Presentación en Buenos Aires 2007

1. Barnizado de la Madera
Juan A. Gabaldón
Lic. CC Químicas
jagabaldon@gmail.com

2. Introducción
• La madera se caracteriza:
1) Es un Material Natural y Orgánico.
2) Es un Material Anisótropo.
3) Es un Material Poroso.
4) Es un Material Higroscópico.
5) Composición Química Compleja
(Celulosa, Lignina, Extractivos)

3. Introducción
Industria de la Madera – Sectores
1) Mueble: Doméstico, Oficina, comercial.
2) Flat Stock: Paneles, Parquet, embalaje
Plano, etc.
3) Carpintería: Marcos de ventana,
puertas, vigas, vallas, etc.

4. Introducción
Por el riesgo a que esta sometida la madera
Exterior: Expuesta a variaciones de humedad,
ataque biológico y radiación UV.
Interior: Menores riesgos, pero rayado, desgaste,
agentes domésticos, etc.

5. Introducción
Penetración: Necesaria para Adhesión y
Protección; La penetración va a depender de la
tensión superficial de la mojabilidad e inversamente
proporcional a la viscosidad.
1/2
L = (γg cos θ r t / 2 µ)
Debido a la mayor absorción del disolvente por los
microporos la viscosidad aumenta al ir penetrando,
hasta que cesa la penetración.

6. Introducción
Adhesión: Va a depender de la Tensión superficial de
la madera (zonas, extractivos, etc.).
Penetración en la madera.
Tensión Higroscópica por Absorción de Humedad,
debida a diferencias de dilatación. (Adhesión Húmeda).
Rugosidad Madera.
Progresivo endurecimiento del barniz, que disminuye la
adhesión.
Posibilidad de formar enlaces.

7. Introducción
Promoción de la Adhesión:
Tratamiento de la madera (Plasma, Ionización).
Lijado de la madera.
Incorporación de Promotores de Adhesión (Plastificantes
y/o grupos polares).
Reducir Absorción de humedad (reticulando el polímero
o con grupos hidrófobos). (Adhesión en Húmedo).
Grupos reactivos con la celulosa (NCO, epoxi).

8. Introducción
Control de Humedad en la Madera:
• Transporte de agua líquida, a través del recubrimiento,
hasta la madera (Absorción de agua).
• Transporte de vapor de agua, a través del recubrimiento,
hasta la madera (Absorción de vapor de agua).
• Transporte de vapor de agua, a través del recubrimiento,
desde la madera (Desorción de vapor de agua )

9. Introducción
El transporte a través del recubrimiento incluye:
• Absorción en la superficie del film.
• Solubilización en la matriz polimérica
• Difusión a través de la matriz, debido al gradiente de
concentración.
• Desorción del film en la región interfacial entre el film y
el sustrato de madera.
• La velocidad de Permeación P = D S (Difusión y
Solubilidad).

10. Introducción
Barnices como protectores de Humedad:
La protección aportada por un acabado en la exclusión de
humedad de la madera, depende de un gran número de
factores. Entre los que están espesor de film (el
coeficiente de difusión es inversamente proporcional al
espesor), defectos y huecos en el film, tipo de pigmento,
composición química del aceite o polímero, relación
pigmento vehículo (PVC), gradiente de presión de vapor
a través del film y duración de la exposición (cuanto más
larga, menos efectiva será la protección). El grado de
protección también dependerá de la clase de exposición

11. Introducción
Barnices y Protección de Humedad (II):
Las pinturas porosas, tales como los látex, las pinturas
mates o “respirables” en medio disolvente y con
concentraciones de pigmento en volumen superiores el
40-45% proporcionan poca protección contra la
humedad. Estas pinturas permiten una rápida entrada
de vapor de agua y de agua procedente del rocío o de la
lluvia. En el caso del Latex, además de ser porosos los
acabados contienen tensoactivos, que incrementan la
absorción de agua tanto en la pintura como en la
madera, especialmente al poco tiempo de ser aplicados.
Con el tiempo dichos tensoactivos van siendo extraídos
y mejora algo la impermeabilidad.

12. Introducción
Fotodegradación Madera: Producida por radiación UV.
Al principio variación de color (agrisamiento, amarilleo).
Perdida de lignina (sensible a 340-400 nm) y delaminación
superficial, rotura, mayor rugosidad, debido al desgaste
diferencial entre madera primaveral y estival.

13. Introducción
Protección frente a fotodegradación:
• Estabilización de la superficie de la madera con aditivos
que atrapen radicales, como antioxidantes. Aunque en la
madera extractivos fenólicos pueden jugar ese papel.
• Adición de absorbentes UV al barniz .
Adición de un HALS en la imprimación.
Utilización de productos pigmentados que impidan que
la radiación UV alcance la madera.

14. LASURES
Se trata de proteger la madera con un recubrimiento, pero
manteniendo lo mejor posible su aspecto natural.
“ LASUR: Producto Líquido que produce una película
transparente o semi transparente, empleado para la
decoración y protección contra la intemperie y que
permite un fácil mantenimiento. Estos productos pueden
contener biocida(s) para proteger la película y/o la
interfase de madera contra el enmohecimiento o la
formación de Hongos”

15. LASURES
Lasures Impregnantes de espesor inferior a 5µ y entre el
15-20% de sólidos.
Lasures de Capa gruesa con sólidos hasta el 40%.
Lasures muy impregnantes y formadores de película, con
aplicaciones de hasta 150 grs/m2.
Además pueden contener pigmentos (ox. de Fe, transparentes),
fungicidas, absorbentes UV, repelentes de humedad, etc.

16. Lasures al Disolvente
Son los más antiguos, están basados en aceites secantes
o semisecantes y Alcídicas de secado oxidativo. En
ambos casos el secado es por oxidación reticulando a
través de los dobles enlaces y mediante la adición de
unos secantes.
Hoy en día tienen más interés las Alcídicas secantes,
para la obtención de las cuales los aceites más
empleados son: Linaza, Soja, Tung, Cártamo y Ricino
deshidratado (más secante que el de ricino).

17. Resinas Alcídicas
Se obtienen por reacción de un polialcohol, poliácido y
ácidos grasos (aceites después de la alcoholisis).
Se clasifican por su contenido en aceite en:
Cortas: Menos de un 45% en aceite.
Medias: Entre un 45-60% en aceite.
Largas: Más de un 60% en aceite.

18. Resinas Alcídicas
La longitud de aceite determina su solubilidad y polaridad
(a más aceite menor polaridad), velocidad de secado,
dureza, amarilleo, brochabilidad y extensibilidad.
Se pueden modificar, así con colofonia, se obtienen
resinas más duras, mejor secado, brillo y adherencia
pero mayor amarilleo.
Reaccionando con diisocianatos se obtienen Alcídicas
Uretanadas, mayor dureza y secado, mejores
resistencias abrasión y Químicas. Amarilleo dependerá
del tipo de Isocianato.

19. SECANTES
Catalizan la reacción oxidativa.
Primarios: Secado Superficial Co,Mn, V, Ce y Fe
Secundarios:
Profundidad: Incrementan actividad de primarios, Pb,
Zr, Al, Nd, Bi, Ba y Sr.
Auxiliares: Secado en profundidad y estabilizan a
primarios, Ca, K, Li y Zn
Secundarios más utilizados Zr, Ca, Ba y Zn

20. Secantes
Además de combinaciones sinérgicas de secantes, hay
acelerantes para los secantes, como 2,2-Bipiridina y
1,10-Fenantrolina. Funcionan como quelantes que
acomplejan a los secantes primarios, evitando su
absorción por los pigmentos o su hidrólisis en medio
acuoso.
Agentes Antipiel MEKO o Hidroquinona, para evitar
oxidación superficial en envase.

21. Autooxidación
• Periodo de Inducción.
• Iniciación. R – H + X* = R* + X – H
• Formación de Hidroperóxidos. R* + O2 = R – O – O *
• R – O – O* + R – H = R* + R – O –O – H
• Descomposición de Hidroperóxidos en radicales libres.
• R – O – O – H = R – O * + * O – H
• Reticulación: R* + R – O * = R – O – R
• Reacciones Colaterales

22. Lasures al Agua
Por su naturaleza emulsiones o dispersiones.
Emulsiones de alcídicas
Dispersiones Acrílicas, Vinílicas, Poliuretano.
Más “respirables”, no fragilizan con el tiempo, menor
amarilleo.
Menor penetración.

23. Defectos en Barniz Exterior
Ampollamiento (Blistering).
Pelado y Cuarteo (Cracking).
Caleo.
Decoloración. (UV, Hongos, Extractivos, Manchas)

24. Industria del Mueble
(Barnizado)
En Europa es el 15% del total de la industria de Pinturas y Barnices.
El primer pais es Italia (27%), Alemania (21%) España+Portugal (16%)
Escandinavia (125).
Tecnología: Productos al Disolvente 75%
Productos al Agua 15%
Curado Por Radiación 10%
Tipos de Sistema: Poliuretano (PUR) 33%
NC 20%
Catalizables al Ácido (AC) 12%
Agua 15%
Sistemas UV 10%
Poliester Insaturado 8%
Otros 2%

25. Industria del Mueble
Sectores de Utilización:
Mueble 60%
Carpintería 19%
DIY 11%
Barnizado de Paneles 10%

26. Barnizado Mueble de Estilo
Blanqueo de la Chapa
Cola Fijadora
Teñido
Fijado del Tinte
Tapaporos
Fondo lijable
Patinas y/o Glaseadores
Acabado
Otros efectos: Chorreado de arena, etc.
Mucha mano de obra, en general acabados muy cubrientes y de alto
brillo en series pequeñas.

27. Barnizado Mueble Moderno
Alimentador automático.
Lijado (Calibrado)
Tintadora a Rodillo
Secado del Tinte.
Espatuladora
Secado UV
Rodillo Reverse (aplicación de fondo)
Secado UV
Lijadora automática
Máquina de Cortina (Acabado)
Túnel de secado aire caliente.
Apilado automático.
Proceso rápido y tecnificado

28. Características de los Barnices para
Mueble
Características de Protección:
Frente a decoloración y amarillamiento.
Resistencia a agentes Domésticos.
“ a Disolventes.
Adhesión.
Resistencia a cambios de temperatura (Cold-check).
Resistencia al rayado (marring, scratch).
Las propiedades de protección dependerán también del uso al que
vayan a ser sometidos.

29. Características de los Barnices
Propiedades estéticas:
Textura: Poro abierto, poro cerrado, soft-feel, etc.
Tacto: Suavidad, sedosidad, etc.
Nivelación: Aspecto liso, no piel de naranja u otros defectos
superficiales, matizado uniforme.
Color: o transparencia, avivado de la madera.
Brillo.

30. Elección del Barniz
Características del Soporte: Porosidad, extractivos, humedad, forma
de la superficie (plana, curva, vertical, etc.).
Medios de Aplicación y Secado: Aplicación a Pistola, rodillo, cortina,
secado por calor, IR, UV, tiempos de secado, etc. Lijado (manual, a
máquina).
Características del Barniz: Color (Transparencia), brillo, cualidades
de adherencia y resistencia a los fines que se buscan. Acabado a
poro abierto o cerrado, etc.
Consideraciones Medio Ambientales: Utilización de disolventes,
eliminación de los mismos, gestión de residuos, no utilización de
tóxicos, etc.

31. Propiedades Generales de los Barnices
Ligantes:(Polímeros, Oligómeros), Termoplásticos o
Termoestables. Mw, Tg, Solubilidad (Miscibilidad),
Ecuación WLF.
Viscosidad en función del disolvente:
Tg sol = Tg pol - k w
w fracción molar del disolvente; k cte. del para
polímero/disolvente.
)(
)(
lnln
TgTB
TgTA
Tg
−+
−
−= ηη

32. Propiedades Generales de los Barnices
Disolventes: Polaridad
Disolventes con bajo contenido en enlace de H.
“ Aceptores de enlace de H.
“ Aceptores-Dadores de enlace de H
Parámetro de Solubilidad:
∆ = (∆ Ev/V) exp ½
Propiedad aditiva permite predecir solubilidad.
Velocidad de Evaporación: Lentos, Medios, Rápidos. Velocidad de
evaporación en el film.
Otras Propiedades: Conductividad, viscosidad, tensión superficial,
Inflamabilidad, Toxicidad, (COV)

33. Propiedades Generales de los
Barnices
Pigmentos y Cargas: Partículas sólidas dispersas en el ligante
PVC = VP/(VP+VL)
Pigmentos : Inorgánicos (Titanio, Oxidos de Fe), y Orgánicos(negro de
humo, ftalocinina, quinacridonas, etc.
Cargas: Carbonatos, Baritas, Talco, Estearato Zn (lubricante lijado)

34. Propiedades Generales de los
Barnices
Aditivos: Plastificantes (DOP, DBP).
Inhibidores o Acelerantes de Secado.
Estabilizantes a la luz (absorbentes UV y HALS)
Tixotrópicos (Bentonitas, Silices, derivados ac. ricino)
Espesantes agua derivados celulosa, arcillas modificadas,
espesantes asociativos.
Agentes de flujo y Nivelación: Siliconas, acrílicos, ACB,
dte
Antiespumantes.
Humectantes y Dispersantes. (Hiperdispersantes)
Varios : Promotores de adherencia, Matizantes,
Retardantes de llama, correctores de resistividad,
biocidas, aromatizantes, etc.

35. Propiedades Generales de los
Barnices
Tensión Superficial: Afecta a nivelación: Es mejor a espesores
altos (x) y viscosidades bajas.
El mejor factor es mantener la viscosidad baja, sin que se
produzca descuelgue.
ηλ
γ dtx
a
a
t
3
0 3.5
ln =

36. Propiedades Generales de los Barnices
Tensión Superficial (Gradiente).- Cuando hay zonas con
diferente tensión superficial se producen movimientos del fluido de
zonas de baja a alta tensión superficial. Así tenemos crátere,
retracción, etc.

37. Propiedades de los Barnices
Reologia: Es la parte que estudia la deformación y el flujo.
Influencia del gradiente de Cizalla en Propiedades de la Pintura
Gradiente s-1
Aplicación Viscosidad Requerida
10-6
- 10-2
Sedimentación Pigmentos o Cargas Alta
10-2
- 10-3
Flujo y Nivelación Baja
Descuelgue Alta
100
- 102
Carga de pintura en brocha (rodillo) Alta
100
- 103
Mezcla, Agitación, Bombeo Baja
101
- 103
Rodillo Delantero Baja (pero depende
del espesor a aplicar)
103
- 106
Brocha, Rodillo Reverse, Pistola Baja
Arrastre (drag) de brocha Baja
Espesor Aplicado (cuerpo) Alta

38. Propiedades de los Barnices
Reologia (descuelgue): El descuelgue crece rapidamente con el
espesor y disminuye con la viscosidad.
η
ρ
300
3
gtx
Vd =

39. Propiedades de los Barnices
Otros defectos de los Recubrimientos:
Arrugamiento.
Ampollas, Burbujas.
Espuma.
Pulverización.

40. Propiedades de los Barnices
Formación de Film Termoplásticos: Viene regida por la
evaporación de disolventes, en la primera fase por la velocidad de
evaporación de los disolventes. Hasta que la temperatura de
secado se aproxima a la Tg, entonces la velocidad de secado
disminuye y esta controlada por la de difusión del disolvente a
través del polímer.
Formación de Film Termoestables: Hay además una
reacción de reticulación que también incrementa la Tg. En estos
casos la Tg final dependerá también de la temperatura de secado.

41. Propiedades Mecánicas
Material Viscoelástico: Tiene un comportamiento intermedio
entre elástico (recuperable) y viscoso (disipable)

42. Propiedades Mecánicas
Flexibilidad y Formabilidad
Tensión Interna
Resistencia a la Abrasión (Mar y Scratch)
Adhesión (y cohesión)
Ensayos de Cuarteo (Cold-check).

43. Propiedades Mecánicas
Tensión Interna: Los tres factores que más intervienen son:
Formación de Film (Velocidad y Temperatura de secado)
Variación de Temperatura
Cambio de Humedad
Durante el secado se produce produce una contracción del film, que
se ejerce en un plano paralelo al sustrato y cuyo valor es:
S = E ε/(1−ν)
S es la tensión, E el módulo elástico, ε la deformación y ν la relación
de Poisson.

44. Propiedades Mecánicas
Cálculo de ε: La deformación será:
Formación de Film: ε = (fs –ft)/3 f es la fracción en volumen del
disolvente entre el punto de solidificación (s) y residual en el film
seco (t).
Variación por Temperatura ε = (αf – αs) ∆T; donde α es el coef. De
dilatación del film y del sustrato.
Variación por humedad: ε = (βf – βs) ∆ RH ; β hinchamiento por
absorción de humedad y RH la humedad relativa, los subindices f y
s hacen referencia a film y sustrato respectivamente.

45. Propiedades Mecánicas
Tensión Interna
Factores de los que depende. (PVC, disolventes,
rígidez, temperatura de secado y Tg).
Influencia en la Adhesión y Cohesión (delaminación y
cuarteo)
Ensayo de Cold - check

46. Propiedades Mecánicas
Adhesión
Rugosidad de la superficie
Tensión Interna
Humectación de sustrato
Interacción recubrimiento-sustrato
Movilidad Molecular

47. Propiedades, Tests y Controles
Ensayos en Condiciones Reales: Exposición Intemperie
Ensayos Simulados de Laboratorio: Ensayo acelerado
de intemperie, UV, amarilleamiento, cold-check, apilado,
Estabilidad al almacenaje, estabilidad de mezcla,
resistencia a agentes agresivos, a disolventes.
Ensayos Empíricos: Dureza, Abrasión, rayado, abrasión
(Taber, uña) Adhesión (corte de Reja, despegue), slip

48. Otros tipos de ensayo no mecánicos
Grado de Curado
Brillo
Densidad
Viscosidad
Contenido en sólidos
Contenido en Cargas