Cuenta
Favor esperar un momento.

¿No tiene cuenta? Haga su registro.

×

Tamaño de partícula vs. Tamaño de partícula (II)

TamaodepartculavsTamaodepartculaIIContinuamos en esta segunda parte el análisis sobre sistema pigmentario, los polímeros de dispersión y la relación entre ambos, con la meta de poner en evidencia particularidades obvias pero no siempre comprendidas.

 

por Jordi Calvo Carbonell*

 

- Publicidad -

En la primera parte de este artículo se habló sobre cómo se obtienen los polímeros en pinturas y qué tipo de características tienen los más utilizados en nuestro sector. Además se explicó en modo general la forma como se produce la coalescencia.

 

Ahora se tratará el tema de la coalescencia en presencia de partículas sólidas.

 

El sistema pigmentario formado por pigmentos y cargas constituyen en el film de pintura un entramado de partículas sólidas de tamaño muy variable. El tamaño de partícula del bióxido de titanio es de aproximadamente 0,2 micras mientras las cargas pueden oscilar entre las 2 y las 20 micras en el caso del carbonato cálcico. Para facilitar la exposición nos ceñiremos a esos dos componentes obviando otros de forma laminar como el talco, el caolín o la mica.

- Publicidad -

 

Cuando se dice que un carbonato cálcico tiene un tamaño de partícula de 10 micras se está indicando que este es el tamaño de corte de la partícula, la realidad es que las partículas de esta carga tienen una distribución gaussiana en la que mayoritariamente el tamaño de partícula es cercano a las 10 micras sin embargo hay una parte importante de partículas de tamaño inferior.

 

El tamaño de partícula de las dispersiones poliméricas es de 0,05 a 0,8 micras siendo representadas también por una campana de Gauss ya que existe una distribución del tamaño de partícula alrededor del valor nominal.

 

Durante el proceso de fabricación y almacenaje las partículas de polímero, dentro de sus micelas, tienden a adherirse sobre las partículas del sistema pigmentario debido a las características propias de los tensoactivos, en la micela los terminales lipófilos se orientan hacia el centro entrando en contacto con el polímero mientras que los terminales hidrófilos quedan en el exterior y tienden a unirse con las partículas del sistema pigmentario. Esto conlleva que en una pintura, de PVC < CPVC (1), las partículas de dispersión envuelven a las partículas de pigmento y parte de ellas quedan suspendidas en el medio continuo, el agua.

 

En la fig.-4 se puede ver lo expuesto hasta ahora. Un sistema pigmentario heterogéneo en cuanto a tamaño de partícula y la disposición de las partículas de dispersión polimérica.

- Publicidad -

 

Figura4jordicalvo

Fig.-4 Distribución del pigmento y polímero en la pintura

 

Conforme avanza el proceso de evaporación del medio continuo, agua, las partículas se acercan unas a otras, ver Fig.-5, de forma que cuando el PVC (Pigment Volume Concentratión) es igual o inferior al CPVC (Critical Pigment Volume Concentration) el pigmento está envuelto en partículas de dispersión polimérica e incluso algunas de estas están distribuidas en el medio continuo sin tener contacto con las demás.

 

Figura5jordicalvo

Fig.-5 Estado de las partículas justo antes del inicio de la coalescencia.

 

Al entrar en contacto las partículas de dispersión se deforman, tanto como les permite el ablandamiento producido por el coalescente o por el espesor de polímero blando en el caso de polímeros Core-Shell o secuenciales, esto produce un acercamiento entre las partículas de pigmento y la formación de un film de polímero a su alrededor, ver fig.-6.

 

Figura6jordicalvo

Fig.-6 Film de polímero perfectamente coalescido alrededor de las partículas de pigmento.

 

Conforme se produce la evaporación del agua contenida en el film, las partículas de polímero que no están adheridas a las de pigmento tienden a coalescer entre sí antes de entrar en contacto con aquellas, el efecto de vacío succiona hacia el interior de los huecos las partículas sueltas, o los agregados de estas, lo cual produce un colmatado de los huecos con la posibilidad de dejar espacios vacíos en el interior del film. Esta posibilidad es tanto más probable cuanto más duro es el núcleo de la partícula, por lo visto en el apartado anterior la facilidad de penetración es superior en los polímeros blandos o secuenciales.

 

El tamaño de partícula del sistema pigmentario, su efecto sobre el PVCC
En la actualidad existe una cierta tendencia a la utilización de cargas de tamaño fino con objeto de obtener un poder de cubrición en seco superior, ahorrando de esta forma bióxido de titanio. La pregunta que surge es ¿hasta qué punto se puede abusar de esta medida? Y ¿Como afecta esto al PVCC?

En la tabla 1 se exponen los CPVC's calculados a partir del Índice de absorción de aceite (OAI por sus siglas anglosajonas) de carbonatos cálcicos con tamaños de corte de 20, 10 y 3 micras respectivamente.

 

Tabla1jordicalvo

Tabla-1 Comparación del PVCC según el tamaño de partícula.

 

Se observa de forma clara que conforme se reduce el tamaño de partícula del sistema pigmentario se reduce el valor del CPVC con las consecuencias que esto conlleva: Perdida de frote húmedo, mud-cracking, excesiva permeabilidad al agua, problemas de color en el parcheado, resistencia al exterior, etc.

De lo expuesto se llega a la conclusión de que cuanto mayor es el tamaño de partícula del sistema pigmentario mayor es el valor el CPVC debido a la menor necesidad de ligante para recubrir todas las partículas de pigmento.

 

Notas finales
En la formulación de pinturas de hogar y obra a base de polímeros en dispersión sean estas para interiores o exteriores deberá tenerse muy en cuenta el valor del CPVC tanto desde el punto de vista de las prestaciones como del económico.

 

En pinturas para exteriores el PVC de la pintura debe situarse en valores cercanos al CPVC con el objeto de asegurar la impermeabilidad de la película de pintura a fin de proteger el sustrato y evitar la penetración de agua a través de la misma. con este objetivo y el de obtener un balance económico adecuado es preferible que el PVC este entre 5 y 10 puntos por encima del PVCC con objeto de que el polímero forme un film continuo capaz de producir la impermeabilización y a su vez evitar los problemas de mud-craking que se producen en el CPVC.

 

En pinturas para interiores el PVC debe ser tan alto como permitan las prestaciones que deba cumplir la pintura de forma que se cumplan los requisitos de lavabilidad y de aceptación de pastas colorantes, estas prestaciones son tanto menores cuanto más elevado sea el PVC respecto al CPVC.

 

De forma general, como se ha visto en el apartado anterior el valor del CPVC menor cuando disminuye el tamaño de partícula del sistema pigmentario y por tanto la capacidad de aceptación de material de carga será inferior, esto nos lleva a la conclusión de que el tamaño de partícula del sistema pigmentario debe ser tan elevado como permita la calidad de la pintura que se desea formular con el fin de obtener buenos resultados técnicos.

 

En cuanto a la elección del polímero se ha visto que cuanto más delgada es la capa de polímero seco obtenido mayor es su capacidad de extensión y por tanto se precisa menor cantidad de polímero para recubrir las partículas de pigmento produciendo de esta forma un film continuo de ligante a pesar de no llenar todos los huecos entre partículas y por tanto asegurar la impermeabilidad del film. En el libro "Manual de pinturas y recubrimientos plásticos" de Enrique Schweigger se hace referencia un estudio de Holzinger presentado en el libro XI del congreso Fatipec 143 (1972) en el que se indica la variación del CPVC en función del tipo de ligante utilizado, según este trabajo el CPVC en una pintura basada en un polímero de acrilato de butilo-estireno se sitúa en el 68% mientras que la misma formulación utilizando un polímero de acetato de vinilo-acrilato de butilo muestra un CPVC del 63%. esto confirma la importancia del tamaño de partícula de las dispersiones poliméricas ya que en el primer caso el tamaño de partícula se sitúa en 0,07 micras y en el segundo en 0,3 micras.

 

La combinación de ambos conceptos nos llevaría a formular con un sistema pigmentario formado por cargas de 10 a 20 micras de tamaño de corte y con polímeros de pequeño tamaño de partícula con el fin de obtener las mejores características.

 

La misión del técnico está ahora en optimizar ambas variables utilizando cargas de tamaño adecuado que aporten suficiente poder cubriente pero que aumenten mínimamente el valor del CPVC y polímeros de pequeño tamaño de partícula de forma que se precise la mínima cantidad para envolver la totalidad del sistema pigmentario. La elección de unas y otras forma parte del trabajo del técnico formulador que deberá elegir entre dispersiones convencionales, core-shell o secuenciales en función de los objetivos requeridos.

 

Píe de página
1 Se utilizan las siglas anglosajonas por ser las más ampliamente difundidas.

 

* Jordi Calvo Carbonell es Ingeniero Químico y puede ser contactado al correo electrónico jordi.calvocarbonell@gmail.com

No hay ideas en “Tamaño de partícula vs. Tamaño de partícula (II)”

• Si ya estás registrado, favor ingresar primero al sistema.

Deje su comentario. Su email no será publicado.

En respuesta a Some User
  • Sector eléctrico enfrenta la corrosión
    Sector eléctrico enfrenta la corrosión
    Utilizar recubrimientos que entreguen la resistencia y durabilidad necesaria, así como cumplir con las normas establecidas para una aplicación...
  • Color, un asunto de precisión
    La apariencia influye directamente en la decisión de compra. De ahí la importancia de tener un adecuado sistema que permita medir el color, para...
  • Pretratamiento de superficies metálicas 
    Pretratamiento de superficies metálicas 
    INPRA LATINA habló con dos representantes de una empresa especializada en soluciones de pretratamiento de superficies metálicas, quienes expusieron...
  • Los pigmentos y su efecto estético
    Los pigmentos y su efecto estético
    Uno de los mayores retos que tienen los fabricantes de pigmentos para maquillaje es conseguir estabilidad en la formulación, además el poco...
  • Burbujas en pinturas epóxicas
    Burbujas en pinturas epóxicas
    Presentamos siete factores claves que pueden inducir a la formación de burbujas en los pisos de pinturas epóxicas. por Luis Ernesto Cañas*
  • Seguridad en recubrimientos industriales
    Seguridad en recubrimientos industriales
    Las instalaciones industriales recurren a revestimientos inorgánicos más seguros y efectivos para reducir el riesgo de lesiones graves y muerte de...
  • Los colores del marketing
    Los colores del marketing
    El marketing requiere constantemente de nuevas estrategias que permitan mantenerse competitivo y generar ganancias. Fidelización, valor agregado y...
  • Pintura y aplicación van de la mano
    Pintura y aplicación van de la mano
    Eficiencia, rendimiento, durabilidad son algunas de las características de los equipos para la aplicación de pinturas, los cuales buscan facilitar...
  • La idea del 'Eterno Retorno' (I)
    La idea del 'Eterno Retorno' (I)
    Este es un concepto filosófico aplicable a la formulación de pinturas, debido a que sin importar sus avances tecnológicos, la evolución de la...
  • Seguridad química
    Seguridad química
    El seguimiento de las normativas internacionales para la seguridad en los procesos químicos debe ser tenida en cuenta por todos los miembros del...
  • México atrajo las miradas del sector
    México atrajo las miradas del sector
    La Latin American Coatings Show convocó nuevamente a todo el sector de pinturas y recubrimientos de la región. Analizamos el presente de un show...
  • Biocidas: Protección en el envase (II)
    La preservación de la pintura durante la etapa de almacenamiento y venta, previa a la aplicación, demanda el uso de biocidas que eviten la...
  • Petróleo elevó precios de materias primas
    Ante la crisis en el Medio Oriente que terminó por disparar el precio de las materias primas, los proveedores y formuladores no pueden hacer más que...
  • Pinturas y La Tercera Ola
    Pinturas y La Tercera Ola
    Una interesante nota que se apoya en la literatura para analizar los cambios que ha sufrido la industria de pinturas debido a la revolución...
  • Mirada a las materias primas de titanio
    Mirada a las materias primas de titanio
    Los minerales de titanio, a pesar de los problemas actuales, tendrán un futuro más prometedor. por Roskill*
Suscribase Gratis
SUSCRÍBASE AL INFO-BOLETIN
¿REQUIERE UNA COTIZACIÓN?
ENTREVISTAS DESTACADAS

Entrevista con Sergio Zárate de Lanxess

Entrevista con Sergio Zárate Empresa: Lanxess Realizada por Ana María Mejía Evento: LACS 2019 - México Junio 2019

Entrevista con Roberto Barrera de Lubrizol

Entrevista con Roberto Barrera Empresa: Lubrizol Realizada por Ana María Mejía Evento: LACS 2019 - México Junio 2019

Entrevista con Miguel Ángel Castillo de Evonik

Entrevista con Miguel Ángel Castillo Empresa: Evonik Realizada por Ana María Mejía Evento: LACS 2019 - México Junio 2019

Entrevista con Marcos Basso de Eastman

Entrevista con Marcos Basso Empresa: Eastman Realizada por Ana María Mejía Evento: LACS 2019 - México Junio 2019

Entrevista con Juan Carlos Orozco de DOW

Entrevista con Juan Carlos Orozco Empresa: DOW Realizada por Ana María Mejía Evento: LACS 2019 - México Junio 2019
Load more...
PATROCINADORES