Alternativa a los túneles convencionales de desengrase y fosfatado

Es de sobra conocido por todos los técnicos que los metales ferrosos y no ferrosos manufacturados al término del ciclo productivo se encuentran cubiertos de una notable cantidad de contaminantes que pueden ser de naturaleza orgánica o de naturaleza inorgánica. Estos contaminantes deben ser eliminados de la superficie antes de proceder a su pintado. Pero para esta operación debe ser efectuada de forma que se prepare adecuadamente la superficie a ser pintada

Los mejores resultados se han obtenido cuando aparte de retirarse los contaminantes, se realiza una conversión químicamente en la superficie para aumentar su resistencia a la corrosión, así como la adherencia del ciclo completo de pintura.

Actualmente se dispone de numerosos procesos para efectuar el pretratamiento de las superficies metálicas. Estas pueden ser clasificadas como siguen:

a.1. Desengrases alcalinos. Alejan los contaminantes por saponificación o por saponificación / emulsión.

B) Procesos de desengrasase y conversión químicamente del soporte mediante una fosfatación

b.1. Fosfatación acuosa Tras alejar los contaminantes presentes en la superficie, la convierte mediante sales inorgánicas que llevan a la formación de cristales fosfáticos. Se dispone en la actualidad de muchos procesos que van del simple desengrasado / fosfatado de cinc. En estos el número de zonas de tratamiento es muy variable de 2 a 7 etapas.

Estos procesos se basan en convertir el soporte depositando sobre él un fosfato orgánico en vez de una sal inorgánica. Se puede distinguir en:

A este tipo de desengrase-fosfatado se le conoce por ECOPHOR y es sobre este sistema sobre el que se va a hablar en este artículo.

Este proceso de fosfatación orgánica se diferencia de los otros por el hecho de que el desengrasado y el fosfatado ocurren en una sola operación mono-estadio y a temperatura ambiente. El sistema funciona gracias a un agente utilizado en el proceso y que es un polifosfato particular orgánico, que gracias a sus características lipofílas permite obtener casi simultáneamente el desengrase y el fosfatado de la superficie inicialmente contaminadas de aceite y grasas. Así resultan protegidas las superficies metálicas al final del tratamiento, con una fina capa de fosfatos mixtos de hierro y cinc, revestidas de un film polimérico.

A diferencia de los procesos de fosfatación acuosos, el ECOPHOR funciona en fase prácticamente anhídrida, siendo el polifosfato al que antes aludíamos, disuelto en una mezcla adecuada de disolventes orgánicos. Si bien el ECOPHOR se realiza en una sola etapa, para comprender mejor cuanto sucede sobre las piezas a tratar, se pueden identificar 5 distintas fases como se expone a continuación.

1- Aspersión de las piezas a tratar en el baño conteniendo el polifosfatos orgánico.

2- Alejamiento por parte de los disolventes de los contaminantes grasos y oleosos presentes en la superficie del metal.

4- Ataque al metal e inicio de la formación sobre la superficie del mismo, de la capa cristalina de fosfatos mixtos.

5- Escurrido y secado de las piezas , evaporación de los disolventes y completado de la reacción.

b) La fase 5 requiere un tiempo variable de 8 a 10 minutos. Según la temperatura de secado que estará entre los 150º y 170º C así como la forma y dimensiones de las piezas.

La fase de absorción de la grasa y del aceite es la más delicada del proceso y es de fundamental importancia para la conservación del baño de polifosfato por tiempo indefinido. Este polifosfato orgánico debe estar realmente es grado de absorber los aceites de laminación sin saturarse, pues imposibilitan la formación de cristales de fosfatación y consecuentemente, la adhesión del producto de acabado sobre pieza.

Estamos en disposición de decir que el polifosfato del ECOPHOR puede tratar eficazmente y por tiempo ilimitado, piezas metálicas que contengan hasta 1,5 gr/m² de aceite y grasas de laminación. Esta cantidad es cerca de 5 veces superior a la cantidad de aceite que normalmente llevan las piezas, lo cual confiere una notable seguridad de utilización (también en las instalaciones de pequeñas dimensiones).

Por otra parte, vale la pena subrayar que, para que el polifosfato tenga vida ilimitada debe estar en condiciones de absorber una cantidad de aceites aproximada de 1,2 % de su peso (el Polifosfato del ECOPHOR absorbe alrededor de un 6% de aceite en relación a su peso).

Esto explica porqué en los sistemas normales mono estadios de desengrase-fosfatación, que tiene la capacidad de absorber aceite entre el 0,5 y el 1 % de su peso, no son permanentes y requieren periódicamente la sustitución con producto virgen. De esto se puede deducir además que aumentando el peso del liquido en la cuba de ECOPHOR se confiere al sistema la posibilidad de soportar cualquier exceso de aceite debido a la introducción por largo periodo de piezas que contengan una cantidad de aceite excepcional superior a la normal (50 o 100 veces superior). Con el uso de los modelos matemático oportunos se es posible elaborar una tabla que tengamos en cuenta los apropiado niveles de seguridad.

La tabla que se expone a continuación tiene un coeficiente de seguridad de 50 sobre 20 días laborables, o sea, contempla el tratar durante 20 días de trabajo piezas que presentan un nivel de contaminación 50 veces superior a lo normal. Está basado en la experiencias actual.

El pretratamiento en frío de las superficies metálicas mediante la fosfatación orgánica requiere seguramente una instalación mucho más sencilla y simple que las prevista para la fosfatación tradicional, pero en todo caso, sustancialmente diferente. La simplicidad de este proceso permite utilizar instalaciones de aplicación por inmersión extraordinariamente económicas, en un reducido espacio y con un alto potencial productivo. El hecho de que, el ECOPHOR requiera una sola operación y a temperatura ambiente, reduce el problema de instalación al estudio de un sistema de aspersión dimensionado en función a las medidas de las piezas y la velocidad dela cadena.

Con el proceso de ECOPHOR pueden ser tratados los siguientes sustratos: acero, fundición, aluminio y la mayor parte de sus aleaciones ligeras, plancha electrozincada, galvanizada etc. Las aleaciones e aluminio que contengan gran cantidad de silicio pueden dar problemas de adherencia, por lo que es aconsejable hacer ensayos sobre el sistema completo de pretratamiento/ pintura.

Fondos y esmaltes nitrocelulósicos

Fondos y esmaltes vinílicos

Fondos y esmaltes clorocauchos o caucho ciclado

Fondos y esmaltes alquídicos de secado rápido

Fondos y esmaltes epoxídicos bicomponentes

Fondos y esmaltes alquídicos / MELAMÍNICOS

Fondos y esmaltes alquílico al horno

Fondos y esmaltes hidrosolubles al aire y al horno

Polvo epoxídico

Polvos epoxi poliéster

Polvos acrílicos

Polvos poliamídicos

Podríamos considerar como excepcional la catafóresis, anafóresis y galvanizados.

El anclaje del acabado a la pieza es muy importante debido a la especial polaridad del film polimérico, por esta razón, las piezas tratadas y pintadas pasan sin problemas los ensayos de rayas cruzadas, de embutición etc. El hecho de que el film polimérico depositado en la pieza sea continuo (sin poros) le da, a ésta sin pintar, una resistencia a la corrosión de 12 meses en interiores y de 3 a 4 semana en el exterior. La resistencia del tratamiento con ECOPHOR + pintura dependerá en gran medida del tipo de recubrimiento utilizado.

Estas propiedades contrastan con las de los fosfatantes inorgánicos que son más frágiles al impacto y porosos por tanto necesitan de un pintado polimérico inmediato.

Como hemos explicado anteriormente, el dimensionado de las instalaciones de ECOPHOR se regirá por las variables siguientes:

- velocidad máxima del transportador, en función de que las piezas tenga una aspersión mínima de un minuto.

De tal manera que la zona de aspersión será fabricada en acero inoxidable, con unas dimensiones según se observan en el croquis. Todos los cálculos deben efectuarse considerando que la duración del proceso es de 60 segundos y que el tiempo de goteo varia entre los 30 a 60 segundos.

Para mantener limpia la solución polifosfática, la cuba debe ir provista de una bomba de rotor de acero inoxidable que permita la circulación del liquido depurándolo de las impurezas en suspensión. La capacidad de la bomba debe ser tal que pueda filtrar el líquido de la cuba al menos dos veces durante el funcionamiento de la instalación.

El filtro puede ser de tipo de bolsa de tejido especial (polipropileno) y de fácil sustitución periódica. El secado de las piezas tratadas con el sistema ECOPHOR se efectuará a temperatura de entre 160 a 180º C en 5 a 10 minutos. La zona de secado de la línea será construida como cualquier horno de secado de humedades. Esta zona va canalizada y provista de un aspirador helicoidal que efectúa la extracción de los vapores de disolventes.

El proceso de ECOPHOR comporta costes totales muy bajos comparándolos con los procesos convencionales.

1.- Este proceso tiene gastos financieros bajos, debido a que el capital invertido es la instalación es inferior al requerido en otros sistemas de pretratamiento y también a que el número de años de amortización es superior al de otros sistemas por la menor senectud (obsolencia técnica) de la instalación.

2.- Los gastos de ubicación de la instalación son muy inferiores a la de otros sistemas alternativos, gracias al reducido tiempo de tratamiento.

3.- No hay gastos de instalación de tratamiento de aguas ni de depuración de aguas residuales.

4.- Los costos de calefacción se reducen considerablemente al no ser necesario calentar el baño por lo que la ausencia de estos costes hacen considerablemente mas económico este sistema frente a los demás en caliente.

5.- El coste de mano de obra es inferior debido a la fácil manipulación de la instalación y a no requerir personal técnico para las operaciones de control del baño, pues éste se hará por DNI sin cargo para el usuario.

El ECOPHOR no es una tecnología milagrosa que pretenda sustituir a todos los tipos de proceso de pretratamiento de los metales. Sin embargo, esta tecnología es indudablemente competitiva desde el punto de vista económico y ha alcanzado un buen nivel de difusión en los mercados europeos. El suceso industrial del ECOPHOR se debe a su simplicidad, buenas características de resistencia química, ausencia de energía térmica y ausencia de problemas de depuración de aguas.

Es de suponer que en los tiempos actuales, los altos costos energéticos llevarán cada vez mas a la industria a utilizar procesos que comporten baja demanda energética, con lo que se prevé un mayor desarrollo del ECOPHOR en el curso de los años próximos.