Sustitución de secantes de plomo en pinturas … · El plomo en la pintura es una fuente...

Sustitución de secantes de plomo en pinturas decorativas alquílicas con base en disolventes

Lead drier replacement in solvent based alkyd decorative paints http://ipen.org/documents/lead-drier-replacement-solvent-based-alkyd-decorative-paints

1049CIPE002R UNCONTROLLED IF PRINTED Created on 31/07/2015 14:57:00

Traducción 2017-09-22 revisada por Plácido Silva Duarte Ingeniero Químico Página | 1

La exposición al plomo causa graves daños a la salud humana y con lleva grandes

costos económicos y sociales a los países en desarrollo. Los niños son

especialmente sensibles al plomo, y la Organización Mundial de la Salud (OMS) ha

concluido que ningún nivel de exposición al plomo a los niños es seguro.

El plomo en la pintura es una fuente importante de exposición al plomo en los niños.

Cuando las pinturas con plomo se utilizan en hogares, escuelas y otros lugares, se

crean vías de exposición de los niños al plomo. Cuando esto sucede, el plomo de la

pintura termina en el polvo y el suelo que se encuentra en y alrededor de los hogares

y las escuelas. También se crean grandes cantidades de polvo contaminado con

plomo cuando las superficies viejas pintadas son raspadas y lijadas antes de volver

a pintarse. Los niños consiguen el polvo y el suelo en sus manos y después ingieren

el plomo a través del contacto normal de la mano a la boca. También pueden ingerir

plomo a través de la inhalación, comiendo las escamas de la pintura, y mascando

los juguetes pintados con la pintura con plomo.

La mayoría de los países altamente industrializados restringieron severamente el

contenido de plomo de pinturas para la venta y el uso en sus países en los años 70

y 80, ya sea a través de los límites máximos permitidos o la prohibición del uso de

ingredientes de pintura que contienen plomo. En los Estados Unidos, el límite

máximo permitido para el plomo en pintura decorativa se redujo recientemente de

600 a 90 partes por millón (ppm), haciendo hincapié en la importancia de evitar

incluso una exposición de bajo nivel.

Este informe fue producido por Safinah Ltd en nombre de IPEN, como parte del

Proyecto de eliminación de las pinturas con plomo en Asia, financiado por la Unión

Europea. Este Proyecto de ELIMINACIÓN DE LAS PINTURAS CON PLOMO en

Asia se estableció para aumentar la conciencia generalizada entre los empresarios

y consumidores sobre los impactos adversos a la salud humana de las pinturas o

esmaltes domésticos con plomo, particularmente en la salud de niños menores de

seis años. El proyecto fue ejecutado por IPEN durante un período de tres años

(2012-2015) en siete países (Bangladesh, India, Indonesia, Nepal, Filipinas, Sri

Lanka y Tailandia). Si bien este informe ha sido elaborado por Safinah Ltd y con

fondos de la Unión Europea, su contenido es responsabilidad exclusiva del IPEN y

no puede en modo alguno reflejar las opiniones de la Unión Europea ni de Safinah

Ltd.

IPEN es una red de organizaciones no gubernamentales (ONG) en 116 países; La

mayoría de los cuales tienen economías en desarrollo y emergentes. La misión de

IPEN es un mundo en el que los productos químicos ya no se produzcan o se utilicen

de manera que afecte la salud humana. La red de ONG de IPEN identifican




importantes temas nacionales donde la política internacional puede ayudar a

proteger a las personas y al medio ambiente de la exposición a sustancias químicas

tóxicas y luego organiza actividades que priorizan esos temas dentro de las políticas

internacionales. Una vez establecida la política internacional, IPEN moviliza

recursos financieros y expertos para ayudar a las ONG y a sus gobiernos a

transformar las políticas internacionales en una política nacional para obtener un

cambio significativo y directo. La mayoría de los fondos que IPEN recauda se usan

para apoyar ONGs en países en desarrollo. El objetivo de IPEN es la eliminación

global de las pinturas con plomo en el año 2020.

La información contenida en este documento se cree que es correcta en el momento

actual, pero la precisión no está garantizada. Safinah Ltd sus empleados y

subcontratistas no pueden aceptar responsabilidad por las pérdidas sufridas como

consecuencia de la confianza en la información contenida aquí. Este documento no

libera al receptor de la necesidad de realizar más investigaciones e inspecciones

apropiadas. Toda la información se suministra de acuerdo con nuestros términos y

condiciones estándar (un enlace a estos se puede encontrar al pie de nuestro sitio

web).




Contenido 2. Introducción .................................................................................................................................5

3. Ámbito de aplicación...................................................................................................................6

3.1 Pinturas decorativas de con base en disolventes – guía para la reformulación ..........6

4. Secantes en Pinturas alquídicas decorativas con base en solventes .................................7

4.1. Tecnología básica de resinas alquídicas ..........................................................................7

4.2. Tipos de secantes y su modo de acción ...........................................................................8

4.3 Tecnología de secado básica ..............................................................................................8

4.4 Cálculo de la cantidad de secador requerido en una formulación ...............................11

4.5 Cálculo de la cantidad de secador para diferentes tamaños de lote ...........................12

4.6 Pérdida de la capacidad de secado .................................................................................12

5 SUSTITUCIÓN DE LOS SECANTES DE PLOMO ...............................................................13

5.1 Antecedentes .....................................................................................................................13

5.2 Sustitución de los secantes de plomo por estroncio ..............................................13

5.2.1 Escenario 1: Los secantes de plomo y estroncio tienen la misma concentración

de metal ......................................................................................................................................14

5.2.2 Escenario 2: Los secantes de plomo y estroncio tienen diferentes

concentraciones de metales ....................................................................................................15

5.3 Sustitución del plomo por secantes de zirconio ......................................................15

5.3.1 Escenario 1: Los secantes de plomo y zirconio tienen la misma concentración de

metal ............................................................................................................................................16

5.3.2 Escenario 2: Los secantes de plomo y zirconio tienen concentraciones de

metales diferentes .....................................................................................................................17

5.4 Sustitución del plomo en secantes mixtos o combinados .....................................17

5.5 Evaluación del efecto sobre el secado de un cambio en la formulación seca ..18

6 RESUMEN Y CONCLUSIONES ..............................................................................................19

7 RAW MATERIAL MANUFACTURERS ..................................................................................20




Client Name IPEN Document Number 1049CIPE002R Date 31 July 2015

The information contained in this document is believed to be correct at the present time but the accuracy is not guaranteed. Safinah Ltd its employees and subcontractors cannot accept liability for loss suffered in consequence of reliance on the information contained given here. This document does not release the receiver of the need to make further appropriate enquiries and inspections. All information is supplied in accordance with our standard terms and conditions (a link to these can be found at the foot of our web site).




2. Introducción

1. IPEN es una red global compuesta por más 700 organizaciones participantes en

116 países.

Reúne en una ONG a destacados grupos medioambientales y de salud pública

de todo el mundo.

2. Actualmente, IPEN tiene una iniciativa financiada por la Unión Europea para

ayudar a los países en desarrollo a eliminar las pinturas con plomo.

3. El programa de eliminar las pinturas con plomo de IPEN en Asia tiene como

objetivo dejar de fabricar, eliminar la importación, venta y uso de pintura

decorativa que contenga plomo en 7 países asiáticos.

4. Mientras que las empresas de pintura más grandes tienen el recurso y la

capacidad de volver a formular, las fabricas de pintura más pequeñas carecen

del recurso y a veces la experiencia para emprender el trabajo de

reformulación.

5. El objetivo de este proyecto es identificar un experto en química de pintura

adecuado para producir una serie de informes y proporcionar asesoramiento

para ayudar a estas empresas en el desarrollo de programas de eliminación

del plomo.

6. IPEN se ha aliado a Safinah para emprender este proyecto de asesoramiento en

las áreas de revestimientos decorativos con base en agua y solventes.

7. El presente informe trata de la sustitución de secantes con plomo en pinturas

alquílicas a base de disolventes.




3. Ámbito de aplicación

3.1 Pinturas decorativas de con base en disolventes – guía para la reformulación

1. IPEN conoce que las principales fuentes del plomo en las pinturas

decorativas con base en disolventes son:

a. Secantes

b. Pigmentos

2. Comprenden que hay varias rutas que se pueden tomar para eliminar el

plomo que contienen las materias primas y reemplazarlos con alternativas

que no contengan plomo. Las grandes empresas de pinturas tienen buenas

relaciones con los principales proveedores y fabricantes de las materias

primas y por lo tanto reciben apoyo sobre cómo realizar los cambios.

3. Las pequeñas y medianas empresas de pinturas no tienen el mismo soporte

técnico a través de sus cadenas de suministro, ya que a menudo compran

materiales de distribuidores o agentes, y no del fabricante principal.

4. IPEN desea proporcionar orientación a estas empresas ayudando a

identificar los materiales que contienen plomo, y cómo proceder para

reemplazarlos en La formulación.

5. Esta guía esta dirigida a los pequeños fabricantes de pinturas que no tengan

la capacidad de reformular. La orientación abarca:

a. Los pasos a seguir para reformular y evitar los secantes con plomo

b. Enfoques para la sustitución rentable de los secantes con plomo.

c. Identificación de proveedores adecuados de las materias primas

sustitutivas. Esto puede resultar difícil por lo que se proporcionará el

tipo de producto químico, así, más que simplemente un nombre

comercial.

6. Esta referencia puede estar en forma de nota si es necesario.

7. NOTA: El Litarge (óxido de plomo) se ha utilizado en el pasado como

catalizador en la fabricación de resinas alquídicas a niveles de

aproximadamente 0,5% en peso. Esta práctica casi ha desaparecido debido

a que el litarge ha sido reemplazado en su mayor parte por catalizadores de

esterificación más eficientes tales como el litio. En consecuencia, esta

potencial fuente de plomo no se discutirá más en este informe. Sin embargo,

es un contribuyente potencial a los niveles totales de plomo.




4. Secantes en Pinturas alquídicas decorativas con base en solventes

4.1. Tecnología básica de resinas alquídicas

8. Una formulación típica de pintura alquídica contiene los siguientes

ingredientes:

i. Resina alquídica

ii. Pigmentos (colorantes y disolventes)

iii. Aditivos (agentes humectantes, tixotrópicos)

iv. Secantes (por ejemplo, cobalto, plomo, jabones de calcio)

v. Solvente

9. En términos muy simples, las resinas alquídicas son los productos de

reacción de la policondensación de un alcohol polihídrico (tal como

pentaeritritol), un ácido polibásico (tal como anhídrido ftálico), modificado con

un aceite de triglicérido o un ácido graso. El aceite de triglicérido es un éster

de ácidos grasos C18 insaturados y glicerol y generalmente se deriva de

recursos renovables de bajo costo, tales como aceite de linaza, aceite de

soya. Alternativamente, también se puede usar ácido graso de tall oil (tall oil

fatty acid TOFA), es un líquido oscuro, de olor característico, obtenido como

subproducto en la fabricación de pasta de papel, a partir de coníferas) que

es una mezcla de ácidos grasos insaturados C18.

10. Las resinas alquídicas se refieren a menudo como poliésteres modificados

con aceite. Dependiendo de la cantidad de aceite en la molecula. Pueden

ser subdivididos en cadena larga de aceite (> 60% longitud del aceite),

cadena de aceite medio (40-60% de aceite) y cadena de aceite corto (<40%

de aceite). Cada uno de estos tipos requiere el uso de secantes de pinturas

para promover la formación de la película y obtener el secado.

11. Resinas alquídicas (o pinturas) son curadas por oxidación de la cadena de

ácidos grasos insaturados. Durante la formación de la película, el oxígeno

del aire reacciona y se une a los ácidos grasos insaturados mediante la

creación y descomposición de peróxidos. El proceso de absorción de

oxígeno es catalizado por Metales de transición y estos son los secantes que

se utilizan en la formulación.

12. Son posibles otras modificaciones de la resina para producir sustancias

alquidicas con propiedades mejoradas, por ejemplo, alquídicos de uretano o

de silicona. El proceso de secado para estos alquidicos modificados son

generalmente los mismos que el de un alquidico no modificado, por lo que se

deben seguir los mismos principios que cuando se sustituyen los secantes

de plomo por alternativas de menor toxicidad.




4.2. Tipos de secantes y su modo de acción

13. Los secantes se pueden dividir en cuatro categorías dependiendo de su

modo de acción:

• Secantes primarios (por ejemplo, cobalto manganeso, vanadio) Los

secantes primarios, 'superficiales' actúan como catalizadores de oxidación,

ya que los metales presentan más de un estado de oxidación. Los secantes

primarios catalizan la reacción de la resina y en el proceso se forman grupos

hidroxilo, carbonilo y carboxílico. Al mejorar el secado superficial, producen

películas sin pegajosidad muy rápidamente.

• Secantes Internos (Through driers; por ejemplo, plomo, zirconio,

estroncio) Con los secantes que reaccionan internamente, se asegura que

un revestimiento se seque a una velocidad uniforme en todo el cuerpo de la

película y no sólo en la superficie. Sin secantes, secantes primarios

simplemente la superficie de la película se seca, mientras que el

revestimiento por debajo se mantendría húmedo durante mucho tiempo.

• Secantes auxiliares (por ejemplo, calcio, bario, zinc): Los secantes

auxiliares modifican el efecto de los otros secantes pero no demuestran

ninguna acción de secado por sí mismos.

• Secantes de coordinación (por ejemplo, complejos de aluminio) Se

utilizan secantes de coordinación en alquidicos de alto valor ácido, ya que

promueven la reacción a través de los grupos ácidos sobre el alquídico en

lugar de la oxidación.

14. Debido a sus diferentes modos de acción, los secantes se utilizan casi

siempre en combinación, tales como cobalto / calcio / zirconio o cobalto /

plomo / calcio. La proporción exacta de los contenidos metálicos es ajustada

por el fabricante de la pintura para dar el rendimiento de secado óptimo en

términos de apariencia superficial y secado. Se debe tener cuidado de usar

la cantidad mínima de secante, ya que la adición de demasiado secador

puede conducir a la fragilización temprana y la decoloración de la película.

4.3 Tecnología de secado básica

15. Los secantes son el producto de reacción de un metal o compuesto metálico

con un ácido orgánico disuelto en un disolvente de hidrocarburo tal como

alcohol blanco. También se pueden usar otros disolventes.

16. Se pueden utilizar varios compuestos metálicos y ácidos para preparar

secantes. Inicialmente, el ácido nafténico se usó en la fabricación, pero

ahora, los ácidos sintéticos como el ácido 2-etilhexanoico (2EHA) y los ácidos

versáticos (Hexion Versatic™ acids) son más comunes. Estos ácidos son a

menudo más baratos que el ácido nafténico y químicamente más




consistentes. El ácido confiere solubilidad al secador y no participa en el

proceso de secado.

Ácido Terminología común – con base en el metal de

plomo Ácido Naphthenico, (CAS:1338-24-5) una mezcla de ácidos naturales.

Naftenato de plomo (CAS 61790-14-5)

2 - etilhexanoico (CAS 149-57-5) un ácido sintético, estructura definida

Octoato de plomo El bis (2-etilhexanoato)

2-etilhexanoato de plomo

Versatic acid (Versatic ™ Acid 10) - mezcla de ácidos carboxílicos terciarios C10 altamente ramificados. También conocido como ácido

neodecanoico (CAS:26896-20-8)

Neodecanoato de plomo (CAS 27253-28-7)

Isononanoic acid

Lead isononanote

Los secadores sobrebasificados contienen ácidos sintéticos tales como el ácido 2-etilhexanoico y, además, utilizar dióxido de carbono en el proceso para aumentar el contenido de metales, reducir la viscosidad y reducir el uso de ácido.

Los secadores de plomo no se fabrican por esta vía mientras que es posible hacer un secador de estroncio sobrebasificado. Se referiría, por ejemplo, como "octoato de estroncio sobrebasificado"

17. El porcentaje en peso de metal en el secador es el aspecto más importante

ya que el metal es el catalizador para la reacción de secado.




18. El tipo de metal y su concentración en porcentaje (% en peso) en la solución,

se utiliza para describir el secador. Por lo tanto, si la concentración de cobalto

(expresada como metal) es 10% en peso en la solución más seca, el secador

se denomina generalmente "cobalto 10 'o' cobalto 10% 'sin referencia a la

parte ácida de la molécula.

19. De manera similar, los secantes de plomo se denominarían «plomo 36» o

«plomo 36%».

20. Los secantes se fabrican típicamente con alto contenido de metal y después

se diluyen para facilitar el manejo - dosificación precisa específicamente - por

el usuario final. Por lo tanto, los secantes tales como el cobalto al 10% y el

plomo al 36% se diluirán con disolvente a, por ejemplo, cobalto al 5% y plomo

al 24%. Un fabricante de pintura podría comprar 'plomo 24%' o 'cobalto 5%'.

21. En términos de efectividad, en general, no hay diferencia en el rendimiento

entre un naftenato de plomo 24% y un octoato de plomo 24%, ya que es el

contenido de plomo es la parte activa de la molécula que más seca.

22. Los secantes "sobrebasificados" sustituyen parte del ácido en un secador

con dióxido de carbono durante el proceso de fabricación. Esto no afecta a

la forma en que el secador funciona y un octoato puede ser sustituido por un

secador excesivo al mismo nivel de contenido de metal en la resina final en

la mayoría de los casos. Si se utiliza un secador de sobrebasificación para

sustituir un secador de octoato típico a niveles equivalentes de metal, la

empresa de pintura debe comprobar que los tiempos de secado no se ven

afectados.

23. Los secantes pueden ser suministrados como secantes de un solo metal a

granel (canecas de 200 l) o recipientes más pequeños.

Esto significa que un fabricante de pintura llevará las existencias de cada

secador individual.

24. Alternativamente, dado que los secantes se utilizan en combinación (véase

más adelante), también pueden suministrarse como secantes mixtos o

combinados. Los secantes 'mixtos' o 'combinados' son mezclas de secantes

en las proporciones estipuladas por la compañía de pintura. Esta opción

reduce el número de unidades de mantenimiento de existencias llevadas por

el fabricante de pintura.




4.4 Cálculo de la cantidad de secador requerido en una formulación

25. La cantidad de secador necesaria para cualquier formulación de pintura se

expresa como el porcentaje en peso de metal más seco sobre los sólidos de

resina alquídica (o material no volátil). Esto puede escalar en la cantidad

necesaria para un tamaño de lote específico.

26. Ejemplo 1 - Cálculo de la cantidad de cobalto al 10% de secador necesario

para 1000 g de solución de resina alquídica al 40% de sólidos a 0,05% p / p.

• El secador es octoato de cobalto 10%

• Solución de resina alquídica de 1.000 g al 40% de sólidos (no volátiles)

• El nivel de secado objetivo es 0,05% de cobalto p / p en sólidos de resina

• La solución de resina alquídica de 1.000 g contiene 400 g de resina sólida

• El nivel de cobalto requerido es 0,05% de 400 g = 0,2 g de metal cobalto

• Cantidad de solución de cobalto al 10% necesaria 0,2 / 10 x 100 = 2 g

27. Por lo tanto, se agregarán 2 g de cobalto al 10% de secante a 1.000 g de

solución de resina alquídica (40% de sólidos) para proporcionar 0,05% de

metal de cobalto sobre sólidos de resina.

28. Ejemplo 2: Se calculó la cantidad de secador de estroncio al 24% necesario

para 1.000 g de 40%

Sólidos para dar 0,25% p / p sobre sólidos de resina

• El secador es octoato de estroncio 24%

• Solución de resina alquídica de 1000 g al 40% de sólidos (no volátiles)

• El objetivo es 0,25% de estroncio p / p en sólidos de resina

• La solución de resina alquídica de 1000 g contiene 400 g de resina sólida

• El nivel de estroncio requerido es de 0,25% de 400 g = 1 g de estroncio

metálico

• La cantidad de estroncio 24% de deshidratador de octoato necesaria es de:

1/24 x 100 = 4,16 g

29. Por lo tanto, se deben agregar 4,16 g de estroncio al 24% de octoato a 1.000

g de solución de resina para dar 0,25% p / p de estroncio sobre sólidos de

resina.

30. NOTA: Cuando se revisan los niveles recomendados de secado en la

literatura de los proveedores, a menudo hay un intervalo entre los que se citan.

Es una buena práctica es tomar el punto medio de la gama como punto de

partida para que el fabricante de pintura determine el nivel óptimo requerido.




4.5 Cálculo de la cantidad de secador para diferentes tamaños de lote

31. En este caso, el peso del secador requerido se puede calcular usando la

siguiente ecuación:

32. Como ejemplo:

15.000 kg de pintura de 40% de sólidos de resina alquídica, que requieren un

0,06% de estroncio sobre sólidos de resina requerirá 30 kg de estroncio 12%.

4.6 Pérdida de la capacidad de secado

33. La «pérdida de secado» es un fenómeno observado con más frecuencia en

sistemas muy pigmentados, especialmente los pigmentados con negro de

carbón (negro de humo), azules de toluidina verdes y rojos y otros pigmentos

orgánicos de alta superficie. También puede observarse en colores blancos

y pastel, pero esto es relativamente poco común.

34. La «pérdida de secado» se considera como un aumento de los tiempos de

secado en el almacenamiento comparado con el tiempo de secado inicial de

la pintura poco después de la fabricación.

35. Es causada por la adsorción del secador de metal activo sobre la superficie

del pigmento, inactivando el secador y evitando que participe en el secado

de la pintura.

36. Se pueden utilizar secantes tales como octoato de calcio para minimizar o

prevenir la pérdida de secado al adsorberse preferentemente a la superficie

de los pigmentos en lugar del secador de metal activo. En la fabricación de

una pintura, es una buena práctica agregar el secador de calcio en primer

lugar, antes de los otros secantes con el fin de maximizar su eficacia.

37. Un método alternativo es simplemente añadir más metal secante activo tal

como cobalto a la formulación inicial para compensar los efectos

subsiguientes de adsorción sobre los pigmentos y la consiguiente pérdida

de secado.




5 SUSTITUCIÓN DE LOS SECANTES DE PLOMO

5.1 Antecedentes

38. El reemplazo de los secantes de plomo por materiales de menor toxicidad

comenzó en los años setenta y se han propuesto varias alternativas a lo

largo de los años. Se ha encontrado que los reemplazos más eficaces se

basan en estroncio y zirconio. Ambos se utilizan con éxito en formulaciones

de pintura, aunque ahora se considera que los secantes de estroncio tienen

un mejor rendimiento general y son menos tóxicos que los secantes de

zirconio.

39. Los secantes de zirconio se suministran como octoatos, naftenatos y

neodecanoatos, etc., en una serie de diferentes concentraciones metálicas

hasta un 24% de metal.

40. Los secantes de estroncio también se suministran con diferentes funciones

ácidas y con diferentes contenidos metálicos, así como en forma de

secantes sobrebasificados.

41. Cabe señalar que aunque los compuestos de zirconio se consideran

menos tóxicos que el plomo, se han encontrado sin embargo que son más

tóxicos que los compuestos de estroncio. Es por esta razón que los

secantes de estroncio deben ser preferidos en lugar de los secantes de

zirconio siempre que sea posible.

42. NOTA: Cualquier sustitución del secador de plomo por secantes de

estroncio o zirconio debe llevarse a cabo en base a los niveles de secado

de plomo utilizados actualmente en la formulación y las pruebas posteriores

realizadas para asegurar que los niveles son correctos.

43. A continuación se indican los números CAS de los secantes de zirconio y

estroncio más comunes.

a. El octoato de zirconio es 22464-99-9

b. Zirconium versatate es 39049-04-2

c. Octoato de estroncio - 2457-02-5

5.2 Sustitución de los secantes de plomo por estroncio

44. En comparación con los secantes de plomo, se considera que los secantes de

estroncio tienen las siguientes propiedades:

• Los secantes de estroncio proporcionan excelentes propiedades de "pérdida

de sequedad", equivalentes a los secantes con plomo a este respecto.




• El estroncio puede considerarse un secador más eficiente que el plomo, ya

que los niveles de estroncio son generalmente del 33% del plomo (1 parte en

peso de estroncio = 3 partes en peso de plomo)

• Con un nivel de sustitución de 1 parte de estroncio a 3 partes de plomo, se

puede lograr un rendimiento comparable en términos de:

Tiempo de secado inicial Amarillamiento Envejecimiento En la estabilidad de la lata (Fuente: Huntsman, Birtley (anteriormente Rockwood Chemicals), Reino

Unido)

45. Las diferencias de precios entre el estroncio y los secantes de plomo dependen

de los costos de los metales básicos. Sin embargo, dados los bajos niveles de

adición de secantes y su contribución relativamente baja a la estructura general de

costos, el costo de las formulaciones que contienen secantes de estroncio puede

ser comparable a aquellas formulaciones que contienen secantes con plomo.

46. El estroncio se considera generalmente como el mejor secador alternativo al

plomo. Huntsman, que fabrican secantes con estroncio, sugieren que lo siguiente

es un buen punto de partida para el reemplazo de plomo:

1 parte en peso de estroncio = 3 partes en peso de plomo

47. Por lo tanto, si una formulación de pintura contiene 0,45% p / p de plomo basado

en sólidos de resina, entonces el secador de estroncio de reemplazo debe añadirse

a 0,15% p / p de estroncio con base en sólidos de resina. Todas las demás partes

de la formulación, incluyendo el resto del envase de secado, permanecen igual.

48. En cuanto al cálculo de la cantidad de secador de estroncio a añadir, existen

dos posibles escenarios, uno en el que las concentraciones de estroncio y plomo en

los secantes son las mismas, y otra donde son diferentes.

5.2.1 Escenario 1: Los secantes de plomo y estroncio tienen la misma

concentración de metal

49. Por ejemplo, la intención es sustituir el octato de plomo en un 10% por octoato

de estroncio al 10%.

50. En este caso, la cantidad requerida de octoato de estroncio 10% se determina

dividiendo por tres el peso de octoato de plomo 10% en la formulación de pintura.

51. Por lo tanto, si la formulación contiene 60 g de octoato de plomo en un 10%,

debe reemplazarse por 20 g de octoato de estroncio al 10%.




5.2.2 Escenario 2: Los secantes de plomo y estroncio tienen diferentes

concentraciones de metales

52. Pueden darse situaciones en las que los secantes en cuestión se suministran

a diferentes contenidos metálicos, por ejemplo el estroncio al 12% que sustituye al

plomo al 24% en una formulación de pintura.

53. En este caso, se puede utilizar el siguiente cálculo:

1. Porcentaje en peso del secador con plomo presente en la formulación: YL

2. Concentración de metales (%) con plomo en el secador, tal como se

suministra: CL

3. Contenido real de plomo presente en la formulación: YL x CL

4. Nivel objetivo de estroncio requerido en la formulación: (YL x CL) / 3

5. Concentración de metales (%) de estroncio en el secador como se

suministra: CS

6. Porcentaje en peso de secante de estroncio a añadir en la formulación: YS

YS = (YL x CL) / (3 x CS)

54. Por lo tanto, en el caso en que hay un 1% p / p de plomo 24% en la formulación

de pintura, y el requisito es reemplazar con estroncio 12% (teniendo en cuenta que

el nivel de estroncio debería ser 1/3 del plomo) , El cálculo se convierte en:

YS = (1 x 24) / (3 x 12) = 0,66%

55. El porcentaje de estroncio 12% que se añade a la formulación es de 0,66% en

peso.

5.3 Sustitución del plomo por secantes de zirconio

56. Pueden surgir situaciones en las que los secantes con estroncio no están

fácilmente disponibles y puede ser necesario sustituir el plomo por secantes de

zirconio.

57. En comparación con los secantes con plomo, los secantes de zirconio se

consideran:

• Menos tóxico que el plomo. El zirconio fue la primera alternativa identificada

para reemplazar los secantes con plomo

• No es tan eficaz como los secantes con plomo en una base de peso a peso.

Los niveles recomendados de sustitución son:

3 partes de metal de zirconio para reemplazar 4 partes de metal de plomo.




• Los secantes de zirconio no previenen la "pérdida de secado" y puede ser

necesario un secador de calcio adicional o un "secador de alimentación" de

cobalto para mantener los tiempos de secado después del almacenamiento.

Las aminas pueden necesitar ser utilizadas para ayudar a la estabilidad de

almacenamiento en lata, pero esto no es común.

58. Un secador de alimentación de cobalto es una dispersión de hidróxido de cobalto

insoluble en octoato de cobalto generalmente en un disolvente hidrocarbonado tal

como alcohol blanco. Estos materiales se añaden a niveles bajos a la formulación.

El hidróxido de cobalto se disuelve lentamente en el sistema reemplazando así el

secador de cobalto que está siendo adsorbido sobre el pigmento. Por lo tanto, se

pueden mantener los tiempos de secado.

59. La recomendación de punto de partida para la sustitución del plomo por zirconio

es la siguiente: (Sitio web del Grupo OM):

60. 3 partes en peso de zirconio metálico sustituyen 4 partes en peso de metal de

plomo en la formulación.

61. Por lo tanto, si una formulación de pintura contiene 0,40% p / p de plomo, con

base en sólidos de resina, entonces el zirconio de reemplazo debe añadirse a 0,30%

p / p con base en sólidos de resina.

62. NOTA: A diferencia del reemplazo por estroncio, puede ser necesario ajustar el

resto del paquete de secado para mantener el rendimiento, en particular para la

pérdida de calidad del secado.

63. Por lo tanto, la recomendación es considerar el aumento del nivel del secador

de calcio.

64. El secador de calcio se adsorbe preferentemente sobre el pigmento evitando la

adsorción de otros secantes y consecuentemente minimizando la pérdida de

secado. El nivel de calcio se determina mejor por experimento, pero la adición de

un 0,05% extra sobre sólidos de resina se considera un buen punto de partida.

65. Al igual que ocurre con los secantes de estroncio, los secantes de zirconio se

suministran en una gama de contenidos metálicos y los cálculos utilizados en las

secciones anteriores pueden utilizarse para determinar la cantidad de zirconio

requerida para una formulación.

5.3.1 Escenario 1: Los secantes de plomo y zirconio tienen la misma concentración

de metal

66. Por ejemplo, sustituyendo el octoato de plomo 24% por octoato de zirconio al

24%.




67. En este caso, la cantidad requerida de octoato de zirconio al 24% se determina

multiplicando el peso de octoato de plomo 24% en la formulación de pintura por

0,75.

68. Por lo tanto, si la formulación contiene 60 g de octoato de plomo en un 24%,

debe sustituirse por 45 g de octoato de zirconio al 24%.

5.3.2 Escenario 2: Los secantes de plomo y zirconio tienen concentraciones de

metales diferentes

69. Puede haber situaciones en las que los secantes en cuestión se suministran a

diferentes contenidos metálicos, por ejemplo zirconio al 12% que sustituye el plomo

al 24% en una formulación de pintura.

70. En este caso, se puede utilizar el siguiente cálculo:

• Porcentaje en peso de secador de plomo presente en la formulación: YL

• Concentración de metales (%) de plomo en el secador según CL:

• Contenido real de plomo presente en la formulación: YL x CL

• Nivel objetivo de zirconio requerido en la formulación: (YL x CL) / 3

• Concentración de metales (%) de estroncio en el secador como se

suministra: CS

• Porcentaje en peso de secador de zirconio que se añade en la formulación:

YS

YS = (YL x CL) / (3 x CS)

71. Por lo tanto, en el caso en que la formulación de la pintura contiene un 1% p / p

de plomo y el requisito es reemplazar con zirconio al 12% (teniendo en cuenta que

el nivel de estroncio debería ser 0,75 de plomo) El cálculo se convierte en:

YS = (3 x 1 x 24) / (4 x 12) = 1,50%

72. El porcentaje de zirconio al 12% que se añade a la formulación es de 1,50%

5.4 Sustitución del plomo en secantes mixtos o combinados

73. Los secantes a veces se suministran premezclados en las proporciones de metal

requeridas o especificadas por el fabricante de la pintura. Esto ayuda a minimizar

las unidades de mantenimiento de existencias y también hace que la dosificación

de los secantes sea más simple y precisa.

74. Un secador mixto típico puede contener cobalto al 1%, plomo al 10% y calcio al

5% en peso de metal sobre el secador mixto.




75. El reemplazo del plomo en esta formulación de secado mixto por estroncio

requeriría un nivel de estroncio de 3,33% p / p en el secador mixto (una parte en

peso de estroncio reemplaza 3 partes de plomo).

76. El resto del secador permanecerá igual haciendo los niveles de metales: Cobalto

1%, estroncio 3,33%, calcio 5%.

77. El reemplazo del plomo por zirconio requeriría que el nivel de zirconio sea de

7,5% en el secador mixto (3 partes en peso de zirconio reemplaza 4 partes de

plomo). Al mismo tiempo puede ser que el nivel de calcio necesario sea

incrementado y puede llegar a ser 5.5%.

78. Así, este secador mixto tendría los siguientes niveles de metal: cobalto 1%,

zirconio 7,5%, calcio 5,5%.

79. NOTA: El aumento sugerido del nivel de calcio sólo debe considerarse un punto

de partida, el nivel óptimo debe determinarse mediante pruebas prácticas de

laboratorio.

5.5 Evaluación del efecto sobre el secado de un cambio en la formulación seca

80. Es una práctica normal comprobar el efecto sobre el secado de cualquier cambio

en los niveles o tipos de secado.

Debe apreciarse, sin embargo, que cuando se añaden secantes a una pintura,

necesitan tiempo para equilibrarse. Si los tiempos de secado se evalúan después

de sólo unas pocas horas, aparecerán mucho tiempo en comparación con la pintura

que es decir 1 día o 1 semana de edad.

81. Por lo tanto, es importante evaluar cualquier cambio en los ensayos paralelos

en los que las combinaciones de secado antiguo y nuevo han estado en la pintura

durante el mismo período de tiempo, de lo contrario los resultados serán engañosos.

En la práctica, la comprobación de los tiempos de secado 24 horas después de que

los secantes se han añadido a la pintura es generalmente suficientemente precisa.

82. No se prevé que la sustitución del plomo por estroncio suponga dificultades

adicionales a la posible optimización del nivel de secado.

83. En el caso de la sustitución por zirconio, sería razonable tratar el nivel de

sustitución sugerido como punto de partida y optimizar si es necesario para el

secado. La comprobación del rendimiento después del almacenamiento confirmaría

si se necesitaba un secador de calcio adicional para evitar la pérdida de sequedad.




6 RESUMEN Y CONCLUSIONES

84. La sustitución de secantes de plomo en pinturas alquídicas a base de

disolventes por secantes de estroncio o zirconio sin comprometer el rendimiento es

técnicamente factible.

85. El reemplazo por estroncio se lleva a cabo reemplazando 3 partes de metal de

plomo por una parte de estroncio metálico en peso en la formulación. Aparte de la

posibilidad de algún trabajo de optimización, no se anticiparían otros cambios al

paquete más seco o a la formulación en su conjunto.

86. El reemplazo por zirconio se lleva a cabo reemplazando 4 partes del plomo por

3 partes del metal de zirconio en peso en la formulación. Además de la optimización

del nivel de zirconio, puede ser necesario aumentar el nivel de secador de calcio en

la formulación para compensar la pérdida potencial de seco. Aparte de esto, es

probable que no se necesiten otros cambios en la formulación.

87. La viabilidad de cualquier cambio debe confirmarse realizando tiempos de

secado prácticos después de al menos 24 horas después de que los secantes se

hayan añadido a la pintura.

88. En el caso de la sustitución por zirconio, el rendimiento de secado también debe

evaluarse después de un período de almacenamiento prolongado de 1 y 3 meses

para comprobar la pérdida de sequedad. Los ajustes del nivel de calcio, la

incorporación de un secador de alimentación de cobalto o la adición de más secador

de cobalto inicialmente puede ser necesario para compensar cualquier pérdida de

seco que se produce.

89. NOTA: Se ha utilizado Litharge (óxido de plomo) como catalizador a niveles de

aproximadamente 0,5% en peso en la fabricación de resinas alquídicas. En la gran

mayoría de los casos, tal vez todos - el litharge ha sido sustituido por catalizadores

de esterificación menos tóxicos y más eficientes, como el litio.

90. Este factor contribuye potencialmente a los niveles totales de plomo en las

pinturas alquídicas y se recomienda que los fabricantes de pintura confirmen si el

plomo se utiliza como catalizador con sus proveedores de resinas.




7 RAW MATERIAL MANUFACTURERS

91. A continuación figura una lista no exhaustiva de los fabricantes:

Dura Chemical Corporation Ltd

Wakefield House

11 Shri Shivsagar Ram Gulam Marg, Ballard Estate,

Mumbai 400 001.

Tel: +91 22 22650861

Fax: +91 22 22617352

Maldeep catalysts pvt India

Mr. P.N. Patel

Harikunj, SVP Road No.3, Surat - 395 003, Gujarat, India

Tel: +(91)-(261)-2278333

Fax: +(91)-(261)-2278441

Mobile: +(91)-9879529546

Email: [email protected], Email : [email protected]

Matrix Universal India

43/2 Satara Road

Usamanpura behind Railway lines

Aurangabad 431005 (M.S.) India

Tel: +91 9765 486 789

Tel: +91 8551 980 888

PAU THAI INDUSTRIAL (THAILAND) COMPANY LTD

2F., No.301, Songjiang Rd., Zhongshan District,

Taipei City 104,

Taiwan TEL:886-2-25053841

FAX:886-2-25163715

Safinah Ltd

21A Bridge St

Morpeth NE61 1NT England

Tel: +44(0)1670519900

Fax: 44(0)1670519911

ENISO9001:2008

Compliant

Sustitución de secantes de plomo en pinturas … · El plomo en la pintura es una fuente...

Documents

Transcript of Sustitución de secantes de plomo en pinturas … · El plomo en la pintura es una fuente...