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En Kolortek, colaboramos con socios globales para ofrecer soluciones innovadoras de pigmentos que se adaptan a las cambiantes demandas del mercado. Gracias a nuestras avanzadas capacidades de fabricación y a un riguroso control de calidad, nuestros productos están diseñados para ofrecer consistencia, rendimiento y una fiabilidad duradera.
Estás viendo dos lotes de formulaciones de resina transparente que deberían ser idénticas. Ambos contienen polvo de mica nacarada Con la misma carga, una permanece suspendida durante horas. La otra muestra una densa capa nacarada en el fondo en veinte minutos. Mismo proveedor de pigmentos, misma ficha técnica D50, mismo protocolo de mezcla.
El problema no radica en tu técnica de mezcla, sino en la densidad de partículas, la geometría de las escamas y la relación entre la viscosidad de la resina y la velocidad de sedimentación de Stokes; variables que las hojas de especificaciones suelen ocultar o ignorar por completo.
No todos los pigmentos nacarados a base de mica tienen la misma densidad. Las escamas de mica natural recubiertas con dióxido de titanio tienen una densidad de entre 2,8 y 3,2 g/cm³. Esto parece razonable hasta que se compara con el sistema de resina en sí: la mayoría de las resinas epoxi, poliéster y acrílicas al agua tienen una densidad de entre 1,0 y 1,2 g/cm³ a la viscosidad de trabajo.
Esa diferencia de densidad de más de 2,0 g/cm³ es la principal causa de la sedimentación. Y la situación empeora según la arquitectura del recubrimiento.
Los pigmentos con recubrimientos de TiO₂ más gruesos o capas adicionales de óxido metálico (óxido de hierro para efectos de color, por ejemplo) aumentan la masa de las partículas sin aumentar proporcionalmente la resistencia al flujo. Un blanco plateado pigmento en polvo nacarado con una sola capa de TiO₂ se asienta más lentamente que un grado de interferencia de oro que lleva una pila de TiO₂ + Fe₂O₃ sobre el mismo sustrato de mica. Mismo tamaño de escama. Recubrimiento más grueso. Caída más rápida.
En sistemas de baja viscosidad, las partículas más grandes se sedimentan más rápido; esto no es ninguna novedad. Lo que sorprende a los formuladores es cómo la parte final de la distribución de tamaños distorsiona la percepción del comportamiento de sedimentación.
Si su polvo de mica nacarada de 10 a 60 µm contiene incluso un 15 % de partículas de más de 50 µm, esas partículas de mayor tamaño dominan la sedimentación visual. Se depositan más rápido, se acumulan visiblemente y dan la impresión de que todo el pigmento es inestable. En la práctica, la fracción más fina puede permanecer en suspensión, pero usted ya está planeando una reformulación.
El valor D50 indica la mediana. No proporciona información sobre el D90 ni sobre la amplitud de la distribución, factores que influyen directamente en las tasas de sedimentación en resinas con un contenido de sólidos por debajo de 500 cP.
| Tamaño de partícula (D50) | Espesor típico del recubrimiento | Velocidad de sedimentación relativa en resina de 200 cP | Rango de viscosidad más adecuado |
|---|---|---|---|
| 5–25 µm | TiO₂ de 50–70 nm | Lento | 100–1000 cP |
| 10–60 µm | TiO₂ de 60–90 nm | Moderado | 500–3000 cP |
| 20–100 µm | multicapa de 80–120 nm | Rápido | Más de 2000 cP o tixotrópico |
| 40–200 µm | multicapa de más de 100 nm | Muy rápido | Geles tixotrópicos únicamente |
Sí, una mayor viscosidad ralentiza la sedimentación. Pero la relación no es lineal y se complica por el comportamiento pseudoplástico presente en la mayoría de las formulaciones utilizadas.
Una resina con una viscosidad de 800 cP en el viscosímetro puede bajar a 200 cP bajo la ligera presión de vertido o aplicación con pincel. Una vez que el pigmento alcanza ese rango de baja viscosidad, la ley de Stokes entra en juego. La velocidad de sedimentación es inversamente proporcional a la viscosidad: si se reduce la viscosidad a la mitad durante la aplicación, la velocidad de sedimentación se duplica. Por eso, algunos pigmentos nacarados en polvo que parecen estables en el envase se convierten en una nube de purpurina en cuanto se vierten.
Los aditivos tixotrópicos son útiles, pero solo si reconstruyen la estructura con la suficiente rapidez tras la cizalladura. La sílice pirógena funciona. Algunas organoarcillas también. Muchos agentes comerciales "antisedimentación" simplemente aumentan la viscosidad a baja cizalladura sin afectar significativamente el microambiente del pigmento una vez que cesa el flujo.
Las escamas de mica son plaquetas. En una suspensión ideal, se asentarían con el lado plano hacia abajo, maximizando la resistencia al flujo. En realidad, la orientación de las escamas durante y después de la mezcla es caótica, y muchas caen de canto.
La sedimentación con los bordes hacia abajo reduce la superficie efectiva y disminuye significativamente la resistencia. Una escama de 40 µm que se deposita boca abajo puede tardar el doble en llegar al fondo que la misma escama que cae de canto. Esto no se puede controlar en una resina de baja viscosidad sin crear una estructura de red suficiente para retener físicamente las escamas, lo que nos lleva de nuevo a la modificación de la reología.
Dicho esto, la relación de aspecto de las escamas influye. Las escamas más delgadas (mayor relación de aspecto) generan mayor resistencia por unidad de masa. Esta es una de las razones por las que los recubrimientos nacarados sintéticos a base de mica —a menudo más delgados y uniformes que los de mica natural— a veces presentan una mejor suspensión, incluso con D50 y pesos de recubrimiento comparables.
No todos los pigmentos nacarados a base de mica reciben el mismo tratamiento superficial después del recubrimiento. Algunos reciben un tratamiento con organosilano hidrofóbico para mejorar la dispersión en sistemas de resina con base de disolvente o no polar. Otros se dejan hidrofílicos para aplicaciones con base de agua.
Si la química de la superficie no coincide con la polaridad de la resina, se produce una mala humectación. Las partículas mal humectadas se aglomeran, y los grumos se depositan más rápido que las partículas individuales. He visto lotes donde el pigmento parecía perfectamente disperso bajo el mezclador, pero formaba aglomerados sueltos en una hora en un poliéster de baja polaridad. Los aglomerados caían como piedras.
Verifique las especificaciones de tratamiento superficial del pigmento, especialmente si está cambiando entre sistemas con base de solvente y con base de agua. Un pigmento nacarado que funciona perfectamente en una emulsión acrílica puede flocular en una resina epoxi de baja polaridad sin un agente dispersante adicional.
Si estás utilizando un sistema de resina de baja viscosidad y te enfrentas a problemas de sedimentación, tus opciones se dividen en tres categorías: reformular la reología, cambiar el pigmento o aceptar la sedimentación y diseñar en función de ella.
Algunas aplicaciones toleran la sedimentación. Si el usuario final agita antes de usar (algo común en resinas artesanales y algunos recubrimientos industriales), una ligera sedimentación no es un problema. Solo asegúrese de queresuspendible—El pigmento compactado en el fondo de una lata es un problema diferente.
Estas son velocidades de sedimentación aproximadas para polvo de mica nacarada en una resina no tixotrópica a temperatura ambiente. Los valores reales variarán según la concentración de pigmento, la composición química de la resina y cualquier efecto de cizallamiento residual.
| Viscosidad de la resina (cP) | Pigmento D50 (µm) | Tiempo de asentamiento visible | Estado de la formulación |
|---|---|---|---|
| 100–200 | 40–100 | 15–30 minutos | Inestable sin aditivos |
| 200–500 | 40–100 | 1–2 horas | Marginal; necesita tixotropo |
| 500–1.000 | 10–60 | 4–8 horas | Aceptable para algunas aplicaciones. |
| Más de 1500 | 10–60 | Más de 24 horas | Estable para la mayoría de los requisitos de vida útil. |
Si está especificando pigmento en polvo nacarado para un nuevo proyecto, el D50 en la ficha técnica es solo un punto de partida. Pregunte sobre la distribución completa del tamaño de partícula. Pregunte sobre la estructura de la capa de recubrimiento y si el pigmento tiene tratamiento superficial. Y si su sistema de resina funciona por debajo de 500 cP, pruebe el comportamiento de sedimentación con anticipación, preferiblemente antes de comprometerse con un pedido mínimo de cinco tambores.
Los proveedores de pigmentos con experiencia en el sector sabrán qué grados tienden a sedimentarse en sistemas de baja viscosidad. También deberían poder recomendar un grado de corte más fino o una variante tratada si la opción inicial no funciona. Si no pueden, es una mala señal.
R: No. Añadir más pigmento acelera la sedimentación porque aumenta la masa total de partículas sin modificar las fuerzas que la provocan. El resultado será una capa de sedimento más densa y el mismo problema. En su lugar, corrija la reología o la calidad del pigmento.
A: A veces. Las escamas de mica sintética suelen ser más finas y uniformes, lo que puede mejorar la suspensión debido a una mayor relación de aspecto y una mejor resistencia al arrastre. Sin embargo, el peso del recubrimiento y el tratamiento superficial siguen siendo factores determinantes. No dé por sentado que la mica sintética siempre es mejor; pruebe ambas si la sedimentación es crucial.
A: Empiece con un 2-3% y haga una prueba. Si después de 24 horas sigue observando una sedimentación significativa, aumente a un 4-5%. Por encima del 6%, generalmente se producen rendimientos decrecientes y se corre el riesgo de que surjan otros problemas, como una mala fluidez o problemas con la textura de la superficie. La sílice pirógena no es una solución milagrosa; funciona mejor cuando la viscosidad base ya se encuentra dentro de un rango razonable.
R: Ayuda, pero no es una garantía. Un pigmento nacarado en polvo de 5 a 25 µm se sedimenta más lentamente que uno de 40 a 100 µm, pero si la resina tiene una viscosidad de 150 cP y no es tixotrópica, seguirá sedimentándose, aunque en cuestión de horas en lugar de minutos. Para obtener resultados fiables, combine la reducción del tamaño de partícula con la modificación de la reología.
A: Por debajo de unos 200 cP, te enfrentas a las leyes de la física sin mucha ayuda. Es posible suspender partículas finas (menos de 25 µm) con tixotrópicos agresivos, pero no es sencillo. Si tu sistema tiene menos de 150 cP y utilizas pigmentos de más de 40 µm, ten en cuenta la sedimentación o cambia a un formato pulverizable donde la sedimentación entre capas no sea un problema.
Los problemas de sedimentación suelen solucionarse con el grado de pigmento adecuado o un pequeño ajuste en la formulación. Si tiene dificultades con un proyecto de baja viscosidad y necesita una recomendación basada en la distribución real del tamaño de partícula y la estructura del recubrimiento, el equipo técnico de Kolortek puede consultar las especificaciones detalladas y sugerir una alternativa. Se ofrecen muestras y paquetes de datos para formuladores cualificados.
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