wEPA
United States
EmviraiiiHiilfll Pratectiwi
Agency
REVESTIMIENTOS, TINTAS Y ADHESIVOS
CURADOS CON ULTRAVIOLETA
Y HAZ DE ELECTRONES
-------
EPA-456/R-04-003
Julio de 2004
REVESTIMIENTOS, TINTAS Y ADHESIVOS CURADOS
CON ULTRAVIOLETA Y HAZ DE ELECTRONES
Preparado por
Clean Air Technology Center (MD-12)
Information Transfer and Program Integration Division
Office of Air Quality Planning and Standards
U.S. Environmental Protection Agency
Research Triangle Park, North Carolina 27711, EE. UU.
-------
RENUNCIA DE RESPONSABILIDAD
Este reporte ha sido revisado por la Information Transfer and Program Integration
Division (division de transferencia de information e integration de programas) de la Office of Air
Quality Planning and Standards (bficina de planificacion y normas de calidad del aire) de la U.S.
Environmental Protection Agency (agenda de protection ambiental de EE.UU) y aprobado para
su publication. Esta aprobacion no significa que el contenido de este reporte refleje los puntos
de vista y las politicas de la U.S. Environmental Protection Agency. No debe interpretarse que
los nombres comerciales o productos comerciales mencionados constituyan una aprobacion o
recomendacion para el uso. Estan disponibles copias de este reporte del National Technical
Information Service fservicio national de information tecnica, U.S. Department of Commerce
(clepartamento de comercio de EE.UU.), 5285 Port Royal Road, Springfield, Virginia 22161,
numero de telefono
(800) 553-6847.
-------
PROLOGO
El Clean Air Technology Center (CATC, centre de tecnologia para el aire limpio) sirve
como recurso en todas las areas de las tecnologias emergentes y existentes de prevention y
control de la contamination del aire, y brinda acceso publico a datos e information sobre su uso,
eficacia y costo. Asimismo, CATC proporcionara asistencia tecnica, incluido el acceso a la base
de conocimientos de la EPA, a agendas del gobierno y a otros terceros, segun lo permitan los
recursos, relacionada con la factibilidad tecnica y economica, operation y mantenimiento de
dichas tecnologias.
Acceso publico y transferencia de informacion
Pagina de bienvenida en INTERNET I Red Mundial
http://www.epa.gov/ttn/catc/
Comunicaciones
Linea de informacion de CATC (919) 541-0800 (ingles)
Linea de informacion de CATC/CICA (919) 541-1800 (espanol)
FAX: (919) 541-0242
Correo electronico: catcmail@epamail.epa.gov
Recursos de datos
• RACT/BACT/LAER Clearinghouse (RBLC)
Consultas, visualization y descarga de datos seleccionados sobre
- Aplicaciones de tecnologia especifica de origen
- Requisites normativos sobre contamination del aire
• PRODUCTOS DEL CATC
Descarga de reportes tecnicos, informacion sobre costos y software
Programas y centros relacionados
• CICA - Centra de Informacion sobre Contaminacion de Aire par a la Frontera entre
EE.UU. y Mexico
• SBAP - Small Business Assistance Program, programa de asistencia para empresas
pequenas
• International Technology Transfer Center for Global Greenhouse Gases, centre
internacional de transferencia de tecnologia para los gases de efecto de invernadero
global
-------
RECONOCIMIENTOS
Este boletin tecnico fue posible gracias a los esfuerzos diligentes y persistentes de
Lyndon Cox, Empleado Ambiental Mayor del Clean Air Technology Center (CATC). Lyndon
hizo un trabajo excepcional en identificar fuentes de information, recopilar datos relevantes y
redactar este boletin. El C4rCtambien agradece los comentarios utiles y oportunos, y la
cooperation, de los siguientes revisores expertos:
Dr. Alexander Ross, RADTECH International North America
Paul Almodovar, Coatings and Consumer Products Group (grupo de revestimientos y productos
del consumidor), Emission Standards Division (division de normas sobre emisiones), Office of
Air Quality Planning and Standards (oficina de planificacion y normas de calidad del aire),
Office of Air and Radiation (oficina de aire y radiation), U.S. EPA
Rhea Jones, Coatings and Consumer Products Group (grupo de revestimientos y productos del
consumidor), Emission Standards Division (division de normas sobre emisiones), Office of Air
Quality Planning and Standards (oficina de planificacion y normas de calidad del aire), Office of
Air and Radiation (oficina de aire y radiation), U.S. EPA
Candace Sorrell, Emissions, Monitoring and Analysis Division (division de monitoreo y analisis
de las emisiones), Office of Air Quality Planning and Standards (oficina de planificacion y
normas de calidad del aire) Office of Air and Radiation (oficina de aire y radiation), U.S. EPA
Charles Darvin, Emissions Characterization and Prevention Branch (rama de caracterizacion y
prevention de las emisiones), Air Pollution Prevention and Control Division (division de
prevention y control de la contamination del aire) National Risk Management Research
Laboratory (laboratorio national de investigation sobre administration de riesgos), Office of
Research and Development (oficina de investigation y desarrollo), U.S. EPA
Asimismo, el CATC agradece a los individuos, empresas e instituciones que
suministraron la information sobre tecnologia de curado con ultravioleta y haz de electrones
utilizada para preparar este Boletin Tecnico. Los contribuidores se indican en la section de
REFERENCIAS de este boletin.
IV
-------
CONTENIDO
NOTA:
1 UV/EB es Ultraviolet and Electron Beam (ultravioleta y haces de electrones)
TEMA Pagina
RENUNCIA DE RESPONSABILIDAD ii
PROLOGO iii
RECONOCIMIENTOS iv
CONTENIDO v
FIGURAS viii
T ABL AS ix
SIGLAS UTILIZADAS EN ESTE REPORTE x
INTRODUCTION 1
ANTECEDENTES 2
PARTE I: CONCEPTOS BASICOS 3
^,QUE SON LOS MATERIALES CURADOS CON UV/EB1! 3
Revision de revestimientos, tintas y adhesivos convencionales 4
Revestimientos, tintas y adhesivos curados con UV/EB1 vs. convencionales 5
^,DONDE SE UTILIZAN LOS MATERIALES CURADOS CON UV/EB1! 6
^,LAS FORMULACIONES DE UV/EB UTILIZAN RESINAS CONVENCIONALES? 9
^,COMO SE CURAN LOS MATERIALES UV/EB1! 10
^,LOS MATERIALES CURADOS CON UV/EB1 NECESITAN EQUIPOS ESPECIALES? 12
Unidades de curado 12
Impresion y revestimiento de rodillos 13
Pintura por pulverization 13
Otras tecnicas de aplicacion 14
PARTE II: DETALLES 15
ENERGIA RADIANTE UV/EB1 15
^,COMO SE GENERA LA ENERGIA RADIANTE UV/EB1! 15
v
-------
[CONTENIDO (continuacion)
NOTA:
1 UV/EB es Ultraviolet and Electron Beam (ultravioleta y haces de electrones)
2 VOC es Volatile Organic Compounds (compuestos organicos volatiles)
3 HAP es Hazardous Air Pollutants (contaminantes del aire peligrosos)
TEMA Pagina
Fuentes de UV1 [[[ 15
Fuentes de EB1 [[[ 20
ES LA RADIACION IONIZANTE UV/EB1? 23
^HASTA QUE PROFUNDIDAD PENETRALA RADIACION IONIZANTE? .............................. 25
Radiation ionizante UV1 25
Radiation ionizante EB1 [[[ 25
CURADO CON UV/EB1 26
^COMO SE FORMAN LOS REVESTEVflENTOS, TINTAS Y ADHESIVOS UV/EB1? 26
Polimerizacion con radicales libres [[[ 27
Polimerizacion cationica [[[ 28
Entrecruzamiento [[[ 29
^,COMO FIMCIONAN LOS FOTOINICIADORES? .......................................... 30
TASA DE PRODUCCION DEPENDE DEL GROSOR DEL REVESTEVHENTO? .......... 30
QUE HA HABIDO CRECIMIENTO EN LAS CAP ACID ADES 3D? ...................... 31
^,COMO SE MIDE EL GRADO DE CURADO? [[[ 32
^,HAY ALGIMA OTRA COSA QUE AFECTE AL CURADO? ............................... 33
PARTE III: EMISIONES, SALUD Y SEGURIDAD 35
CONTAMINANTES DEL AIRE SE EMITEN DESDE LOS
MATERIALES CURADOS CON UV/EB1? [[[ 35
-------
CONTENIDO (continuacion)
NOTA:
1 UV/EB es Ultraviolet and Electron Beam (ultravioleta y haces de electrones)
TEMA Pagina
SUCEDE CON RESPECTO A LA SALUD Y SEGURIDAD DE LOS
TRABAJADORES? [[[ 38
<^Que preocupaciones de salud y seguridad presenta la energia radiante UV/EB1? ................. 39
^Como se puede proteger a los trabajadores contra la radiation ionizante UV/EB1? ............... 39
^Que preocupaciones de salud y seguridad presentan los componentes peligrosos
en los materiales curados con UV/EB1? [[[ 41
^Que sucede con respecto a la higiene de los trabajadores? .................................... 45
CONSIDERACIONES DE COSTO 48
^,LOS MATERIALES CURADOS CON UV/EB1 SON MAS COSTOSOS QUELOS
REVESTIMIENTOS, TINTAS Y ADHESIVOS CONVENCIONALES? 48
RESUMEN [[[ 51
^CUALES SON LAS VENTAJAS DE USAR REVESTIMIENTOS, TINTAS Y
ADHESIVOS CURADOS CON UV/EB1?
[[[ 451
^CUALES SON LAS DESVENTAJAS DE USAR REVESTIMIENTOS,
TINTAS Y ADHESIVOS CURADOS CON UV/EB1? 52
CONCLUSIONES 52
REFERENCIAS 54
GLOSARIO DE TERMINOS 58
APENDICE A: RADIACION ULTRAVIOLETA Y FOR HAZ DE
ELECTRONES VS. RADIACTIVIDAD A-l
APENDICE B: EJEMPLOS DE USOS DE REVESTIMIENTOS Y
-------
CONTENIDO (continuacion)
NOTA:
1 UV/EB es Ultraviolet and Electron Beam (ultravioleta y haces de electrones)
TEMA Pagina
APENDICE D: DEFINICION DE VOLATILE ORGANIC COMPOUNDS (VOC),
COMPUESTOS ORGANICOS VOLATILES D-l
APENDICE E: HAZARDOUS AIR POLLUTANTS (HAP),
CONTAMINANTES DEL AIRE PELIGROSOS E-l
FIGURAS
1. Dominios generates del espectro electromagnetico desde radiacion gamma hasta
longitudes de onda de television y frequency modulated (FM, frecuencia modulada) 5
2. Lampara de arco de mercuric para generar UV1 16
3. Bulbo excitado por microondas con generador 17
4. Reflectores de luz UV1 18
5. Espectro de UV1 de una lampara de vapor de mercurio 19
6. Revestimientos dicroicos 20
7. Diagrama esquematico de un canon electronico 21
8. Polimerizacion con radicales libres 28
9. Polimerizacion cationica 29
10. Un ejemplo de entrecruzamiento 29
11. Diagrama esquematico de una fibra optica 31
12. Revestimientos UV1 - Ahora utilizados para envasar chocolates 37
13. Ejemplos de equipos de seguridad 46
14. Prensas con unidades de curado con UV1 49
VIM
-------
TABLAS
NOTA:
1 UV/EB es Ultraviolet and Electron Beam (ultravioleta y haces de electrones)
1 APLICACIONES DE REVESTIMIENTOS, TINTAS Y ADHESIVOS UV/EB1 1
2. MONOMEROS CURABLES CON RADIACION EN 1991 10
3. FAMILIAS DE MONOMEROS CURABLES CON RADIACION EN 1999 11
4. LIMITES DE EXPOSICION ADMISIBLE DE MATERIALES CURABLES FOR
RADIACION EN 1991 42
5. PERMISSIBLE EXPOSURE LIMITS (PEL), LIMITES DE EXPOSICION
ADMISIBLE PARA SOLVENTES ORGANICOS 43
IX
-------
SIGLAS UTILIZADAS EN ESTE REPORTE
3D Tridimensional
ACGIH American Conference of Government Industrial Hygienists (conferencia
americana de higienistas industriales del gobierno)
AFP Association for Finishing Processes (asociacion para procesos de acabado (una
afiliada de SMEj)
AIM Architectural, Industrial and Maintenance (arquitectonico, industrial y
Mantenimiento)
ASTM American Society of Testing Materials (sociedad americana de materiales
de pruebas)
C Centigrade
CAS Chemical Abstract Service, servicio de resumenes quimicos
CATC Clean Air Technology Center (centre de tecnologia para el aire limpio)
CD Compact Disk(di sco compacto)
CERCLA Comprehensive Environmental Response, Compensation and Liability Act
(ley completa de respuesta, compensation y responsabilidad ambiental)
CFR Code of Federal Regulations (codigo de normas federates)
Cm2 Centimetros cuadrados
Cm3 Centimetros cubicos
DVD Digital Video Disk (disco de video digital)
EB Electron Beam (haz de electrones)
EPA U.S. Environmental Protection Agency (agencia de protection ambiental
deEE.UU.)
FDA U.S. Food and Drug Administration (administration de alimentos y
farmacos de EE. UU.)
FM Frequency Modulated (frecuencia modulada)
fpm Feet per minute (pies por minuto)
Gy Gray (unidad de absorcion de energia, equivale a un Julio por kilogramo)
HAP Hazardous Air Pollutants (contaminantes del aire peligrosos)
hr Hora
HVAC Heating, Ventilating and Air Conditioning Equipment (equipo de
calefaccion, ventilation y aire acondicionado)
IR Infrarrojo
kg Kilogramo
LAER Lowest Achievable Emission Rate (tasa de emision mas baja factible)
LEL Lower Explosive Limit (limite explosive inferior)
x
-------
MBTU Millions of British Thermal Units (millones de unidades termicas
Britanicas)
mm Milimetros
MSDS Material Safety Data Sheets (hojas de datos de seguridad de los materiales)
NCS New Chemical Substance (sustancia quimica nueva)
NFPA National Fire Protection Association (asociacion nacional de protection
contra incendios)
nm Nanometres
NTIS National Technical Information Service (servicio nacional de information
Tecnica), U.S. Department of Commerce (departamento de comercio de
EE.UU.)
OSHA Occupational Safety and Health Administration (administration de
seguridad y salud ocupacional)
P2 Pollution Prevention (Prevention de la contamination)
PEL Permissible Exposure Limit (limite de exposition admisible)
PMN PremanufacturingNotice (aviso previo a la fabrication)
pulg2 Pulgadas cuadradas
R Roentgen
REM Roentgen (dosis equivalente de radiation ionizante en el hombre)
SAMPE Society for Advancement of Material and Process Engineering (sociedad
por el avance de la ingenieria de materiales y procesos)
SME Society of Manufacturing Engineers (sociedad de ingenieros de
Fabrication)
Tg Glass Transition Temperature (temperatura de transition vitrea)
TV Television
TWA Time Weighted Average (promedio considerado en el tiempo)
TSCA Toxic Substance Control Act (ley de control de sustancias toxicas)
UV Ultravioleta
VOC Volatile Organic Compounds (compuestos organicos volatiles)
WEELS Workplace Environmental Exposure Levels (niveles de exposition
ambiental en el lugar de trabajo)
Z Numero atomico
XI
-------
Esta pagina se ha dejado en bianco intencionalmente
XII
-------
REVESTIMIENTOS, TINTAS Y ADHESIVOS CURADOS
CON ULTRAVIOLETA Y RACES DE ELECTRONES
INTRODUCTION
El uso de revestimientos, tintas y adhesivos curados con ultraviolet and electron beam (VV/EB,
ultravioleta y haces de electrones) ha aumentado drasticamente a lo largo de la ultima decada. En la
actualidad, esta tecnica de Pollution Prevention (P2, prevention de la contaminacion) se utiliza en una
amplia variedad de aplicaciones de revestimiento, impresion y productos exclusivos. Este Boletin Tecnico
del Clean Air Technology Center (CATC, centre de tecnologia para el aire limpio) proporciona information
basica sobre la tecnologia VV/EB y como esta ha avanzado desde que el Control Technology Center (centra
de tecnologia de control, predecesor del CATC) publico el documento "Radiation Curable Coatings"
(revestimientos curables con radiation) (EPA-600/2-91-035) en 1991.
Numeros crecientes de instalaciones de revestimiento e impresion estan usando o considerando la
tecnologia VV/EB porque resulta eficaz y rentable hacerlo. En el documento "Radiation Curable
Coatings," se daban tres razones para esto: (1) un ahorro de energia del 75 al 90%; (2) un ahorro en el
espacio del piso de un 50 a un 75%; y, (3) tasas de production mas altas. Las tres razones siguen siendo
validas y las ventajas podrian ser incluso may ores hoy en dia. Las unidades de curado con VV/EB son
significativamente mas compactas y eficientes en cuanto al uso de energia que los sistemas de secado y
curado termico que se emplean con los revestimientos, tintas y adhesivos convencionales. Ademas, el
curado con VV/EB es extremadamente rapido - es casi instantaneo o dura hasta unos pocos segundos como
mucho. Dado que los sistemas VV/EB solo emiten muy pequefias cantidades de volatile organic
compounds (VOC, compuestos organicos volatiles) (vea el Apendice D) y virtualmente ninguno de los
hazardous air pollutants (HAP, contaminantes del aire peligrosos) (vea el Apendice E), por lo general no
requieren equipos adicionales de control de la contaminacion y se consideran inocuos para el medio
ambiente. De hecho, el South Coast Air Quality Management District (distrito de administration de la
calidad del aire de la costa sur) en California clasifica a las aplicaciones de revestimiento e impresion
VV/EB como "Tecnologia Super Limpia" y ha eliminado o minimizado los procedimientos de permisos de
contaminacion del aire para las instalaciones que utilicen esta tecnologia.
Los materiales VV/EB se curan casi instantaneamente cuando estan expuestos a la energia radiante
VV/EB (es decir, a la radiacion VV/EB). Los fabricantes de equipos VV/EB incluyen blindajes y
enclavamientos de seguridad en sus equipos que protegen adecuadamente a los trabaj adores contra una
exposition a la energia radiante VV/EB. Sin embargo, existe mucha confusion con respecto a la seguridad
de los trabaj adores. El termino "radiacion" se ha aplicado a muchos tipos diferentes de fuentes de energia
que individualmente presentan cuestiones de salud y seguridad significativamente diferentes. Por ejemplo,
el termino se ha aplicado a la radiacion nuclear, radiactividad, radiacion solar, radiacion VV, radiacion
EB, radiacion por microondas, radiacion por lamparas fluorescentes, radiacion por monitores de
computadoras, radiacion por los aparatos de television (TV), radiacion por difusiones de TV y radio,
incluso la iluminacion que se irradia de las lamparas incandescentes. Los atributos unificadores de todas
estas fuentes de "radiacion" es que la energia (de algun tipo) se emite desde una fuente, se propaga
radialmente a lo largo de la linea de vision y se absorbe. Sin embargo, los efectos de estas diversas formas
de "radiacion" en los seres humanos son muy diferentes y dependen del tipo y de la fuente de la energia.
-------
Debido al uso excesivo e indebido [del termino "radiacion," ha causado y continua causando confusion, por
lo que utilizaremos el termino "energia radiante VV/EB' para describir la "radiacion" que cura los
materiales VV/EB. Vea la section Energia radiante VV/EB de este reporte para encontrar
information mas detallada sobre este tema. Se puede encontrar information adicional en el Apendice
A, Radiacion ultravioleta y por haz de electrones vs. radiactividad
Cuando nos referimos a los materiales VV/EB en este Boletin Tecnico, estamos hablando de los
revestimientos, pinturas, tintas, adhesivos y otros productos similares curados con VV/EB
Utilizamos el nombre del tipo especifico de material (por ejemplo, revestimiento, tinta, etc.) cuando
la information se refiere unicamente a dicho material. No se utilizan nombres comerciales porque no
son descriptivos de la quimica de los materiales involucrados y porque podrian ser interpretados
erroneamente como una recomendacion.
Para comprender plenamente y apreciar la tecnologia VV/EB y sus ventajas, debemos considerar la
quimica organica, fisica, ingenieria, procesos de fabrication y contabilidad de costos. Este Boletin
Tecnico trata de reunir la totalidad de estas perspectivas.
ANTECEDENTES
El uso de los revestimientos curados con energia radiante tiene sus origenes en procesos creados
por lo menos hace 4,000 afios. Los antiguos egipcios usaban un tipo de revestimiento UV que se
curaba al quedar expuesto a la luz solar al preparar las momias (AFP/SME, 1986).30 Ademas, los
antiguos egipcios usaban un revestimiento aceitoso con base de asfalto que se polimerizaba al
quedar expuesto a la radiacion solar como sellador de sus embarcaciones (Decker, 1987).30
En la era moderna, el interes cientifico en desarrollar sistemas curados con VV/EB comenzo en la
decada de 1940. En ese momento, se otorgo la primera patente para una tinta de impresion de
estireno de poliester insaturado que se polimerizaba ante la exposition a radiacion UV. Uno de
los primeros intentos de aplicar sistemas curados con VV/EB a la fabrication se hizo a fines de la
decada de 1960, pero la aplicacion comercial exitosa no evoluciono hasta principles de los afios
70. Las fuerzas impulsoras, que dieron publicidad detras del desarrollo de sistemas
comercialmente viables, fueron la crisis energetica de 1974 y las preocupaciones ambientales
crecientes con respecto a las emisiones VOC que surgian de los sistemas convencionales de
curado termico. No obstante ello, las motivaciones primarias para el uso de sistemas curados con
VV/EB fueron, y siguen siendo, un mejor rendimiento del producto y una mayor productividad.
Las aplicaciones iniciales de los sistemas curados con VV/EB estaban limitadas a planchas planas,
principalmente en las industrias de los productos de madera y de impresion. Los procesos
curados con energia radiante de esa epoca estaban limitados por la necesidad de una fuente de
energia en la linea de vision. A partir de 1974, se utilizaron tintas y barnices curables con UV
para decorar las latas de aluminio de las bebidas. Las mejoras en la ingenieria de las plantas, tales
como los transportadores giratorios, la multiplicidad de fuentes de UVy los ajustes a los equipos
de curado, han permitido el surgimiento de las aplicaciones tridimensionales (3D) de los
materiales curados con VV/EB. Ademas, los adelantos en la ciencia de los polimeros han
-------
brindado una gran variedad de materiales curados con UV/EB que pueden exhibir caracteristicas
requeridas por las aplicaciones especificas del usuario final.
PARTE I: CONCEPTOS BASICOS
Esta section resume la information basica sobre los materiales UV/EB, incluido su uso y
aplicacion. Se presenta una discusion mas completa de las importantes asuntos tecnicos, de
seguridad y normativas en la section "PARTE II: DETALLES" de este reporte. Se presentan
algunos terminos que tal vez usted no conozca. Para ayudarle, se suministra un glosario de
terminos al final de este reporte. Los terminos incluidos en el glosario aparecen en NEGRILLAS
dentro del cuerpo del reporte. Tambien se utilizan siglas para muchos terminos o nombres
complejos. Se suministra una lista de siglas en la parte frontal del este reporte, inmediatamente
despues del contenido.
;.QUE SON LOS MATERIALES CURADOS CON UV/EB'!
Los materiales UVy EB se curan (polimerizan) cuando quedan expuestos a la energia radiante
UVy EB, respectivamente. Virtualmente todos los componentes de una formulation UV/EB se
convierten en una parte solida de un revestimiento, tinta o adhesive curado. Por lo general, solo
pueden emitirse pequefias cantidades de VOC. Para los materiales UV/EB, el curado significa la
interaction de moleculas liquidas (monomeros, oligomeros y fotoiniciadores) para formar
polimeros. Este proceso de curado se conoce como polimerizacion. Forma largas cadenas
moleculares que son la columna vertebral de carbono para una molecula de polimero. Despues
de la polimerizacion, el material curado con UV/EB es un solido, que consta de pigmentos y
moleculas de polimeros que podrian enredarse entre si e interconectarse mediante
entrecruzamientos.
Los revestimientos, tintas y adhesivos convencionales, transportados por FOC/solventes y por
el agua, utilizan la energia termica para evaporar los componentes volatiles (es decir, solvente
organico VOC y/o agua) y para curarse. Como resultado de ello, la mayoria de los volatiles en un
revestimiento, tinta o adhesive conventional es emitida a un dispositive de control o a la
atmosfera. Solo la parte no volatil restante de un material conventional en realidad se cura para
formar un revestimiento, impresion o adhesive final que permanece en el sustrato. Podria
ocurrir algun grado de polimerizacion durante el curado de un material conventional. La
cantidad de polimerizacion que ocurre durante el cuadro de un material conventional (en
oposicion a la polimerizacion/formacion de prepolimeros que ocurre durante el proceso de
fabrication de la pintura/tinta/adhesivo) varia segun el tipo de material. Por ejemplo, no ocurre
virtualmente ningun tipo de polimerizacion al curar una laca conventional; sin embargo, la
polimerizacion seria un proceso critico al curar un uretano, epoxido o acrilico conventional.
Dado que probablemente este mas familiarizado con los revestimientos, tintas t adhesivos
convencionales y la manera de usarlos, podria resultar util comparar los materiales UV/EB con los
materiales convencionales. Por lo tanto, a continuation revisaremos como funcionan los sistemas
-------
convencionales de revestimientos, tintas y adhesivos antes de proseguir con los revestimientos,
tintas y adhesivos VV/EB.
Revision de revestimientos, tintas v adhesivos convencionales
Los revestimientos, tintas y adhesivos convencionales, basados en aceite/solventes y transportados por
el agua, son sistemas evaporativos. Utilizan monomeros apropiados parcialmente prepolimerizados
(alquido, acrilico, epoxi, silicona, etc.) y pigmentos disperses en un solvente. Estos prepolimeros deben
polimerizarse aun mas y entrecruzarse durante el curado para convertirse en solidos.
Los prepolimeros convencionales se forman por una reaccion de condensation quimica a temperaturas
elevadas. Esta reaccion ocurre en una planta quimica o en una instalacion de fabrication de
revestimientos, tintas o adhesivos, y no durante el curado. Inmediatamente antes de que el prepolimero
se alargue lo suficiente para formar un coagulo, la temperatura se reduce y el prepolimero se dispersa en un
solvente organico o en agua. El solvente organico por lo general es un VOC y con frecuencia es
responsable de mas de la mitad del volumen del revestimiento liquido. El agua es responsable de cuna
fraction similar del volumen de los revestimientos en base de agua. Algunos revestimientos
convencionales incluso contienen HAP.
Cuando los materiales convencionales se aplican y el solvente organico y agua se evapora, las moleculas
de resina prepolimerizada pueden entrar en contacto entre si. La solidification del revestimiento ocurre
a medida que el prepolimero continua su proceso de polimerizacion mediante una reaccion quimica.
Este es un proceso relativamente lento porque la temperatura es ahora mucho mas baja que el valor que
tenia durante la prepolimerizacion y, de hecho, es un proceso que nunca acaba. Tal vez usted podria
haber observado que las pinturas convencionales se espesan en almacenamiento (aun sin evaporation),
cambian el acabado de su superficie y se encogen al cabo de un periodo de varies afios.
Para el caso de las lacas, el solvente puede ser mucho mas de la mitad del volumen final del
revestimiento en el momento de la aplicacion. Las lacas simplemente se solidifican al evaporarse el
solvente. Estan mucho mas cerca de una polimerizacion completa durante su fabrication que los demas
revestimientos convencionales, y no se necesita una posterior polimerizacion cuando son aplicadas.
Sin embargo, no existe entrecruzamiento y se funden o dafian facilmente. Se encogen por perdida de
solvente y no como consecuencia de una posterior polimerizacion.
Los materiales convencionales deben aplicarse con suficiente flujo de aire (ventilation) para mantener la
concentration del solvente en aire por debajo de una cuarta parte del Lower Explosive Limit (LEL, limite
explosive inferior). Esto es lo que requiere la National Fire Protection Association (NFPA, asociacion
national de protection contra incendios) y la Occupational Safety and Health Administration (OSHA,
administration de seguridad y salud ocupacional). Para aplicaciones por pulverization, se requiere un
flujo de aire de WO feet per minute (Jpm, pies por minuto) o de 60Jpm (para la deposition electrostatica) a
traves del area en la que se generan los vapores. Ademas de las cuestiones de seguridad relacionadas con
explosiones/incendios, tambien hay cuestiones de efectos en la salud de los seres humanos que respiren
los vapores del solvente.
Los materiales convencionales utilizan la infrared radiation (IR, energia radiante infrarroja) (es
decir, el calor) para curarse. La energia IR es emitida naturalmente desde todos los elementos. Se trata
de una radiacion electromagnetica con una longitud de onda entre 1000 nm y 11,000 nm. La luz
-------
visible es una radiacion electromagnetica con longitudes de onda de 400 nm a 700 nm. Las
microondas son radiacion electromagnetica con longitudes de onda en metres (vea la Figura 1). La
energia IR se detecta como calor radiante y su longitud de onda depende de la temperatura. Se utiliza
calor para evaporar el solvente organico o el agua y para acelerar la polimerizacion
A temperaturas ambiente, la evaporacion y la polimerizacion pueden demorar desde varias horas
hasta varies dias. Los hornos termicos pueden reducir el tiempo de evaporacion y
polimerizacion a unos pocos minutos. Sin embargo, los hornos termicos son voluminosos,
ocupan una cantidad considerable de espacio en el suelo, y consumen cantidades grandes de
energia porque deben calentar el flujo del aire a traves del horno, ademas de calentar el
revestimiento, tinta o adhesive y el sustrato.
EL ESPECTRO ELECTROMAGNETICO
rayos X visible microondas
gamma ultravioleta infrarrojo TV/FM
-12 -10 -8 -6 -4 -2 o
metros de longitud de onda x ion
Figura 1: Dominios generates del espectro electromagnetico desde radiacion gamma hasta
longitudes de onda de television y frequency modulated (FM, modulado por frecuencia)
Revestimientos, tintas v adhesivos curados con UV/EB vs. convencionales
Los materiales UV/EB constan de pigmentos y los mismos monomeros y oligomeros que
reaccionan para formar polimeros en los revestimientos convencionales, pero sin estar sujetos a
la prepolimerizacion. Los oligomeros se crean uniendo de 3 a 5 moleculas de monomero, pero
esto no debe confundirse con la prepolimerizacion. Los grupos acrilicos o los grupos de eteres
vinilicos se hacen reaccionar con moleculas de monomeros y/u oligomeros en un material
UV/EB, y se convierten en ramas laterales o grupos pendientes de la columna vertebral de
carbono. Se los conoce como grupos funcionales porque son los mas reactivos y, por tanto,
requieren menos aumento de energia para polimerizar monomeros y oligomeros. Asimismo, se
utilizan para lograr las propiedades y el entrecruzamiento deseados entre las cadenas de
polimeros.
La polimerizacion es en realidad una reaction en cadena, en la cual se agregan monomeros u
oligomeros a una columna vertebral de atomos de carbono. Cada molecula de monomero u
oligomero se agrega como otro eslabon en la cadena, o como otra vertebra en la columna
vertebral de carbono. Una cadena de polimeros puede tener una longitud de miles de moleculas
monomeros u oligomeros.
-------
Para los materiales UV/EB, la polimerizacion en realidad es iniciada por un compuesto incluido en
la formulation, denominado fotoiniciador. Un fotoiniciador absorbe energia radiante VV/EB y
forma radicales libres o cationes y aniones. Hasta que un fotoiniciador reciba energia radiante
UV/EB, un material curado con VV/EB no tiene suficiente energia para iniciar y completar la
polimerizacion. Al absorber la energia VV/EB, las moleculas de fotoiniciador tienen suficiente
energia como para separarse en radicales libres o en cationes y aniones. Estos radicales libres y
cationes son lo suficientemente energeticos como para crear un polimero a partir de los monomeros
y oligomeros.
Los radicales libres producen una reaction muy rapida que ocurre casi inmediatamente y, para todos los
fines practices, llega a completarse. Esto resulta en un revestimiento, tinta o adhesive acabado
(curado) que esta casi completamente polimerizado y practicamente deja de seguir polimerizandose.
Solo las cantidades en traza de monomeros, oligomeros y fotoiniciadores permanecen atrapadas dentro
del polimero despues de una reaction por radicales libres. Con el tiempo, estas cantidades en traza
podrian reaccionar entre si a medida que se difunden a traves del polimero. Sin embargo, esto ocurre
muy lentamente.
Cuando se forman cationes (acidos de Bronsted o Lewis), generan mas iones al romper
espontaneamente otras moleculas de foto-iniciador. Estos cationes tambien inician una
polimerizacion que puede extenderse, incluso en ausencia de energia radiante VV/EB, despues de que
el material curado con VV/EB haya recibido suficiente energia radiante como para iniciar la
polimerizacion. Estos fotoiniciadores cationicos causan que la polimerizacion ocurra algo mas
lentamente; es decir, la polimerizacion ocurre en un lapso de varies segundos. Por otra parte, por ser
un proceso quimico, la polimerizacion cationica puede completarse en la oscuridad (sin energia
radiante VV/EB) una vez que haya comenzado.
En 1991, los materiales VV/EB usaban componentes volatiles, pero estos ya no son necesarios ni se
utilizan. Los materiales VV/EB raras veces utilizan solventes. La unica exception es para reducir la
viscosidad y permitir la aplicacion de una mano mas delgada (lo que sucede habitualmente con los
adhesivos) o para facilitar el revestimiento por pulverization. Incluso cuando se utiliza un solvente
con un material VV/EB, la cantidad de solvente y, por tanto, la cantidad de emisiones VOC por lo
general son mucho menores que lo que sucede los materiales convencionales. En el caso tipico en que
no se usa un solvente, solo podrian emitirse volatiles de curado entre un 1 a un 10% del peso de la
pelicula aplicada. Por lo general, los volatiles de curado son de menos del 5%. En este nivel, las
emisiones incontroladas no son peores que aquellas de una operation conventional equipada con una
muy buena tecnologia de captura y control de las emisiones. Sin embargo, no se necesita ni utiliza
ningun tipo de tecnologia de control con los materiales VV/EB.
;DONDE SE UTILIZAN LOS MATERIALES CURADOS CON UV/EB?
Los revestimientos, tintas y adhesivos VV/EB se utilizan en una variedad de aplicaciones tales
como tintas de impresion, barnices de sobreimpresion, revestimientos de desmoldar, imprimadores,
pinturas pigmentadas, capas protectoras transparentes, revestimientos de adhesion para cinta
magnetica, adhesion para abrasives, encapsulados, adhesivos sensibles a la presion y adhesivos de
union permanente.5 La lista de aplicaciones sigue creciendo, por lo que no debe considerarse
completa a inguna lista estatica de aplicaciones. No obstante ello, a fin de apreciar el grado al cual se
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esta aplicando la tecnologia UV/EB, se suministra una lista de aplicaciones UV/EB compilado por
Envirosense 14y del RadTech UV/EB-Curing Primer 23 en la Tabla 1. Tambien se pueden encontrar
ejemplos de aplicaciones de materiales UV/EB en el Apendice B.
TABLA 1: APLICACIONES DE REVESTIMIENTOS,
TINTAS Y ADHESIVOS UV/EB
INDUSTRIA
APLICACION
Revestimientos arquitectonicos /
industriales / mantenimiento (AIM)
(Revestimientos aplicados para
proteger contra un ambiente
corrosivo)
estructuras de metal y concrete
tuberias
tanques
equipo de procesamiento
Aeronaves
bases de pintura
capas de color
capas protectoras
Piezas automotrices
pinturas para el chasis inferior
bases de pintura
capas de color
capas protectoras
reacabado
Revestimiento de articulos
enrollados
Aplicado a metal en planchas enrolladas utilizado en:
industrias de artefactos electrodomesticos
industrias de la transports
industrias de la construction
industrias de los recipientes
Dental
Empastes de dientes
Electronica
fotomascaras microelectronicas
mascaras para soldadura
notaciones en tarjetas de circuitos
encapsulation de circuitos o componentes
revestimientos de fibras opticas
Compact Disk (CD, discos compactos)
discos de video digital (DVD)
Plasticos flexibles
calcomanias
laminados decorativos
pelicula de encogimiento
medios de grabacion magnetica
peliculas abrasivas
peliculas de desprendimiento
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TABLA 1: APLICACIONES DE REVESTIMIENTOS,
TINTAS Y ADHESIVOS UV/EB
INDUSTRIA
Carreteras
Cuero
Maquinaria y equipos
Marina
Recipientes metalicos
Optica
Papel y carton
Plasticos rigidos
APLICACION
capas de pintura usadas para marcar carriles
capas de pintura usadas para proporcionar flechas
direccionales en los caminos
acabados
capas protectoras
equipo agricola
equipo de construction
maquinaria electrica
heating, ventilating and air conditioning systems (HVAC,
sistemas de calefaccion, ventilation y aire condicionado)
maquinaria industrial
computadoras
equipo de oficina
embarcaciones
plataformas fuera costa
otras estructuras de acero y aluminio
latas de bebidas
tapas y cierres
latas de alimentos
lentes para gafas
fibras opticas
albumes de discos
cajas plegables
envases para jugos
revistas
libros en rustica
formularios comerciales
notas bancarias y dinero
papel para desprendimiento
papel con recubrimiento abrasivo
recubrimiento para pisos y azulejos vinilicos
botellas
tarjetas de credito
equipo para deportes
equipo medico
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TABLA 1: APLICACIONES DE REVESTIMIENTOS,
TINTAS Y ADHESIVOS UV/EB
INDUSTRIA
Textiles
Alambre
Muebles de madera
Productos de madera
APLICACION
apresto
capas de relleno
capas protectoras
alambre magnetico
muebles
gabinetes de cocina
puertas
guarniciones
molduras
paneles de aglomerado
paneles de madera contrachapada
paneles de tablero de particulas
pi sos de madera dura
laminados para puertas
;.LAS FORMULACIONES DE UV/EB UTILIZAN RESINAS
CONVENCIONALES?
Todos los revestimientos, tintas y adhesivos (es decir, transportados por solvente, transportados
por agua o curados con UV/EB)., independientemente del metodo de curado, utilizan basicamente
las mismas resinas. No obstante ella, las resinas usadas con los materiales curados con UV/EB
han sido modificadas por la inclusion de grupos funcionales y fotoiniciadores que disparan la
polimerizacion. Para los materiales UV/EB, se han obtenido diferentes propiedades de
rendimiento al usar acrilicos, metacrilatos, epoxis, poliesteres, policies, glicoles, siliconas,
uretanos, eteres vinilicos, y combinaciones de estos. Se pueden mezclar entre si monomeros u
oligomeros estructuralmente diferentes para ajustar las propiedades del polimero final. La
composicion de una formulation por lo general se considera patentada y, por tanto, habitualmente
se la conoce mediante un nombre comercial que normalmente no revela su composicion. La
Tabla 2 muestra monomeros y oligomeros que estaban disponibles en 1991. Se incluyen grupos
funcionales de acrilicos o eteres vinilicos en estos monomeros para permitirles ser curados
mediante energia radiante UV/EB.
La lista de monomeros y oligomeros ha crecido bastante para 1999. Vea la Tabla 3. Este listado
es por tipos genericos. Las formulaciones reales estan compuestos de estos tipos de compuestos
en una mezcla patentada. La mezcla sera identificada por un nombre comercial que no dara pauta
alguna con respecto a sus elementos constituyentes.
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Tabla 2. MONOMERO CURABLES CON RADIACION EN 1991
30
SISTEMA
Poliester/
estireno
Acrilatos
Tiol-polieno
Epoxis
cationicos
REACTIVIDAD
Baja
Alta
Alta
Mediana
INHIBICION
DEL OXIGENO
Alta
Alta
Baja
Baja
DURABILIDAD
Deficiente
Moderada
Alta
Regular
CURABLE
CONEB
No
Si
Si
No
CURABLE
CONUV
Si
Si
Si
Si
Fuente: Decker, C. "UV-Curing Chemistry: Past, Present, and Future", J. of Coatings Tech., 1987
Vrancken, A. "Market Trends for Irradiation Curable Coatings in Europe", Radiation Curing V,
Association of Finishing Processes of SME, Boston, 1980
;.COMO SE CURAN LOS MATERIALES UV/EB1
Los materiales UV/EB se curan (cambian de estado liquido a estado solido) mediante una
reaction compuesta por procesos de polimerizacion y entrecruzamiento. Los materiales
curados con I/Knecesitan la energia radiante UV para polimerizar los monomeros y
oligomeros a fin de formar un compuesto solido. Los materiales curados con EB necesitan la
energia radiante EB para polimerizar los monomeros y oligomeros a fin de formar un
compuesto solido. Existen muchos mecanismos de polimerizacion; sin embargo, en la actualidad
solo se utilizan dos mecanismos de polimerizacion para curar los materiales UV/EB: la
polimerizacion por radicales libres y la polimerizacion cationica Un material t/Kcurado por
radicales libres debe ser muy delgado, limpio o ambos a fin de permitir que penetren cantidades
suficientes de energia radiante UVa traves de todo el material. Un material EB curado por
radicales libres puede estar rellenado y pigmentado, y puede ser mas grueso, porque la energia
EB penetra mas que la UV. Los fotoiniciadores cationicos, despues de la exposition a energia
UV/EB, espontaneamente forman cationes que activan una posterior polimerizacion cationica.
Una vez iniciada la polimerizacion cationica, las reacciones cationicas pueden completar la
polimerizacion produciendo materiales opacos mas gruesos, o incluso la reaction puede
finalizarse en la oscuridad (es decir, una vez interrumpida la exposition a la energia radiante).
En la polimerizacion por radicales libres, un monomero u oligomero se une con un radical
libre y, en efecto, forma un radical libre mas grande. Este radical libre mas grande luego actua
sobre otro monomero u oligomero y forma una molecula incluso mas grande, y asi
sucesivamente. El proceso es una reaction en cadena (otro termino usado por los quimicos y
fisicos para indicar una reaction que continua), que no tiene fin hasta que se termine una
molecula de polimero. La termination ocurre cuando una cadena de polimero se une al extreme
de otra cadena de polimero, un atomo de oxigeno reacciona con el extreme de una cadena o una
polimerizacion se ha completado tanto que no hay mas reactivos disponibles.
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Tabla 3. FAMILIAS DE MONOMEROS CURABLES CON RADIACION EN 1999
Oligomeros acrilicos alifaticos
Oligomeros acrilicos aromaticos
Monomeros acrilicos epoxicos
Oligomeros acrilicos epoxicos
Acrilatos alifaticos epoxicos
Acrilatos alifaticos de uretano
Metacrilatos alifaticos de uretano
Metacrilato de alilo
Acrilatos de oligoeteres modificados con aminas
Acrilatos de polieteres modificados con aminas
Acrilato de acidos aromaticos
Acrilatos aromaticos epoxicos
Metacrilatos aromaticos de uretano
Acrilato de butilenglicol
Silanos
Siliconas
Acrilato de estearilo
Epoxidos cicloalifaticos
Metacrilato de ciclohexilo
Dimetacrilato de etilenglicol
Metacrilatos epoxicos
Acrilatos epoxicos de semilla de soja
Metacrilato de glicidilo
Dimetacrilato de hexanodiol
Acrilato de isodecilo
Acrilato de isooctilo
Acrilatos de oligoeteres
Diacrilato de polibutadieno
Monomeros de acrilatos de poliester
Oligomeros de acrilatos de poliesteres
Dimetacrilato de polietilenglicol
Metacrilato de estearilo
Diacetato de trietilenglicol
Eteres vinilicos
Nota: Estos monomeros/oligomeros fueron catalogados en 1999. Se los puede mezclar para lograr las propiedades deseadas.
Se los puede combinar con cualquiera de un numero similar de tipos de fotoiniciadores. Los fotoiniciadores tienden a ser
moleculas aromaticas que son mas sensibles a UV o EB que los monomeros y oligomeros.
La polimerizacion cationica es un proceso ionico que no esta inhibido por el oxigeno y, por
tanto, puede curarse al aire sin un recubriente de nitrogeno. La polimerizacion cationica
continuara despues de interrumpirse la exposition a la fuente de energia radiante UV/EB. Por
lo tanto, las unicas preocupaciones son iniciar la polimerizacion cationica y almacenar el
producto durante unos pocos segundos para permitir que se complete el curado.
Las moleculas de monomeros y oligomeros UV/EB tienen grupos funcionales que se conectan
al costado de una cadena de carbono. Tambien se conocen como grupos pendientes. Los grupos
pendientes ayudan en reducir la energia que se debe agregar para lograr la polimerizacion y
formar los entrecruzamientos. Los entrecruzamientos interconectan las cadenas de carbono y,
como resultado de ello, brindan una mayor resistencia mecanica, resistencia a la abrasion,
mayores temperaturas de ablandamiento, y mayor resistencia a los dafios.
La polimerizacion y el entrecruzamiento son los procesos criticos que tienen lugar al curarse un
material UV/EB. El curado por radicales libres es muy rapido y puede llegar a completarse en un
milisegundo o menos. El curado cationico es mas lento y podria demorar varies segundos para
llegar a completarse. Afortunadamente, los cationes son mas estables que los radicales libres y
perduran mucho mas.
Las moleculas de monomero y oligomero son inicialmente lo suficientemente cortas como para ser
moviles y, por lo tanto, se encuentran en estado liquido. A medida que progresa la polimerizacion,
las cadenas de polimero crecen en longitud, resultan menos moviles y forman un gel. En el estado
de gelatina, un polimero se solidifica, pero no tiene una resistencia mecanica significativa. A
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medida que continua la polimerizacion, ocurre el entre-cruzamiento y el polimero adquiere una
mayor resistencia mecanica. Un material es completamente curado una vez virtualmente
completados los procesos de polimerizacion y entrecruzamiento.
;.LOS MATERIALES CURADOS CON UV/EB NECESIT
AN EQUIPOS ESPECIALES?
En su gran mayoria, el mismo equipo que se emplea para aplicar revestimientos, tintas y adhesivos
convene!onales puede usarse para aplicar materiales curados con UV/EB, aunque se podrian ajustar
de manera diferente. La unica diferencia importante es como se curan estos materiales.
Unidades de curado
Las unidades de curado con t/Kcontienen una o mas lamparas de UV, un reflector para cada
lampara, un medio de disipar el calor de las lamparas (que puede ser mediante el flujo de aire de
ventilation), y blindaje para proteger a las personas contra exposition a la radiation UV. Todos los
fabricantes de unidades de curado con t/Kahora incluyen el blindaje como parte integral de la unidad
de curado.
Una unidad de curado con EB contiene un generador de haces de electrones y blindaje para atenuar
los rayos X que son generados durante el proceso de curado. Una unidad de curado con EB es mas
pesada y mas grande que una unidad de curado con t/Kporque tiene un blindaje mas masivo para
absorber los rayos X. Todos los fabricantes de unidades de curado con EB incluyen este tipo de
blindaje como parte integral de la unidad de curado.
Para las unidades de curado con UV/EB, las tasas de production se determinan por la composition y
el grosor aplicado del material curado con UV/EB, la intensidad de la energia radiante en la unidad
de curado y la cantidad de radiation absorbida. Los materiales UV/EB se curan casi
instantaneamente al cabo de unos pocos segundos al estar expuestos a la energia radiante apropiada.
En comparacion con los secadores termicos usados con las aplicaciones de revestimientos, tintas y
adhesivos convencionales, las unidades de curado con UV/EB permiten un 75 a un 90% de ahorro
en energia, un 50 a un 75% de ahorro en espacio en el suelo, y ademas tasas de production mas altas.
En contraste, para las aplicaciones de revestimientos, tintas y adhesivos convencionales, se utiliza
un horno termico para realizar la vaporization rapida del solvente organico o agua, y para
endurecer/curar el material aplicado lo suficiente como para permitir su manipulation.
El horno se aisla para minimizar las perdidas de calor (con exception de la transmision de calor al flujo de aire
que lo atraviesa). El flujo de aire a traves de un horno termico debe garantizar que la concentration del
solvente organico no exceda un cuarto del valor del Lower Explosive Limit (LEL, limite explosive inferior).
Las tasas de production son determinadas por la composition y el grosor aplicado del material conventional,
la longitud de la trayectoria a traves del horno termico, la temperatura y el flujo de aire. La temperatura del
horno, el flujo de aire, el tamafio del horno y la tasa de production son factores interrelacionados en los
procesos convencionales. La temperatura debe ser lo suficientemente elevada como para evaporar el solvente
o el agua y para endurecer el revestimiento lo suficiente como para permitir su manipulation, pero sin causar
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dafios al sustrato ni al revestimiento. El flujo de aire debe eliminar y diluir los vapores de solvente para
evitar que ocurran concentraciones excesivas. El tamafio del horno se basa en el tiempo requerido para secar,
endurecer y/o curar un revestimiento, tinta o adhesive convencional a la tasa de production deseada.
Impresion y revestimiento de rodillos
Si bien las prensas de impresion y los revestidores de rodillos que utilizan materiales VV/EB pueden diferir en
cuanto a sus detalles, son esencialmente iguales a aquellos que emplean materiales convencional es. Las
diferencias se deben principalmente a la ubication, tamafio y velocidad de la unidad de curado. Para la
impresion, las unidades de curado con VV/EB con frecuencia se montan en una prensa de impresion despues
de aplicar cada color. Para el revestimiento de rodillos, la unidad de curado con t/Kes una camara con
lamparas t/Kdispuestas a fin de lograr el curado deseado.
Los rodillos y las superficies de transferencia de la impresion para las aplicaciones de materiales VV/EB
pueden ser identicas a aquellos usados para revestimientos, tintas y adhesivos convene!onales. Solo ocurren
perdidas de material VV/EB cuando se cambian los colores, se emite una neblina o se debe limpiar un rodillo.
Si un rodillo y su bandeja estan cubiertos para evitar que la energia radiante VV/EB llegue a ellos, un
revestimiento VV/EB no se curara sobre ni dentro de ellos. Como resultado de esto, un rodillo y bandeja
usados con materiales VV/EB puede dejarse tal cual durante el fin de semana y volver a usarse sin necesidad
de limpieza. Esto puede minimizar la perdida de material VV/EB, como resultado de la limpieza, ademas de
evitar el uso de solventes de limpieza que podrian ser VOC.
Pintura por pulverization
Para el revestimiento por pulverization, las mismas pistolas de pintura por pulverization y equipos
relacionados utilizados para los revestimientos convencional es pueden emplearse para los revestimientos
VV/EB. Las tecnicas para pulverizar las pinturas viscosas VV/EB incluyen: aumento de la presion para
impulsar la pintura a traves de las boquillas de las pistolas aspersoras; dilution con un solvente organico
(VOC); dilution con agua; o bien, alguna combination de pistolas aspersoras calentadas y estas tecnicas. La
viscosidad en las nuevas pinturas VV/EB por pulverization se ha reducido, pero sigue siendo mayor que la
que se utiliza tipicamente para la pulverization de pinturas convencionales. Los diluyentes reactivos (es
detir, diluyentes que forman parte del revestimiento curado) reducen la viscosidad y son menos toxicos y
volatiles de lo que alguna vez fueron. Sin embargo, dado que las pinturas VV/EB tienden a ser mas viscosas,
las pistolas aspersoras calentadas podrian ser necesarias para lograr una viscosidad de la pintura VV/EB mas
cercana a aquella de las pinturas convencionales. Los nuevos revestimientos VV/EB reducen
significativamente o eliminan la descomposicion del revestimiento, los vapores y/o los problemas de humos
de aerosol experimentados en el pasado al utilizar pistolas calentadas aspersoras. Si se utilizan, los solventes
organicos deben eliminarse por evaporation rapida antes del curado con VV/EB, lo cual por lo general
aumentan las emisiones VOC que tal vez deban ser controladas mediante tecnologia adicional de control de las
emisiones. El agua puede disminuir exitosamente la viscosidad de algunos revestimientos curados con
VV/EB sin introducir un VOC.^ Sin embargo, cuando se utiliza un solvente organico o agua para ajustar la
viscosidad, se requerira tiempo de secado, espacio y energia adicionales.
La misma cabina de pulverization de pintura utilizada para aplicar los revestimientos convencionales se puede
emplear para las aplicaciones con VV/EB. Una cabina de pulverization de pintura donde se aplican
revestimientos convencionales debe tener un flujo de aire positive a traves de la misma, para evitar la
acumulacion de combustible o vapores explosives, y para transportar el VOCy el exceso de pulverization
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lejos de los trabaj adores. Dado que las pinturas UV/EB contienen poco o ningun VOC (a menos que se utilice
un VOC para ajustar la viscosidad), el exceso de pulverization es la preocupacion principal en el caso de
aplicaciones UV/EB. Como resultado de ello, si no hay un FOCpresente, es posible que se requiera menos
flujo de aire. El exceso de pulverization en una aplicacion UV/EB se lleva a un arrester de exceso de
pulverization (un tipo de filtro de aire) para proteger a los trabaj adores. El exceso de pulverization recogido
desde un arrestor puede volver a usarse dado que los revestimientos UV/EB retienen su fluidez y no se secan.
Sin embargo, si se agrego un solvente para ajustar la viscosidad, podria requerirse la adicion de solvente antes
de reutilizarse el exceso de pulverizacion capturado.
La eficiencia de transferencia para una tecnica de aplicacion de pulverizacion en particular es
aproximadamente la misma para ambos tipos de revestimientos, sean estos convencionales o UV/EB. No
obstante ello, la recoleccion y reutilizacion del exceso de pulverizacion UV/EB puede mejorar la eficacia
global de una operation de revestimiento; es decir, la razon de los solidos del revestimiento aplicados sobre
un sustrato entre la cantidad total de los solidos del revestimiento consumidos mejora, porque la reutilizacion
del exceso de pulverizacion de un revestimiento UV/EB reduce el consumo general del revestimiento. For
ejemplo, cuando la eficiencia de transferencia es de aproximadamente el 50%, la eficacia general de una
operation de revestimiento podria mejorar en aproximadamente el 95% con los revestimientos UV/EB al
utilizar un arrestor que captura el 90% del exceso de pulverizacion y reutilizar dicho exceso de pulverizacion.
De modo similar, las pistolas aspersoras electrostaticas normalmente tienen una eficiencia de transferencia del
90%, pero la eficacia general de una operation de revestimiento que usa pistolas aspersoras electrostaticas
puede ser de aproximadamente el 99% para los revestimientos UV/EB cuando se captura y reutiliza el exceso
de pulverizacion.
Otras tecnicas de aplicacion
Se utilizan elementos giratorios de alta velocidad para aplicar revestimientos UV/EB en componentes
microelectronicos. Se aplica un revestimiento fotoprotector al centra de un sustrato, el cual luego se gira para
dejar solo una delgada capa en el sustrato. El revestimiento UV/EB fotoprotector puede contener un solvente
o podria calentarse para reducir la viscosidad, si fuera necesario, para controlar el grosor del revestimiento.
(Nota: El fotoprotector conventional contiene un solvente que se debera evaporar para lograr esta pelicula
delgada.) El revestimiento UV/EB luego se cura en areas selectas por exposition a energia radiante. Las areas
no curadas luego se eliminan por lavado con solvente para dejar expuestas las areas no curadas al grabado
quimico, a la adulteration para cambiar las propiedades electron!cas, a la oxidation para formar aisladores o a la
deposition de metal para formar conductores. El revestimiento luego se remueve y se aplica otro
revestimiento para el proximo paso del proceso.
Se utiliza el revestimiento por flujo o cortina con objetos que se mueven a traves de una cortina fluyente de
revestimiento (similar a una cascada). Esta tecnica se utiliza ventajosamente con los revestimientos UV/EB
porque estos carecen de ingredientes volatiles. Los ingredientes volatiles en los revestimientos convencionales
requeririan un reemplazo para compensar por la evaporation de la cortina fluyente.
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PARTE II: DETALLES
Ahora que tiene un entendimiento basico de los revestimientos, tintas y adhesivos VV/EB y
como estos difieren de los sistemas convencionales transportados por solventes y por agua,
probablemente tiene algunas preguntas intuitivas. En esta section, trataremos de responder a
dichas preguntas y suministrar detalles sobre la tecnologia VV/EB y su aplicacion.
ENERGIA RADIANTE VV/EB
En esta section, se explica en detalles la energia radiante VV/EB. Los temas abarcan las
fuentes de energia radiante VV/EB, la radiacion ionizante VV/EB y la penetration de la
radiacion VV/EB. Tal como se indico con anterioridad, ha existido mucha confusion con
respecto al termino radiacion y hemos tratado de usar el termino energia radiante VV/EB para
evitar dicha confusion. Sin embargo, al detenernos en ciertos temas, se utilizara el termino
radiacion. Mientras lea estas secciones, tenga en cuenta que la radiacion VV/EB y la
radiactividad no son lo mismo, y no deben confundirse entre si. La unica conexion entre la
radiacion y la radiactividad es puramente linguistica (es decir, tanto la palabra radiacion como
la palabra radiactividad usan la raiz radi- para describir la propagation radial de la energia por
particulas y ondas electromagneticas desde una fuente). Consulte el Apendice A, Radiacion
ultravioleta y por haz de electrones vs. radiactividad, para obtener information adicional.
La energia radiante UVno penetra la piel, pero puede causar quemaduras de sol y tostado de la
capa superior de piel - igual que la luz solar. La radiacion UVde las unidades de curado puede
ser mucho mas intensa que aquella que proviene de la luz solar y puede quemar o tostar la piel
con mayor rapidez. Cuando las fuentes de t/Kestan correctamente blindadas, no ocurriran la
irritation ocular, el tostado de la piel y las quemaduras de sol. EB produce rayos X al cambiar
de velocidad los electrones a alta velocidad y ser absorbidos por el aire, un revestimiento, tinta
o adhesive EB, el substrate o una parte absorbente una prensa de impresion o aparato de
revestimiento. Los rayos X pueden penetrar y de hecho penetran el tejido humano, pero un
blindaje correcto de las unidades de curado con EB reduce este peligro a valores menores que los
niveles de fondo.
;.COMO SE GENERA LA ENERGIA RADIANTE UV/EB1
Las fuentes de energia radiante UVy EB son bastante diferentes. Por ello, cada una se
explicara independientemente. En terminos generates, las fuentes de energia radiante I/Khan
evolucionado para la production continua y discreta de elementos pianos (de 2 dimensiones) y
tridimensionales (3D), pero el EB ha continuado siendo principalmente un proceso continuo
piano, con solo unos pocos casos de uso para la production 3D discreta.
Fuentes de UV
La energia radiante UVcon frecuencia se genera mediante arcos electricos en lamparas de
arcos de vapor de mercuric a mediana presion (de aproximadamente dos atmosferas), tal como se
muestra en la Figura 2. Estas lamparas por lo general estan fabricadas de cuarzo formado en un
15
-------
tubo cilindrico largo, para proporcionar una Humiliation uniforme en todo el ancho de la banda.
Las lamparas tambien contienen un gas, como argon, que ayuda a ionizar el mercurio. Cuando el
arco de arranque esta en funcionamiento, el mercurio en la lampara aun no se ha vaporizado
completamente y, durante varies minutos, tanto el espectro como la intensidad de la radiacion
estaran cambiando. Asimismo, las bombillas de arcos de vapor de mercurio tienen una
caracteristica de corriente versus voltaje que no es para nada lineal. Como resultado de ello,
requieren un lastre o balasto - similar a las lamparas fluorescentes, pero a una potencia mas alta.
Se ha evaluado el rendimiento de diversos disefios de estos lastres o balastos. No existe
verdaderamente una unica respuesta para todas las aplicaciones, pero la selection de lastres o
balastos se basa en una solution de compromiso entre el costo, tamafio, ruido y potencia.42 La
longitud del tubo cilindrico de cuarzo con los electrodes limita el ancho de la banda que se
puede utilizar. Para el caso de lamparas de arco de mercurio, esto tiene un limite practice de
aproximadamente 5 pies.
I >" DlAM —1
H U"I)IAM APPROX
Figura 2: Lampara de arco de mercurio para generar VV
Las bombillas excitadas por microondas, otra fuente de radiacion VV, se llenan con vapor de
mercurio y un gas iniciador facilmente ionizado, tal como argon o xenon (vea la Figura 3). La
luz es producida por un plasma que es generado por la radiacion de microondas y, como
resultado de ello, estas bombillas no tienen electrodes que penetran el envolvente de cuarzo.
Dado que se carece de estos electrodes, las lamparas excitadas por microondas no estan sujetas a
fugas o roturas alrededor de tales electrodes. En consecuencia, las lamparas excitadas por
microondas tienden a durar mucho mas que las lamparas de arco. Dado que no se requiere
espacio para los electrodes, las bombillas excitadas por microondas pueden lograr curados en
bandas muy anchas (hasta seis metres o 20 pies) y concebiblemente mas. Las lamparas
excitadas por microondas pueden conformarse para suministrar un curado 3D mas uniforme y no
estan restringidas a una geometria cilindrica larga. Por lo tanto, pueden asumir cualquier forma
que los disefiadores opticos tengan en mente y que los fabricantes de lamparas puedan producir.
Las lamparas excitadas por microondas pueden usarse de manera intermitente porque ellas
arrancan casi inmediatamente. Tambien pueden operarse de manera continua.
Recientemente, se han desarrollado lamparas que operan sin temperaturas elevadas, que se
encienden instantaneamente y que producen un espectro lineal en el t/Kcercano que no genera
ozono.32
16
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ANTENA
REFLECTOR
BOMBH.LA
PANTALLA
RANUHA DE
AC'OPLAHEEMTO
REFLECTOR EKTREMO
Figura 3: Bombilla excitada por microondas con generador
Tambien hay lamparas de arco de xenon o argon que usan excimeros para generar VV/EB. Los
mismos generan un plasma termico en gas xenon o argon que luego excita un excimero. Parece
que los pulsos de radiancia de alta intensidad provenientes de estas lamparas pueden penetrar aun
mejor que el brillo uniforme de menor intensidad proveniente de las lamparas de vapor de
mercuric. Estas lamparas de arco pueden emitir pulsos repetidamente (estroboscopicos) para
brindar un curado esencialmente continuo, o pueden usarse para la radiacion UVque es
requerida solo intermitentemente a un punto (tal como lo que sucede con fuentes manuales). La
frecuencia y el numero de centelleos pueden ajustarse para brindar la dosis requerida para el
curado. Las fuentes manuales de puntos de t/Kusan mucho menos potencia, emplean un espejo
para concentrar la energia y pueden utilizar una varilla o fibra optica para dirigir la energia. Las
fuentes manuales se utilizan para empalmar fibras opticas, adherir lentes, adherir elementos a
tarjetas de circuitos impresos, encapsular componentes electronicos pequefios o incluso adherir
trabajos artisticos. Estas fuentes manuales compactas producen menos calor y consumen menos
potencia con mayor penetration de UVque las lamparas de arcos de mercuric o las lamparas de
vapor de mercurio excitadas por microondas.
La adicion de excimeros a las lamparas de arco de vapor de mercurio, lamparas excitadas por
microondas o lamparas llenas de argon o xenon puede generar mas salida radiante en las
porciones selectas del I/Kcercano o actinicas del espectro. Por ejemplo, una bombilla rellena
de sistemas de Fusion UV"D" tiene un excimero que puede producir un amplio espectro con
una intensidad maxima a 370-380 nm. Los excimeros son dimeros excitados. Estas moleculas
se excitan, separan y recombinan sueltan energia en una banda dada y a veces estrecha de
longitudes de onda. Los excimeros pueden emitir longitudes de onda mas cortas que aquellas de
los fotones usados para excitarlos. Esto sucede porque mas de un foton puede excitar una
molecula de dimero para causar su separation, pero solo se emite un foton al recombinarse la
molecula. El excimero no es consumido en este proceso. En comparacion, el fenomeno de la
fluorescencia siempre produce longitudes de onda mas largas que aquellas de un foton
absorbido. La fluorescencia es causada por una molecula que absorbe un foton y reirradia la
energia a una longitud de onda definida mas larga.
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Cada vez que se utilice vapor de mercuric o excimeros, las bombillas que hayan llegado al final
de su vida util deberan desecharse adecuadamente. Esto podria requerir aplastar las lamparas
para recuperar el mercurio, reciclar el cuarzo, capturar cualquiera de los excimeros que pudieran
ser contaminantes peligrosos, y recuperar los electrodes.
Una lampara con frecuencia es apoyada por un espejo semieliptico para concentrar la radiation y obtener
la intensidad mas alta (vea la Figura 4). Una elipse tiene dos focos. Al colocar una fuente en un foco, la
imagen de dicha fuente aparece en el otro foco. La radiation UVes enfocada para lograr la mayor
intensidad posible, porque tanto la longitud de onda como la intensidad tienen un papel en el curado. La
intensidad es el flujo de energia o la proportion a la cual se absorben los fotones. Mas de un foton puede
ser absorb!do por una molecula y las energias de los fotones absorb!das estan disponibles para la
ionizacion. Esto permite tambien que longitudes de onda mas largas cumplan un papel.
Eliptico Parabolico
Figura 4: Reflectores de luz UV
Las lamparas tambien pueden tener como fondo reflectores parabolicos. Tal como se muestra en la
Figura 4, los reflectores parabolicos solo tienen un foco que envia la luz desde el foco como rayos
paralelos que se alejan del reflector. Tambien se utiliza una gran variedad de reflectores con hoyuelos y
superficies de difusion cuando no son necesarios un foco nitido ni una alta intensidad. Se utilizan todos
los tipos de reflectores, al menos para diferentes tipos de curados.
Es posible que se requiera mas de una lampara I/Ken una unidad de curado con UV. La dosis que
reciben los objetos (por ejemplo, la banda en la impresion, o los muebles en un curado 3D) desde las
lamparas UVse determina por la potencia de las lamparas, la intensidad de la radiation, la absorcion
de la radiation por medio de una tinta, revestimiento o adhesive, la absorcion del espectro de
energia radiante t/Kpor el fotoiniciador y la velocidad con la que fluyen los objetos a traves de la
energia radiante UV en una unidad de curado. En la impresion y en el revestimiento de bandas, la
velocidad de la banda (la velocidad a la que pasa un sustrato a traves de una unidad de curado)
determina la tasa de production. Las tasas de production con curado I/Khan estado en aumento a
medida que las lamparas han sido mas eficientes y potentes, y los adelantos en la quimica de los
materiales curados con UV ha mejorado la polimerizacion.
La fuente de energia radiante t/Kdebe seleccionarse para que coincida con los requisites de absorcion
del fotoiniciador que las lamparas han de activar. La fuente tambien debe proporcionar energia
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-------
radiante UVa. lo largo de toda la superficie de la pelicula aplicada, dada la configuration del producto.
For lo tanto, la intensidad de la energia radiante t/Kdebera penetrar lo suficiente como para curar una
tinta, revestimiento o adhesive I/Ken todo su volumen; el material t/Kdebe curarse con el
fotoiniciador elegido; y la fuente de energia radiante t/Kdebe ser compatible con el fotoiniciador y
la forma del substrate. Para todas lasLamparas UV, una gran portion de su espectro (vea la Figura 5)
no logra equipara la absorcion del material curado con UV o el fotoiniciador que se esta usando. Las
lamparas y los eximeros se seleccionan teniendo en cuenta que su salida tenga su valor maximo a la
longitud de onda de maxima absorcion del fotoiniciador. Las lamparas y los excimeros deben
seleccionarse teniendo en cuenta su salida de un pico de intensidad de energia emitida que absorbe
el fotoiniciador, porque el fotoiniciador se utiliza para lograr sensibilidad y minimizar la dosis
de energia radiante t/Krequerida para el curado. Cuando es necesario dirigirse al consumo de
energia, el fotoiniciador debe ser un tema de interes fundamental.
Figura 5: Espectro de UV de una lampara de vapor de mercuric
(sin excimero)
Los rayos por lo general se transmiten una distancia corta (hasta 25-50 cm 6 10-20 pulgadas) a
traves del aire o una atmosfera de nitrogeno para minimizar la formation de ozono. Dado que el
aire y el nitrogeno son esencialmente transparentes al UV, y que las particulas de aerosol que
causarian la dispersion del t/Kson escasas, esta distancia no es critica. La generation directa de
ozono y NO2 no es un problema si se utilizan un recubriente de nitrogeno sin oxigeno, una
lampara sin ozono o un filtro de cuarzo. Las bombillas de mercuric sin ozono se fabrican de un
tipo de cuarzo que absorbe fuertemente la energia por debajo de 260 nm de longitud de onda.
Las lamparas de arco de vapor de mercurio pueden demorar varies minutos en calentarse. Por lo
general se suministra un obturador para proteger la banda y evitar incendios durante el
calentamiento. Si no se dispone de un obturador, se mantiene en funcionamiento la linea de
impresion y revestimiento para evitar que la banda se funda o incendie mientras se calientan las
lamparas. Un sustrato o banda que pasa a traves de una prensa o recubridor durante el
calentamiento de la bombilla se convierte en un desecho solido con tinta o revestimiento UV
sobre el mismo. Esto puede ser un desecho solido peligroso porque la tinta y/o revestimiento
UVno estan curados. Se puede convertir en un desecho solido no peligroso simplemente
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exponiendolo a una cantidad suficiente de luz solar. Un obturador que permanece cerrado
tambien puede proteger una banda estacionaria hasta que se calienten las lamparas de arcos de
vapor de mercurio, minimizando asi tales desechos.
Tanto las lamparas de arco de vapor de mercurio como las lamparas excitadas por microondas
normalmente operan a aproximadamente 800°C. La energia radiante Wproven!ente de cada
una de ellas es proporcional a sus areas superflciales. Las lamparas de arco de vapor de mercurio
tienen mas del doble del area superficial para la misma radiancia UVy, por tanto, mas del doble
de la energia radiante IR comparadas con las lamparas excitadas por microondas. Como
resultado de ello, las lamparas de arco de vapor de mercurio causaran un aumento de temperatura
mayor en un sustrato para la misma dosis de UV.
Para evitar dafios de la tela por el calor (energia radiante IR altamente concentrada) y un
peligro de incendio al romperse o detenerse una tela, los dispositivos de curado con UV por lo
general vienen equipados con uno de los elementos siguientes: (1) agua desionizada en tubos
para absorber la energia radiante IR; (2) un sistema optico dicroico (vea la Figura 6) (3) un
obturador que se cierra automaticamente al detenerse la banda; o (4) una fuente de luz fria. En
la opcion (1), el agua desionizada fluyente transmite UV a la vez que absorbe el IR . Un sistema
optico dicroico (2) utiliza los revestimientos en el reflector que transmiten UVcon muchas
menos perdidas de interferencia que lo que sucede con la energia radiante IR y, por tanto,
reducen la posibilidad de que los IR incidentales alcance la tela. Un obturador correctamente
ventilado (3) absorbe toda la radiacion mientras la tela se mueve con demasiada lentitud. En la
opcion (4), la fuente de luz carece de cualquier tipo de IR que podria inflamar una tela.
UV4*.
Visible IR .*','• .,
W. •'
Sene Dielectrics
Sustrato
Trail spareute
Visible IR
Sene Dielectnca
Capa Absorbeute
Sustrato
Temiicam ente
Conduct ivo
REFLECTOR DICROICO REFLECTOR DICROICO
DE TRANSMISION DE IR DE ABSORCION DE IR
Figura 6: Revestimientos dicroicos
Fuentes de EB
Se utilizan los cafiones electronicos para generar haces de electrones de manera similar al tubo
de imagenes de TV. Estos haces pueden desviarse, tal como sucede como un haz que forma una
trama exploradora en una pantalla de TV o en el monitor de una computadora. Un haz
proveniente de estos cafiones electronicos puede concentrarse magneticamente para crear un
punto pequefio que se mueve rapidamente. Los haces de electrones tambien pueden generarse
por los filamentos lineales y catodos que luego son dirigidos por electrodes electrostaticos para
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formar su imagen en un substrate, tal como se indica en la Figura 7. Pueden usarse filamentos o
catodos multiples cuando se requieran corrientes mas altas para lograr velocidades de production
mas elevadas.
Un EB es capaz de curar tintas de impresion dentro de una muy corta longitud de la unidad de
curado (excluyendo aquellas piezas requeridas para el blindaje y los deflectores), y tiene
suficiente capacidad de curado como para permitir altas velocidades de tela. Las unidades de
curado con EB mas antiguas con frecuencia tenian mas capacidad de production de la que era
necesaria. Debido al costo del blindaje y de la manipulation de altos voltajes, asi como de las
mejoras en las tintas, revestimientos, adhesivos EB y en los respectivos fotoiniciadores, ha
habido una tendencia para producir cafiones electronicos mas pequefios con menores voltajes.
Sin embargo con frecuencia no se necesitan fotoiniciadores para los curados EB, se les ha usado
para curar peliculas gruesas en objetos tridimensionales con un menor voltaje de EB.
kl 1.5 It IKtLlia (T)
Figura 7: Diagrama esquematico de un canon electronico
Las primeras unidades de curado con EB usadas con prensas de impresion (y por lo general,
conectadas a ellas) eran relativamente grandes en comparacion con las unidades de curado con
t/Kporque las unidades EB tenian que incluir mucho mas blindaje (algunas incluso usaban
bovedas de concrete para encerrar una prensa). Estas primeras unidades EB tenian una
capacidad de production (curado) mucho mayor que las primeras unidades W y utilizaban
hasta 10 MKpara acelerar los electrones. Los cafiones electronicos mas modernos usan
aproximadamente 35 KV en un paquete de aproximadamente 3 pulgadas de diametro por 12
pulgadas de largo. Como resultado de esta reduction sustancial de energia, las actuates unidades
de curado con EB no requieren un blindaje tan masivo. La capacidad de exceso de production
asociada con EB en los ultimos afios se ha reducido, y la capacidad de production tanto para EB
como para EB esta convergiendo a un punto originariamente intermedio entre ambas tecnicas.
Asimismo, la mayor eficiencia en el uso de potential se obtiene al emplear fotoiniciadores
cationicos y ha dado como resultado menores fuentes de voltaje.
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Los haces de electrones son sensibles a la densidad del gas entre una fuente EB y un objeto a
ser curado. Una unidad EB ionizara el oxigeno del aire para crear ozono y oxido de nitrogeno;
por lo tanto, se recomienda encarecidamente el uso de un recubriente de nitrogeno para evitar
la formation de oxido de nitrogeno y ozono.
Se disminuye la velocidad de los electrones mediante multiples impactos con moleculas de gas
que rodean a un substrato (presumiblemente nitrogeno, pero lo mismo es cierto para el
oxigeno). Esto causa que un haz de electrones se degenere en una dispersion multiple difusa de
electrones. Los electrones disperses son mucho mas numerosos que los electrones en el haz
original, porque resultan de un efecto de avalancha. La dispersion ocurre porque los nucleos
estan rodeados por numerosos electrones que tienen la misma masa que los electrones del haz.
Para minimizar este problema, se suministra un espacio evacuado sellado desde la fuente de EB
hasta dentro de una pequefia distancia del substrato. Una ventana compuesta por una lamina de
titanio forma el sello hermetico al aire para mantener un vacio para el espacio evacuado.
Se elige el titanio para la ventana porque: (1) tiene un numero atomico (Z) bajo y es un metal de
densidad baja que se calienta absorbiendo aproximadamente la mitad de los electrones del haz,
pero no se calienta lo suficiente como para perder su fuerza; (2) puede fabricarse para formar una
lamina que es lo suficientemente delgada como para minimizar las perdidas de electrones;
(3) es lo suficientemente fuerte como para permitir que una lamina delgada soporte la presion
atmosferica, incluso cuando haya un haz de electrones encendido; y (4) es muy resistente a la
corrosion por lo que no se oxidara cuando se le calienta moderadamente. Hasta el momento de
poder fabricarse la lamina de titanio (alrededor de 1970), no existia un material de ventana
apropiado y, por lo tanto, no era posible lograr un haz de electrones energetico en el aire. Los
electrones se dirigen hacia la ventana laminada porque perderian demasiada energia si
atravesaran una pared metalica mas gruesa. Incluso perderian demasiada energia si atravesaran
suficiente vidrio como para proporcionar un adecuado sello para el vacio.
Cuando la corriente de electrones pasa por la ventana, encuentran sus primeras moleculas de aire
o nitrogeno, y se dispersan con bastante intensidad. No obstante ello, una corriente intacta de
electrones continua por varies milimetros (dependiendo de la velocidad initial). Esta corriente
intacta de electrones se hace mas y mas difusa a medida que aumenta la distancia. Despues de
solo unos pocos centimetros, la corriente de electrones se dispersa y difunde. A medida que el
haz de electrones pierde energia por impactos y captura, genera rayos X. Finalmente, solo
permanecen los iones, con irradiation de rayos X desde donde antes habia estado el haz de
electrones
Los haces de electrones son sensibles a la densidad del gas que rodea el objeto a ser curado y
para ionizar el oxigeno en el aire (los iones de oxigeno crean ozono). Despues de pasar por la
ventana laminada, los electrones disminuyen su velocidad y resultan disperses por impactos con
gases moleculares en el aire. Como resultado de ello, se debe colocar una ventana laminada muy
cerca (~ 1 mm) a un material que ha de ser curado a presion atmosferica.
Se han construido camaras de vacio para curar con EB objetos plasticos reforzados con
filamentos.18Estas camaras de vacio son apropiadas para curar objetos compuestos reforzados
con fibra que sean lo suficientemente pequefios para caber dentro de una camara. Estas camaras
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tambien son apropiadas para el curado con EB de revestimientos en el exterior de tales objetos.
Estas camaras no son bien apropiadas para las aplicaciones de revestimiento continue tales
como la impresion en huecograbado o el revestimiento de fibras opticas.
;.QUE ES LA RADIACION IONIZANTE UV/EB1
La radiacion ionizante es radiacion que puede ionizar una molecula. Dado que no todas las
moleculas son ionizadas por la misma cantidad de energia, la pregunta es saber de que molecula
se trata. El termino radiacion ionizante por lo general se refiere a la cantidad de radiacion que
ionizara el oxigeno en aire; es decir, radiacion con una longitud de onda mas corta que 253 nm
(esto incluye energia radiante t/Kactinica generada en sistemas de curado con UVy electrones
y rayos X generados en sistemas de curado con EB). Las tintas, revestimientos y adhesivos
curados con UV/EB tambien contienen otras moleculas que pueden ser ionizadas por radiacion
a estas longitudes de onda.
La energia UVes selectiva en las moleculas que puede ionizar. Por otra parte, la energia EB
ioniza todo lo que encuentra en su camino, hasta absorberse todos los electrones. Los sistemas
EB generan rayos X al absorberse los electrones. Estos rayos X tambien pueden ionizar
moleculas.
La radiacion ionizante puede incluso significar luz visible si se utiliza un foto - iniciador
sensible a una longitud de onda visible para ionizar las moleculas. Incluso la energia IR puede
ionizarse cuando es lo suficientemente intensa como para incendiar un objeto.
Tanto la radiacion UVcomo EB tiene fotones o particulas que son lo suficientemente
energeticas como para romper las uniones moleculares. Es importante darse cuenta que los
fotones de una dada longitud de onda (o color si son visibles) todos tienen el mismo nivel de
energia y que dicho nivel de energia aumenta a medida que la longitud de onda irradiada
disminuye. La cantidad de energia en cada foton se determina mediante la formula siguiente:
energia = hf = hc/X
donde h = constante de Planck
f =frecuencia
c = velocidad de la luz
X = longitud de onda
La intensidad indica el numero de fotones que choca con un detector por unidad de tiempo. Los
fotones tienen energia defmida por la longitud de onda hasta que sean absorbidos. Esto contrasta
con el concepto en fisica cuantica que considera a los fotones como particulas sin masa que se
usan como una alternativa al comportamiento de las ondas. La description del fenomeno como
una onda y tambien como una particula no es logica. ^Como puede haber una particula
dondequiera que se desplace una onda? ^Como puede un foton tener un solo tipo de energia,
mientras que la energia de una particula varia? Sin embargo, se usan ambos conceptos para
describir las caracteristicas de onda y particula de la radiacion. Sabiendo que esto es asi,
debemos ahora analizar la radiacion ionizante usada para el curado con UV/EB.
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OSHA no incluye el I/Ken su definition de radiacion ionizante, si bien el UV puede ionizar el
oxigeno en aire cuando la longitud de onda es menor que 253 nm. Desde el punto de vista de la
EPA, la radiacion ionizante puede ser cualquier longitud de onda mas corta que la luz azul; por
lo tanto, la radiacion ionizante es cualquier longitud de onda de menos de 400 nm. Puede ser
radiacion en el t/Kcercano (315 - 400 nm de longitud de onda), radiacion en el t/Klejano o
actinica (180 - 315 nm de longitud de onda),1 rayos X (0.1- 40 nm de longitud de onda), o rayos
gamma (<0.1 nm de longitud de onda).
Algunas fuentes definen la radiacion ionizante con longitudes de onda entre 40 nm y 180 nm
como W. Sin embargo, la capacidad de generar ozono de las ondas electromagneticas con
longitudes de onda de menos de 253 nm y la dificultad de generar estas ondas restringe en gran
medida el uso de estas longitudes de onda para curar materiales VV/EB.
Otra definition de radiacion ionizante divide el espectro I/Ken partes. Define VV-A como de
315-400nm, UV-B como de 280-315 nm, UV-C como de 200-280 nm y UVde Vacio como de
100-200 nm. En este esquema, VV-A es el limite inferior de longitud de onda para la vision
humana, es transmitido por el vidrio de las ventanas, y puede aumentar la pigmentation de los
tejidos. UV-B es principalmente energia eritrogenica; es decir, causara el enrojecimiento de la
piel, aumentara la pigmentation del tejido y causara irritation ocular. El efecto mas comun de
exposition a UV-B es el eritema (quemadura de sol) que generalmente aparece dentro de las tres
horas y se hace mas grave aproximadamente 12 horas despues de la exposition. UV-C es
filtrado de la luz solar por el ozono pero, cuando es fabricado por el hombre, tiene importantes
propiedades de esterilizacion y otros usos industriales. El uso de UV-C o UVde Vacio requiere
una atmosfera sin oxigeno para evitar la formation de ozono.
Algunos materiales necesitan mas energia para ionizarse que la que se suministra por un cheque con
un foton de radiacion disponible en un periodo breve de tiempo y son, por lo tanto, dependientes
de la intensidad de la radiacion para la ionizacion. La intensidad es la velocidad a la que se
absorben los fotones. Incluso la radiacion IR de longitud de onda larga puede ionizar las
moleculas si es lo suficientemente intensa. Sin embargo, la radiacion IR por lo general no se
considera radiacion ionizante para el curado porque funde o quema los substrates. Solo los
fotones de longitudes de onda mas cortos y los electrones tienen en realidad suficiente energia
como para causar la ionizacion de las moleculas de tintas, revestimientos y adhesivos UV/EB sin
causar dafios a un substrate.
La intensidad de UV se mide en vatios por centimetro cuadrado. Las dosis de rayos X y
rayos gamma se miden en Roentgens, (IRoentgen; R= 100 ergs/gram o) o en el Roentgen
Equivalent for Mankind (REM, dosis equivalente en renguen en el hombre, que es la
integral a lo largo de todo el espectro de Roentgens por el factor de adsorcion para el tejido
humano REM).2 La dosis de los haces de electrones se mide en unidades de radiacion
absorbidas, o Grays (1.0 Gy = 1.0 Julios/kg ).
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;.HASTA QUE PROFUNDIDAD PENETRA LA RADIACION IONIZANTE?
Radiacion ionizante VV
La energia radiante UV penetra hasta solo poca profundidad en un revestimiento, tinta o
adhesive, en la ropa o en la piel humana. For lo tanto, la energia radiante t/Kpor lo general se
utiliza para aplicaciones de pelicula delgada tales como tintas de impresion, adhesivos
piezosensibles, formation de adhesivos permanentes, o algunas pinturas. La energia radiante VV
es absorbida por pigmentos, monomeros, oligomeros y fotoiniciadores sensibles a dicha longitud
de onda de t/Kpara romper las uniones moleculares. El aire o el nitrogeno son esencialmente
transparentes a la radiacion VV. No obstante ello, una tinta, revestimiento o adhesive agotara la
energia radiante UV dentro de una poca profundidad, con frecuencia menos de una milesima de
pulgada.
Radiacion ionizante EB
En el curado conEB, los electrones tienen un rango limitado antes de dispersarse en el aire.
Tambien tienen un rango limitado (1-20 mm) dentro del material a curar. Este rango es un
funcion de la velocidad de los electrones (por lo general medida en electron voltios) en la
superficie del material que se esta curando, la densidad de dicho material y el numero atomico (Z)
de las moleculas que componen el material. A medida que aumenta el voltaje EB, los
Electrones se mueven con mayor rapidez y, a medida que los electrones se mueven mas
rapidamente, penetran a mayor profundidad. Para electrones y rayos X, los mayores con mayor Z
tienen mayor potential de absorcion porque un EB es atenuado al reaccionar con electrones
orbitales. La mayoria de los nucleos en los materiales curados con EB tienen aproximadamente la
misma section transversal de captura baja para electrones disperses como para electrones de alta
energia. Un EB ioniza (cambia el equilibrio electronico de) los atomos y moleculas que lo capturan.
Los electrones en un haz pierden energia a los electrones con los que tienen impacto y disminuyen su
velocidad. Los electrones se capturan con mas facilidad (es decir, la section transversal de captura es
mayor) cuando se estan moviendo a mayor lentitud.
Estos electrones de movimiento rapido en un haz son retardados por impactos con los electrones
orbitales de los atomos y la carga positiva de los nucleos. Esto ocurre con las moleculas de aire asi como
con las moleculas del material curado con EB Los electrones que sufiren impactos pueden lograr una
velocidad de escape o pasar a orbitas mas grandes. Los electrones que logran la velocidad de escape se
conocen como electrones disperses. Los electrones disperses, y aquellos que pasan a orbitas mas
grandes, causan que el atomo irradie energia como rayos X. Los electrones disperses sufiren impactos en
otros atomos y producen una avalancha de electrones de menor energia que reemplazan los electrones
que fueron perdidos.
A medida que los electrones de un haz disminuyen su velocidad, generan rayos X. Estos rayos X se
denominan brehmsstrahlung, que es una palabra en aleman que significa "radiacion con frenos" o
"radiacion causada por retardos". Esto resulta de la disminucion de la velocidad de los electrones, la
dispersion de los electrones, la aceleracion de los electrones orbitales, mientras que la radiacion
ciclotronica es causada por las orbitas electronicas mas grandes. La radiacion ciclotronica produce una
emision caracteristica del espectro de rayos Xde banda angosta de brehmsstrahlung a longitudes de
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onda que dependen de los atomos particulares de captura. Los materiales con baj o Z generan rayos X de
longitud de onda mas largos que no tienen tanta penetration. Los cheques con los materiales de alto Z
tienden a producir rayos X mas energeticos que pueden penetrar con mayor facilidad. Los electrones que
se escapan de la orbita producen un amplio espectro de rayos X. Todos los rayos Xfabricados por el
hombre se generan de esta manera.
El grado al cual los rayos Xde la radiacion EB penetran esta relacionado con el Z del material, y la
densidad que es penetrada. Los rayos X por lo general penetran en materiales de Z mas bajo a una
mayor profundidad. La densidad mas alta de los materiales coloca mas secciones transversales
atomicas a lo largo de la trayectoria, lo cual causa una mayor atenuacion. La atenuacion es el termino
que se utiliza para describir la cantidad de rayos Xabsorbidos. Los rayos Xque resultan de sistemas
EB mas antiguos con una capacidad excesiva han requerido una boveda de concrete u otro blindaje
apropiado alrededor de la prensa de impresion para contener y atenuarlos.
La mayoria de los sustratos y materiales curados con EB estan compuestos de atomos oxigeno,
hidrogeno, carbono y nitrogeno. Estos son todos materiales de bajo Z Algunos pigmentos y aditivos
contienen materiales de alto Z, pero el efecto de ellos se mitiga por una delgada pelicula de material.
Por lo tanto, la penetration de rayos X de baj a energia a traves de materiales curados con EB y
sustratos por lo general es muy grande. Cuando los atomos de mayor Z son excitados por EB, se
genera una mayor penetration de rayos X. Estos fotones generados por rayos X tambien pueden
ionizar las moleculas en los materiales curados con EB, tal como sucede de manera mas directa con un
haz de electrones y con la energia radiante W.
Dado que un EB sera absorbido generandose rayos X, los rayos X tendran que ser atenuados. Esto se
hace ahora insertando blindajes de metales pesados densos en la unidad de curado. Tambien se puede
hacer encerrando la prensa dentro de una boveda de concreto. Las paredes de dicha boveda podrian ser
mas delgadas afiadiendo sales metalicas pesadas insolubles como relleno.
CURADO CON UV/EB
En esta section, se suministran mas detalles sobre la formation de revestimientos, tintas y
adhesivos UV/EB., fotoiniciadores, la relation entre el grosor de la pelicula (revestimiento,
tinta o adhesive aplicados) y la tasa de production, las capacidades 3D, la medicion del grado
de curado y todo lo demas que es necesario saber acerca del curado con UV/EB.
;.COMO SE FORMAN LOS REVESTIMIENTOS,
TINTAS Y ADHESIVOS UV/EB?
Los materiales UV/EB se curan (forman una pelicula solida) por polimerizacion y
entrecruzamiento. Hay muchos mecanismos de polimerizacion; sin embargo, en la actualidad,
solo se utilizan dos mecanismos de polimerizacion para el curado con UV/EB: polimerizacion
por radicales libres y polimerizacion cationica. Salvo el caso de los revestimientos en polvo,
la mayoria de los revestimientos UV/EB comienzan con liquidos. Los revestimientos en polvo
curados con UV/EB comienzan como particulas solidas que se aplican a un sustrato, sometidas
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a energia radiante infrarroja (calor) para fundirlos, y luego expuestas a energia radiante
UV/EB para polimerizar el revestimiento. La energia radiante VV/EB rompe la molecula del
fotoiniciador en el material VV/EB por fision homolitica (para formar radicales libres), o por
fision heterolitica (para formar cationes y aniones). Esta fision se refiere a romper una molecula
en lugar de romper un atomo. (Es decir, que no significa lo mismo que el termino empleado para
las reacciones nucleares.) Estos radicales libres y cationes luego se combinan con moleculas de
monomero o oligomero para formar un polimero.
Las propiedades de un polimero son el resultado de: (1) moleculas de monomero y oligomero
que han formado parte de la cadena del polimero; (2) entrecruzamiento logrado por los grupos
pendientes; y (3) la longitud de la cadena de polimero antes de la terminacion. Una molecula de
polimero puede terminarse de una de tres maneras:
1. Una cadena se une en el extreme a otra, lo cual crea un par de electrones que no
continuaran reaccionando, o
2. Un atomo de oxigeno reacciona con el electron libre de un radical libre y crea un par de
electrones que no continuaran reaccionando, o
3. Las moleculas de polimero limitan la movilidad de las moleculas de monomero de
modo que la reaccion se detiene debido a la indisponibilidad de reactivos, y el radical
libre llega al final de su vida util.
El segundo mecanismo de terminacion tambien se conoce como inhibicion por oxigeno.
Observe que esta no es solo una cuestion en la polimerizacion por radicales libres, y no en la
polimerizacion cationica. Se evita la inhibicion por oxigeno al recubrir el area de reaccion con
nitrogeno seco para excluir oxigeno que de lo contrario estaria presente en el aire ambiente. La
presencia de moleculas de oxigeno podria causar que las cadenas de polimero se terminen
demasiado cortas, o bien, podria limitar el entrecruzamiento.
Los tipos de monomeros u oligomeros defmen la estructura del polimero y, por lo tanto, sus
propiedades. Las propiedades basicas son modificadas por el entrecruzamiento que une
molecularmente las cadenas de polimero entre si.
Si bien nos gustaria pensar que una dosis integrada al tiempo de energia radiante VV/EB causa
un curado, la intensidad (la velocidad a la cual se absorbe la energia de los fotones) tambien es
importante. Las moleculas en la superficie (el nivel mas superior) pueden recibir 100 o mas
veces la intensidad de energia VV/EB que las moleculas en el nivel mas inferior, adyacente al
sustrato. Como resultado de ello, podria ocurrir una falla de adhesion si las moleculas de
revestimiento del nivel mas inferior no reciben suficiente energia radiante como para curarse.
Polimerizacion con radicales libres
Un radical libre es un fragmento molecular que tiene un solo electron de Valencia libre (vea la
Figura 8). Los Fotoiniciadores son moleculas insaturadas (que tienen anillos de carbono
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aromatico o de arilos) que formar radicales libres con mucha facilidad. Los electrones de
Valencia no son reactivos cuando se los aparea con otro electron de Valencia; sin embargo, un
unico electron de Valencia siempre busca un segundo electron de Valencia. Un electron de
Valencia libre se forma por fision homolitica. Esto ocurre cuando suficiente energia radiante
VV/EB es absorbida por la molecula de fotoiniciador. La fision homolitica significa que ambos
fragmentos son radicales libres con disponibilidad de electrones simples. Los radicales libres
existen durante un tiempo limitado y deben encontrar y reaccionar con monomeros y
oligomeros dentro de su vida util.
La polimerizacion por radicales libres contiene los pasos siguientes:
Wo
Iniciacion R ^- R*
electrones
Propagation R* + Rj ». RR* l
Transferencia en cadena RR* a + AH > RaH + A*
Termination Ra* + R* m ^ RnRm
Iniciacion
Figura 8: Polimerizacion con radicales libres
Cuando un radical libre captura un electron de un monomero u oligomero, dicho monomero u
oligomero forma parte del radical libre. Un electron de Valencia simple siempre queda libre
despues de esta union y este nuevo radical libre expandido reacciona una y otra vez a medida
que forma un polimero. Esta es una reaccion en cadena. De este modo, los monomeros y
oligomeros forman polimeros que contienen cadenas largas de moleculas de monomero.
Polimerizacion cationica
Los fotoiniciadores cationicos son moleculas insaturadas que se descomponen por fision
heterolitica bajo la action de energia radiante VV/EB para formar cationes y aniones. La fision
heterolitica significa que los fragmentos son diferentes. Los fragmentos de cationes inician y
sustentan el proceso de polimerizacion, tal como se muestra en la Figura 9. Los aniones no
contribuyen mucho al proceso de polimerizacion. Los cationes son acidos de Bronsted o
acidos de Lewis. Estos fuertes acidos organicos son iones positives que donan protones o
absorben electrones, y son atraidos hacia un catodo al igual que los iones de hidrogeno. Los
cationes tambien causan que la fision continue hasta haberse ionizado todas las moleculas
disponibles de fotoiniciador. Por lo tanto, una vez iniciada, la polimerizacion se esparcira a lo
largo del material VV/EB. A diferencia de la polimerizacion por radicales libes, la
polimerizacion cationica es una reaccion ionica que no puede terminarse mediante una reaccion
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con moleculas de oxigeno. Dado que tambien se forman aniones, el estado general del polimero
es neutro, incluso si ocurre la polimerizacion, porque hay cationes presentes.
Puesto que ahora existen fotoiniciadores cationicos, la lista de aplicaciones potenciales que
pueden aprovecharse cambia y se amplia. Estos fotoiniciadores cationicos se pueden usar para
polimerizar los revestimientos que, debido a la absorcion, el ensombrecimiento o la
pigmentation, no pueden recibir suficiente energia radiante a lo largo de toda su profundidad.
Una vez iniciada la polimerizacion cationica, continuara hasta completarse, incluso en la
oscuridad.
ft P
Figura 9: Polimerizacion cationica
Entrecruzamiento
El entrecruzamiento puede resultar de la polimerizacion por radicales libres o de la
polimerizacion cationica. Ocurre como parte de la polimerizacion cuando los grupos
pendientes de una cadena se conectan con los grupos pendientes de otra cadena. El
entrecruzamiento produce dureza mecanica, resistencia a la fusion, resistencia a la deformation
mecanica, mayor fuerza y resistencia a los dafios (vea la Figura 10).
Sitios fimciondes
x
-Enti ecruzamiento
__ ^—' I
Extr emo s de ca d eno floj os —
V
M.
Figura 10: Un ejemplo de entrecruzamiento
29
-------
;.COMO FUNCIONAN LOS FOTOINICIADORES?
Los fotoiniciadores son compuestos arilicos aromaticos no saturados que son mas sensibles a la
energia radiante VV/EB que los monomeros y oligomeros. En comparacion con los
monomeros y oligomeros, los fotoiniciadores representan un pequefio porcentaje del peso de
un revestimiento, tinta o adhesive que se esta aplicando. La mayor parte de la absorcion de la
energia radiante VV/EB en un material curado con VV/EB se logra mediante un fotoiniciador.
Las moleculas de fotoiniciador se fisionan (se separan) de maneras predecibles al recibir
energia radiante VV/EB. Formaran radicales libres o cationes como fragmentos. For lo tanto,
los fotoiniciadores cumplen una funcion critica en iniciar la polimerizacion por radicales
libres o cationica en los materiales VV/EB. El tipo de fotoiniciador debe seleccionarse con
cuidado. El potencial de absorcion de energia de un fotoiniciador debe coincidir con la longitud
de onda de la energia radiante pico que es generada por la fuente de VV/EB a fin de que el foto-
iniciador haga correctamente su trabajo. Si la energia radiante no es suficientemente intensa, un
fotoiniciador podria no recibir suficiente energia para formar radicales libes o cationes. Los
fotoiniciadores tambien son absorbedores importantes de la energia radiante VV/EB.
;.LA TASA DE PRODUCCION DEPENDE DEL GROSOR
DEL REVESTIMIENTO?
El grosor del revestimiento no afecta la tasa de produccion. Dado que el grosor del material
aplicado por metodos de pulverizacion y rodillo (>0.001 pulgadas) es tipicamente mas mucho
mayor que el grosor logrado por impresion («0.001 pulgadas), dichos metodos requieren una
dosis mas grande de radiacion para lograr el curado. Por lo tanto, para una fuente de energia
radiante constante, la tasa de produccion debe disminuir a medida que aumenta el grosor de la
pelicula, a fin de proporcionar una exposition adecuada a la energia radiante necesaria para curar
el material. En realidad, la intensidad se ajusta para curar el revestimiento a la tasa de
produccion.
Esto se ve exacerbado por la absorcion de la energia radiante por parte del material t/Kmismo,
porque la intensidad de la energia radiante I/Kdisminuira enormemente con el grosor de la
pelicula. Esto puede compensarse con el uso de t/Kde mayor intensidad. Sin embargo, se
absorbe energia radiante IR (calor) junto con la energia VV. Por ello, el limite en la intensidad
de UVes determinado por la energia IR absorbida por el sustrato y el revestimiento.
Las aplicaciones de materiales delgados (tal como se usa en impresion y revestimiento
adhesive) pueden curarse casi de inmediato. Las tasas de produccion para estas aplicaciones
pueden ser mucho mas altas que para las aplicaciones gruesas. Pueden lograrse velocidades de
produccion de impresion de mas de 1,000 pies por minuto con un curado completo en una unidad
de curado con t/Kque solo tiene unos pocos pies de largo.
Los tiempos de curado para aplicaciones mas gruesas usando tecnicas por pulverizacion o rodillo
pueden medirse en segundos. Las estructuras compuestas reforzadas por fibras 3D contienen
fibras que ensombrecen gran parte del revestimiento VV/EB que une las fibras entre si. El
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curado de un revestimiento de este tipo de estructura puede requerir energia radiante EB,
curado cationico, o ambos. El tiempo de curado puede ampliarse en gran medida, si bien los
curados 3D pueden lograrse en cuestion de segundos.
QUE HA HABIDO CRECIMIENTO EN LAS CAPACIDADES 3D?
Tal como se indico previamente, los materiales curados con VV/EB fueron usados inicialmente
en procesos de impresion porque esta tecnologia es apta para lograr un revestimiento delgado de
tinta en una superflcie plana. La tecnologia VV/EB tambien era apta para el revestimiento de
chapas metalicas antes de enrollarse y para paneles de productos de madera pianos por las
mismas razones. Sin embargo, surgieron otras aplicaciones, tales como fibras opticas, que no
eran planas. Estas aplicaciones 3D tienen la capacidad de formar sombras que ocultan porciones
de la superficie de la energia radiante necesaria para curar el material VV/EB. Con el termino
"capacidades 3D" nos referimos a la capacidad de curar revestimientos en objetos 3D
La Figura 11 muestra una section transversal de una fibra optica usada para la transmision de
senates digitales y los revestimientos especiales que son cruciales a su rendimiento. Sin estos
revestimientos, la fibra optica no podria ser un medio para larga distancia. El revestimiento
mas interno debe tener un bajo indice de refraccion, y no debe absorber la longitud de onda del
laser que se utiliza para enviar las senates digitales. El siguiente revestimiento debe
proporcionar la fuerza. El revestimiento mas externo debe absorber fuertemente la longitud de
onda que se esta usando para evitar la "interferencia cruzada" entre las fibras. El desarrollo y la
disponibilidad de estos revestimientos VV/EB fueron cruciales para el exito del cable de fibra
optica, porque ninguna otra tecnologia podia brindar el curado rapido con un 100% de
integridad. Como resultado de ello, los creadores y fabricadores de equipos y revestimientos
VV/EB cooperaron para producir este y otros productos que utilizan materiales VV/EB.
revestimiento fuerte /s^Z-—^\\ ^ baJ° indice de refraccion
revestimiento opaco
Figura 11: Diagrama esquematico de una fibra optica
Dado que los esfuerzos para minimizar el efecto de la sombra en las aplicaciones 3D tuvieron
exito en la fabricacion de fibras opticas, el avance de las capacidades 3D en otras aplicaciones
era solo cuestion de tiempo. En la actualidad, los efectos de las sombras pueden minimizarse en
la fabricacion de muebles de madera e incluso en las carrocerias de automoviles. Esto se ha
logrado mediante el uso de multiples fuentes de energia radiante, reflectores con hoyuelos y un
sinnumero de otras tecnicas de disefio optico.
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Las plantas de fabrication ahora recubren por pulverization o rodillo selladores UV,
imprimadores, capas de acabado y capas superiores en paneles y muebles, y rapidamente curan
estos materiales dentro de 25° C de la temperatura ambiente. Los revestimientos
convencionales en un substrate de madera no pueden calentarse lo suficiente como para curarse
en menos de una hora. Debido a que el tiempo de curado es tan breve para los materiales UV,
los fabricantes de muebles fmos utilizan revestimientos UVpara evitar defectos por polvo.
Ademas, puesto que no hay VOC inflamables que pueden causar un peligro por incendio, por lo
menos una compafiia de seguros ha rebajado las primas de seguro por incendio en un 15%
cuando se usan materiales UV.
El uso de una fibra optica o laser t/Kguiado por computadora ha permitido la construction capa
por capa de objetos, usando un polimero. El objeto de polimero que se forma puede ser un
modelo o la pieza final. Esta tecnica se conoce como estereolitografia. Esto se hace retirando
una plataforma debajo de la superficie de un monomero u oligomero mientras una fuente UV
guiada por computadora opera como una impresora, trazando una trama exploradora con la
fuente t/K"encendida" sobre la portion solida, y "apagada" sobre espacios abiertos o cavidades
en la estructura de cada section transversal sucesiva. De este modo, puede fabricarse un modelo
a escala (cualquier escala, incluido el tamafio natural) de una pieza compleja - incluso se pueden
generar partes del cuerpo a partir de un barrido CAT o MRI. Esta tecnica permite localizar fallas
en los disefios. Incluso puede permitir a los cirujanos practicar en modelos de tamafio natural del
paciente.
;COMO SE MIDE EL GRADO DE CURADO?
El grado de curado de un revestimiento UV/EB se ha medido por adhesion, frotacion con
solvente, pruebas de tincion, movilidad ionica, temperatura de transition vitrea, propiedades
mecanicas tales como modulo elastico o resistencia a la traction, abrasion Taber, indicador
fluorescentes, o por volatilidad minima. La medida se selecciona segun algun tipo de medida de
rendimiento idoneo con la resistencia, y no se ha hecho ningun tipo de correlation entre las
diversas tecnicas de medicion de curado. A continuation, se discuten algunas de las pruebas
principales.
La adhesion de un revestimiento se mide por la fuerza por pulgada de borde que se desprende.
Cuando el revestimiento es liquido, esta fuerza es casi cero. Se convierte en una cantidad fmita a
medida que progresa el curado. Cuando alcanza una fuerza maxima, la pendiente de la fuerza de
desprendimiento con una mayor exposition UV/EB se acerca a cero. Se considera que con una
mayor exposition se obtendria el sobrecurado del material. El sobrecurado se piensa que logra un
ulterior entrecruzamiento entre las moleculas y reacciones con una cantidad adicional de
monomero.
La abrasion Taber prueba la resistencia a la abrasion. Se basa en el uso de una pesa (250 gramos,
500 gramos o 1 kilogramo) que se apoya sobre un disco abrasivo mientras se rota la muestra contra el
mismo. El disco abrasivo puede ser cualquiera entre un gran numero de tipos, segun el proposito
para el cual esta destinado el revestimiento.
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La frotacion con solvente es una modification de la prueba de abrasion que requiere la presencia de
un solvente especificado. Esta prueba mide el efecto del solvente en el revestimiento curado.
Presumiblemente, un revestimiento sin curar o con un curado a poca profundidad podria eliminarse
facilmente con el solvente.
La movilidad ionica se mide colocando dos electrodes en un revestimiento, aplicando un voltaje y
midiendo la corriente. Se mide tanto la cantidad de corriente como la respuesta de tiempo a un
cambio del voltaje. Ambas mediclones brindan los diagnosticos referentes a la movilidad ionica.
Presumiblemente, la movilidad ionica es menor en un revestimiento sobrecurado. Se especifica una
minima movilidad ionica aceptable al uso.
El modulo elastico se basa en la pendiente de la curva de esfuerzo y deformation. Esta prueba
requiere revestir una muestra para la medicion del esfuerzo versus la deformation. El esfuerzo es
la fuerza por unidad de area para lograr la deformation. La deformation es la elongation por
unidad de longitud que se produce. Un mayor modulo elastico requiere mas esfuerzo para lograr
una deformation dada.
La resistencia a la traction es el esfuerzo maximo que se puede lograr antes de la rotura. Tipicamente,
esto ocurre al ocurrir una discontinuidad en la curva de esfuerzo versus deformation.
La volatilidad minima se mide midiendo una muestra de revestimiento curado para determinar la
perdida de peso. El curado se realiza en incrementos, con mediciones de peso a cada incremento.
Entre cada incremento, se puede aumentar la temperatura para eliminar los ingredientes volatiles. Un
curado de volatilidad minima es el punto al cual la perdida de peso alcanza un minimo.
La transition vitrea es una propiedad de la portion amorfa de un solido semicristalino. Se mide como
la temperatura a la cual el solido cambia de una deformation vitrea a una deformation gomosa. Esto
se determina midiendo el modulo elastico a diferentes temperaturas, y encontrando el intervalo de
temperaturas al cual ocurre la transition vitrea a un modulo mas alto. Una mayor temperatura de
transition vitrea (Tg) puede usarse como evidencia de mayor entrecruzamiento. Como alternativa, se
puede especificar la minima Tg y luego determinar el modulo elastico a dicha temperatura para
determinar si es vitrea o gomosa.
Los otros metodos se usan con menos frecuencia porque: son mas apropiados para las investigaciones;
son mas caros; o demoran mucho tiempo para obtener un resultado mientras se esta en production. Si
bien cada metodo presuntamente india que el curado esta completo, la correlation de un metodo con
otro se hace raras veces, o nunca. Estas pruebas no determinan si puede o debe permitirse el contacto
con los alimentos (con la posible exception de la movilidad ionica).
;.HAY ALGUNA OTRA COSA QUE AFECTE AL CURADO?
Quizas ha observado que casi no hemos mencionado la temperatura. Los materiales VV/EB se
curan casi instantaneamente y se curan incluso mas rapido a medida que aumenta la temperatura.
La temperatura es una medida de la energia cinetica de las moleculas. Si la temperatura aumenta
por encima de un nivel critico (un nivel diferente resulta critico para cada material VV/EB)
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puede ocurrir la polimerizacion en ausencia de la energia radiante VV/EB. La temperatura de
los materiales curados con VV/EB debe mantenerse entre 60° F y 80° F para evitar el
agotamiento de los inhibidores del material. Este rango de temperaturas por lo general no es un
problema, pero podria requerirse aire acondicionado en algunos casos.
Otros factores son la variation de las lamparas t/Kdurante el uso, las variaciones en el voltaje de
la linea electrica, los efectos de la oxidation y los efectos infrarrojos. Todos estos factores
varian con el tiempo, y el efecto de cada uno de ellos puede ser diferente. Por lo tanto, debemos
reconocer que el curado variara como efecto combinado de todos estos factores.
Los materiales VV/EB pueden variar. Para minimizar la variabilidad, los materiales curados con
VV/EB no deben exponerse a peroxides, particulas de hierro u otras fuentes de radicales libres.
Asimismo, deben almacenarse lejos de la luz solar u otras fuentes de energia radiante que
podrian causar la polimerizacion.
Si una unidad de curado con VV/EB que promueve la polimerizacion por radicales libres
queda expuesta al oxigeno atmosferico o si el oxigeno atmosferico invade un "recubriente de
nitrogeno" usado en el proceso, ocurrira la inhibicion por oxigeno. El oxigeno puede
inhibir el curado de los acrilicos, poliesters y estirenos. Los efectos de la inhibicion por
oxigeno podria resultar en el uso de una dosis mucho mayor de energia radiante que la esperada
para obtener un curado. Esto seria especialmente cierto si no se utilizara el "recubriente de
nitrogeno." Desde un punto de vista positive, la inhibicion por oxigeno se utiliza
intencionalmente para retener pegajosidad en el caso de algunos adhesivos piezosensibles.
La humedad puede afectar el tiempo de curado de los materiales VV/EB que utilizan
fotoiniciadores cationicos. Este efecto difiere para diversos revestimientos, grosores de
revestimiento, permeabilidades de revestimiento y concentraciones de vapor de agua.38 En
algunos casos, el agua puede inhibir la polimerizacion de manera similar a la inhibicion por
oxigeno. Esto puede corregirse usando un secador IR o un recubriente de nitrogeno seco
extend! do.
Los monomeros, oligomeros, fotoiniciadores, fibras y pigmentos en un revestimiento, tinta o
adhesive todos absorben la energia radiante VV/EB. El grado al cual todos estos materiales
absorben la energia radiante puede inhibir el curado del material, especialmente en aplicaciones
mas gruesas. Las fibras y los pigmentos pueden formar sombras de VV/EB que impiden que la
energia radiante llegue a los monomeros, oligomeros y fotoiniciadores. Los materiales que
contienen fotoiniciadores cationicos no tiene este problema. El material que contiene
fotoiniciadores cationicos solo tiene que recibir suficiente energia radiante como para
descomponer el foto-iniciador en la capa superior y el curado sera espontaneo a partir de ese
momento.
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PARTE III: EMISIONES, SALUD Y SEGURIDAD
;.QUE CONTAMINANTES DEL AIRE SE EMITEN DESDE
LOS MATERIALES CURADOS CON UV/EB1
El curado con VV/EB es un emisor muy bajo de contaminantes del aire, pero si ocurren algunas
emisiones. Esta section discute las potentiates emisiones de VOC, particulas fmas, HAP, olores,
ozono y NO2.
Emisiones VOC
Los revestimientos, tintas y adhesivos curados con VV/EB tienen una reputation de ser libres
de VOC, pero en realidad emiten algunos compuestos volatiles de curado que podrian ser VOC.
Si bien las emisiones VOC son extremadamente bajas en muchas aplicaciones que emplean
materiales VV/EB modernos (es decir, las emisiones F0C pueden ser de menos del 1% del peso
del revestimiento, tinta o adhesive usado), las emisiones de compuestos volatiles de curado
para una aplicacion tipica por lo general se encuentran en el rango del 1 al 5%. (Observe que no
se utiliza un diluyente solvente en el caso tipico.) No obstante ello, para un pequefio numero de
aplicaciones, las emisiones de volatiles de curado pueden acercarse al 10% del peso de la
pelicula aplicada. Incluso al nivel del 10%, las emisiones incontroladas VOC no son peores que
aquellas de una operation conventional de revestimiento o impresion equipada con una muy
buena tecnologia de captura y control de las emisiones. Tipicamente, no se necesita ni utiliza
ningun tipo de tecnologia de control incorporado con los materiales curados con VV/EB.
Los materiales curados con VV/EB estan listos para usar tal como los suministra el fabricante.
No se requieren aditivos ni mezclado despues de que los materiales curados con VV/EB
abandonan las instalaciones del fabricante. La unica exception podria ser la adicion de un
solvente (VOC o agua) para ajustar la viscosidad en algunas aplicaciones de pulverization o
especiales. Los materiales curados con VV/EB no se secaran a menos que esten sometidos a
suficiente energia radiante VV/EB. Si hay diluyentes presentes, los revestimientos VV/EB no
curados simplemente podrian resultar mas viscosos a medida que se evapora el diluyente. Sin
embargo, normalmente no hay presencia de diluyentes VOC.
Se han medido los acrilatos a una concentration de aproximadamente 10 ppm en el espacio
inmediatamente por encima de un revestimiento (una medicion del espacio de cabeza) durante
el curado. Las concentraciones de VOC en el mismo espacio fueron incluso menores.28 las
concentraciones en una corriente de emision subsiguiente tenderian a ser incluso menores como
resultado del mezclado y dilution con aire en la corriente de escape. Tales pequefias
concentraciones de emision son la meta deseada de la tecnologia de control de emisiones
incorporada, empleada con los procesos convencionales, pero se pueden alcanzar usando
revestimientos, tintas y adhesivos curados con VV/EB sin un dispositive de control de
emisiones incorporado.
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EJEMPLO: Calculo de las emisiones VOC
Tipo de fuente: Impresion
Aplicacion: Sobrecapa de una banda de 5 pies desplazandose a 1000 pies/minuto
Caracteristicas del revestimiento: 0.8% de gravedad especifica
Grosor de la pelicula: lOOmicrones
Emisiones VOC. 1% del peso de la pelicula tal como fue aplicada
En este ejemplo, la fuente produciria 0.000163 libras de VOC por pie cuadrado, o
aproximadamente 1.0 libra de VOC por 6,124 pies cuadrados. Una libra de VOC seria emitida
de la sobrecapa del 100% de una banda de 5 pies durante 1.2 minutos a 1,000 pies/minuto.
Estos proporcionaria un maximo de 72 libras de VOC por hora, 576 libras por un turno de 8
horas, o 52 toneladas por afio por turno. En la mayoria de los casos, la tecnologia VV/EB
calificaria como la tecnologia de Lowest Achieved Emission Rate (LAER, menor tasa de
emisiones lograda). (LAER es requerido por la Clean Air Act, ley de aire limpio, en fuentes
importantes nuevas y modificadas situadas en zonas que no estan alcanzando las National
Ambient Air Quality Standards (normas nacionales de calidad del aire ambiente.)) En
comparacion, una operacion convencional de formacion de sobrecapa usando un solvente VOC
emitiria 2,600 - 3,600 toneladas por afio de FOCpara el mismo nivel de operacion.
Observe que el calculo anterior se basaba en la cantidad de material que realmente se aplica al
sustrato. En realidad, podrian ocurrir algunas perdidas debido a formacion de nubes, derrames,
salpicaduras, eficiencia de transferencia, etc. Por lo tanto, seria preferible utilizar la masa de la
cantidad total de material curado con VV/EB (revestimiento, tinta, etc.) que se consume al
calcular las emisiones potenciales de los procesos de impresion y/o revestimiento con VV/EB.
Emisiones de particulas finas:
Cuando se utilizan materiales VV/EB en prensas de impresion y recubridores de rodillo de alta
velocidad, emitiran algo de neblina. Se genera la neblina cuando el material VV/EB que se
encuentra entre los rodillos y el substrate se separa rapidamente en aplicaciones de alta
velocidad. (Los materiales convencionales tambien producirian neblina si se aplicaran a una
velocidad tan alta.) La formacion de neblina de una tinta VV/EB en la impresion a alta
velocidad se han medido entre un 1% y un 50% de la tinta consumida. Se encontro que muchas
de las gotitas eran de menos de 2.5 um (PM-2.5) Cuando la formacion de neblina es grave, los
usuarios y proveedores pueden trabajar juntos para minimizar el problema.
Emisiones HAP:
A menos que se agreguen solventes HAP, los revestimientos VV/EB son libres de HAP (es
decir, no contienen ningun HAP enumerado en el Apendice E). No obstante ello, las gotitas
fmas en la neblina generadas por los rodillos a alta velocidad (vea la explication que aparece
mas arriba) podrian contener compuestos quimicos toxicos. Debera consultar las Material Safety
Data Sheets (MSDS, hojas de datos de seguridad de los materiales), revisar la lista de HAP, y/o
ponerse en contacto con el proveedor para determinar hasta que grado la toxicidad es un
problema con un material curado con VV/EB en particular.
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Emisiones olorosas:
En lineas generates, los materiales curados con UV/EB usados hoy en dia tienen mucho menos
problemas de olor que los materiales que se empleaban hace 10 afios. De hecho, los menus de
restaurantes, envases para perfumes fmos y cajas para chocolates ahora pueden imprimirse y
recubrirse con UV/EB (vea la Figura 12). Sin embargo, los materiales UV/EB historicamente
han emitido algunos olores objetables, y algunos de ellos incluso despues del curado. Los
materiales UV/EB que generan olores que contienen aminas o compuestos de azufre deben
evitarse cada vez que el olor sea un problema.
Figura 12: Revestimientos UV- Ahora utilizados para envasar chocolates
Emisiones de ozono y N02:
Cada forma de radiacion ionizante puede ionizar el oxigeno y general ozono. Ademas, existe la
sospecha de que tambien pueda generarse NO2. Sin embargo, la emision total de ozono y NO2
es relativamente pequefia y no debiera afectar de manera significativa las concentraciones de
estos contaminantes en la atmosfera. Los fabricantes de equipos han reducido el potencial de
generacion de ozono y NO2 debido a los procesos que usan energia radiante UV/EB. Los
recubrientes de nitrogeno excluyen al aire de las areas de polimerizacion y, por tanto,
excluyen al oxigeno como reactivo en dichas areas. No obstante ello, se utiliza ventilation con
aire para eliminar el calor de las lamparas UV; y por tanto, aun pueden generarse estos
contaminantes. Los filtros de cuarzo que absorben fuertemente longitudes de onda por debajo de
260 nm (las longitudes de onda que forman el ozono) pueden usarse para reducir la generacion
de ozono.
;COMO SE MIDEN LAS EMISIONES PROVENIENTES DE LOS
MATERIALES CURADOS CON UV/EB'!
El contenido de VOC de los revestimientos se mide mediante la EPA Reference Test Method 24
(prueba de referenda de la EPA, metodo 24). Este metodo puede encontrarse en Title 40, Code
of Federal Regulations, Part 60, Appendix A (titulo 40, codigo de normativas federates, parte 60,
apendice A). Para su conveniencia, el Metodo 24 se suministra en el Apendice C de este reporte.
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La section 3.2 del Metodo 24 se concentra en los revestimientos de pelicula no delgada curados
con radiacion VV. Este metodo se basa en un metodo de prueba de la American Society for
Testing Materials (ASTM, sociedad americana de materiales para pruebas) (D 5403-93). Si la
cantidad de revestimiento o tinta t/Ktal como se aplica al sustrato de la muestra es de menos
de 0.2 gramos (basandose en el grosor de pelicula recomendado por el fabricante) y el area del
sustrato de la muestra es igual a, o mayor que, 35 pulg2 (225 cm2) entonces se considera que se
trata de un revestimiento curado con radiacion t/Kde pelicula delgada para determinar la
aplicabilidad de ASTMD 5403-93. No se especifica ningun metodo de prueba para los
revestimientos, tintas o adhesivos t/Kde pelicula delgada ni para ninguno de los materiales
curados con EB.
Al considerar y evaluar las modificaciones al Metodo de Prueba 24 que eventualmente agregaron
procedimientos para probar los revestimientos t/Kde pelicula no delgada, se encontro el
contenido de FOCminimo cuando una resina se curaba con t/Kmucho mas alia de la
recomendacion del fabricante.16 El reporte que evaluaba esta modification no indicaba si el
curado recomendado estaba destinado para una atmosfera libre de oxigeno o si se usaba una
atmosfera libre de oxigeno. Dado que no se mencionaba un recubriente de nitrogeno para
excluir el aire del proceso de curado para minimizar la inhibition del oxigeno, podemos asumir
que no se lo habia utilizado. La inhibition del oxigeno de un curado en aire atmosferico
explicaria la necesidad de una dosis mas alta de t/K(es decir, la cantidad de energia radiante
t/Krequerida para completar el curado y asegurar emisiones minimas de VOC). El reporte
tambien indicaba que no se habia medido la potencia de salida de la lampara en el aparato de
prueba, y que no existe una relation sencilla entre el nivel de entrada de potencia y la salida de
luz UVa las longitudes de onda especificas que causan el curado de un revestimiento. Por lo
tanto, una baja salida de la lampara a la longitud de onda deseada tambien podria haber
aumentado el tiempo de curado.
Los fabricantes de materiales curados con energia radiante t/Kcreen que el Metodo 24 indica
un exceso de emisiones VOC porque somete a un material curado con UVa un calor excesivo
(110 +/- 5° C) despues del curado. Los fabricantes sugieren que el calor excesivo causa la
descomposicion del revestimiento UVy que una perdida resultante de masa del revestimiento
se esta informando como VOC. La EPA esta atenta a estas preocupaciones, pero por el momento
no tiene planes de modificar el metodo de prueba ni de desarrollar un nuevo metodo.
;.QUE SUCEDE CON RESPECTO A LA SALUD Y SEGURIDAD
DE LOS TRABAJADORES?
Hay tres cuestiones importantes de salud y seguridad de los trabajadores que deben considerarse:
(1) exposition potential a radiacion UV/EB; (2) exposition potential a componentes peligrosos
que forman parte de los materiales curados con UV/EB; y (3) higiene para proteger a los
trabaj adores. Esta section discutira todas estas cuestiones, asi como los cambios y mejoras
significativos realizados a lo largo de los ultimos diez afios para minimizar los peligros
potentiates.
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;.Oue preocupaciones de salud v seguridad presenta la energia radiante UV/EB?
La energia radiante UVes luz ultravioleta. Se trata del mismo tipo de luz ultravioleta que se
recibe del sol. No puede penetrar la piel, pero puede causar quemaduras de sol y tostado de la
capa superior de piel, o puede causar irritation ocular. Con un blindaje correcto, el UV no causa
siquiera que ocurran estos inconvenientes.
La energia radiante EB consta de electrones de alta velocidad y los subsiguientes rayos X. Los
electrones se generan en un acelerador o canon que los proyecta hacia el revestimiento, tinta o
adhesive y el substrate. Los electrones generan rayos X a medida que se retarda su velocidad
en estos materiales, y por cualesquier moleculas que se encuentren entre la fuente de EB y la
pelicula y sustrato que son su bianco. Los fabricantes de este equipo de EB instalan blindaje
para reducir la radiacion Xa valores inferiores al nivel de fondo.
De acuerdo con las normativas de la OSHA (Code of Federal Regulations (CFR, codigo de
normativas federates) parte 1910.96), ningun empleador poseera, usara ni transferira fuentes de
radiacion ionizante (la definition de la OSHA excluye al UV) de manera tal como para causar a
cualquier individuo que reciba, en ningun trimestre de un afio calendario, mas de:
Totalidad del cuerpo, cabeza y tronco, organos activos de formation de
sangre o gonadas 1.25 REM
Manos y antebrazos, pies y tobillos 18.75 REM
Piel de la totalidad del cuerpo 7.5 REM
Un individuo puede recibir una dosis mayor que esta si:
1. Durante cualquier trimestre calendario, la dosis equivalente para todo el cuerpo no
supere los 3 REM.
2. La dosis equivalente para todo el cuerpo, al agregarse a la dosis equivalente
acumulada en todo el cuerpo, no exceda los 5(N-18) REM, donde N equivale a la edad
del individuo en afios.
2. El empleador mantiene los registros pasados y actuates que demuestran que la adicion de
tal dosis equivalente no causara que el individuo exceda las cantidades tabulada mas
arriba.
Podrian existir limitaciones adicionales en la forma de normativas locales, estatales o federates
subsiguientes. Es responsabilidad del empleador determinar cuales normativas se aplican y
asegurarse de que los empleados no queden expuestos a radiacion ionizante que exceda los
limites estatutarios y normativos.
;.C6mo se puede proteger a los trabajadores contra la radiacion ionizante UV/EB?
El medio principal de proteccion contra toda la radiacion ionizante es el blindaje. En la
mayoria de los casos, este blindaje esta integrado al equipo de curado con UV/EB. En caso de
fugas de UV, la ropa es una proteccion adicional al blindaje y se recomienda usar prendas de
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mangas largas y pantalones largos. For la misma razon, se recomienda tambien la protection
ocular con escudos laterales.
En el caso de radiacion en el I/Kcercano, I/Klejano y actinica, el blindaje consta de barreras y
deflectores opacos. Se necesitan deflectores porque la radiacion t/Kfacilmente puede
dispersarse a partir de aerosoles submicronicos y convertirse en un resplandor difuso reflejado y
reirradiado desde aerosoles y superficies. El VV puede dispersarse con mucha mas facilidad que
la luz visible, porque se trata de una longitud de onda mas corta, y los aerosoles submicronicos
en el aire pueden dispersar el t/Kfacilmente. Estos aerosoles son invisibles (demasiado
pequefios para ser vistos) porque no logran dispersar de manera eficiente la luz visible. Se
necesitan deflectores multiples para reducir las fugas producidas por esta dispersion antes de que
llegue al tejido humano. La OSHA permite hasta 1 milivatio/centimetro de cuadrado de
radiacion en el UV cercano para tiempos de exposition de mas de 16 minutos. La OSHA
permite solo hasta 0.1 milivatio/centimetro cuadrado de radiacion actinica para exposiciones de
8 horas.1
A diferencia del t/Kcon longitudes de onda visible coexistentes, los haces de electrones y los
rayos X no tienen un componente visible para advertir a un ser humano de su existencia. Dado
que los genes humanos (al igual que las moleculas de fotoiniciador, monomero, y oligomero)
son sensibles a rotura molecular bajo radiacion ionizante, es necesario usar blindajes para
proteger a los trabaj adores de la radiacion EB. Idealmente, la intensidad de la radiacion debera
reducirse casi al nivel de radiacion de fondo mediante el blindaje. El nivel de radiacion de
fondo es la intensidad de los rayos Xy de la radiacion gamma que existiria si no hubiera una
fuente de radiacion (salvo las fuentes de traza de los materiales naturalmente radiactivos) lo
suficientemente cerca como para afectar la intensidad de la radiacion. Existen muchas de estas
fuentes naturales de bajo nivel (tales como madera, fibra de madera, papel, metales y
mamposteria) y por lo tanto el nivel de fondo nunca puede llegar al cero absoluto.
A longitudes de onda de rayos Xy mas corta, la dispersion se hace mas pronunciada y no existe
un material verdaderamente opaco. La masa de un blindaje atenuara (reducira) la intensidad de
la radiacion que penetra dicho blindaje, al igual que el numero atomico (Z) del material. Los
materiales con mayor Z atenuan la radiacion penetrante mas que aquellos con un valor bajo de
Z que tengan igual masa. Sin embargo, el primer solido que se encuentre en el camino de la
radiacion debiera se un material de bajo Z, tanto para minimizar la generation de rayos X como
para absorber los rayos X que se generan desde los materiales de mayor Z que se encuentran
poster! ormente en un blindaje de multiples capas.
Los rayos Xy las longitudes de onda mas cortas por lo general se blindan con plomo, otros
metales pesados, concrete o mediante la distancia. En ausencia de blindaje, la intensidad de
radiacion se reduce por el cuadrado de la distancia entre la fuente y el punto de medicion.
Evidentemente, nadie puede colocar a un operador a un kilometre o incluso a cien metres de
distancia de una fuente solo para atenuar la intensidad y limitar la dosis que este recibe. El
blindaje que coloca una masa de alto Z entre una fuente y una persona se utiliza para atenuar
(reducir o debilitar) los rayos Xdentro de una distancia razonable. Este blindaje debe incluir
deflectores para limitar las fugas de rayos X disperses y reirradiados porque incluso las
moleculas de aire y los aerosoles pueden dispersar rayos X. La eficacia del blindaje debe
40
-------
probarse midiendo el nivel de radiacion para asegurarse de que las fugas de radiacion se
encuentren cerca de los niveles de fondo mientras un has de electrones esta en operation.
;.Que preocupaciones de salud v seguridad presentan los componentes
peligrosos en los materiales curados con VV/EB?
La toxicidad de los constituyentes que son vapores y gases se determina a partir de las MSDS
deben suministrarse con un revestimiento. Segun la norma 1910.1000 de la OSHA:
E = C(a) T(a) + C(b) T(b) + C(n) T(n) dividido entre 8
Donde:
E es la exposition en terminos de concentration eficaz.
C es la concentration durante cualquier periodo de tiempo T en la que la
concentration permanece constante.
T es la duration en horas de la exposition a la concentration
El valor de E no debera superar el promedio ponderado por el tiempo para 8 horas, especificado
en la Subparte Z de 29 CFR Parte 1910 para la sustancia en cuestion. La Tabla Z-l (que es
demasiado extensa como para insertarla aqui) muestra \ospermissible exposure limits (PEL,
limites de exposition admisible, que son time weighted averages (TWA, promedios ponderados
por el tiempo de 8 horas) a menos que se indique de otro modo. Una designation "C " sobre
concentration que aparece en la tabla denota un limite maximo en la concentration.
Cuando los monomeros, oligomeros y fotoiniciadores se han convertido en parte de un
polimero, ya no tienen la toxicidad que tenian previamente. Por lo tanto, la energia radiante
VV/EB puede considerarse como que transforma la composition de un material liquido y por
tanto, que cambia sus propiedades toxicologicas. Esta transformation por lo general reduce la
toxicidad al hacer que la contribution de cada componente a la dosis toxica total no inasequible.
Los monomeros que fueron usados con grupos funcionales acrilicos hace mas de 20 afios eran
toxicos a una dosis de miligramos por kilogramo de peso corporal. Todo es toxico; simplemente
depende de la dosis. Una persona puede morir al ingerir incluso agua pura, o sal de mesa, si la
dosis es lo suficientemente grande. Los acrilatos que se usan hoy en dia tienen una dosis toxica
mucho mayor (lo que significa que tienen una toxicidad menor) en comparacion con los
monomeros y fotoiniciadores usados en el pasado. Sin embargo, estas formulaciones aun
deben usarse con una higiene adecuada (precauciones de seguridad). La Tabla 4 enumera
algunas emisiones admisibles que se encontraron en 1991.
Se hubiera podido incluir componentes adicionales en la Tabla 4, pero no habia normas PEL
disponibles para ellos en 1991. Estos compuestos no listados incluyen: acetofenona,
benzofenona, caprolactona acrilato, 2,2 dimetiltrimetilen acrilato, epoxi acrilato,
etoxietoxietacrilato, etoxietil acrilato, 2 etilhexil metacrilato, glicerolpropoxitriacrilato,
hexandiol acrilato, metilcarbamoiloxietil acrilato, pentaeritritol triacrilato, trimetilolpropano
triacrilato, trimetilolpropano tri(3-mercaptopropionato), tripropilenglicoldiacrilato, n-vinil
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pirrolidona. El hecho de que no habia normas disponibles indica la infancia de los materiales
UV/EB en 1991.
Tabla 4: Limites de exposition admisible de materiales curables por radiacion en 1991
Compuesto
1,4 divinil benceno
2-etilhexil acrilato
hidroxipropil acrilato
fenil glicidil eter
estireno
vinil ciclohexeno dioxido
Limite de exposicion admisible (PEL) promediado al tiempo para i
$ horas
10 ppm
50 ppm
0.5 ppm *
10 ppm
100 ppm
10 ppm
Nota: * - No se disponia de normas federales, valores recomendados por la American Conference of Government Industrial Hygienists (ACGIH),
conferencia americana de higienistas industrials del gobierno. OSHA determine el PEL.
Hace diez afios, muchos fotoiniciadores eran VOCy lixiviaban despues de la polimerizacion.30 Dado
que estos fotoiniciadores tambien eran toxicos, no resultaban deseables y no se permitian en contacto
con los alimentos. Como resultado de ello, se desarrollaron nuevos fotoiniciadores que reemplazaron
a los antiguos. Estos nuevos fotoiniciadores tienen una menor toxicidad en un estado no curado y se
convierten en una parte integral de la molecula del polimero. Por lo tanto, los compuestos toxicos ya
no pueden migrar o lixiviar. Despues de la polimerizacion ya no son moleculas separadas y toxicas.
El Toxic Substance Control Act (TSCA, ley de control de sustancias toxicas) de 1977 daba a \aEPA
una amplia autoridad para evaluar los riesgos a la salud humana. La mayor parte de los materiales
curables por radiacion fueron sujetos a TSCA. La section 5 de TSCA requeria que los fabricantes o
importadores de una sustancia quimica nueva presente un Pre-Mcmufacturing Notice (PMN, aviso
previo a la fabrication) para una new chemical substance (NCS, sustancia quimica nueva) 90 dias antes
de su fabrication o importation. Durante el periodo de 90 dias, la EPA tenia que decidir si la NCS
presentaba un riesgo poco razonable. En 1991, las preguntas acerca de los materiales acrilicos
causaron que pocos acrilatos, o ninguno, apruebe el paso PMNdel proceso normative. Esto inhibio el
desarrollo de los acrilatos y tambien inhibio el desarrollo de alternativas. Sin embargo, un estudio por
el Specialty Acrylates andMethacrylates Panel (panel especializado en acrilatos y metacrilatos) de la
Chemical Manufacturers Association (asociacion de fabricantes quimicos) cambio esta situation.
Basandose en dicho estudio, la position de la EPA cambio y la EPA ya no considera automaticamente
que los acrilatos y metacrilatos nuevos representan riesgos significativos para la salud. Sin embargo, si
un nuevo acrilato es estructuralmente similar a una sustancia para la cual la EPA tiene datos de
toxicidad positiva, la EPA podria regular dicha sustancia tomando como base su riesgo potential. Este
cambio en la politica de la EPA ha ayudado a introducir nuevos acrilatos y metacrilatos, especialmente
aquellos con un peso molecular mayor. Por lo tanto, la toxicidad de los monomeros, oligomeros y
fotoiniciadores curados con UV/EB es mucho menos de una preocupacion hoy en dia de lo que
representaban en el pasado.
La American Industrial Hygiene Association (asociacion americana de higiene industrial) ha publicado
Workplace Environmental Exposure Levels (WEEL, niveles de exposicion ambiental en el lugar de
trabajo) para varies monomeros usados en la tecnologia de revestimientos curables con UV/EB1 La
Tabla 5 muestra los PEL para solventes organicos que se podrian usar para limpieza o dilution.
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TABLA 5: PERMISSIBLE EXPOSURE LIMITS (PEL), LIMITES DE
EXPOSICION ADMISIBLE PARA SOLVENTES ORGANICOS
Compuesto
n-butoxietanol
butil acetato
n-butil glicidil ester
butil lactato
p-tert-butil tolueno
tetracloruro de carbono
di-isopropil eter
n,n dimetilacetamida
dipropilen glicol metil eter
dipropil cetona
2 etoxietanol
2 etoxietil acetato
etil acetato
etil butil cetona
etil eter
sec-hexil acetato
isoforona
isopropanol
isopropil acetato
oxido de mesitilo
metil acetato
metilal
alcohol metilico
metil n-amil cetona
metil n-butil cetona
metilciclohexano
metil etil cetona
5 -metil-3 -heptano
metil isoamil cetona
alcohol n-propilico
propilen glicol monometil eter
1 , 1 ,2,2-tetracloroetano
tetrahidrorurano
tolueno
xilenos
Limite de exposition admisible (PEL) con promedio
ponderado al tiempo para 8 horas
50 ppm
150 ppm
50
5 ppm *
10 ppm
10 ppm
500 ppm
10 ppm
100 ppm
50 ppm
200 ppm
100 ppm
400 ppm
50 ppm
400 ppm
50 ppm
25 ppm
400 ppm
250 ppm
25 ppm
200 ppm
1,000 ppm
200 ppm
100 ppm
100 ppm
500 ppm
500 ppm
25 ppm
50 ppm
200 ppm
100 ppm*
5 ppm
200 ppm
200 ppm
100 ppm
* Nota: Ninguna norma federal, valor recomendado porACGIH
Al aplicar un revestimiento mediante pintura por pulverization, aproximadamente el 50% del
revestimiento es transportado por el flujo de aire como exceso de pulverization. Esta cantidad de
exceso de pulverization puede ser tan pequefia como del 10% si se utiliza la deposition electrostatica.
Esto es cierto tanto para las pinturas convencionales como las pinturas W. Las pinturas
convencionales y t/Kpueden tener una toxicidad comparable antes del curado. Sin embargo, todo el
exceso de pulverization proveniente de una pintura conventional debe desecharse, porque se han
vaporizado rapidamente sus componentes volatiles (principalmente los VOC) y ha cambiado su
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-------
viscosidad. La pintura t/Kcapturada por el arrester puede volver a usarse porque tipicamente no
contiene solventes volatiles y, por tanto, no ha cambiado su viscosidad.
Los interceptores de exceso de pulverization de la pintura (filtros en el escape del aire proveniente de
una cabina de pulverization de pintura) capturan del 90 % al 99% de las gotitas de exceso de
pulverization. La reutilizacion de las gotitas de exceso de pulverization que se drenan desde un
arrester de exceso de pulverization de pintura VV/EB puede aumentar la eficacia general de una
operation de revestimiento por pulverization. Hay diversos tipos de interceptores de exceso de
pulverization de pintura que, cuando se usan con pinturas convencionales, permiten que las gotitas
con diametros aerodinamicos de 3 a 7 micrones o menos pasen sin inconvenientes. Sin embargo,
podria usarse un filtro para capturar gotitas hasta 1 micron de diametro con las pinturas VV. Esto es
practice porque el drenaje del filtro en un proceso VV puede reutilizarse y el costo logrado, como
resultado de una mayor presion, seria menor que el costo de la pintura ahorrada.
Para minimizar la exposition potential a gotitas UVsm curar que pasen a traves del arrestor, se debe
instalar una unidad de curado I/Ken el escape del arrestor. Si se utiliza una unidad de curado con VV
para curar las gotitas que pasan a traves del filtro antes de ser descargados a la atmosfera, el aerosol en
el aire de escape no seria toxico. Ademas, la corriente de escape curada seria menos probable de
marcar el techo de un vecino que un aerosol proveniente de una cabina de pulverization conventional.
Un interceptor de exceso de pulverization de pintura tipicamente se desmonta cuando esta
"completamente cargado" con pintura conventional sin curar. "Completamente cargado" significa que
un filtro tiene una caida de presion demasiado grande al pasar por el el flujo de aire requerido. Ademas
de un filtro "completamente cargado" (y la pintura que este contiene), se debe tener en cuenta la pintura
que se ha drenado del interceptores de exceso de pulverization. Cuando se usa una pintura
conventional, este drenaje no puede reutilizarse porque ha sufrida evaporation rapida de sus
componentes volatiles y es mas viscoso que la pintura pulverizada. Por lo tanto, con pinturas
convencionales, se debe manipular una mayor cantidad de desechos y esto presenta una mayor
amenaza de efectos adversos en la salud. Esta amenaza de efectos adversos en la salud puede
minimizarse usando y reutilizado la pintura VV.
La emision de neblinas de aerosol se observe en 1991 como "emisiones de monomero", por lo cual era
necesario investigar la cantidad y la composition de las emisiones. Desde ese entonces se ha
descubierto que este aerosol o neblina se emite no solo desde las pistolas aspersoras, sino tambien de
rodillos y prensas de impresion (especialmente en las operaciones a alta velocidad). La formation de
neblina varia del 1% al 50% del revestimiento o tinta total consumido. Si la formation de neblinas
representa un problema, los proveedores del equipo, proceso y materiales pueden trabajar junto con los
operadores para minimizar las emisiones.
Los revestimientos convencionales pueden variar del 40% al 80% de solvente por volumen. Este
solvente frecuentemente es una combination de VOC. Los ingredientes en los revestimientos
convencionales que causan efectos en la salud incluyen HAP, VOCy pigmentos. Los/MPincluyen
los ingredientes que son toxicos, neurotoxicos y carcinogenicos. Los materiales VV/EB esencialmente
no contienen VOC o HAP (los revestimientos VV/EB actualmente disponibles tienen HAP como un
ingrediente muy menor que forma parte del polimero). Algunos pigmentos han presentado toxicidad.
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-------
Los revestimientos UV/EB actualmente disponibles emiten solo del 1% al 5% por peso, mientras que
los revestimientos mas antiguos podian emitir hasta el 10% como volatiles de curado. Estos valores se
basan en los resultados del Metodo 24. El Metodo 24 hornea el revestimiento despues del curado para
eliminar cualquier VOC residual, pero esto podria causar algo de descomposicion.
;.Que sucede con respecto a la higiene de los trabajadores?
La higiene es el procedimiento que se sigue para evitar lesionarse, enfermarse o tener otros tipos de
problemas de salud. Se contrasta con la terapia, que es el procedimiento que se sigue para recuperarse
o sanarse despues de haberse lesionado, enfermado o desarrollado un problema de salud. La higiene
consta de precauciones de seguridad. Por lo tanto, es una buena idea mantener una buena higiene,
aunque tal vez no este de acuerdo que resulte necesario, ni comprenda por que es requerida.
Se han promulgado varias normas o leyes, incluyendo la Federal Hazard Communication Standard
(norma federal de comunicacion de peligros) ademas de leyes y normas federates, estatales y locales
que requieren que se informe a los trabajadores de los factores de riesgo en un trabajo especifico.
Partes de estas normas regulan las etiquetas de advertencia de los productos, MSDS, education de
los trabajadores y capacitacion. Estas normas debieran ayudarle a comprender por que es necesario
practicar la higiene, por que se requieren practicas especificas de higiene, y como comunicar los
requisites de higiene a los empleados.
Si bien los materiales curables con UV/EB, en su forma moderna, no han estado en uso lo suficiente
como para demostrar efectos toxicos a largo plazo, algunos materiales UV/EB mas antiguos han
demostrado los efectos toxicos a corto plazo. Estos efectos a corto plazo han disminuido en cierta
medida gracias al desarrollo de materiales menos toxicos con el correr de los afios desde que se
observaron dichos efectos.
Dado que se usan los mismos monomeros y oligomeros de base en revestimientos, tintas y
adhesivos convencionales para pintura o impresion, los materiales UV/EB estan sujetos a la misma
higiene de la pintura o impresion conventional, con algunos agregados. Algunas de estas
precauciones de seguridad adicionales se atribuyen al grupo acrilico (u otro grupo funcional) que se
ha acoplado a una molecula curable con UV/EB. Un riesgo aceptable de dermatitis por contacto
ocupacional (inflamacion de la piel y de las membranas mucosas) e irritation ocular puede lograrse
con el uso de vestimenta protectora apropiada, procedimientos adecuados de manipulation de los
materiales curables con UV/EB y blindaje apropiado contra la radiacion UV/EB. La dermatitis por
contacto tambien puede ser causada por una reaction alergica a una sustancia de un material UV/EB
que solo esta presente en cantidades de traza.
Es importante recordar que los materiales curables con UV/EB tienen capacidad de esparcirse y no
permanecen necesariamente en un solo lugar hasta el momento del curado o limpieza. No se
evaporan, curan ni secan como los materiales convencionales. Podrian desplazarse basandose en el
contacto, primero desde un sitio contaminado y luego por contacto a cualquier otro sitio. El equipo
tocado con guantes contaminado permanecera contaminado y representa una fuente de exposition
hasta que quede expuesta a radiacion UV/EB o se limpie.
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Los materiales curables con UV/EB nunca deben ser permitdos entrar en contacto con los ojos. Para
protection ocular, siempre debe usarse anteojos de seguridad, gafas o un escudo facial completo, al
manipular cualquier sustancia quimica o solvente (vea la Figura 13). Esto era especialmente cierto
de sustancias quimicas UV/EB mas antiguas, pero se deberia usar esta precaution incluso si las
sustancias quimicas UV/EB mas nuevas causan menos irritation ocular y son menos toxicas.
Figura 13: Ejemplos de equipos de seguridad
Nunca debe mirar directamente a las lamparas UVni a los reflejos fuertes, incluso con protection
ocular. Todos los materiales de protection ocular deben tener escudos laterales y absorber suficiente
luz UVcomo para evitar una exposition no intentional y la resultante irritation ocular.1
Nunca debe ajustar el blindaje UVoEB sin una supervision cualificada.1
Siempre debe comer o beber en el area designada de comedor, y nunca en el area de trabajo. Debe
estar atento a cualquier tipo de contamination en esta area y evitar dicha contamination. Debe
tambien lavarse muy bien antes de tocar cualquier comida o bebida.24 Debe aplicarse una crema de
barrera despues de comer y antes de regresar a trabajar.
Debe evitarse el contacto directo de la piel con todos los revestimientos, tintas y adhesivos.1
Siempre lavese las manos muy bien antes de usar los bafios. Debe reaplicarse una crema de
barrera subsiguientemente despues de lavarse las manos y antes de regresar a trabajar.24 Las
cremas de barrera deben aplicarse a la piel limpia antes de la exposition, y no deben aplicarse
despues de la exposition. Las cremas de barrera pueden proteger contra material que pudiera
penetrar a traves de los defectos en el equipo protector.
Tipicamente, se usa ropa de mangas largas y pantalones largos u overoles, de tela no tejida.
Siempre deben usarse guantes de caucho cuando es posible el contacto directo con materiales
curables por radiacion. Es apropiado usar la misma higiene para los materiales UV/EB que la
que usaria para una solvente, una sustancia quimica corrosiva o una sustancia quimica toxica. El
uso de vestimenta protectora para un turno completo tambien podria requerir el control de la
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-------
temperatura del aire, para que los trabaj adores puedan sentirse comodos. El uso de un delantal
de caucho o un traje de caucho es apropiado cuando exista la posibilidad de salpicaduras con
solvente, o con materiales corrosives o toxicos. Los zapatos deben proporcionar cobertura de
todo el pie. Deben usarse botas de caucho cuando exista un peligro de derrame o al caminar
donde se hubiera derramado un solvente o material toxico.
Los objetos de cuero contaminado (zapatos, cinturones, etc.) deben desecharse porque no se los
puede descontaminar. Siempre cambiese la ropa de trabaj o antes de abandonar la planta. Nunca
use la ropa de trabaj o ni los zapatos de trabaj o lejos de la planta.
La ropa contaminada se puede lavar en una lavanderia comercial, pero no en una lavanderia en el
hogar. Despues de la limpieza, se la puede volver a usar. La ropa muy contaminada debe
descartarse.24 Los trapos usados para la limpieza deben colocarse inmediatamente en un
recipiente para su desecho o lavado, y nunca deben colocarse en su bolsillo.1
Algunos revestimientos usan monomeros y fotoiniciadores de amina que podrian tener olores
fuertes. La inhalation del vapor por lo general es un problema de olor, pero tambien podria
convertirse en un problema de toxicidad. Por lo tanto, se recomienda encarecidamente
ventilacion para el control de los olores. Si bien las aminas olorosas estan cayendo en desuso,
tambien debe usarse ventilacion para los aerosoles en neblina, ozono y HAP que pudieran surgir
como resultado de la aplicacion y curado de materiales curado con radiation UV/EB. Los olores pueden
alcanzar niveles de concentration que requieren controles para la comodidad y, quizas, la salud de los
trabaj adores.
Ocurre la formation de neblina en prensas de alta velocidad, en puntos de transferencia de tinta liquida,
donde se pulverizan pinturas y durante la aplicacion con rodillos a alta velocidad. La neblina es un
aerosol que probablemente sea toxico y posiblemente carcinogenico. Las neblinas forman depositos en
los alojamientos de las lamparas de W. Tales depositos reducen la salida de UV y aumentan el
calentamiento dentro de un alojamiento. Puede ocurrir la formation de arcos electricos en los contactos
de los electrodes de las lamparas como resultado de la acumulacion de polvos debido a la formation de
neblinas. Esto puede causar velocidades de curado mas lentas y resultar en costos de operation mas altos.
Para evitar estos problemas, deben eliminarse los depositos de los hornos y de los alojamientos de las
lamparas con un detergente suave.
El tamafio de las gotitas de un aerosol en neblina con frecuencia es menor que 3 micrones, pero podria ser
mas grande para pinturas pulverizadas. En ambos casos, se conoce bien su existencia. Dado que los
materiales UV/EB sin curar tienen una cierta toxicidad, la prudencia requeriria que no se respire este
aerosol. Se recomienda una mascara de filtrado apropiado o una mascara con suministro de aire cuando
no exista ventilacion. Si se ha curado un aerosol por suficiente exposition a energia radiante UVoEB,
ya no es toxica. Las operaciones que producen tales aerosoles o neblinas deben estar encerradas y bien
ventiladas. La ventilacion debe transportar aire a una fuente de luz ultravioleta o luz solar para curar un
aerosol para un revestimiento o tinta UV, porque las gotitas frecuentemente son demasiado pequefias
como para eliminadas por filtration. Tales aerosoles no deben emitirse despues de la puesta del sol, a
menos que sean curados por una unidad de curado antes de ser emitidas. Tambien pueden formarse
aerosoles en un incendio, o con la polimerizacion descontrolada de materiales a granel. Se debe usar una
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mascara que suministre aire fresco o un respirador para vapores organ! cos bajo tales condiciones de
exposition potential.1
Asegurese de no superar la exposition permitida a la radiation ionizante. Si bien la definition de la
OSHA solo se aplica a los rayos X, se debe tener cuidado de garantizar que los trabaj adores no reciban
una dosis de UVque pudiera irritar su piel o sus ojos.
CONSIDERACIONES DE COSTO
;.LOS MATERIALES CURADOS CON UV/EB SON MAS COSTOSOS QUE
LOS REVESTIMIENTOS, TINTAS Y ADHESIVOS CONVENCIONALES?
Los revestimientos, tintas y adhesivos convencionales pueden emitir del 50% al 80% de su volumen
como VOC Este VOC se evapora y es transportado por el flujo de aire de ventilation de los procesos de
aplicacion y/o de los hornos termicos que secan y curan este material. Las emisiones VOC de los
materiales curados con UV/EB son mucho menores, con valores del 1% al 10% del peso del material
UV/EB. Tipicamente, las emisiones FOCprovenientes de la mayoria de las aplicaciones de materiales
UV/EB son menores que el 5% del peso de material aplicado. Observe tambien que virtualmente cada
componente de un material curado con UV/EB forma parte del revestimiento, tinta o adhesive curado,
pero solo el 20% al 50% de un material conventional (es decir, la resina y los pigmentos, pero no el
solvente) se convierte en solidos del revestimiento aplicado. Se necesitan menos galones de material
UV/EB para cubrir la misma cantidad de area al mismo grosor de pelicula. Por lo tanto, la mejor manera
de comparar el costo de los materiales UV/EB y convencionales es en base a pelicula solida, en lugar de
usar el costo por galon.
Un uso mas eficaz de los materiales curados con UV/EB (basandose en la realization del exceso de
pulverization) puede hacer que las operaciones UV/EB resulten mas eficaces con respecto al costo que las
operaciones convencionales. Ademas, hay mas ahorros en los costos cuando se usa la tecnologia UV/EB
como resultado de menores requerimientos de energia, menor espacio en el piso, mayor productividad y
ausencia de equipo de control adicional. El exceso de pulverization de los materiales UV/EB puede
capturarse y reutilizarse de manera eficaz porque por lo general carecen de volatiles, y no se curaran a
menos que queden expuesto a energia radiante UV/EB. Si la recirculacion del material UV/EB es una
altemativa factible, el costo de los materiales UV/EB en realidad podria ser de aproximadamente el 30% al
60% del costo de un revestimiento conventional en una base de pelicula solida comparable (esto es solo
para el costo del material).
El costo de los revestimientos curados con UV/EB "tal como fueron aplicados" es de aproximadamente un
15% mayor que los revestimientos convencionales en una base por galon. Sin embargo, tal como se indico
mas arriba, mas de la mitad de un revestimiento conventional se evapora y no forma parte del
revestimiento curado final. Dado que los revestimientos curados con UV/EB solo tienen una perdida del
1 al 10 %, cuestan aproximadamente un 45 % menos que los revestimientos convencionales por pie
cuadrado en base de pelicula solida. El reporte de CrCde 1991 indico que los revestimientos UV/EB
cuestan tanto como cuatro veces el costo de los revestimientos convencionales en una base por galon, y dos
veces en una base de pelicula solida. A lo largo de los ultimos 10 afios, estas diferencias ya no son validas
debido a las reducciones del precio de los materiales curados con UV/EB. Cuando se consideran las tasas
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de production mas altas (junto con la reduction resultante de inventario en proceso), menor consume de
energia y reduction de los requisites de espacio en el piso, en la mayoria de los casos las consideraciones
economicas favorecen ampliamente a las tecnologias de revestimiento UV/EB frente a las conventional.
Se encuentran ventajas economicas similares en la industria de la impresion.
Las tasas de production mas altas para los procesos UV/EB se basan en un tiempo de curado mas corto
(mas rapido). Los tiempos de curado mas cortos resultan en unidades de curado mas pequefias (en
comparacion con los secadores termicos convencionales) que requieren menos espacio en el piso (vea la
Figura 14). Ademas, podria haber ahorros adicionales de espacio porque los productos curados con UV/EB
no requieren tiempo de acondicionamiento en almacenamiento. Para los procesos convencionales que
utilizan hornos termicos, el producto que sale de un homo podria tener que retenerse durante varias horas (8
a 24 horas o posiblemente mas) en almacenamiento si es necesario el acondicionamiento del sustrato (por
ejemplo, para redutir fragilidad despues de que un sustrato en papel haya estado sometido a calor y secado
en un homo). Este acondicionamiento con frecuencia requiere almacenamiento a temperatura y humedad
controladas. Este tipo de almacenamiento no es necesario para los productos despues del curado con
UV/EB. Por lo tanto, los procesos UV/EB podrian tener ventajas adicionales de espacio y productividad
frente a las operaciones convencionales que requieren el acondicionamiento del producto despues de salir de
un horno termico.
Figura 14: Prensas con unidades de curado con UV
Como ejemplo, considere dos lineas de impresion con bandas de 10 pies de ancho que operan a 1,000 pies
por minuto. Una linea de impresion utiliza tecnologia Wy el material impreso sale de la unidad
completamente curado. La otra linea de impresion utiliza tecnologia conventional y el material impreso
que sale del horno esta lo suficientemente curado (es detir, ya no manchara). En esta comparacion, el
material conventional debe alcanzar ese punto en 6 segundos en un homo que se extiende 100 pies. Esto
podria incluso ser un calculo optimista. El proceso conventional podria tener que funcionar a mayor
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lentitud que esto, pero supondremos que el material conventional se curara lo suficientemente en 6
segundos. En comparacion, el curado con t/Fdemorara una fraction de un segundo y la unidad de curado
con t/Fsolo ocupa 100 pies cuadrados. El horno termico necesitara usar 1,000 pies cuadrados (10 x 100)
de espacio de piso de alquiler a $0.50 por pie cuadrado por mes ($6.00 por pie cuadrado por afio), para un
total de $6,000 por afio. La unidad de curado con UVsolo usara 100 pies cuadrados (10 x 10), y el costo de
alquiler sera de $600 por afio.
Para el mismo ejemplo, el consumo de energia para un horno termico es de 1.5 MBTU/hr
ademas de los sopladores a 56 kW. Supondremos que el consumo de gas natural sera a $3.00
IMBTU y el consumo electrico sera a $0.07/kW-hr. Si la planta opera 300 dias por afio en dos
turnos, el costo total de energia para el horno termico seria de $21,600 por afio y el costo de
electricidad para los sopladores seria de $18,816 por afio. En comparacion, la unidad de curado
con t/Kusaria 5.6 kW/\ampara multiplicado por 12 lamparas multiplicado por $0.07/kW-hr para
obtener un costo de $22,579 por afio y la ventilation costaria $336 por afio para la misma base.
En resumen, el costo de operar una linea de impresion conventional en el ejemplo seria de
$6,000 + $21,600 + $18,816 = $46,416. El costo de operar la linea de impresion con UV seria de
$600 + $22.579 + $336 = $23,415. Este es un ahorro en el costo operativo para la linea de UV
frente a la linea conventional de por lo menos $23,001 ($46,416 - $23,415), o aproximadamente
un 50% para este ejemplo hipotetico.
El costo de capital de un horno termico es significativo. El costo de capital de una unidad de
curado con UVes casi trivial en comparacion. Incluso una unidad de curado con EB debiera
costar menos.
Tal como se indico previamente, los revestimientos, tintas y adhesivos curados con UV/EB se
curan rapidamente y pueden pasar a la siguiente operation de acabado en el proceso de
production inmediatamente. La unica exception (en este momento) es si se utilizan
fotoiniciadores cationicos El curado cationico demora unos pocos segundos en comparacion
con los curados casi instantaneos al usar fotoiniciadores por radicales libres.
El costo de la tecnologia adicional de control de emisiones para revestimientos, tintas y
adhesivos basados en solventes convencionales (es decir, VOC) puede tener valores de $250,000
a mas de $3,000,000. Los revestimientos curados con UV/EB tienen minimas emisiones VOC;
y por lo tanto, no requieren controles adicionales. Los costos de capital y operation y
mantenimiento de los controles de emision necesarios para las aplicaciones convencionales
deben incluirse en cualquier analisis comparativo de costos.
Cuando se usan materiales UV/EB, se deberian reducir las primas de seguro de incendio debido a
la carencia de VOC inflamable. (Una compafiia de seguros reporto una reduction del 5%). La
ausencia de VOC inflamable en las instalaciones que usan la tecnologia UV/EB debiera reducir
los accidentes que conducen a incendio o explosion.
El equipo protector y las medidas de seguridad que deben utilizarse con los materiales UV/EB
son tipicas de las industrias quimicas, de impresion, pintura y revestimiento en general. Si bien
podria existir alguna variation en las precauciones de seguridad entre las instalaciones que usan
50
-------
materiales VV/EB en comparacion con los materiales convencionales, las variaciones no
debieran influir demasiado en el costo.
Los costos reales para implementar la tecnologia VV/EB para una operation en particular
variaran con el tiempo y las circunstancias. Deben obtenerse estimaciones de costo real para
cada instalacion y proceso en el momento de considerarse un cambio. El costo neto de un
cambio a la tecnologia de curado con VV/EB por lo general permite un retorno de la inversion al
cabo de dos afios.
RESUMEN
;CUALES SON LAS VENTAJAS DE USAR REVESTIMIENTOS, TINTAS Y
ADHESIVOS CURADOS CON UV/EB?
* Curado rapido - Funciona a tasas de production mas altas y se cura en menos tiempo que los
revestimientos evaporativos.
* Consume de energia bajo - Usa mucho menos energia para el curado que los revestimientos
evaporativos.
* Disefio compacto - Usa mucho menos espacio en el piso que los revestimientos evaporativos
convencionales.
* Baja emisiones - Menos emisiones sin controles que la mayoria de los sistemas de
revestimiento evaporativo convencional con controles de las emisiones.
* Ventaja normativa - Facilmente cumple con la mayoria de los requisites normativas y elimina
algunos.
* Eficaz con respecto al costo - Reduce los costos iniciales y los tiempos de retorno de la
inversion. No se requiere un acondicionamiento.
* Produce un acabado de alta calidad - Se usa para muebles de calidad, revistas, componentes
microelectronicos.
* Listo para usar - Los materiales se suministran listos para usar - no se requiere ningun tipo de
mezclado.
* Reusable/Reciclable - No se pierden volatiles en la aplicacion y puede reutilizarse
inmediatamente.
* Se cura en la unidad de curado - No se cura en el equipo, puede dejarse ahi durante el fin de
semana.
51
-------
* Menos exposition de los trabaj adores a HAP/VOC - Ausencia de HAP/VOC en los
materiales UV/EB.
* Menos inflamable - Mayor seguridad, menores prirnas de seguro contra incendios.
* Capacidad de reciclar el producto - El papel de los productos UV/EB se puede reciclar.
incluso a un grado mayor.
;CUALES SON LAS DESVENTAJAS DE USAR REVESTIMIENTOS, TINTAS Y
ADHESIVOS CURADOS CON UV/EBt
• Formation de neblinas/Exceso de pulverization -Las aplicaciones con rodillo y de impresion
por pulverization y a alta velocidad pueden producir aerosoles que se pueden inhalar.
• Toxicidad del aerosol - El aerosol no esta curado, es toxico y no desaparecera sin una
limpieza.
• Higiene/Sensibilizacion de los trabaj adores - Similar a otros procesos, pero diferente. Tiene
resultados diferentes.
• Contaminacion/Limpieza del lugar de trabajo - La contamination persistira y se esparcira
hasta que se limpie.
• Persistente en el medio ambiente - El material sin curar persistira en la sombra.
• Energia radiante UV/EB - Puede causar lesiones si se usa incorrectamente.
• Resistencia del cliente - Riesgo historico de no cumplir con las necesidades. Esto podria ser
cosa del pasado.
CONCLUSIONES
1. Los revestimientos, tintas y adhesivos curados con UV/EB se utilizan ampliamente y se
espera que se usen aun mas a medida que las personas se familiaricen con este material y los
desarrolladores produzcan revestimientos, tintas y adhesivos nuevos, mas seguros y mejores
para aplicar a objetos o sustratos especificos.
2. La toxicidad de los revestimientos curados con UV/EB ha pasado de muy toxica a solo
ligeramente toxica. Se anticipan mayores avances en cuanto a la reduction de la toxicidad. Los
revestimientos convencionales se consideran ligeramente toxicos. Los revestimientos curados
de todos los tipos por lo general estan libres de toxicidad.
3. El uso de revestimientos, tintas y adhesivos curados con UV/EB requiere una buena higiene
en la manipulation y el desecho de los residues. Esta higiene es similar a lo que ya se esta
52
-------
usando en las industrias de revestimiento, impresion y quimicas. Sin embargo, cada situation
requiere equipos algo diferentes.
4. El uso de energia radiante VV/EB para curar en lugar del calor para evaporar los VOC de los
revestimientos y tintas reduce el consumo de energia, los riesgos de incendio, la necesidad de
tecnologia de control, los requerimientos de almacenamiento del producto en proceso, las
necesidades de espacio en el piso, y, probablemente, las primas de seguro. Estas reducciones
debieran proporcionar beneficios economicos potencialmente significativos.
53
-------
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57
-------
GLOSARIO DE TERMINOS
Acido(s) de
Arrhenius
S. Arrhenius de Suecia definio un acido como un donante de iones
de hidrogeno. Dado el ion de hidrogeno esta compuesto por un
proton y un neutron, es muy parecido a un acido de Bronsted. Ver
tambien acido de Lewis
Acido(s) de
Bronsted
J. N. Bronsted de Dinamarca definio un acido como un donante de
protones. Esta definition permitio incluir a los radicales organicos
o a una zeolita entre los acidos. Reemplazo el concepto de un
donante de iones de hidrogeno para sustancias quimicas que no se
hidrolizan ni generan iones de hidrogeno. Ver tambien acidos de
Arrhenius, acidos de Lewis.
Acido(s) de Lewis
G. N. Lewis definio un acido como un aceptor de un par de
electrones. Ver tambien las defmiciones de acido de Arrhenius y
acido de Bronsted.
Acrilato(s)
Una sal organica (un ester) producida por la reaccion de acido
acrilico con una molecula organica. Se trata de cualquier molecula
que tenga acoplada un radical acrilico.
Adhesivo(s)
Revestimiento de disefio especial aplicado a un material para lograr
que este se pegue o adhiera a otra superficie (por ejemplo, el
revestimiento aplicado para fabricar cintas y etiquetas
piezosensibles).
Banda
Toda tela, papel, pelicula plastica, lamina metalica, metal en
planchas enrolladas u otros productos que son lo suficientemente
flexibles como para ser desenrollados a partir de un rollo grande,
recubiertos con una hoja, revestimiento por rodillos o huecograbado
como una hoja continua y, despues de curado, reenrollados.
Brehmsstrahlung
En aleman, Brehmsstrahlung significa literalmente radiacion con
frenos o causada por retardos. Brehmsstrahlung es la energia
perdida en el impacto elastico de los electrones, o la energia perdida
cuando un electron pasa de una orbita mas grande a una mas
pequefia. Se irradia como rayos X
Catalizador(es)
Existen dos tipos de catalizadores: heterogeneos y homogeneos.
Ambos afectan la velocidad de las reacciones quimicas. Un
catalizador heterogeneo es una sustancia dentro de otra fase (solida,
liquida o gas). Un catalizador homogeneo es una sustancia dentro
de la misma fase. Los catalizadores heterogeneos no participan en
la reaccion, pero los catalizadores homogeneos si pueden participar
en la reaccion.
Cationico/Polimeri
zacion cationica
Un ion con Valencia positiva que es atraido al catodo durante la
electrolisis. Un fotoiniciador cationico es aquel que se descompone
bajo la energia radiante VV/EB o a partir de acidos de Bronsted
para formar cationes que causan que ocurra la polimerizacion
mediante un mecanismo ionico.
58
-------
Diluyente(s)
Diluyente(s)
reactivo(s)
Dimero(s)
Dosis toxica
Eficiencia de
transferencia
Entre-cruzamiento
Exceso de
pulverization
Excimero(s)
Fluorescencia
Foto-iniciador(es)
Foton(es)
Gray
Una sustancia quimica de baja viscosidad que se agrega a una
mezcla para reducir la viscosidad general. Esto incluye diluyentes
reactivos que forman parte de la molecula del polimero en el
momento de la polimerizacion Los diluyentes reactivos pueden
ser VOC antes de la polimerizacion, pero dejan de serlo despues de
la polimerizacion.
Ver Diluyentes
Dos moleculas identicas se enlazan entre si para formar una sola
molecula. Un ejemplo es la molecula de peroxido de hidrogeno que
esta formada por dos radicales hidroxilos enlazados entre si.
La dosis letal para el 50% de los animates de laboratorio (ratas) que
ingirieron la sustancia. Tambien se puede referir a la concentration
que, si se inhala, ocasiona la muerte del 50% de los animates de
laboratorio.
La razon de la cantidad de solidos en el revestimiento depositados
sobre la superficie de la pieza recubierta entre la cantidad total de
solidos usados para el revestimiento.
La interconexion de una molecula de polimero con otra mediante
uniones moleculares. El entre-cruzamiento aumenta la temperatura
de transition vitrea y otorga al polimero resistencia mecanica y a la
abrasion.
La portion de solidos de un revestimiento de un aplicador aspersor
que no logra adherirse a la pieza que se esta rociando o recubriendo.
El exceso de pulverizacion UV/EB puede estar compuesto por
gotitas de liquido porque virtualmente todo el material UV/EB
puede convertirse en un solido.
Un excimero es un dimero excitado. Se trata de una molecula
dividida por fotones. Proporciona un espectro definido de energia
electromagnetica cuando el dimero vuelve a formarse. Si dos o mas
fotones causaron la division, el espectro emitido puede ser incluso a
una longitud de onda mas corta y energetica.
El fenomeno de un unico foton que excita una molecula y causa que
la misma emita una longitud de onda mas larga.
Un compuesto que forma radicales libres o cationes cuando esta
sometido a energia radiante UV/EB. Un fotoiniciador es sensible a
una longitud de onda especifica de energia radiante. Los
fotoiniciadores ahora han formado parte del polimero que se forma.
Segun la teoria cuantica, una particula hipotetica sin masa que se usa
para explicar algunos aspectos de una onda electromagnetica. En
la teoria cuantica, la onda electromagnetica y la particula son
iguales.
Una unidad de radiancia absorbida que es equivalente a un Joule por
kilogramo.
59
-------
Grupo(s)
funcional(es)
Un radical que se ha acoplado a una molecula de monomero u
oligomero. Un grupo funcional causa que una molecula pueda
excitarse mas facilmente ante la presencia de radicales libres y
energia radiante. Los grupos funcionales mas comunmente
utilizados con los radicales acrilico, metacrilico, vinil eter y
metoxiacrilico.
Haz de electrones
(EB)
Energia radiante
EB
Los haces de electrones se producen por un gradiente de alto
potencial entre electrodos. Cuando el gradiente es lo
suficientemente alto, se produce una corriente de electrones desde el
electrode negative. Un electrode positive que tenga un orificio en el
centre atrae los electrones. Dado que un electron tiene masa, los
electrones que se dirigen hacia el orificio continuan a traves del
mismo como un haz de electrones.
Hazardous Air
Pollutants (HAP,
contaminantes del
aire peligrosos)
Una lista de 189 sustancias quimicas identificada en las Clean Air
Act Amendments (enmiendas de la ley del aire limpio) de 1990 como
Hazardous Air Pollutants (contaminantes peligrosos del aire). Ver
Apendice E
Infrarrojo (IR)
Energia radiante
IR
Energia radiante electromagnetica que es emitida por cualquier
cuerpo por encima de una temperatura de cero absoluto. Se absorbe
y detecta como calor. Se emite como un espectro, el cual desplaza
su pico a longitudes de onda mas cortas a medida que aumenta la
temperatura. La portion no luminosa de dicho espectro se encuentra
en el rango de 700 a ~11,000 nm.
Inhibicion por
oxigeno
La termination prematura de una molecula de polimero causada por
la reaction de moleculas de oxigeno con radicales libres. Cuando
se termina la polimerizacion prematuramente, las moleculas de
polimero son mas cortas y tienen otras caracteristicas.
Monomero(s)
Una molecula que se reorganiza para dar un polimero. Cada
monomero es otra vertebra en la columna vertebral carbonica de un
polimero. Los tipos de monomeros disponibles definiran las
propiedades de un polimero. Las moleculas de monomero son
nombradas por su estructura quimica (por ejemplo, epoxi, poliester,
uretano, silicona, etc).
Numero atomico
(Z)
El numero de protones en el nucleo de cada atomo de un elemento.
Los numeros atomicos para los elementos que ocurren de manera
natural van del 1 al 89. Hay elementos fabricados por el hombre que
tienen valores mayores que este rango.
Oligomero(s)
Un grupo de 3 a 5 moleculas de monomero que se han unido entre si
para formar una molecula mas grande. Se comporta tal como haria
un monomero, pero por lo general es menos toxico.
60
-------
Onda(s)
electromagnetica(s)
Energia que se propaga radialmente en la forma de fotones u ondas,
alejandose de una fuente. Estos fotones u ondas estan
caracterizados por la longitud de onda o frecuencia, amplitud,
intensidad y parametros cuanticos. La longitud de onda es la
velocidad de propagation dividida entre la frecuencia. La amplitud
de una onda es una medida de la fuerza de la energia. La intensidad
se mide como la velocidad a la cual se absorbe la energia.
Polimerizacion
El proceso que forma un polimero a partir de monomeros y
oligomeros.
Polimero(s)
Una cadena de muchas moleculas de monomero enlazadas entre si.
Esta cadena puede constar de miles a millones de monomeros. La
cadena de polimero se enreda y une a otras cadenas de polimero.
Comunmente, un polimero se conoce como un plastico.
Radiacion
Energia (en alguna forma) emitida desde una fuente, propagada
radialmente a lo largo de la linea de vision, y absorbida. Sin
embargo, dependiendo del tipo y fuente de la energia, los efectos de
la radiacion en los seres humanos son muy diferentes.
Radiacion
ionizante
Radiacion que puede ionizar una molecula. Este termino por lo
general se refiere a la cantidad de radiacion que ionizara el oxigeno
en aire; es decir, radiacion con una longitud de onda mas corta que
253 nm (esto incluye energia radiante t/Kactinica generada en
sistemas de curado con UV y electrones, y rayos X generados en
sistemas de curado con EB)
Radiactividad
Una propiedad de algunos atomos en los que se emite energia
electromagnetica. La energia proviene de una relation inestable de
neutrones a protones en el nucleo de estos atomos. El nucleo sufrira
una fision o fusion espontanea para reducir la energia. Esto ocurre
espontaneamente y la energia se irradia como rayos gamma, rayos X
u otras particulas. La mitad de los atomos que tienen una identidad
tal sufriran fision o fusion desde dentro de una vida media bien
definida.
Radical
Una portion ionizada de una molecula. Normalmente son aniones y
cationes, dependiendo de si tienen un exceso o una deficiencia de
electrones.
Radical libre/
Polimerizacion por
radicales libres
Un radical libre es un fragmento molecular que tiene un solo
electron no apareado. Causa polimerizacion por la transferencia de
un electron desde una molecula de monomero. Cuando ocurre esta
transferencia, el radical libre y la molecula de monomero se
convierten en una sola. Esta nueva molecula es un radical libre
mas grande que puede luego transferir un electron desde aun otra
molecula de monomero. Este proceso puede continuar en una
reaction en cadena que formara una molecula de polimero
aparentemente interminable (compuesta por muchos monomeros).
61
-------
Rayos X
Recubriente de
nitrogeno
Resina(s)
Revestimiento(s)
Roentgen
Equivalents for
Mankind (REM),
dosis equivalente
en renguenios en el
hombre
Roentgens (R)
Solvente
Sustrato
Tinta(s)
Tridimensional
(3D)
Ultravioleta (UV)
Energia radiante
UV
Radiacion electromagnetica que tiene una longitud de onda con
valores de 0.1 nm a 40 nm. Los rayos Xtienen una absorcion
relativamente baja y, por lo tanto, atraviesan los solidos. La
atenuacion (reduction) en la intensidad varia con la masa a lo largo
de dicha trayectoria, el numero atomico del material a lo largo de la
trayectoria y la longitud de onda de los rayos X . Algunos
materiales de alto Z pueden reducir los rayos X a niveles de fondo
con solo una breve trayectoria.
El gas nitrogeno que cubre el sustrato como una manta para excluir
el oxigeno en la atmosfera ambiente. Se usa para evitar la
generation de ozono, la generation de oxido de nitrogeno y la
inhibition por oxigeno de la polimerizacion.
Un termino usado de manera intercambiable con el polimero.
Una pelicula protectora, adhesiva o decorativa aplicada en una capa
sobre una superficie. El revestimiento puede aplicarse como
liquido o solido.
Una unidad de la dosis absorbida para el cuerpo humano. Se
expresa en Roentgens (ver mas arriba). Se trata de la dosis
absorbida a lo largo del espectro hasta 100 nm. Dado que la REM
es una integral (suma) de todas estas longitudes de onda multiplicada
por la absorcion a dicha longitud de onda, no hay factores de
conversion de otras medidas.
Una unidad de radiacion absorbida. Un Roentgen equivale a 100
ergs por gramo.
Un liquido usado en una pintura, revestimiento o tinta para disolver
o dispersar los constituyentes que forman pelicula y para ajustar la
viscosidad. Se evapora durante el secado/curado y no forma parte de
la pelicula seca.
La superficie a la que se aplica un revestimiento.
Un fluido o pasta con pigmentos que se usa como fluido de escritura
o el resultado visible en la impresion.
Cualquier objeto que tenga dimensiones de longitud, anchura y
profundidad. Tales objetos son capaces de ensombrecer alguna
portion de su superficie. Con respecto a la tecnologia UV/EB, se
refiere a la capacidad de minimizar el efecto de tales sombras para
permitir el curado de todo el revestimiento.
La portion del espectro electromagnetico entre 180 nm y 400 nm.
Puede dividirse en el UV cercano (315 nm - 400 nm) y el UV
lejano o actinico (180 nm - 315 nm). Tambien puede dividirse en
UV-A ( 3 15 nm - 400 nm), UV-B (290nm -315 nm) y UV-C
(220nm - 290 nm). Se usan el UV cercano, UV-A y UV-B para
curar materiales UV. Las quemaduras de sol son causadas por UV-
A y U-B. El UV actinico o U-C se usa para esterilizacion.
62
-------
UV actinico
I/Kcercano
I/Klejano
Volatile Organic
Compounds (VOC),
compuestos
organicos volatiles
UV actinico o t/Klejano (ambos terminos significan lo mismo) es
la energia radiante t/Kentre 180 y 315 nanometres de longitud de
onda. Se utiliza principalmente para esterilizacion. Ver tambien
energia radiante UV.
Energia radiante UV entre 315 nm y 400 nm. Ver tambien energia
radiante UV.
Ver UV actinico
Todo compuesto de carbono, excluyendo al monoxide de carbono,
dioxido de carbono, acido carbonico, carburos o carbonates
metalicos, y carbonate de amonio, que participan en reacciones
fotoquimicas atmosfericas. Esto incluye cualquier compuesto
organico diferente de aquellos que el Administrador de \aEPA haya
determinado que tiene una reactividad fotoquimica despreciable.
Vea el Apendice D
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APENDICE A
RADIACION ULTRAVIOLETA Y FOR HAZ DE ELECTRONES
VS.
RADIACTIVIDAD
La palabra radiacion es un termino muy amplio. Puede referirse a la emision de rayos de calor,
luz, ondas de radio o sonidos; sin embargo, tambien puede referirse a las emisiones de rayos por
una sustancia radiactiva. La radiacion ultravioleta (VV) y por haz de electrones (EB) no es lo
mismo que la radiactividad y no debe confundirse con esta. Este apendice tiene la intention de
ayudarle a comprender la diferencia. El concepto de Niels Bohr del atomo (es decir, un nucleo
de protones y neutrones rodeado por electrones en orbita) es la base para este apendice. No es
necesario explicar mucho mas la ciencia de la estructura atomica.
RADIACTIVIDAD
La radiactividad es una propiedad de los atomos que tienen una relacion inestable de neutrones
a protones en su nucleo (es decir, tienen mas de la energia minima en el nucleo). Dado que estos
atomos tienen mas energia que los atomos con un nuclido estable (es decir, una relacion
favorable de neutrones a protones), estos atomos son inestables. Los nucleos de estos atomos se
dividen espontaneamente (fision, cuando el numero de protones es mayor que 82, que es el
numero atomico del plomo) o combination (fusion, cuando el numero de protones es menor que
82) con vidas medias bien definidas. Estas fisiones y fusiones causan la emision de electrones,
particulas alpha (dos protones y dos neutrones, un nucleo de helio), particulas beta (un positron o
un electron), neutrones, protones, rayos Xy rayos gamma. La vida media se define como el
tiempo para que la mitad de los atomos sufiran fision o fusion. Las vidas medias tienen valores
de casi instantanea a varies milenios.
La fision o fusion de estos atomos puede acelerarse en gran medida cuando son bombardeados
por neutrones provenientes de una reaccion en cadena. Esto ocurre cuando los neutrones estan
suficientemente conservados dentro de una masa critica. Hasta donde sabemos, una masa critica
ocurre solo en los reactores nucleares fabricados por el hombre y en la naturaleza en el centre de
cada estrella y planeta. Incluso la Tierra tiene un nucleo radiactivo y, por tanto, no podemos
evitar totalmente todo tipo de radiactividad.
Hay algunos isotopos radiactivos de elementos que ocurren naturalmente (atomos que tienen un
numero atomico defmido, pero que tienen diversos pesos atomicos). Estos isotopos existen en
cantidades de trazas y son radiactivos. La radiacion UV/EB no cambia la concentration,
velocidad de reaccion o numero de tales atomos de isotopos. Por lo tanto, la radiacion UV/EB
no cambia la radiactividad que ocurre naturalmente. La energia radiante UV/EB no hace que
los atomos sean radiactivos.
Los rayos gamma no se usan para curar materiales UV/EB porque requieren mucho mas blindaje
para atenuar la intensidad de la radiacion hasta cerca de los niveles de radiacion de fondo.35
A-l
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RADIACION VV/EB
La radiacion VV/EB se refiere a la energia electromagnetica que se desplaza radialmente (es
decir, se irradia) desde una fuente. Esta energia normalmente se transmite a lo largo de una linea
de vision, pero experimenta dispersion cuando choca con un objeto. La radiacion ultravioleta
existe en la luz solar y es emitida, muy debilmente, por materiales radiactivos (salvo cuando
estos sufren una reaction en cadena - como en el sol o en el centre de la Tierra - y elevan su
temperatura). Nuestra fuente principal natural de radiacion ultravioleta es la luz del sol.
La energia de un foton es inversamente proporcional a su longitud de onda. La dispersion es una
funcion de la longitud de onda y del tamafio del objeto que produce la dispersion. Cuando el
diametro de un objeto (dispersador) es de menos de una decima de la longitud de onda de la
energia radiante, la dispersion es despreciable. Cuando el tamafio del dispersador resulta
comparable a, o mayor que, la longitud de onda de la energia irradiada, la dispersion se realza.
Puede ver un ejemplo de esto con la luz visible en una habitation con humo. Los rayos de luz
visible (400-700 nm de longitud de onda) se desplazan radialmente segun son dirigidos hasta que
chocan con un dispersador (por ejemplo, una particula de humo de aproximadamente 1000 nm)
que dispersa la radiacion. Cada dispersador actua como una fuente puntual en dispersar las
ondas de radiacion y, por tanto, cada dispersador parece ser una fuente luminosa. Todas las
longitudes de onda de radiacion se comportan asi, independientemente de la fuente. Los rayos
Xtienen una longitud de onda lo suficientemente corta que incluso las moleculas de oxigeno y
nitrogeno se convierten en dispersadores como el humo descrito mas arriba.
Los haces de electrones estan compuestos de particulas (electrones) que chocan con otros
electrones y tambien se dispersan. Los electrones en realidad no chocan con otros electrones,
sino que se rechazan en encuentros cercanos que se asemejan a cheques. Los haces de
electrones, al dispersar electrones y chocar con nucleos, generan rayos X similares a aquellos
emitidos a partir de materiales radiactivos, pero estos rayos X (como los rayos X medicos)
dejan de ser emitidos cuando se apaga el haz de electrones.
CONCLUSION
Dado que la radiacion VV/EB no suministra neutrones, el material curado con VV/EB no tiene
ningun cambio en radiactividad ni en vida media. Por lo tanto, la unica conexion entre la
radiacion VV/EB y la radiactividad es puramente linguistica. Tanto radiacion como
radiactividad usan la raiz radi- para describir la propagation radial de la energia por particulas
cuanticas o por ondas electromagneticas
Esperamos que esto haya servido para aclarar, y no confundir mas, este tema, porque como
alguna vez dijo Alfred North Whitehead, "Todas las verdades son solo medias verdades". Esto
es cierto porque la mente humana no puede comprender ni aceptar verdades completas. Todos
funcionamos con las medias verdades que podemos comprender. Podemos actuar
inteligentemente solo cuando tenemos la capacidad de comprender lo que estamos haciendo.
A-2
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APENDICE B
EJEMPLOS DE USOS DE REVESTIMIENTOS Y TINTAS UV/EB
ABRASIVOS
Los abrasives pueden unirse instantaneamente de manera permanente. Esto elimina un curado
de 8 horas o mas que requiere un uso intensive de energia como el que se requiere para los
revestimientos evaporativos convene!onales bajo condiclones controladas de temperatura y
ventilation. Tambien elimina el almacenamiento de la production de un dia bajo dichas
condiclones controladas. Los abrasives curados con t/Kestan listos instantaneamente para el
uso.
ODONTOLOGIA
Los empastes dentales son otra area de aplicacion. Despues de preparar un diente, se mezcla una
masa de tamafio apropiado de oligomeros, fotoiniciadores, pigmentos y rellenos, y se la inserta
en un orificio limpio y seco en el diente. Despues de la insertion y el moldeo, se le dirige una
intensa fuente de luz UV(con luz visible facilmente aparente) mediante una varilla. En
aproximadamente un minuto, el UVy la luz visible cura el empaste y la persona puede usar sus
dientes inmediatamente despues de completarse las operaciones de acabado. Si bien esto parece
lento, es un curado mucho mas rapido que los empastes con amalgama de plata. El uso de un
empaste dental curado con radiacion tiene un beneficio adicional ya que evita la ingestion de
mercuric proveniente de los empastes con amalgama de plata.
PLASTICOS REFORZADOS CON FIBRAS
Los revestimientos tambien se han usado como el cemento para mantener unidas fibras o
particulas. Estos elementos de polimeros reforzados con fibras se usan para construir objetos
3D La penetration de la radiacion EB se convierte en un factor significativo cuando la
profundidad del revestimiento es de mas de 1 centimetro. Estas aplicaciones gruesas se han
curado por EB en una camara de vacio o mediante un fotoiniciador cationico. En estos tipos de
aplicaciones, los revestimientos no estan limitados a una superficie, sino que tambien pueden
encontrarse en las interfaces a cualquier profundidad dentro del objeto.
ENVASES DE ALIMENTOS / MENUS
Hace diez afios, los fuertes olores asociados con algunos monomeros y fotoiniciadores
impedian su uso con alimentos y perfumes. Esto se ha superado en gran medida, por
purification para eliminar las impurezas que causan los malos olores, mediante el uso de un
fotoiniciador menos oloroso, o mediante otras alternativas a los aditivos, monomeros u
oligomeros olorosos. Estos materiales desodorizados han logrado que tanto los revestimientos
de impresion como aquellos de sobreimpresion resulten apropiados para envases de perfumes
fmos, chocolates y alimentos, e incluso para menus de restaurantes.23
B-l
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MEDIOS MAGNETICOS
La impresion de medios magneticos al orientar particulas magneticas de un revestimiento para
bloquear los dominios magneticos de las particulas en una position preferente antes del curado EB ha
beneficiado a la industria de los disquetes de alta densidad y de las cintas magneticas. El curado con
EB tambien permite lograr una superficie mas durable despues de la union. Tales revestimientos
deben aplicarse en una sala limpia para controlar el grosor del revestimiento, asegurar la uniform!dad
de la superficie y eliminar las particulas de polvo. El curado con EB permite satisfacer facilmente estas
necesidades.
MICROELECTRONICA
En la industria de la microelectronica, se han concentrado y usado haces de electrones para trazar
circuitos sobre sustratos revestidos. Como alternativa, el UVse ha usado para curarun revestimiento
a traves de una mascara. El revestimiento (que se conoce como fotoprotector) se cura por el EB
concentrado a lo largo de una trayectoria donde un sustrato debe protegerse del proximo paso del
proceso. El revestimiento luego se "revela" eliminando cualquier resina sin curar mediante un lavado
con un solvente. Esto deja las partes sin curar del sustrato desprotegidas de los reactivos usados para
grabar, depositar un dopante (una especie atomica que cambia las propiedades electronicas del
sustrato) o depositar conductores metalicos. Se ha encontrado que para una demarcation muy
definida de los bordes de un polimero curado, el grosor del revestimiento no debe ser mas grueso que
el ancho de una linea en el componente microelectronico. La microelectronica ahora usa lineas de solo
0.18 mi crones de ancho. Esta capa delgada de monomero se aplica al diluir o calentar el
revestimiento para reducir la viscosidad y luego esparcirlo mediante el giro a alta velocidad del
substrate para eliminar por centrifugado la mayor parte del revestimiento. El sustrato por lo general
es una section rebanada y pulida de un lingote silicon!co purificado (denominado "boule") de
aproximadamente 4 pulgadas de diametro.
Para poder usar UV, la longitud de onda debe ser mas corta. Esto se conoce como I/K extreme. Este
proceso requiere una pelicula delgada que puede ser curada con UV a traves de una mascara o curada
con EB a lo largo de una trayectoria. Para un curado con UV, la energia radiante t/Kdebe estar a la
longitud de onda que el fotoiniciador pueda adsorber y que delinee una imagen clara (borde), incluso
si la trayectoria esta obstruida. Para un curado con EB., la energia radiante EB debe concentrarse en
un punto no mayor que la linea mas fina que se deba producir. Esto produce un EB que cura la pelicula
delgada instantaneamente a bajo voltaje.
Despues de que el revestimiento curado haya cumplido con su funcion de proporcionar una mascara
para los reactivos, el polimero curado se desprende y se aplica otro revestimiento delgado de
fotoprotector antes de realizarse el proximo paso del proceso. Esto se repite varias veces al crearse un
circuito integrado. Los circuitos integrados se usan como unidades de procesamiento central, como la
memoria, como los arreglos de compuertas programables y como diversos componentes logicos que se
usan en las tarjetas de circuitos para formar circuitos digitales.
En las tarjetas de circuitos impresos, las caracteristicas como las mascaras de soldeo, notaciones,
encapsulados y revestimientos de conformation todas usan un revestimiento curable con UV/EB mas
grueso que el que se utilize para fabricar circuitos integrados. Si bien el curado de los revestimientos
B-2
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UV/EB en las tarjetas de circuitos es rapido, no es tan rapido como el curado con EB para
microelectronica (extremadamente rapido). Sin embargo, el tiempo requerido para curar los
componentes microelectronicos es por longitud unitaria a lo largo de la trayectoria dentro de la
mascara, mientras que el curado para los revestimientos de tarjetas de circuitos ocurre todo al mismo
tiempo.
FIBRAS OPTICAS
Las tecnicas 3D se han aplicado para curar revestimientos en fibras opticas. El revestimiento
interno en las fibras opticas tiene un bajo indice de refraction que redirige la luz (la serial) de
vuelta hacia la fibra. Una sobrecapa para estas fibras proporciona resistencia a la abrasion y
agrega a la resistencia mecanica. Un revestimiento final opticamente absorbente impide la
"interferencia cruzada" entre las fibras. Sin estos revestimientos curados con radiacion, las
comunicaciones con fibras opticas de larga distancia no hubieran podido existir.
ADHESIVOS PIEZOSENSIBLES
El uso de los revestimientos UV/EB con adhesivos piezosensibles raras veces se publicita. Los
adhesivos piezosensibles se usan para unir la metalizacion a los envoltorios, para cintas y
etiquetas, y para laminar. Las ventajas incluyen: (1) el uso de materiales de un solo componente
que se puedan dispensar mediante equipos automaticos; (2) un largo tiempo de apertura sin
perder ingredientes volatiles; (3) curados rapidos despues de dispensar; (4) un bajo requerimiento
de energia para el curado; y (5) la capacidad de ser usados en sustratos sensibles a la
temperatura tales como papel y peliculas plasticas.
IMPRESION
Los revestimientos UV/EB tuvieron sus comienzos en la impresion y se emplean genericamente
muchos terminos de la industria de la impresion, tales bandas que se refiere a un sustrato
continuo flexible que se desenrolla, pasa a traves de la prensa de impresion y los hornos de
secado, y luego se vuelve a enrollar. Las tintas de impresion curadas con radiacion se usan para
impresion por litografia, huecograbado, serigrafia e impresion flexografica.3'4 Todos estos tipos
de impresion estan en un estado de evolution rapida, emborronandose las distinciones anteriores
entre ellas. Como resultado de ello, cualquier generalization quizas ya sea obsoleta. Por
ejemplo, la flexografia historicamente ha usado una tinta de baja viscosidad. Si bien las tintas
curadas con UV/EB son mas viscosas que las tintas flexograficas tradicionales, las tintas
curadas con UV/EB se usan de cualquier manera en la flexografia. Las tintas curadas con
radiacion UV/EB permiten que las prensas de impresion tengan velocidades de banda de unos
400 a 1000 pies por minuto.
La llegada de los laseres ultravioleta ha permitido el curado con UVde planchas de impresion
de foto-polimeros sin necesidad de usar una transparencia negativa. El laser ultravioleta es
controlado por computadora, y puede usarse para hacer cualquier numero de planchas identicas
en cualquier numero de sitios. Estas planchas pueden entonces hacer impresiones identicas en
cualquier numero de prensas. Esto elimina la necesidad de usar planchas de impresion que
puedan hacer un millon de impresiones y agrega a la capacidad de reproducir imagenes.
B-3
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REVESTIMIENTOS DE DESMOLDEO
Los revestimientos de desmoldeo por lo general son siliconas aplicadas a plastico o papel. Los
productores de resinas siliconicas trabajaron con productores de equipos e impresores de
paquetes flexible para producir revestimientos de desmoldeo curados con radiacion VV/EB.
Las etiquetas y las cintas de doble cara con revestimientos adhesivos piezosensibles
normalmente se colocan en un revestimiento de desmoldeo hasta el momento de su aplicacion.
REVESTIMIENTO POR PULVERIZACION
Las pinturas curadas con VV/EB son idoneas para los revestimientos por pulverization y
pueden lograr hasta un 99% de eficacia general en aplicar un revestimiento a un sustrato al
considerarse la captura y reutilizacion del exceso de pulverization. Se han aplicado
revestimientos a materiales que son porosos (tales como madera o ceramicas) o impermeables
(tales como plasticos o metales). Esta eficacia general es significativamente mayor que aquella
para los revestimientos convencionales porque puede reutilizarse las gotitas de VV/EB
capturadas. Esto puede hacerse porque los revestimientos VV pueden tener un contenido de
VOC esencialmente nulo y no se curan a menos que queden expuestos a una fuente de radiacion
apropiada.
PISOS VINILICOS
Los revestimientos para pisos vinilicos representan el segundo uso mas importante de los
revestimientos curados con UV/EB, despues de los revestimientos para papel. El piso vinilico
sin cera de primera calidad utiliza una capa superior VV/EB que consta de dos niveles. El
primer nivel es una capa de barrera para sellar el vinilo y brindar una mejor adhesion para el
nivel final. El nivel final es un revestimiento resistente a la abrasion para mejorar las
caracteristicas de desgaste.
PRODUCTOS DE MADERA
Se han usado los revestimientos UVpara productos de madera durante mucho tiempo. Primero
se usaron para recubrir paneles con resinas de poliester. Los revestimientos acrilicos y de
uretano-acrilico se han usado desde ese momento en paneles, para lograr una mayor durabilidad.
Otros usos han incluido el curado 3D de selladores e imprimadores para muebles de madera. El
cuadro con radiacion t/Kde capas superiores para muebles finos permite un tiempo de curado
mas breve (de unos pocos segundos) con menos defectos por polvo en la superficie mojada.
El ejemplo dado para las emisiones en la referenda de 1991 ahora esta desactualizado. El uso de
VOC como adelgazantes en los revestimientos para muebles ahora es obsoleto. En 1999, los
muebles de madera usaron revestimientos curados con VV, revestimientos curados con VV
adelgazados con monomero, calor y diluyentes reactivos cuando la temperatura por si sola no
podia controlar la viscosidad de manera suficiente.
B-4
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APENDICE C
CENTRO DE INFORMACION TECNICA SOBRE MEDICIONES DE LAS EMISIONES
METODO DE PRUEBA NSPS
(EMTIC—24, 9/11/95)
Metodo 24 - Determination del contenido de materia volatil, contenido de agua, densidad,
solidos volumetricos y solidos masicos de los revestimientos de superficie
1. APLICABILIDAD Y PRINCIPIO
1.1 Aplicabilidad. Este metodo se aplica a la determination de contenido de materia volatil,
contenido de agua, densidad, solidos volumetricos y solidos masicos de pintura, barniz, laca o
revestimientos de superficies relacionados.
1.2 Principio. Se usan metodos estandar para determinar el contenido de materia volatil,
contenido de agua, densidad, solidos volumetricos y solidos masicos de pintura, barniz, laca o
revestimientos de superficies relacionados.
2. METODOS ESTANDAR APLICABLES
Utilice los aparatos, reactivos y procedimientos especificados en los metodos estandar
indicados a continuation:
2.1 ASTM D 1475-60 (Reaprobado en 1980), Metodo de prueba estandar para la densidad de
pintura, barniz, laca y productos relacionados.
2.2 ASTM D 2369-81, Metodo de prueba estandar para el contenido de volatiles de los
revestimientos.
2.3 ASTM D 3792-79, Metodo de prueba estandar para el contenido de agua de pinturas
reducibles con agua por inyeccion directa en un cromatografo de gas.
2.4 ASTM D 4017-81, Metodo de prueba estandar para agua en pinturas y materiales para
pintura mediante el metodo de titulacion de Karl Fischer.
2.5 ASTM 4457-85, Metodo de prueba estandar para la determination de diclorometano y 1,1,1-
tricloroetano en pinturas y revestimientos mediante inyeccion directa en un cromatografo de gas
(incorporado por referencia~ver §60.17).
2.6 ASTM D 5403-93, Metodos de prueba estandar para el contenido de volatiles de materiales
curables con radiation (incorporado por referencia~ver §60.17).
C-l
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3. PROCEDIMIENTO
3.1 Revestimientos de multicomponentes. Los revestimientos de multicomponentes son
aquellos envasados en dos o mas partes, las cuales se combinan antes de la aplicacion. En el
momento de la combination, un correactivo de una parte del revestimiento reacciona
quimicamente, a condiciones ambiente, con un correactivo de otra parte del revestimiento. Para
determinar el contenido total de volatiles, el contenido de agua y la densidad de los
revestimientos de multicomponentes, siga los procedimientos indicados en la section 3.8.
3.2 Revestimiento curado con radiacion ultravioleta de pelicula no delgada. Para determinar
el contenido de volatiles de revestimientos curados con radiacion ultravioleta (curados con
radiacion UV) de pelicula no delgada, siga los procedimientos indicados en la section 3.9.
Determine el contenido de agua, la densidad y el contenido de solidos de los revestimientos
curados con UVde acuerdo con las secciones 3.4, 3.5 y 3.6, respectivamente. Los revestimientos
curados con UV son aquellos que contienen monomeros sin reaccionar que son polimerizados
por exposition a la luz ultravioleta. Para determinar si un revestimiento o tinta se puede
clasificar como revestimiento o tinta curados con UV de pelicula delgada, utilice la ecuacion
siguiente:
C = FAD
donde:
A = Area del sustrato, pulg2, cm2.
C = Cantidad de revestimiento o tinta agregados al sustrato, g.
D = Densidad del revestimiento o tinta, g/pulg3 (g/cm3)
F = Grosor de pelicula recomendado por el fabricante, pulg (cm).
Si C es menor que 0.2 g y A es mayor que o igual a 35 pulg2 (225 cm2), entonces se considera
que el revestimiento o tinta es un revestimiento curado con radiacion UV de pelicula delgada
para propositos de determination de la aplicabilidad de la norma ASTM D 5403-93. NOTA:
Tal como se indica en la Section 1.4 de ASTM D 5403-93, este metodo podria no ser aplicable a
materiales curables por radiacion en los que el material volatil es agua. Para todos los demas
revestimientos no cubiertos por las Secciones 3.1 6 3.2, analice tal como se indica a
continuation:
3.3 Contenido de materia volatil. Utilice el procedimiento en ASTM D 2369- 81 para
determinar el contenido de materia volatil (puede incluir agua) del revestimiento.
3.3.1 Registre la information siguiente:
Wl = Peso del plato y de la muestra antes de calentar, g.
W2 = Peso del plato y de la muestra despues de calentar, g.
W3 = Peso de la muestra, g.
C-2
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3.3.2 Efectue analisis en pares (conjuntos duplicados) para cada revestimiento hasta cumplir con
el criterio de la Section 4.3. Calcule la fraction en peso de la materia volatil (Wv) para cada
analisis tal como sigue:
Wv = (Wl - W2)/W3 Ecuacion 24-2
Registre el promedio aritmetico (Wv).
3.4 Contenido de agua. Exclusivamente para los revestimientos transportados por el agua
(reducibles con agua), determine la fraction en peso del agua (Ww) usando las normas ASTM D
3792-79 o ASTM D 4017—81. Un revestimiento transportado por el agua es cualquier
revestimiento que contenga mas del 5 por ciento de agua en peso en su fraction volatil. Efectue
conjuntos duplicados de determinaciones hasta cumplirse con el criterio de la Section 4.3.
Registre el promedio aritmetico (Ww).
3.5 Densidad del revestimiento. Determine la densidad (Dc, kg/litro) del revestimiento de la
superficie usando el procedimiento en ASTM D 1475-60. Efectue conjuntos duplicados de
determinaciones para cada revestimiento hasta cumplir con el criterio de la Section 4.3. Registre
el promedio aritmetico (Dc).
3.6 Contenidos de solidos. Determine la fraction volumetrica (Vs) de solidos en el
revestimiento mediante calculos, usando la formulation del fabricante.
3.7 Contenidos de solventes exentos. Determine la fraction masica de los solventes exentos
(WE) usando el Metodo ASTM D4457-85 (incorporado por referenda—ver §60.17). Efectue un
conjunto duplicado de determinaciones y registre el promedio aritmetico (WE).
3.8 Para determinar el contenido total de volatiles, el contenido de agua y la densidad de los
revestimientos de multicomponentes, utilice los procedimientos siguientes:
3.8.1 Prepare aproximadamente 100 ml de muestra mezclando los componentes en un recipiente
de almacenamiento, tal como un firasco de vidrio con una tapa atornillada o una lata metalica con
tapa. El recipiente de almacenamiento debe ser lo suficientemente grande como para contener la
mezcla. Combine los componentes (por peso o volumen) en la proportion recomendada por el
fabricante. Cierre el recipiente hermeticamente entre agregados y durante el mezclado para
evitar la perdida de materiales volatiles. Sin embargo, la mayoria de las instrucciones de
mezclado de los fabricantes son por volumen. Debido a la posibilidad de errores causados por
expansion del liquido al medir el volumen, se recomienda combinar los componentes por peso.
Cuando se usa el peso para combinar los componentes y la proportion recomendada del
fabricante es por volumen, la densidad debe determinarse mediante la section 3.5.
3.8.2 Inmediatamente despues de mezclar, tome alicuotas de esta muestra de 100 ml para
determinar el contenido total de volatiles, el contenido de agua y la densidad. Para determinar el
contenido de agua, siga las indicaciones de la section 3.4. Para determinar la densidad, siga las
indicaciones de la section 3.5. Para determinar el contenido total de volatiles, utilice el aparato y
los reactivos descritos en ASTM D2369-81, secciones 3 y 4, respectivamente (incorporado por
referenda, y ver §60.17) mediante los procedimientos siguientes:
C-3
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3.8.2.1 Pese y registre el peso de un plato de pesado de papel metalizado de aluminio. Agregue
3+1 ml de solvente apropiado, tal como se especifica en ASTM D2369-81 al plato de pesado.
Usando una jeringa tal como se especifica en ASTM D2369-81, pese hasta 1 mg, por diferencia,
una muestra de revestimiento en el plato de pesado. Para revestimientos cuyo contenido de
volatiles se piensa que es menor que el 40 por ciento en peso, un tamafio apropiado es 0.3 + 0.10
g, pero para revestimientos cuyo contenido de volatiles se piensa que es mayor que 40 por ciento
en peso, un tamafio apropiado es 0.5 + 0.1 g.
NOTA: Si el contenido de volatiles determinado de acuerdo con la seccion 5 no esta en
el rango correspondiente al tamafio de la muestra elegido, repita la prueba con el tamafio de
muestra apropiado. Agregue la muestra gota a gota, agitando (en forma de remolino) el plato
para dispersar la muestra completamente en el solvente. Si el material forma un grumo que no se
puede dispersar, deseche la muestra y prepare una nueva. Prepare un duplicado de manera
similar. La muestra debera reposar durante 1 hora como un minimo, pero no mas de 24 horas
antes de ser colocada en un horno a 110 + 5°C, durante 1 hora.
3.8.2.2 Caliente los platos de papel metalizado de aluminio que contienen las muestras
dispersadas en el horno de tiro forzado durante 60 min a 110+5°C.
Precaution - proporcione una ventilation adecuada, congruente con la practica aceptada de
laboratorio, para evitar que los vapores de solventes se acumulen hasta un nivel peligroso.
3.8.2.3 Retire los platos del horno, coloquelos inmediatamente en un desecador, enfrie hasta
temperatura ambiente y pese hasta un valor dentro de 1 mg.
3.8.2.4 Efectue analisis en pares (conjuntos duplicados) para cada mezcla de revestimiento hasta
cumplir con el criterio de la seccion 4.3. Calcule Wv usando la Ecuacion 24-2 y registre el
promedio aritmetico.
3.9 Contenido de materia volatil de un revestimiento curado con UV. Utilice el
procedimiento en ASTM D 5403-93 (incorporado por referencia~ver §60.17) para determinar el
contenido de materia volatil del revestimiento, salvo que se requiere la prueba de curado descrita
en la NOTA 2 de ASTM D 5403-93.
4. PROCEDIMIENTO DE VALIDACION DE LOS DATOS
4.1 Resumen. La variedad de revestimientos que pueden estar sujetos al analisis hace que sea
necesario verificar la capacidad del analista y los procedimientos analiticos para obtener
resultados reproducibles para los revestimientos analizados. Esto se hace efectuando analisis
duplicados en cada muestra probada y comparando los resultados con las declaraciones de
precision dentro del laboratorio para cada parametro. Dada la inherente imprecision
incrementada en la determination del contenido de VOC de los revestimientos transportados por
al agua a medida que aumenta el porcentaje en peso de agua, los parametros medidos para los
revestimientos transportados por el agua se modifican mediante los limites de confianza
apropiados basandose en las declaraciones de precision entre laboratories.
C-4
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4.2 Declaraciones de precision analitica. Las declaraciones de precision dentro del laboratorio
y entre laboratorio se presentan a continuation:
Dentro del Entre
laboratorio laboratories
Contenido de materia volatil, Wv 1.5% Wv 4.7% Wv
Contenido de agua, Ww 2.9% Ww 7.5% Ww
Densidad, DC 001 kg/litro 0.002 kg/litro
4.3 Criterios de analisis de muestras. Para Wv y Ww, efectue analisis duplicados hasta que la
diferencia entre los dos valores se establece en menor que, o igual a, la declaration de precision
dentro del laboratorio para dicho parametro. Para DC, efectue analisis duplicados hasta que cada
valor de un conjunto se desvie de la media del conjunto en no mas que la declaration de
precision dentro del laboratorio. Si, despues de varies intentos, se concluye que no se pueden
usar los procedimientos ASTM para el revestimiento especificos con la precision establecida
dentro del laboratorio, el Administrador asumira responsabilidad para proporcionar los
procedimientos necesarios para modificar el metodo o las declaraciones de precision a pedido
escrito a: Director, Emission Standards and Engineering Division, division de normas e
ingenieria de emisiones, MD-13, Office of Air Quality Planning and Standards, oficina de
planificacion y normas de calidad del aire, U.S. Environmental Protection Agency, agenda de
protection ambiental de EE.UU., Research Triangle Park, NC 27711.
4.4 Calculos del limite de confianza para revestimientos transportados por el agua.
Basandose en las declaraciones de precision entre laboratorios, calcule los limites de confianza
para los revestimientos transportados por el agua tal como se indica a continuation: Para calcular
el limite inferior de confianza, reste el valor apropiado de precision entre laboratorios del valor
medio medido para dicho parametro. Para calcular el limite superior de confianza, sume el valor
apropiado de precision entre laboratorios al valor medio medido para dicho parametro. Para Wv
y DC, use el limite inferior de confianza, mientras que para Ww, use el limite superior de
confianza. Dado que Vs es un valor calculado, no hay un ajuste para este parametro.
5. CALCULOS
5.1 Materia volatil no acuosa.
5.1.1 Revestimientos transportados por solvente.
Wo = Wv Ecuacion 24-3
donde: Wo = Fraction en peso de materia volatil no acuosa, g/g.
5.1.2 Revestimientos transportados por el agua.
Wo = Wv - Ww Ecuacion 24-4
C-5
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5.2 Fraction masica de solidos.
Ws = 1 - Wv. Ecuacion 24-5
donde: Ws = Solidos masicos, g/g.
C-6
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APENDICE D
Definition de Volatile Organic Compounds (VOC), compuestos organicos volatiles
Hasta 2/25/99
40 CFR 51.100(s) - Definition - Volatile organic compounds (VOC), compuestos organicos
volatiles "Compuestos organicos volatiles (VOC)" significa cualquier compuesto del carbon,
excluyendo el monoxido de carbono, dioxido de carbono, acido carbonico, carburos o carbonates
metalicos, y carbonate de amonio, que participa en reacciones fotoquimicas atmosfericas.
(1) Esto incluye cualquier compuesto organico diferente de los siguientes, que han sido
determinados como de reactividad fotoquimica despreciable:
metano
etano
cloruro de metileno (diclorometano)
1,1,1-tricloroetano (metil cloroformo)
l,l,2-tricloro-l,2,2-trifluoroetano (CFC-113)
triclorofluorometano (CFC-11)
diclorodifluorometano (CFC-12)
clorodifluorometano (HCFC-22)
trifluorometano (HFC-23)
1,2-dicloro 1,1,2,2-tetrafluoroetano (CFC-114)
cloropentafluoroetano (CFC-115)
1,1,1-trifluoro 2,2-dicloroetano (HCFC-123)
1,1,1,2-tetrafluoroetano (HFC-134a)
1,1-dicloro 1-fluoroetano (HCFC-141b)
1-cloro 1,1-difluoroetano (HCFC-142b)
2-cloro-1,1,1,2-tetrafluoroetano (HCFC-124)
pentafluoroetano (FIFC-125)
1,1,2,2-tetrafluoroetano (HFC-134)
1,1,1-trifluoroetano (HFC-143a)
1,1-difluoroetano (HFC-152a)
paraclorobenzotrifluoruro (PCBTF)
siloxanos completamente metilado ciclicos, ramificados o lineales
acetona
percloroetileno (tetracloroetileno)
3,3-dicloro-1,1,1,2,2-pentafluoropropano (HCFC-225ca)
l,3-dicloro-l,l,2,2,3-pentafluoropropano(HCFC-225cb)
1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-decafluoropentano (HFC 43-10mee)
difluorometano (HFC-32)
etilfluoruro(HFC-161)
l,l,l,3,3,3-hexafluoropropano(HFC-236fa)
D-l
-------
1,1,2,2,3-pentafluoropropano (HFC-245ca)
1,1,2,3,3-pentafluoropropano (HFC-245ea)
1,1,1,2,3-pentafluoropropano (HFC-245eb)
l,l,l,3,3-pentafluoropropano(HFC-245fa)
1,1,1,2,3,3-hexafluoropropano (HFC-236ea)
1,1,1,3,3-pentafluorobutano (HFC-365mfc)
clorofluorometano (HCFC-31)
1-cloro-l-fluoroetano (HCFC-151a)
1,2-dicloro-1,1,2-trifluoroetano (HCFC-123a)
l,l,l,2,2,3,3,4,4-nonafluoro-4-metoxi-butano(C4F9OCH3)
2-(difluorometoximetil)-l,l,l,2,3,3,3-heptafluoropropano((CF3)2CFCF2OCH3)
l-etoxi-l,l,2,2,3,3,4,4,4-nonafluorobutano(C4F9OC2H5)
2-(etoxidifluorometil)-l,l,l,2,3,3,3-heptafluoropropanp((CF3)2CFCF2OC2H5)
compuestos de metil acetato y perfluorocarbono que se incluyen en estas clases:
O (i) alcanos completamente fluorados ciclicos, ramificados o lineales,
O (ii) eteres completamente fluorados ciclicos, ramificados o lineales, sin insaturaciones,
O (iii) aminas terciarias completamente fluoradas ciclicas, ramificadas o lineales, sin
insaturaciones, y
O (iv) perfluorocarbonos que contienen azufre sin insaturaciones y con uniones de azufre
unicamente a carbono y fluoruro.
(2) Para los propositos de determinar el acatamiento con los limites de emision, se medira el
FOCmediante los metodos de prueba en el State implementation plan (SIP), plan de
implementation aprobado por el Estado o 40 CFRPart 60, ApendixA, segun corresponda.
Donde un metodo tal tambien mida compuestos con una reactividad fotoquimica despreciable,
estos compuestos despreciablemente reactivos se pueden excluir como VOC si la cantidad de
tales compuestos se cuantifica con precision, y tal exclusion este aprobada por la autoridad de
cumplimiento correspondiente.
(3) Como condition previa a la exclusion de estos compuestos como VOC o en cualquier
momento posterior, la autoridad de cumplimiento podria requerir que un propietario u operador
proporcione los metodos de monitoreo o prueba y los resultados que demuestren, para plena
satisfaction de la autoridad de cumplimiento, la cantidad de compuestos despreciablemente
reactivos en las emisiones de la fuente.
(4) Para los propositos del cumplimiento Federal de una fuente especifica, la EPA usara los
metodos de prueba especificados en el SIP aplicable aprobado por la EPA, en un permiso
emitido de acuerdo con un programa aprobado o promulgado bajo el Titulo V de la Ley, o bajo
40 CFR Porte 51, Subpart I or Apendice S, or under 40 CFR Parts 52 or 60. La EPA no estara
obligada por ninguna determinacion de un Estado con respecto a metodos apropiados para probar
o monitorear los compuestos despreciablemente reactivos si tal determinacion no esta reflejada
en ninguna de las disposiciones anteriores.
Nota al lector: Se ha dado un formato a este texto para facilitar la lectura del mismo.
D-2
-------
APENDICE E
HAZARDOUS AIR POLLUTANTS (HAP), CONTAMINANTES DEL AIRE
PELIGROSOS
Este apendice contiene la lista original de contaminantes del aire peligrosos de las
Clean Air Act Amendments, enmiendas a la ley de aire limpio, de 1990 seguida de una lista de
modificaciones finales y propuestas a la misma.
LISTA DE HAP QUE SURGE DE LAS ENMIENDAS A LA LEY DE AIRE LIMPIO DE
1990
Numero CAS
75070
60355
75058
98862
53963
107028
79061
79107
107131
107051
92671
62533
90040
133221
71432
92875
98077
100447
92524
117817
542881
75252
106990
156627
105602
133062
63252
75150
56235
463581
Nombre quimico
Acetaldehido
Acetamida
Acetonitrilo
Acetofenona
2-Acetilaminofluoreno
Acroleina
Acrilamida
Acido acrilico
Acrilonitrilo
Cloruro de alilo
4-Aminobifenilo
Anilina
o-Anisidina
Asbesto
Benceno (incluido el benceno de la gasolina)
Bencidina
Benzotricloruro
Cloruro de bencilo
Bifenilo
Bis(2-etilhexil)ftalato (DEHP)
Bis(clorometil)eter
Bromoformo
1,3-Butadieno
Cianamuro de calcio
Caprolactama (Ver Modification)
Captano
Carbariloyl
Disulfuro de carbono
Tetracloruro de carbono
Sulfuro de carbonilo
E-l
-------
Numero CAS
120809
133904
57749
7782505
79118
532274
108907
510156
67663
107302
126998
1319773
95487
108394
106445
98828
94757
3547044
334883
132649
96128
84742
106467
91941
111444
542756
62737
111422
121697
64675
119904
60117
119937
79447
68122
Nombre quimico
Catecol
Clorambeno
Giordano
Cloro
Acido cloroacetico
2-Cloroacetofenona
Clorobenceno
Clorobencilato
Cloroformo
Clorometil metil eter
Cloropreno
Cresoles/Acido cresilico (isomeros y mezcla)
o-Cresol
m-Cresol
p-Cresol
Cumeno
2,4-D, sales y esteres
DDE (Ver nota tecnica)
Diazometano
Dibenzofuranos (Ver nota tecnica)
l,2-Dibromo-3-cloropropano
Dibutilftalato
1,4-Diclorobenzeno(p)
3,3-Diclorobenzideno (Ver nota tecnica)
Dicloroetil eter (Bis(2-cloroetil)eter)
1,3-Dicloropropeno
Diclorvos
Dietanolamina
N,N-Dietil anilina (N,N-Dimetilanilina) (Ver nota tecnica)
Dietil sulfato
3,3-Dimetoxibencidina (Ver nota tecnica)
Dimetil aminoazobenceno
3,3'-Dimetil bencidina (Ver nota tecnica)
Dimetil carbamoil cloruro (Ver nota tecnica)
Dimetil formamida
E-2
-------
Numero CAS
57147
131113
77781
534521
51285
121142
123911
122667
106898
106887
140885
100414
51796
75003
106934
107062
107211
151564
75218
96457
75343
50000
76448
118741
87683
77474
67721
822060
680319
110543
302012
7647010
7664393
7783064
123319
Nombre quimico
1,1-Dimetil hidracina (Ver nota tecnica)
Dimetil ftalato
Dimetil sulfato
4,6-Dinitro-o-cresol, y sales
2,4-Dinitrofenol
2,4-Dinitrotolueno
1,4-Dioxano (1,4-Dietilenoxido)
1,2-Difenilhidracina
Epiclorhidrina (l-Cloro-2,3-epoxipropano)
1,2-Epoxibutano
Etil acrilato
Etil benceno (Ver nota tecnica)
Etil carbamato (Uretano)
Etil cloruro (Cloroetano)
Etilen dibromuro (Dibromoetano)
Etilen dicloruro (1,2-Dicloroetano)
Etilen glicol
Etilen imina(Aziridina)
Oxido de etileno
Etilen tiourea
Etiliden dicloruro (1,1-Dicloroetano)
Formaldehido
Heptaclor
Hexacl orob enceno
Hexacl orobutadi eno
Hexacl oroci clopentadi eno
Hexacl oroetano
Hexametilen-l,6-diisocianato
Hexametilfosforamida
Hexano
Hidracina
Acido clorhidrico (Ver nota tecnica)
Fluoruro de hidrogen (acido fluorhidrico)
Sulfuro de hidrogeno (Ver Modification)
Hidroquinona
E-3
-------
Numero CAS
78591
58899
108316
67561
72435
74839
74873
71556
78933
60344
74884
108101
624839
80626
1634044
101144
75092
101688
101779
91203
98953
92933
100027
79469
684935
62759
59892
56382
82688
87865
108952
106503
75445
7803512
7723140
Nombre quimico
Isoforona
Lindano (todos los isomeros)
Anhidrido maleico
Metanol
Metoxiclor
Metil bromuro (Bromometano)
Metil cloruro (Clorometano)
Metil cloroformo (1,1,1-Tricloroetano)
Metil etil cetona (2-Butanona)
Metil hidracina
Metil ioduro (lodometano)
Metil isobutil cetona (Hexona)
Metil isocianato
Metil metacrilato
Metil tert butil eter (Ver nota tecnica)
4,4-Metilen bis(2-cloroanilina) (Ver nota tecnica)
Metilen cloruro (Diclorometano)
Metilen difenil diisocianato (MDI)
4,4~'-Metilendianilina
Naftaleno
Nitrobenceno
4-Nitrobifenilo
4-Nitrofenol
2-Nitropropano
N-Nitroso-N-metilurea
N-Nitrosodimetilamina
N-Nitrosomorfolina
Parationa
Pentacloronitrobenceno (Quintobenceno)
Pentaclorofenol
Fenol
p-Fenilendiamina
Fosgeno
Fosfma
Fosforo (Ver nota tecnica)
E-4
-------
rNumero CAS
85449
1336363
1120714
57578
123386
114261
78875
75569
75558
91225
106514
100425
96093
1746016
79345
127184
7550450
108883
95807
584849
95534
8001352
120821
79005
79016
95954
88062
121448
1582098
540841
108054
593602
75014
75354
1330207
Nombre quimico
Anhidrido ftalico
Bifenilos policlorados (Aroclors)
1,3-propano sultona
b eta-Propi ol actona
Propionaldehido
Propoxur (Baygon)
Propilen dicloruro (1,2-Dicloropropano)
Oxido de propileno
1,2-Propilenimina (2-Metil aciridina)
Quinolina
Quinona
Estireno
Oxido de estireno
2,3,7Tetraclorodibenzo-p-dioxina
1,1,2,2-Tetracloroetano
Tetracloroetilen(Percloroetileno)
Tetracloruro de titanio
Tolueno
2,4-Tolueno diamina
2,4-Tolueno diisocianato
o-Toluidina
Toxafeno (canfeno clorado)
1,2,4-Triclorobenceno
1,1,2-Tricloroetano
Tricloroetileno
2,4,5-Triclorofenol
2,4,6-Triclorofenol
Trietilamina
Trifluralina
2,2,4-Trimetilpentano
Vinil acetato
Vinil bromuro
Vinil cloruro
Viniliden cloruro (1,1-Dicloroetileno)
Xilenos (isomeros y mezcla)
E-5
-------
Numero CAS Nombre quimico
95476 o-Xilenos (Ver nota tecnica)
108383 m-Xilenos (Ver nota tecnica)
10642 p-Xilenos (Ver nota tecnica)
Compuestos de antimonio
Compuestos de arsenico (inorganicos, incluye arsina)
Compuestos de berilio
Compuestos de cadmio
Compuestos de cromo
Compuestos de cobalto
Emisiones de hornos de coque
Compuestos de cianuro
Glicol eteres2
Compuestos de plomo (Ver nota tecnica)
Compuestos de manganese
Compuestos de mercurio
Fibras minerales fmas3 (Ver nota tecnica)
Compuestos de niquel
Materia organica policiclica4 (Ver nota tecnica)
Radionuclidos (incluye radon)5
Compuestos de selenio
NOTA: Para todas los listados anteriores que contengan la palabra "compuestos" y para los
glicol eteres, se aplica lo siguiente:
A menos que se especifique de otro modo, estos listados se defmen como que incluyen cualquier
sustancia quimica exclusiva que contenga el elemento quimico nombrado (es decir, antimonio,
arsenico,, etc.) como parte de la infraestructura de dicha sustancia quimica.
1. X'CN donde X = H' o cualquier otro grupo en el que podria ocurrir una disociacion formal.
For ejemplo, KCN o Ca(CN)2
2. Incluye mono- y di- eteres de etilen glicol, dietilen glicol y trietilen glicol
R-(OCH2CH2)n -OR'
donde
n=l,263
R = grupos alquilo o arilo
R = R, H o grupos que, al ser eliminados, producen glicol eteres con la estructura:
R-(OCH2CH)n-OH. Se excluyen los polimeros de la categoria de los glicoles. (Ver
Modification)
3. Incluye emisiones de fibras minerales de instalaciones que fabrican o procesan fibras de
vidrio, roca o escoria (u otras fibras derivadas de minerales) de diametro promedio de 1
micrometre o menos.
E-6
-------
4. Incluye compuestos organicos con mas de un anillo de benceno, que tengan un punto de
ebullition mayor que, o igual a, 100 °C.
5. Un tipo de atomo que espontaneamente sufre la desintegracion radiactiva.
Nota tecnica: Cuestion menor editorial/tecnica - llamar al (919) 541-5347 para mas detalles.
E-7
-------
Modificaciones a 112(b)l Contaminantes del aire peligrosos
Autoridad para las modificaciones:
La section 112 de la Ley contiene un mandate para que la EPA evalue y controle las emisiones
de contaminantes del aire peligrosos. La section 112(b)(l) incluye una lista initial de
contaminantes del aire peligrosos que esta formada por compuestos quimicos especificos y
clases de compuestos a ser usados para identificar categorias de fuente para los cuales la EPA
promulgara las normas de emisiones. Las categorias enumeradas estan sujetas a las normas de
emisiones desarrolladas subsiguientemente bajo la section 112. La EPA debe revisar
periodicamente la lista de contaminantes del aire peligrosos y, donde sea apropiado, modificar
esta lista segun la regla. Asimismo, cualquier persona puede peticionar a la EPA bajo la section
112(b)(3) para modificar la lista agregando o eliminando una o mas sustancias. Un peticionante
que busque eliminar una sustancia debe demostrar que hay datos adecuados sobre los efectos en
la salud y ambientales de la sustancia para determinar que no debe anticiparse razonablemente
que las emisiones, concentraciones ambiente, bioacumulacion o deposition de la sustancia
causen ningun efecto adverse a la salud humana o al medio ambiente. Para demostrar la carga de
la prueba, un peticionante debe suministrar una evaluation detallada de los datos disponibles con
respecto a los potentiates efectos adversos a la salud y ambiental de una sustancia, y estimar las
exposiciones potentiates por medio de inhalation u otras rutas resultante de las emisiones de la
sustancia.
Modificaciones:
Glicol eteres - Propuesta
El 12 de enero de 1999 (FR64:1780), la EPA propuso modificar la definition de glicol eteres
para excluir el etoxilado de alcohol surfactante y sus derivados (surfactant alcohol ethoxylates
and their derivatives, SAED). Esta propuesta se baso en los hallazgos de la EPA de que no
podrian anticiparse razonablemente que las emisiones, concentraciones ambiente,
bioacumulacion o deposition de SAED causen afectos adversos en la salud humana y ambiental.
La EPA tambien propuso hacer cambios de conformation en la definition de glicol eteres con
respecto a la designation de sustancias peligrosas bajo la Comprehensive Environmental
Response, Compensation, and Liability Act (CERCLA, ley de respuesta ambiental completa,
compensation y responsabilidad civil). La propuesta dice lo siguiente:
"La definition de la categoria de glicol eteres de contaminantes de aire peligrosos, segun se
establece por 42 U.S.C. 7412(b)(l) incluye mono- y di-eteres de etilen glicol, dietilen glicol y
trietilen glicol R-(OCH2CH2)n-OR', donde:
n=l,263
R= alquilo C7 o menor, o fenilo fenil o alquil sustituido
R'= H, o alquil C7 o menor, o ester, sulfato, fosfato, nitrato o sulfonato de acido
carboxilico."
Metil etil cetona (Methyl Ethyl Ketone, MEK) - Avisos de revision
Lista de contaminantes del aire peligrosos - Metil etil cetona (MEK); recibo de una
petition completa para eliminar de la lista la citation: 64 FR 33453; Fecha: 06/23/99
E-8
-------
Caprolactama
El 19 de Julio de 1993, la EPA recibio una petition de AlliedSignal, Inc., BASF Corporation y
DSM Chemicals North America, Inc. para eliminar la caprolactama (CAS No. 105-60-2) de la
lista de contaminantes del aire peligrosos en la section 112(b)(l), 42 U.S.C., section 7412(b)(l).
Se publico un aviso de reception (58FR45081, 26 de agosto de 1993) que indico que los datos
presentados fueron adecuados para apoyar la toma de decisiones. Despues de una revision
completa de los datos presentados, la EPA publico una propuesta para eliminar de la lista la
caprolactama (60FR48081, 18 de septiembre de 1995). A fin de ayudar a dirigirse a las
preocupaciones publicas, el 13 de marzo de 1995, \aEPA celebro dos acuerdos detallados con
AlliedSignal con respecto a la instalacion de fabrication de Irmo, Carolina del Sur y de otra
instalacion situada en Chesterfield, Virginia, copias de las cuales se incluyeron en el sumario
publico para esta reglamentacion. AlliedSignal acordo que, si se eliminaba a la caprolactama de
la lista de acuerdo con la propuesta, AlliedSignal instalaria controles de emision que la EPA
creia que iban a ser equivalentes a los controles que hubieran sido requeridos en caso de que la
EPA hubiera emitida una norma para controlar dichas fuentes bajo la Section 112. Los controles
de emisiones acordados estan incorporados en los permisos de operation federalmente
ejecutables para las instalaciones afectadas, y estaran emplazadas varies afios antes de los
controles que de lo contrario hubieran sido requeridos. Asimismo, AlliedSignal ha acordado
establecer un panel asesor de ciudadanos referente a la instalacion de Irmo a fin de mejorar las
comunicaciones con la comunidad y asegurar que los ciudadanos tengan un papel continue en la
implementation de las reducciones de emision acordadas. El publico solicito una audiencia
publica. El 28 de noviembre de 1995, la EPA publico un aviso de audiencia publica y una
extension del periodo de comentarios (60FR58589). Despues de considerar todos los
comentarios publicos, la EPA publico una regla final que eliminaba de la lista la caprolactama
(61FR30816, 18 de junio de 1996).
Toda la information asociada con esta reglamentacion se encuentra en el Sumario Numero A-94-
33 en el Central Docket Section (A-130), section central de sumarios, Environmental Protection
Agency, agenda de protection ambiental, 401 M St. SW., Washington, D.C. 20460. telefono
202-260-7548, fax 202-260-4400, correo electronico a-and-r-docket@epamail.epa. gov. El
sumario incluye un indice completo a todos los documentos presentados en este sumario, una
copia de la petition original, los comentarios presentados y materiales adicionales que apoyan la
regla. Se podria cobrar una cuota razonable por la copia. El sumario puede inspeccionarse en
persona entre las 8:00 a.m. y las 4:30 p.m. los dias de semana en la Central Docket Section,
section central de sumarios, de la EPA: West Tower Lobby, Gallery 1, Waterside Mall, 401 M
St., SW, Washington, D.C. 20460.
Sulfuro de hidrogeno
Un error de oficina condujo a la adicion inadvertida del sulfuro de hidrogeno a la lista de
contaminantes del aire peligrosos de la Section 112(b). Sin embargo, una resolution conjunta
para eliminar al sulfuro de hidrogeno de la lista de la Section 112(b)(l) fue aprobada por el
Senado el 1 de agosto de 1991 (pagina SI 1799 del registro del congreso), y por la Camara de
Representantes el 25 de noviembre de 1991 (paginas H11217-H11219 del registro del congreso).
La resolution conjunta fue aprobada por el Presidente el 4 de diciembre de 1991. El sulfuro de
hidrogeno se incluye en la Section 112(r) y esta sujeto a las disposiciones de liberation
accidental. Se requirio un estudio (ver la citation a continuation) bajo la Section 112(n)(5).
E-9
-------
Emisiones al aire de sulfuro de hidrogeno asociadas con la extraction de petroleo y gas natural,
EPA-453/R-93-045, (El numero de publication de NTIS es PB94-131224, $36.50 copia impresa,
$17.50 microficha).
National Technical Information Services (NTIS), servicios nacionales de information tecnica
5285 Port Royal Road
Springfield, VA 22161
703-487-4650 800-426-4791
703-487-4807 8:30-5:30 hora del este, de lunes a viernes
E-10
-------
TECHNICAL REPORT DATA
(Please read Instructions on reverse before completing)
1. REPORT NO.
EPA-456/R-04-003
3. RECIPIENT'S ACCESSION NO.
4. TITLE AND SUBTITLE
5. REPORT DATE
July 3004
REVESTIMIENTOS, TINTAS Y ADHESIVOS CURADOS
CON ULTRAVIOLETA Y HAZ DE ELECTRONES
6. PERFORMING ORGANIZATION CODE
7. AUTHOR(S)
8. PERFORMING ORGANIZATION REPORT NO.
9. PERFORMING ORGANIZATION NAME AND ADDRESS
10. PROGRAM ELEMENT NO.
Clean Air Technology Center (E 143-03)
Information Transfer and Program Integration Division
Office of Air Quality Planning and Standards
U.S. Environmental Protection Agency
Research Triangle Park, NC 27711
11. CONTRACT/GRANT NO.
12. SPONSORING AGENCY NAME AND ADDRESS
13. TYPE OF REPORT AND PERIOD COVERED
Office of Air Quality Planning and Standards
Office of Air and Radiation
U.S. Environmental Protection Agency
Research Triangle Park, NC 27711
Final
14. SPONSORING AGENCY CODE
EPA/200/04
15. SUPPLEMENTARY NOTES
For more information, call the Clean Air Technology Center (CATC) Information Line at (919) 541-0800 or access the
CATC Web page at .
16. ABSTRACT
This is the Spanish Version of EPA-456/K-01-001, Ultraviolet and Electron Beams (UV/EB) Cured Coatings, Inks,
and Adhesives. This document is a Technical Bulletin which is intended to enlighten state air pollution authorities about a
relatively new technology. This document defines UV/EB coatings, explains why they are important, explains how the
technology works, what degree of pollution prevention is afforded, what industries could use UV/EB coatings, and the cost
analysis of using UV/EB coatings. It even describes stereolithography, which makes apart out of a coating. UV/EB coatings
were previously called UV/EB Radiation cured coatings, but "Radiation" has been dropped from the name because it is a
term that is used too freely. UV/EB cured coatings are used in many applications, and should become useful in more when
the results and risks of using them are fully understood. The intent is to make them fully understandable.
KEY WORDS AND DOCUMENT ANALYSIS
DESCRIPTORS
b. IDENTIFIERS/OPEN ENDED TERMS
c. COSATI Field/Group
revestimientos, tintas, adhesivos, ultravioleta, UV,
haz de electrones, energia radiante electromagnetica,
lampara de arco de mercurio, polimeros organicos,
polimerizacion por radicales libres, polimerizacion
cationica, polimero, curado, curado de revestimientos
convencional, espectro visible, ultravioleta extreme,
ozono
control de la contaminacion del aire
prevention de la contaminacion
compuestos organicos volatiles
COV
contaminantes del aire peligrosos
18. DISTRIBUTION STATEMENT
Release Unlimited
19. SECURITY CLASS (Report)
Unclassified
21. NO. OF PAGES
96
20. SECURITY CLASS (Page)
Unclassified
EPA Form 2220-1 (Rev. 4-77)
PREVIOUS EDITION IS OBSOLETE
-------
United States Office of Air Quality Planning and Standards Publication No. EPA-456/R-04-003
Environmental Protection Information Transfer and Program Integration Division July 2004
Agency Research Triangle Park, NC
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