Remover recubrimientos orgánicos

Con los avances en las tecnologías de recubrimiento que dan como resultado recubrimientos extremadamente duraderos, los profesionales del acabado se preocupan cada vez más por cómo removerlos. Las aplicaciones de recubrimientos en spray E-coat y electrostáticos requieren un contacto eléctrico completo entre los productos y sus ganchos, soportes colgantes, racks, portadores y otros accesorios de las líneas de transporte.

Para garantizar el contacto eléctrico, los materiales de recubrimiento residuales deben removerse de estos accesorios. Con el aumento de los costos de las materias primas, las piezas fabricadas rechazadas ya no se pueden desechar por mala calidad del acabado. Deben ser raspadas. La remoción también debe preceder al mantenimiento del nuevo acabado para algunos productos. Por ejemplo, el recubrimiento viejo se remueve de los aviones antes de volver a pintarlos porque agregaría peso, lo cual reduciría la capacidad de carga.

Básicamente, todos los métodos de remoción de recubrimientos se clasifican en una de tres categorías: química, pirolítica o mecánica.

Los métodos de remoción química utilizan corrosivos, solventes y combinaciones de estos dos. Los métodos pirolíticos utilizan hornos de alta temperatura, llamas abiertas, lechos fluidizados calientes, baños de sal fundida y láser. Los métodos de remoción mecánica utilizan agua a alta presión, medios abrasivos, cepillos, raspadores, descascarilladores y productos criogénicos.

Los materiales de construcción para los transportadores no han cambiado, pero sí los materiales de recubrimiento y los sustratos. Para raspar estos nuevos recubrimientos, se han desarrollado métodos y materiales más agresivos. Dado que muchos métodos químicos, pirolíticos y de remoción mecánica son muy severos para los sustratos de aluminio, plástico y compuestos, los métodos de remoción se han modificado.

Hay un método de remoción para cada combinación de recubrimiento y sustrato. Estos métodos varían en costo, velocidad de procesamiento y seguridad del trabajador. El espacio no permite una descripción detallada de cada método. En su lugar, se presentará un breve resumen de cada método junto con sus ventajas y desventajas, para ayudar al lector a seleccionar el que satisfaga sus necesidades.

Remoción química

Los removedores químicos trabajan suavizando o disolviendo la película y rompiendo la unión entre el recubrimiento y el sustrato. El recubrimiento desprendido se retira mecánicamente. Los removedores químicos se pueden clasificar por su temperatura de funcionamiento, caliente o fría. También pueden clasificarse por su composición como corrosivos —ácidos o alcalinos—, disolventes o como combinaciones de corrosivos y disolventes. Sin embargo, los removedores corrosivos se utilizan en caliente, a temperaturas elevadas de entre 80 y 100 °C. Por otro lado, los disolventes se utilizan en frío, a temperatura ambiente o cercana de ésta. Las regulaciones gubernamentales requieren el uso de clasificaciones químicas debido a la seguridad de los trabajadores y a preocupaciones ambientales.

En el pasado, los removedores químicos podían eliminar los esmaltes alquídicos en segundos. Hoy en día, además de los alquídicos, a los productos se les realiza acabado con acrílicos, epóxicos, poliésteres, poliuretanos, vinilos y otros recubrimientos altamente duraderos. Debido a su resistencia química, son difíciles de eliminar. Además, las regulaciones gubernamentales, que ahora controlan la seguridad de los trabajadores, la calidad del aire y del agua, están afectando la composición y el uso de los removedores químicos. En consecuencia, ahora hay decenas de removedores químicos disponibles comercialmente. La ventaja de los removedores químicos es la versatilidad de formulaciones para eliminar incluso el recubrimiento más duradero con poco efecto sobre sustratos metálicos. Las desventajas son los peligros potenciales para la salud y los problemas ambientales asociados con el uso de materiales corrosivos, disolventes clorados y disolventes inflamables.

Los removedores alcalinos corrosivos son generalmente soluciones acuosas de potasio o hidróxido de sodio que operan a un pH de 13.0 o superior. Los removedores ácidos, por otro lado, son soluciones acuosas de ácidos orgánicos o minerales que operan a un pH de 2.0 o más bajo. Se aplican por inmersión, flujo o pistola de vapor durante periodos de 15 a 30 minutos.

Los removedores solventes pueden contener cloruro de metileno, cresoles e hidrocarburos inflamables. Usados ​​a temperatura ambiente, se aplican por inmersión, cepillado o flujo. Dado que los removedores se utilizan a temperatura ambiente o cercana a ésta, son de acción más lenta que los productos químicos corrosivos calientes. La remoción puede tomar varias horas.

Los removedores combinados están formulados con materiales y solventes corrosivos, disfrutando de los beneficios de ambos. Pueden remover los recubrimientos más duraderos, resistentes a químicos. Usados ​​en o cerca de la temperatura ambiente, y por debajo del punto de ebullición de los solventes, son casi tan lentos como los removedores solventes.

Remoción pirolítica

Entre los equipos de remoción pirolítica se incluyen llamas abiertas, hornos de alta temperatura, lechos fluidizados y baños de sal fundida. A temperaturas de operación de 700 a 800°F, la mayoría de los recubrimientos orgánicos se pirolizan en un tiempo relativamente corto. La ventaja es la remoción rápida y completa. Las desventajas son el alto consumo de energía y el posible daño a algunos sustratos.

Los removedores de llama abierta se utilizan de forma limitada debido a consideraciones medioambientales y de seguridad.

Los removedores de horno de alta temperatura pirolizan porciones orgánicas de los recubrimientos en un horno a temperatura entre 700 y 800 °F, en una atmósfera con bajo nivel de oxígeno. En la primera fase, los volátiles resultantes se eliminan, dejando carbono y compuestos inorgánicos. En la segunda fase, el carbono que queda en el sustrato se quema a temperaturas más altas, con exceso de oxígeno para formar dióxido de carbono. Posteriormente, los pigmentos inertes y los rellenos que quedan en el sustrato se eliminan mecánicamente. Para cumplir con los estándares de calidad del aire, un postquemador ubicado en el escape del horno quema los volátiles orgánicos restantes para formar dióxido de carbono y agua. Los intercambiadores de calor, en sistemas más eficientes, reciclan la energía.

Los removedores de lecho fluidizado caliente utilizan el proceso pirolítico en lechos calentados entre 700 y 800 °F. El medio suspendido es arena caliente. El gas de fluidización puede ser pobre o rico en oxígeno, dependiendo de la etapa del proceso. El sistema cerrado tiene colectores de polvo, postquemadores e intercambiadores de calor. Los orgánicos volátiles son convertidos en dióxido de carbono y agua por los postquemadores, para cumplir con los estándares de calidad del aire. Los intercambiadores de calor aumentan la eficiencia energética.

Los removedores de baño de sal fundida utilizan baños de sales patentadas inorgánicas, fundidas, oxidantes y que se calientan a temperaturas de 600 a 1,000 °F. Los objetos recubiertos se sumergen en el baño durante 5 a 25 minutos, según la formulación de la sal y la composición del recubrimiento. En un sistema cerrado, el escape es tratado para cumplir con los estándares de calidad del aire. Se han desarrollado algunos baños patentados de sales fundidas que funcionan a temperaturas más bajas, lo que permite que ciertos productos de aluminio se eliminen.

La remoción con láser es un método de alta tecnología que utiliza la energía de un rayo láser para pirolizar recubrimientos orgánicos. El rayo se mueve automáticamente a lo largo del sustrato, descomponiendo el recubrimiento a medida que avanza. Este procedimiento es lento y funciona mejor en sustratos planos.

La remoción por radiación infrarroja es un método de alta tecnología basado en el calentamiento que se produce en los hornos infrarrojos. Utiliza la energía de un haz de radiación infrarroja enfocada, para pirolizar recubrimientos orgánicos.

Remoción mecánica

La remoción mecánica incluye algunos métodos antiguos, ampliamente practicados, tales como la abrasión, el raspado y el descascarillado con herramientas manuales y eléctricas, así como la limpieza por chorro mediante el impacto de un material para remover los recubrimientos del sustrato. También incluye agua a alta presión y remoción criogénica. La remoción mecánica a menudo complementa otros métodos para eliminar completamente los residuos de recubrimiento desprendidos.

Aún se emplea la abrasión manual, el raspado y el descascarillado. Las herramientas para este método son: almohadillas abrasivas, papel de lija, cepillos de alambre, raspadores y martillos picadores. Las herramientas eléctricas o neumáticas incluyen: lijadoras de disco, orbitales y de cinta; martillos picadores cepillos giratorios de alambre; y ruedas de aletas abrasivas. La ventaja es la rápida remoción. La desventaja es el trabajo requerido.

La remoción con chorro abrasivo utiliza varios tipos de materiales propulsados ​​por centrifugación, por aire comprimido o agua a baja presión. La remoción por chorro centrífugo utiliza ruedas impulsadas a motor para lanzar el material sobre la superficie recubierta. En la remoción con chorro de aire abrasivo, el medio es impulsado por una corriente de aire comprimido. Ambos procesos se realizan en recintos cerrados. Los colectores de polvo y los ciclones se utilizan para recuperar y separar los materiales de abrasión del residuo de recubrimiento, para su uso posterior. En la remoción con chorro abrasivo de agua, los materiales se transportan en una corriente de agua a baja presión.

Una ventaja de la remoción con chorro abrasivo es la rápida eliminación de los recubrimientos en la mayoría de los sustratos. Otra ventaja es el cumplimiento con normas ambientales y de seguridad. Las desventajas son la deformación y el desgaste de los sustratos por el impacto de los materiales. Hoy en día, los materiales de remoción por chorro incluyen arena, perdigones, así como gránulos de plástico, cristales de hielo y de dióxido de carbono.

Los materiales abrasivos de arena y perdigones se han utilizado tradicionalmente para la remoción. Siendo los más duros, también son los más agresivos. La ventaja de una alta velocidad de remoción puede verse opacada por unas altas tasas de deformación y desgaste del sustrato.

La remoción con material plástico se desarrolló para los requerimientos especiales de repintado de aeronaves debido al tamaño del producto, los efectos de los removedores químicos en sustratos no metálicos y al medio ambiente. El material plástico, que es más duro que el recubrimiento que se va a remover, es impulsado por una corriente de aire comprimido a presiones de entre 15 y 45 psi. La elección de la dureza del material, el tamaño de partícula, la composición, la forma de la boquilla, el ángulo de ataque y la presión del aire son dictadas por el tipo de recubrimiento. Incluso es posible remover los recubrimientos de una capa a la vez. La ventaja de la remoción con material plástico es un menor daño al sustrato. La desventaja es que la remoción es más lenta.

La remoción por chorro de cristales de hielo usa equipos de refrigeración y compresores de aire. Los cristales de hielo son transportados en una corriente de aire que es dirigida hacia el recubrimiento mediante una boquilla especial. El impacto de los cristales de hielo fractura la película de recubrimiento, que luego se retira del sustrato. La ventaja de que no haya residuos de material (sólo agua) está equilibrada por la necesidad de un equipo complejo.

La remoción por chorro de dióxido de carbono (hielo seco) utiliza un compresor para producir bolitas de hielo seco que son impulsadas por una corriente de aire comprimido. La ventaja de este método es que no hay residuos de material porque el hielo seco se sublima. Las desventajas son la necesidad de equipos complejos y una velocidad de remoción más lenta que con otros materiales.

Otros materiales de abrasión que pueden usarse para remover recubrimientos incluyen almidón de trigo, bicarbonato de sodio, perlas de vidrio, cáscaras de nueces, cáscaras de maíz, semillas de frutas y muchos otros. La elección del material está determinada por el tipo de recubrimiento a remover y la durabilidad del sustrato.

La remoción con agua a alta presión retira los recubrimientos al impactar con un chorro de agua sobre una superficie, a presiones de 15,000 a 50,000 psi, utilizando boquillas especialmente diseñadas. Al cambiar los parámetros de presión del agua, ángulo de ataque, diseño de la boquilla y tiempo de permanencia, se pueden remover incluso los recubrimientos más duraderos.

La remoción criogénica utiliza un baño de nitrógeno líquido que funciona a temperaturas que varían entre -200 y -300 °F. Los objetos a raspar se sumergen en el baño entre 30 segundos y 3 minutos. Debido a las diferencias entre los coeficientes de expansión lineal de los recubrimientos orgánicos y los sustratos metálicos, el recubrimiento se agrieta y deslamina a medida que se enfría. La película de recubrimiento suelta se retira mecánicamente. El sistema se aloja en un recinto relativamente pequeño. Las ventajas de un proceso libre de contaminación y seguro para los trabajadores se balancean con la desventaja de la limitación del tamaño de la pieza.

No existe un método “mejor” para remover recubrimientos orgánicos. Todas las opciones antes mencionadas funcionan. La elección sólo puede hacerse después de una cuidadosa consideración de los objetos que se rasparán, su tamaño, el sustrato, la naturaleza del recubrimiento, los costos de operación, el impacto ambiental, la seguridad de los trabajadores y el costo.