolventes pasan al tanque de recuperación donde a partir de ahí son alimentados a un
rectificador para ser separados y que ambos presenten cierto grado de pureza para poder seguir empleándolos en resina acrílica o en
procesos con otro tipo de monómeros y así evitar la adquirir frecuentemente esta materia prima.
LE LCLTPI
PE
PT
PC
LCLTLE
PE PT PC
WS
Tanque
Receptor de
Acetona
SS
Tanque
Receptor de
Tolueno
Quemador
Destilador
Tanque de
Recuperado
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Diagrama II.7 Reflujo Total de Acetona-Tolueno
IVÁN ANDRÉS MARTÍNEZ MARES

II.2.2.2 Proceso de Molienda.

Tabla II.11 Formulación de una Pintura Acrílica Base Solvente.
Clave Materia Prima Cantidad (Kg/lote)
R1 Resina Amino-Acrílica 1,450
R2 Copolímero de Estireno 50
D1 Xileno 76.20
D2 Acetato de Etilo 46.60
D3 Etilenglicol Butil Éter Acetato 214.5
D4 n-Butanol 66.87
D5 Etilenglicol Hexil Éter 56.1
D6 Dipropilenglicol Metil Éter 46.6
D7 Dimetil Formamida 119.13
C1 Talco Malla 325 130.5
C2 Plumbito de Calcio 8.58
C3 Cromato de Zinc 34.92
C4 Carbonato de Calcio 28.74
P1 Negro de Humo 12.42
P2 Dióxido de Titanio 158.84

Características del Producto.

No Volátiles: 75%
Relación de Resinas: R1:R2, 29:1
Relación Pigmento-Carga: TiO2:CaCO3, 5.5:1
Cromato de Calcio: 2.33 partes/100 de resina
Negro de Humo: 7.82%/TiO2
Etilenglicol Butil Éter Acetato: 14.3 partes/100 de resina
Etilenglicol Hexil Éter: 3.74 partes/100 de resina
Dipropilenglicol Metil Éter: 3 partes/100 de resina

Tabla II.12 Proceso de Molienda de una Pintura Base Solvente.
Proceso Instrucción Nota
1.- Inspección.

*Verificar condición de
válvulas, tuberías, tanques,
molinos, agitador y filtros.
*Cerciorarse que balanzas,
indicadores de presión,
temperatura y flujo estén
calibrados.
*Asegurarse que tanques,
ollas y molinos estén
aterrizados.
-Evitar presencia de polvo,
herrumbre y residuos de
otras pinturas.

-Evitar fuegos relámpago
generados por la estática.44

Continuación Tabla II.12
Proceso Instrucción Nota
2.- Limpieza.

3.- Carga.

4.-Dispersión
(Humectación).
Checar limpieza del molino
ollas y tanque, así como
bombas de alimentación y
salida de material.

*Revisar que las materias
primas surtidas sean las
requeridas.

*Inmediatamente comenzar
a Inertizar la atmósfera del
tanque de mezclado con
gas nitrógeno.
*Cargar las siguientes
materias primas al tanque
mezclador en el siguiente
orden:

-Resina Amino-Acrílica
-Xileno
-Butil Acetato
-Hexil Éter
-Dipropilenglicol Metil Éter

*Mezclar y posteriormente
seguir agregando las
materias primas:
-Negro de Humo
-Talco Malla 325
-Plumbito de Calcio
-Carbonato de Calcio
-Dióxido de Titanio
-Cromato de Zinc

*Continuar con el mezclado
40min.

*Cargar la siguientes
materias al tanque
mezclador:
-Copolímero de estireno
-n-Butanol
-Acetato de Etilo
-Dimetil Formamida
-Remanente de xileno
-En caso de no estar
limpio(s), realizar el lavado
con los solventes
correspondientes.

-Verificar con la hoja de
proceso su código,
cantidad, tipo y número de
lote.

-En caso de que el envase
y/o empaque de las
materias no contengan el
peso neto, deberá pesarse
y anotarse su medida.

-Agitar el tanque a
velocidad moderada y
mantenerla.

-Tiempo estimado de carga
actual: 1hr.

-Tiempo estimado de
incorporado: 20min.

-En caso de elevarse
demasiado la temperatura,
comenzar el flujo de agua
fría en la chaqueta.

Continuación Tabla II.12

5.- Molienda.

6.- Ajuste.

7.- Filtración.

8.- Almacenamiento.
*Realizar mezclado durante
1hr.

*Realizar proceso de
molienda por recirculación.

*Condiciones de operación:
-Temperatura: T<55°C
-Flujo volumétrico: (5-6)
Lt/min  (300-360)Lt/hr
-Presión manométrica:
P<2.5Kg/cm2
-Presión de bomba: P=
0.5Kg/cm2
-Tiempo de Agitación y
molienda (sujeto y estimado
a control de calidad): (3-4)
hrs.
-Tamaño de partícula:
Tp 3 micras.
-Viscosidad: 95 10KU 
0.15 0.05cp

*Ajustar propiedades en
caso de ser necesario.

*Realizar la filtración hacia
ollas
Tiempo estimado de filtrado:
1hr.

*Mantener tambores en un
lugar sin exposición a los
rayos del sol, temperatura
no mayor a 25°C.
-Tiempo estimado de carga:
25min.

-Medio de molienda: Perlas
de Zirconio.
-Tamaño de perla: (1.0-1.2)
mm
-Peso de perla en el molino:
100Kg
-Volumen total del molino:
85Lt
-Llenar el depósito de
lubricante del sello
mecánico con Xileno.

-La filtración se lleva a cabo
con filtros tipo “gaff” hechos
de poliéster y con collar de
ajuste de acero al carbón.

-Registrar fecha de ingreso
al almacén, así como lote,
cantidad y tipo de producto
principalmente.
Fin de Proceso Tiempo Total: (7-8) hrs,
40min.

Resina Acrílica
N-Butanol
Copolímero de Estireno
T.A
Dimetil Formamida
T.A
Cargas
Pigmentos
Tanque Mezclador
T.A
T.A
T.A
T.A
T.A
T.A
T.A
S.A
S.A
Inertizar
Perlas de
Zirconio
T.A
Aire
L.B.
Molino de Arena
Filtración
Almacenamiento
Xileno
Acetato de Etilo
E. Butil Eter Acetato
E. Hexil Eter
D. Metil Eter
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Diagrama II.8 Diagrama de Bloques del Proceso Base Solvente
IVÁN ANDRÉS MARTÍNEZ MARES

M
R1
P1
P2
C1
C2
C3
C4
D1
D2
D3
D4
D5
M
Tambores
Olla para Envasado
Olla para Pasadas
TE TT TC
PI
TI
PILI
PI
LI
TI
R2
D6
D7
WS
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
Diagrama II.9 Proceso de Fabricación de una Pintura Base Solvente
IVÁN ANDRÉS MARTÍNEZ MARES

El envasado en tambores de la pintura acrílica base agua y solvente conlleva al final de su
proceso de producción y a su distribución a la armadora de carrocerías donde será aplicada
por electrodeposición.

II.3 Proceso de Cataforesis.

El recubrimiento por electrodeposición es un método para cubrir objetos eléctricamente,
aplicando corriente directa entre un electrodo y el objeto catódico o anódico sumergido en un
baño de pintura. (14)

Este proceso presenta 3 ventajas importantes en particular:

 Provee al metal alta resistencia a la corrosión.
 Excelente distribución y resguardo de la pintura.
 Control de la contaminación.

La electrodeposición catódica fue desarrollada para aumentar la resistencia a la corrosión en
ambientes severos donde la salinidad o acidez están muy presentes satisfaciendo la “Guía
relacionada con la resistencia a la corrosión” de Canadá publicada en 1977, haciéndola
oficialmente práctica y comercial para el pintado de carrocerías.

II.3.1 Preparación de la superficie metálica.

Para que cualquier recubrimiento pueda adherirse de manera satisfactoria al sustrato, el
aplicador debe tener muy en cuenta que la carrocería ha sido expuesta a un maquinado previo;
es decir, en la industria automotriz generalmente se reciben las láminas libres de impurezas,
pero hace falta realizar una serie de operaciones como son, troquelado, corte, perforación,
rebabeo y ensamble de piezas; todo esto con el fin de armar la carrocería.

Con este proceso el sustrato está expuesto a ensuciarse con grasas, óxidos, polvos y
escamas. Por tal motivo, se inicia el tratamiento del mismo de la siguiente manera:

 Desengrase con Solventes.

-Inmersión de la carrocería en baño de solución acuosa a 60°C aproximadamente con
detergentes, carbonato de sodio y agentes humectantes.

-Posteriormente se aplican disolventes alcalinos por aspersión.

-Se procede a fregar o cepillar con raspadores o cepillos para separación de sólidos
remanentes o de alta incrustación.

 Enjuague.

El enjuague de la carrocería es realizado con agua desionizada caliente o con vapor, con el
propósito de eliminar remanentes de la solución des engrasadora.

 Secado.

Se eleva la temperatura del cuerpo metálico de (100-110) °C para evaporar toda el agua del
sistema.

 Fosfatado.

Es un proceso químico para el tratamiento de la superficie metálica en el que se forman capas
micro-cristalinas de fosfato de zinc y fierro, difícilmente solubles al agua y muy resistentes a
agentes corrosivos.

Para la formación de dichas capas, primero hay que emplear agentes activadores antes de la
fosfatación mediante aspersión para incrementar el número de lugares activos donde se
forman los cristales de fosfato.

Posteriormente se sumerge la carrocería en un baño de solución de ácido fosfórico en mayor
proporción y fosfato de zinc, éste último en menor cantidad. La temperatura del baño es de (40-
60) °C y es aplicado de (90-180) segundos.

 Lavado.

Se eliminan los remanentes de los ácidos procedentes de la fosfatación. Primero, mediante
inmersión en agua simple y posteriormente por aspersión con agua desmineralizada.

 Secado.

Inmediatamente de salir de la zona de lavado, la carrocería entra al horno de secado a una
temperatura de 170°C aproximadamente, con el fin de evaporar completamente el agua de
toda superficie.

 Electrolisis.

Aquí la pintura acrílica tipo base se descompone en forma de iones por efecto de un generador
eléctrico, dichos iones migran en bloque hacia el electrodo de carga contraria a sí mismos.

Las cargas positivas corresponden a la resina o aglutinante, éste es depositado en la
carrocería