Caracterización de la sedimentación en la industria de los recubrimientos

En el sector de los recubrimientos, la sedimentación de pigmentos y rellenos tiene un impacto significativo en las propiedades de los recubrimientos en el momento de su uso. Caracterizar la sedimentación con precisión es vital para desarrollar recubrimientos estables; sin embargo, la mayoría de los ensayos de sedimentación todavía se realizan mediante la inspección visual. En este artículo analizamos los fundamentos de la sedimentación, su importancia en la industria de los recubrimientos y cómo los analizadores de estabilidad permiten conseguir una optimización precisa en las fórmulas de los recubrimientos.

La sedimentación es el proceso mediante el cual las partículas sólidas, suspendidas inicialmente en una fase líquida, se depositan en el fondo de un recipiente con el paso del tiempo. Principalmente, la sedimentación se produce por la diferencia de densidad entre las dos fases. Las partículas sólidas relativamente densas se hundirán de manera natural en el fondo de un líquido menos denso, por las mismas razones que una piedra se hunde en el fondo de un lago o que el polvo en suspensión acaba depositándose en el suelo.

La ley de Stokes aporta una descripción básica de la sedimentación, considerando las partículas esféricas que se depositan a través de un líquido simple. Esta ley resulta en una ecuación para determinar la velocidad (v) a la que se desprende una partícula sólida de la suspensión:

v = (Δρ_p gd^2)/18 η

En esta ecuación, "Δρ_p" es la diferencia entre las densidades de las fases sólida y líquida, "g" es la fuerza de la gravedad, "d" es el diámetro de la partícula en cuestión y "η" es la viscosidad de la fase líquida. Esta fórmula matemática nos indica que la velocidad de la sedimentación depende del tamaño de las partículas, de la viscosidad de la fase líquida y de la diferencia de densidad entre las fases sólida y líquida: una piedra se hunde rápidamente en el agua, mientras que el polvo derivado de la construcción puede tardar minutos y hasta horas en sedimentarse, según el tamaño de las partículas.

No obstante, es importante recordar que este modelo solo es una primera aproximación. La sedimentación en pinturas, recubrimientos y otros productos de uso cotidiano es mucho más enrevesada, pues suele implicar una concentración de partículas con diversos tamaños y formas que se depositan a través de líquidos complejos con propiedades viscoelásticas.

Caracterización de la sedimentación

Para limitar eficazmente la sedimentación y elaborar productos estables, los fabricantes deben ser capaces de caracterizar con precisión estos comportamientos durante el desarrollo y la fabricación del producto.

La inspección visual sigue siendo el método más habitual de los ensayos de sedimentación en la industria. Sin duda es fácil de aplicar y prácticamente no requiere inversiones de capital. Sin embargo, estos métodos están siempre sujetos a suposiciones e imprecisiones. Además de impreciso, el proceso puede llevar mucho tiempo, ya que las variaciones deben ser visibles a simple vista para ser detectables.

La tecnología Turbiscan ofrece una alternativa. Basados en la dispersión de luz múltiple estática (SMLS), nuestros analizadores de estabilidad realizan mediciones rápidas, precisas y cuantificadas de la sedimentación y otros procesos de desestabilización en los revestimientos.

Estos instrumentos funcionan enviando rápidamente pulsos de luz a través de una muestra a intervalos de 20 "μm" a lo largo de su altura. Un cabezal de lectura mide la retrodispersión y la transmisión en cada posición, relacionando cada una de estas magnitudes con la concentración y el tamaño de las partículas en esa posición. Repitiendo estas mediciones a lo largo de un intervalo de tiempo especificado, los sistemas Turbiscan ofrecen una visión sin precedentes del comportamiento de la sedimentación sin necesidad de dilución ni esfuerzo mecánico.

La tecnología Turbiscan puede detectar la sedimentación hasta 1.000 veces más rápido que a simple vista, pero, lo que es más importante, ofrece un perfil preciso y cuantificado de la distribución de las partículas a lo largo de la altura de la muestra en el transcurso del tiempo. Esto facilita a los productores de revestimientos obtener rápidamente mediciones útiles del comportamiento de sedimentación. Para comparaciones sencillas, el Índice de Estabilidad Turbiscan (TSI) suma todas las desestabilizaciones en un único valor. Pueden calcularse automáticamente muchos parámetros adicionales para obtener una comprensión más profunda de la cinética de sedimentación de cualquier muestra.

Estas mediciones permiten a los fabricantes determinar objetivamente la mejor estrategia para sortear la sedimentación y otros procesos desestabilizadores, mejorando así la calidad del recubrimiento y acelerando el desarrollo de nuevos recubrimientos estables.

Microtrac fabrica una gama completa de sistemas Turbiscan, aptos para todas las aplicaciones, desde la escala de laboratorio hasta la de alto rendimiento. Si desea mejorar la estabilidad de sus revestimientos, póngase en contacto con nosotros hoy mismo.