Los pigmentos inactivos se presentan como una alternativa clave en la formulación de pinturas, además puede ofrecer beneficios adicionales en la interacción con otros componentes.
por Julián Restrepo*
Un pigmento activo, en su definición más básica, es un material sólido, en forma de polvo fino, inerte y que tiene la propiedad de proveer color y opacidad (poder cubriente) a una pintura [1], y se diferencia de un colorante (otro material en forma de polvo fino que provee color), debido a que tiene la característica de ser insoluble en el medio en que se encuentra, en este caso el vehículo (mezcla de resina y disolventes), mientras que el colorante es soluble en éste; por tanto, es lógico esperar que las pinturas formuladas con pigmentos presenten sedimentación, mientras que las formuladas con un buen colorante no tendrán tendencia a presentar este fenómeno.
Debemos decir además que, comparativamente con los pigmentos, los colorantes se caracterizan por su alto esfuerzo tintóreo y baja opacidad, mientras que los pigmentos proveen mayor opacidad, pero poseen menor esfuerzo tintóreo.
Así, la diferencia básica entre pigmento y colorante es pues que el primero es insoluble y el otro es insoluble en el medio en que se encuentra, pero hay que tener presente otros factores. Es así como podemos plantear algunos casos especiales, en donde, se pueden presentar confusiones, por ejemplo:
- Se tiene una pintura formulada con un colorante soluble en disolventes orgánicos, pero insoluble en agua; si en un momento dado se formulara esta pintura en base acuosa, el colorante ya se comportaría como un pigmento, ya que se haría insoluble en el medio.
- Supóngase (ejemplo con fines ilustrativos),1 que se tiene un pigmento que es soluble en ácidos (tal como el óxido de zinc, ZnO); este pigmento en pinturas, ya sea base agua o base disolvente será insoluble, ya que estas normalmente se encuentran en pHs alcalinos, pero si se formulase una de estas pinturas a pHs ácidos, este pigmento se solubilizaría en el medio y se comportaría como un colorante.
En cuanto a su clasificación, los pigmentos se dividen en activos e inactivos, así como en orgánicos e inorgánicos, y también a su vez se pueden clasificar como naturales, sintéticos y artificiales. Decimos que un pigmento es activo cuando provee color y opacidad a la pintura, mientras que los inactivos (a veces denominados, injustamente sólo como cargas), no logran proveer color y opacidad a la pintura. En rigor, aquí entra en juego el concepto del PVC (concentración de pigmento en volumen, por sus siglas en inglés) como parámetro de formulación, ya que un pigmento inactivo puede contribuir al cubrimiento a PVCs cercanos o por encima del CPVC (PVC crítico), pero profundizar en este tema no está entre los objetivos de este trabajo.
En este punto es necesario hacer varios comentarios:
- En términos técnicos simples, en caso que los pigmentos inactivos no puedan proveer color ni cubrimiento a la pintura, se debe al hecho de que éstos tienen un índice de refracción (IR) similar al de las resinas, que está entre 1.45-1.55 aproximadamente. Así, debido a que cuando ocurre la formación de película del recubrimiento, el pigmento queda embebido en la matriz polimérica, un pigmento activo provee color a causa de que su IR está por fuera del intervalo de 1.45-1.55, mientras que los pigmentos inactivos no pueden proveer color, porque su IR está dentro de este intervalo. El dióxido de titanio (tipo rutilo), por ejemplo, tiene un IR de 2.71, por lo cual es un pigmento activo; mientras que el talco tiene un IR entre 1.54-1.55, por lo que se considera un pigmento inactivo.
- Cuando tenemos un pigmento inactivo seco, observamos que tiene un color blancuzco (grisáceo, cremoso, etc., dependiendo del tipo de pigmento y su pureza), esto es por el medio en se encuentra: el aire, el cual tiene un IR de 1.0, con lo cual aunque el pigmento inactivo tenga un IR entre 1.45 y 1.55, tiene color en el aire, ya que su IR es mayor que el del medio en que se encuentra (recuérdese que hablamos de un polvo fino y entre estas partículas hay aire).
- La situación empieza a cambiar un poco cuando mojamos el pigmento, por ejemplo con agua, ya que veremos que el pigmento se tornará un poco más transparente, es decir, perderá parte de su color; esto es debido a que el agua tiene un IR de 1.33, con lo cual dicho IR se empieza a acercar al intervalo del IR del pigmento inactivo (incluso hay pigmentos inactivos que tienen IR < 1.33, con lo cual son transparentes en agua). Es decir, a medida que aumentamos el IR del medio en que se encuentra el pigmento inactivo, éste se hará cada vez más y más transparente, hasta que el IR del pigmento inactivo se hará igual al IR del medio, con lo cual se hará transparente para el ojo humano.
- En algunas aplicaciones puede ser ventajoso emplear pigmentos inactivos que sean transparentes en el medio, de manera que posibilitan abaratar el sistema, porque permiten incluir “un volumen de producto transparente”, lo que aumenta el rendimiento del producto. En el caso de pinturas para madera, por ejemplo, cuando se emplean agentes mateantes, se busca que estos reduzcan el brillo de manera apreciable, sin afectar la transparencia del acabado; es decir, que se note mucho su efecto en las propiedades, pero que no se note su presencia.
- Debemos también volver la mirada a la definición de pigmento, en donde se habla de que es un material inerte e insoluble, ya que se tienen situaciones particulares: el carbonato de calcio (CaCO3, de origen calcita) es un pigmento inactivo pero que posee cierta reactividad con ácidos; además de que no es completamente insoluble en agua (15 µg/L, 25ºC), y se puede decir que contribuye al aumento del contenido de iones del vehículo (agua), ya que una pequeña parte de iones calcio y carbonato se tendrán en el medio acuoso (recuérdese que el agua es el disolvente universal).
- Finalmente, aunque los pigmentos inactivos por definición no proveen color al recubrimiento, es de mencionar que éstos contienen un cierto nivel de impurezas que llegan a modificar el color del recubrimiento final. Esto es más aplicable en el caso de cargas naturales, que presentan un relativo bajo costo, como el carbonato de calcio, caolín y talco, que contienen conocidas impurezas características. Aunque esto dependerá del grado de beneficio a que es sometido el material natural en su procesamiento.
Referencias
[1] Restrepo, J.A., “Nuevos desarrollos en pigmentos”. Inpralatina, Vol. 14, No. 1, enero/febrero de 2008, págs. 28-33.
1 Se hace esta aclaración, teniendo presente que la gran mayoría de sustratos sobre los que pintamos tienen pHs alcalinos, por tanto las pinturas destinadas a protegerlos deberán tener pHs muy cercanos. Así, no es común plantear una pintura de naturaleza ácida.
*M.Sc. Ph.D. Marketing Técnico en Insucolor S.A.S. [email protected] Medellín, Colombia.
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