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El proceso de dispersión de pigmentos se puede dividir en tres etapas: humectación, dispersión/trituración y estabilización. En la etapa de humectación es importante utilizar un aditivo que sea capaz de reducir la tensión superficial del agua y le permita penetrar en los poros del pigmento, facilitando así la humectación de los pigmentos a dispersar.
En la etapa de dispersión/trituración, los aglomerados de pigmentos se separan mecánicamente en partículas más pequeñas. Los tensioactivos humectantes y dispersantes actúan de forma sinérgica, con el fin de asegurar que el humedecimiento de las partículas más pequeñas generadas se produzca más rápidamente y que no se genere la reaglomeración de las partículas, reduciendo así el tiempo del proceso y, en consecuencia, la energía gastada.
La elección adecuada de un tensioactivo humectante y dispersante reduce la interacción entre las partículas de pigmento, disminuyendo la viscosidad del medio, permitiendo una mayor incorporación del contenido de pigmento y asegurando la estabilización de las partículas dispersas en el tiempo. Como el color de los pigmentos se produce por la absorción y dispersión de la luz en su superficie, el tamaño de las partículas de pigmento, además de la cantidad cargada, interfiere directamente con el color producido.
Tanto los humectantes como los dispersantes deben ser compatibles con el medio y la resina para evitar defectos, cumplir con las exigencias regulatorias y de seguridad, además de tener poca espuma y ser efectivos a bajas dosis.
EL PROCESO DE HUMEDAD
La humectación de pigmentos en sistemas base agua es un fenómeno desafiante, principalmente debido a la alta tensión superficial del agua, en comparación con otros medios. Esta alta energía superficial genera una gran diferencia energética entre la interfase pigmento/agua, dificultando la humectación de las áridas y aglomeradas partículas y su incorporación a la carga de trituración. El tensioactivo humectante actúa reduciendo la tensión superficial del agua y, consecuentemente, reduciendo la diferencia de energía entre la interfaz pigmento/agua, favoreciendo así la penetración del agua en los aglomerados de partículas de pigmento y facilitando el proceso de dispersión.
Para cada relleno y pigmento, es necesario utilizar un tensioactivo con HLB específico, que actuará para maximizar sus propiedades en la pintura final. Cuanto mayor sea la concentración de pigmentos y cargas en la pintura final, más importante es el uso de humectantes y dispersantes.
EL PROCESO DE DISPERSIÓN Y MOLIENDA
La descomposición de aglomerados y agregados en partículas más pequeñas ocurre mecánicamente durante la molienda. En el transcurso de este proceso, la viscosidad del sistema tiende a aumentar debido a la formación de nuevas superficies de alta energía, que tienden a juntarse y flocular. Con la presencia de agentes dispersantes en el medio, este proceso se facilita considerablemente porque los aditivos también se adsorben en las superficies recién formadas, minimizando la interacción entre las partículas y asegurando una viscosidad constante del concentrado de carga durante todo el proceso.
Los tensioactivos humectantes y dispersantes juegan un papel fundamental en el proceso de dispersión. La selección combinada de un agente humectante y un agente dispersante adecuados en esta etapa es fundamental para maximizar la eficiencia del proceso en relación al tiempo y energía requeridos, obtener un tamaño de partícula de pigmento optimizado y permitir que se incorporen mayores contenidos de pigmento, con el fin de asegurar el máximo desarrollo del color en la tinta. La elección de los aditivos adecuados, así como las dosis a utilizar, dependerá de los tipos de pigmentos, cargas y cantidades respectivas a dispersar, además de factores como la compatibilidad con el medio y la resina.
EL PROCESO DE ESTABILIZACIÓN
Los agentes dispersantes son fundamentales para mantener las propiedades de dispersión a lo largo del tiempo, evitando la reaglomeración de las partículas de pigmento. La estructura química del aditivo dispersante determinará el mecanismo de estabilización de las partículas de pigmento: repulsión electrostática, estérica o electroestérica. La elección adecuada del dispersante así como la dosis a utilizar es fundamental para evitar problemas como la sedimentación y floculación de los pigmentos, cambios de viscosidad y variaciones en el desarrollo del color a lo largo del tiempo.
PROCESO DE POLIMERIZACIÓN DE EMULSIONES
Para la obtención del látex sintético, principal componente de las pinturas y adhesivos base agua, el proceso más utilizado es el de polimerización en emulsión. En él se polimerizan monómeros (acrílicos, metacrílicos, vinilos, etc.) en medio acuoso mediante iniciadores de radicales, donde son necesarios tensioactivos para la estabilización del sistema durante la polimerización, y de las partículas poliméricas dispersas formadas.
