Posibilidades y ventajas para el endurecimiento de revestimientos
Introducción técnica a cargo de David Helsby, presidente de RadTech Europe
Los experimentos con haces de electrones se remontan a 1920 en EE.UU., pero los primeros intentos de tratar barnices mediante el método de secado por haz de electrones no llegaron hasta el año 1960. En esencia, este método consiste en un haz de electrones que induce el entrecruzamiento (cross-linking) en un revestimiento aplicado, lo que en realidad implica la polimerización de radicales, tal y como se conoce en química orgánica. El entrecruzamiento solo puede producirse si el barniz contiene dobles enlaces, por ejemplo en forma de de grupos de etileno, propileno, vinilo o acrilato. En concreto, el acrilato se usa mucho debido a sus propiedades.
Aceleramiento de electrones en un campo eléctrico
Los electrones se generan transmitiendo una corriente eléctrica a través de un filamento de tungsteno y a continuación se aceleran en un campo eléctrico. El proceso se lleva a cabo en un sistema de vacío, cerrado mediante una ventana de lámina de aluminio que es permeable a los electrones. Esta técnica suele prestarse más para productos planos, aunque la gama de electrones también permite manejar productos con una cierta altura.
A continuación, el producto con el revestimiento o la tinta aplicada se coloca debajo de la ventana de titanio para ser expuesto al haz de electrones. Se necesita una atmósfera inerte porque la presencia de oxígeno provoca la aparición de diversos enlaces reactivos no deseados en el revestimiento. Suele usarse nitrógeno con una pureza de al menos el 99,98%, o un contenido de oxígeno de menos de 200 ppm.
Dosis y densidad energética
El método de secado por haz de electrones tiene dos variables principales: la dosis y la densidad energética de los electrones. La dosis, que se refiere a la cantidad de electrones que se proyectan contra el revestimiento, depende de la temperatura del filamento, o de la intensidad de corriente y/o la tensión. La dosis determina la velocidad del entrecruzamiento, o el grado de entrecruzamiento que se puede obtener combinado con una velocidad de avance determinada.
El campo eléctrico de alta tensión que se aplica determina la energía de los electrones y, por lo tanto, su profundidad de penetración en la tinta o el revestimiento por secar. En el caso de revestimientos y tintas, una tensión de entre 70 y 300 kV suele ser suficiente, que proporciona una profundidad de penetración de unos 15 µm y 500 µm, respectivamente, si bien eso depende de la densidad del material del revestimiento. Es importante ajustar la tensión adecuadamente, ya que si esta es demasiado baja, el revestimiento no se seca a la profundidad completa, y si la tensión es demasiado elevada, el efecto sobre el soporte puede resultar excesivo, con lo que, aparte de consumirse energía de forma innecesaria, puede provocar decoloración.
Consumo energético reducido y menos mermas
El secado por haz de electrones presenta ventajas considerables en comparación con las pinturas húmedas y los revestimientos en polvo. En primer lugar, esta técnica permite evitar completamente la presencia de disolventes orgánicos y de otros tipos, lo que elimina las emisiones de CO2 y permite ofrecer un método más respetuoso con el medio ambiente. Para poder usar los materiales para procesos de revestimiento, solo se añaden, como disolventes, polietilenglicoles (PEG) y acrilatos de propilenglicol (PGA) con un peso molecular bajo, u otros compuestos multifuncionales.
Otra ventaja es el poco consumo energético. Si se tiene en cuenta el enfriamiento en los cálculos, las diferencias son enormes; y las emisiones de CO2 son varias veces más bajas.
Además, con el secado por haz de electrones, las reacciones de entrecruzamiento son rápidas y completas. Otras ventajas son la resistencia al rayado, la resistencia química y la inalterabilidad del color de los revestimientos obtenidos.
Superación de las barreras iniciales para la adopción del secado por haz de electrones
Uno de los principales obstáculos para la aceptación de este método es el coste inicial que suponen la cámara de vacío, la fuente de alimentación de alta tensión y la necesidad de crear una atmósfera inerte. En el futuro, la necesidad de reducir el consumo energético, las aguas y los gases residuales será cada vez más apremiante, por lo que el uso de esta técnica, gracias a las propiedades sin igual de los revestimientos obtenidos y a sus ventajas medioambientales, cobrará mayor importancia. Las cosas están cambiando, y una de las prioridades principales de RadTech Europe es difundir la calidad y el valor añadido del secado por haz de electrones en la industria. Una de las plataformas para conseguirlo es el congreso bienal de RadTech Europe, que, acompañado de una feria de muestras, se celebra este año del 15 al 17 de octubre en la ciudad suiza de Basilea.
