Evolución de las resinas en la pintura automotriz

La industria de la pintura de uso automotriz ha tenido diversos cambios a través del tiempo en sus materiales y procedimientos de aplicación. En parte, este cambio ha dependido de los esfuerzos por proteger al medio ambiente y la seguridad de los trabajadores. 

Anteriormente se usaban sistemas de pintura a base de disolventes, los cuales emiten materiales volátiles y por presión de legislaciones medio ambientales se desarrollaron otros sistemas como las pinturas a base de agua. En el proceso de aplicación se crearon sistemas de deposición electrostática, los cuales son menos contaminantes, permite reutilizar la pintura no adherida en el automóvil y brindan una mayor facilidad en aplicación.

Electrodeposición en la aplicación de pintura automotriz

La electrodeposición es un proceso electroquímico que permite la formación de depósitos sólidos en la superficie de materiales conductores. [1] Dependiendo de la polaridad de carga, la electrodeposición puede ser anódica o catódica.

En la electrodeposición catódica, las partículas de pintura cargadas positivamente son atraídas hacia las partes del automóvil cargadas negativamente. Algunas ventajas del proceso de deposición es que no afecta el tratamiento inorgánico previo o la naturaleza química de las resinas y no disuelve el hierro, zinc o aluminio. La electrodeposición catódica ha reemplazado a la aniónica por presentar significativas ventajas comparativas, como son [2]:

• Espesor de película más uniforme, debido a una distribución homogénea de las líneas de campo eléctrico.
• Mejor capacidad anticorrosiva.
• Menor consumo de energía eléctrica.
• Las pinturas electroquímicas son dispersiones acuosas compuestas por resinas, pigmentos, aditivos y algunos disolventes. El tipo de resina a utilizar en la electrodeposición varía de acuerdo con la aplicación a la que será destinada. [3]

Las resinas termoendurecibles más utilizadas en las pinturas para el sector automotriz, incluyen al tipo poliéster, híbridos epoxi-poliéster, epoxi, acrílico y poliuretano, que son más estables al calor en comparación con los termoplásticos. 

Desarrollo y evolución de las resinas utilizadas en la pintura automotriz

Una de las resinas más conocidas en los recubrimientos son los poliésteres, los cuales se utilizan en casi todas las capas de electrodeposición catódica. En el 2015 el poliéster representó el 32.3% del volumen global de recubrimientos en polvo, ya que brinda muy buenas propiedades mecánicas, alta resistencia a la intemperie y a la radiación UV. [4]

Otras de las resinas usadas son las resinas epóxicas y se pueden encontrar en sistemas de dos componentes (resina epóxica/poliamida), los cuales han presentado buenos resultados desde 1950. Sin embargo, por las necesidades que se van generando en el mercado, este sistema ha ido evolucionando.

Alguno de estos cambios ha sido el uso de productos de imprimación carboxi-epoxi, estos son denominados polvos híbridos debido a que los poliésteres ácidos se combinan con resinas epoxi. El grupo carboxilo reacciona con el grupo epoxi durante la reticulación térmica. [5]

Incorporación del PET reciclado en la resina poliéster

Por otro lado, se ha realizado esfuerzos para aumentar el valor ecológico de la resina poliéster mediante el uso de PET reciclado, el cual es un polímero que puede degradarse químicamente mediante ataque de un grupo nucleófilo en presencia de un catalizador, ocasionando la ruptura de la cadena polimérica en unidades de menor masa molecular. [6]

Los procesos como hidrólisis, glucólisis, metanolisis, aminólisis, degradación o craqueo permiten recuperar las materias primas del PET, ácido tereftálico y etilenglicol u oligómero. La obtención de estas materias primas permite la preparación de resinas poliéster a partir de PET reciclado. Esta técnica involucra generalmente la transesterificación de PET con glicoles de peso molecular variable y ácidos carboxílicos, así como ésteres de pentaeritritol y ácidos grasos. [7]

Dentro de los esfuerzos ecológicos se ha buscado el uso de resinas a base de plantas, lo cual ha representado un gran reto para cumplir con las mismas propiedades que proporciona una resina sintética. Aun así, ciertas investigaciones no cierran las puertas para la elaboración de este tipo de resinas. [8]

Nuevos compuestos mejoran las propiedades de la resina poliéster

Dado que los poliésteres proporcionan una mejor dureza, adhesión, flexibilidad y resistencia al impacto se ha tratado de adicionar otras propiedades mediante la incorporación de funcionalidad de otros monómeros en la estructura principal del poliéster como el caso de los acrílicos los cuales proporciona una mayor protección a la intemperie. [9] Otros de los compuestos que se han tratado de utilizar para mejorar las propiedades de la resina son silanos con el fin de aumentar la resistencia al rayado. [10]

En aplicaciones mas innovadoras se ha tratado de generar revestimientos reflectantes con resinas poliéster usando partículas de pigmento reflectantes, las cuales aseguran una menor absorción del calor proveniente de la radiación infrarroja. [11]

El mercado global de pinturas automotrices se estima en USD 8.46 mil millones en 2017 y se proyecta que alcance USD 10.65 mil millones para el año 2025. Se espera que los revestimientos en aplicaciones OEM (Original equipment manufacturer) para automóviles sean más amables con el medio ambiente y sobre todo a precios rentables. Algunos de los principales fabricantes de recubrimientos son PPG Industries, AkzoNobel, Sherwin Williams, RPM International Inc., Valspar, BASF Automotive Refinish y Axalta Powder Coating Systems y se espera que conserven su posición, por lo menos hasta 2026. [12] Por lo tanto se estima un crecimiento gradual en uso de resina poliéster acompañado de sus mejoras en la industria automotriz y quienes presenten valores agregados más atractivos al mercado serán los que tengan mayor presencia en ella.

*M.C. Antelmo Rodolfo Yasser Ruíz Martínez, Colaborador del Departamento de Materiales Avanzados del CIQA.

REFERENCIAS

[1]       A. Pasa y M. Munford. (2005). Electrodeposition. Brazil: Universidade Federal de Santa Catarina.

[2]       Hans Joachim Streitberger. (2008). Automotive Paints and Coatings. Münster: WILEY-VCH.

[3]       T. Brock. (2015). Electrodeposition Coatings – the perfect symbiosis of water/electro/paint chemistry. Chemik, vol. 69, no.7, 383-388.

[4]       G. V. Research. (2016). powder-coatings-market-analysis.

https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/powder-coatings-market-analysis.

[5]       Hans Joachim Streitberger. (2008). Automotive Paints and Coatings. Münster: WILEY-VCH.

[6]       S. R. Leal. (2011). PET reciclado y su aplicación en la síntesis de resinas poliéster. Monterrey: Universidad Autónoma de Nuevo León.

[7]      Sánchez Anguiano. (2004). Reciclado de PET. Saltillo: CIQA.

[8]       J. J. Moon, S. C. Ma y Y. S. Cho. (10 July 2017). Paint composition containing a plant-derived polyester resin and an acrylic polyol resin for painting automobile parts. Korea. Patente: KR 2017078955,.

[9]       A. B. Shivarkar, D. V. Gaykar y R. K. Jain. (2015). Study of performance properties of itaconic acid based acrylic-modified polyester for industrial baking finishes. Progress in Organic Coatings, 89, 75-81. 2019.

[10]     S. Frings. (1999). Organic-Inorganic Hybrid Coatings based on polyester resins and in situ formed silica, Eindhoven: Universiteit Eindhoven.

[11]     L. Decker. (16 junio 2015).Solar reflective coatings and coating systems. USA. Patente: US 9,056,988 B2.

[12]     Transparency market research. (Enero 2018). Waterborne Coatings Market - Global Industry Analysis, Size, Share, Volume, Growth, Trends, and Forecast 2017 – 2026. Transparency market research, p. 170.