La
concentración de Pigmentos en Volumen (PVC - siglas en inglés) y PVC Crítico son conceptos importantes en la formulación de pinturas.
por José Tomás Rojas*
Trabajé en una compañía que tenia acuerdos de tecnología con “The Sherwin Williams Co”. En esa época teníamos un Gerente General muy pintoresco, amante del béisbol y los boleros, sumamente inteligente, pero sobre todo, de una gran calidad humana.
Nuestro gerente solía llamar al equipo gerencial a su oficina para tratar los temas rutinarios de una compañía de pinturas, y para esto nos reunía alrededor en una mesa redonda, de madera sólida, construida en roble. Durante nuestras reuniones, nunca dejaba de mencionar, con mucho orgullo, que aquella mesa había pertenecido al Dr. Asbeck.
Ahora, ¿quién era el Dr. Asbeck?
El Dr. Asbeck formaba parte de un equipo técnico de alto nivel que la Sherwin Williams enviaba a Venezuela para ocuparse de los asuntos tecnológicos asociados a la formulación y fabricación de pinturas, al tiempo que aportaban capacitación técnica al personal local. Este intercambio de conocimientos fue de gran ayuda en la formación de los profesionales venezolanos que liderarían muchos segmentos de la industria nacional en los años por venir.
Hacer referencia al linaje Asbeck es muy relevante en la tecnología de pinturas, ya que el hermano de nuestro Dr. Asbeck, el Dr. W.K Asbeck, junto al Dr. M. Van Loo, fueron quienes, en el año 1949, definieron el PVC crítico, uno de los parámetros fundamentales en la formulación de Pinturas (1).
El PVC crítico es un término que proviene de un parámetro conocido como PVC, (Pigment Volume Concentration) o Concentración de Pigmento en Volumen, el cual mide la relación existente entre el volumen total de pigmentos de la formulación, coloreados y cargas, y el volumen total de sólidos de resina, de acuerdo a la siguiente expresión:
PVC= (Volumen de pigmento / Volumen de Pigmento + Volumen de Resina) x 100%.
En la figura 1 se puede ver, en forma gráfica, cuál es el significado del PVC:
Figura 1. Detalle gráfico del incremento en el PVC.
La gráfica nos representa la proporción entre una fase dispersa (pigmentos), y una fase continua (resina). Algunos autores utilizan en este punto el término “Binder” o sólidos de vehículo, que incluye además de la resina, los aditivos que forman la película. En nuestro artículo utilizaremos el término resina, componente mayoritario, que nos permite entender mejor el concepto que estamos manejando.
Un PVC de 10 indica un producto con mucha resina y poco pigmento. Sabemos que la resina tiene dos funciones en una formula de pintura; mantener la dispersión de los pigmentos, y promover las propiedades mecánicas de la película. Un PVC 10 indica un producto con suficiente resina para formar una buena película protectora, con alto brillo. Sin embargo el cubrimiento, directamente relacionado al contenido de pigmentos, es bajo, debido a la escasa presencia de este material en el conjunto.
Un PVC de 50 indica una situación con un volumen importante de pigmento, en donde casi toda la resina está comprometida en su dispersión. La fase de resina sigue siendo continua, pero la disponibilidad de ella en la película, para funciones de protección, decrece, no obstante, tenemos un producto de muy buen cubrimiento.
Si continuamos agregando pigmento a la formula, digamos por encima de PVC 50, lo que ocurrirá es que ya no habrá suficiente resina para dispersar el pigmento, ocurriendo una discontinuidad en la película que afecta sus propiedades de protección, ya que dicha discontinuidad genera una porosidad que, entre otras cosas, permite el ingreso de factores agresivos del medio circundante, que pueden alterar la durabilidad, adherencia, brillo y otras propiedades importantes.
En la Figura 2 podemos ver qué ocurre con las propiedades de la pintura, ante un incremento del PVC:
Figura 2. Variación de las propiedades de una pintura, con el PVC.
En situaciones de PVC bajo, propiedades como el brillo (rojo), que depende exclusivamente de la resina, se mantiene alto. Entre tanto, la permeabilidad (amarillo) que depende de la continuidad de la película, se mantiene baja. En la medida que el PVC aumenta, baja el brillo, porque hay menos resina disponible, pero la permeabilidad se mantiene constante, porque aún tenemos una fase continua.
Llega un punto en el PVC donde notamos un cambio dramático en la permeabilidad, indicativo de que se ha roto la continuidad de la película. Propiedades como la adherencia y la resistencia a la corrosión se ven profundamente afectadas a partir de este PVC. El PVC inmediatamente anterior a la ocurrencia de esta situación, es lo que se conoce como el PVC crítico o CPVC, y se define como el PVC al cual tenemos apenas suficiente cantidad de resina como para tener separados todo el contenido de pigmentos.
Como parámetro, el CPVC es muy importante porque nos permite predecir el comportamiento de una formulación, cuando estamos formulando alrededor de este valor, y nos alerta sobre la afectación profunda de propiedades que puede ocurrir cuando dicho valor se supera.
¿Significa todo esto que no podemos formular pinturas por encima del PVC crítico? No. De hecho tenemos muchas pinturas formuladas muy por encima del PVC crítico. Es el caso de las pinturas emulsionadas de bajo costo, con PVC superiores a 85. En este caso, la resina no cumple funciones de formador de película como tal, actuando más bien como ligante de las partículas de pigmento. Como es de esperarse, de acuerdo al análisis que venimos haciendo, las características de estas pinturas son bajo brillo y pobre lavabilidad, evidencia de una película discontinua. El tizamiento o caleo prematuros, son otra característica de estas pinturas, particularmente las que se aplican al exterior.
Los conceptos de PVC y CPVC son muy importantes para el formulador de pinturas, y deben ser considerados, sobre todo, cuando se hacen cambios en las formulaciones. Un incremento o disminución del PVC, aún cuando se hayan mantenido las relaciones de peso, indican que ha habido un cambio en la gravedad específica de algún pigmento sustituto, que podría afectar de manera importante las relaciones de volumen, y por ende, el desempeño del producto final.
Para los que se lo están preguntando, desconozco cuál habrá sido el destino final de la mesa del Dr. Asbeck.
* José Tomás Rojas. TROJAS Pinturas, F.P. Pueden enviarle sus comentarios al correo electrónico [email protected]
Referencia
1.- W.K. Asbeck, M. Van Loo. Ind. Eng. Chem. 41 (1949). 1470
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