en la industria de los recubrimientos, la sedimentación de pigmentos y rellenos tiene un impacto significativo en las propiedades de los recubrimientos en el punto de uso. la capacidad de caracterizar con precisión la sedimentación es crucial para el desarrollo de recubrimientos no perecederos; sin embargo, la mayoría de las pruebas de sedimentación todavía se llevan a cabo mediante inspección visual. en este artículo, echamos un vistazo a los fundamentos de la sedimentación, por qué la sedimentación es importante en la industria del recubrimiento, y cómo los analizadores de estabilidad permiten una optimización precisa de formulaciones de revestimiento.¹

fundamentos de la sedimentación

la sedimentación es el proceso por el cual las partículas sólidas, inicialmente suspendidas en una fase líquida, se depositan en el fondo de un recipiente con el tiempo. la sedimentación se produce fundamentalmente por una diferencia de densidad entre las dos fases. relativamente densas las partículas sólidas se hundirán naturalmente en el fondo de un fluido menos denso por las mismas razones por las que una piedra se hundirá en el fondo de un lago, o que el polvo en el aire finalmente se asentará en el suelo.

una descripción básica de la sedimentación viene dada por la ley de stokes, que considera partículas esféricas que caen a través de un fluido simple. la ley de stokes produce una ecuación para la velocidad v a la cual una partícula sólida caerá de la suspensión:

vu003d(Δρ_p gd^2)/18η

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. este tratamiento matemático nos dice que la velocidad de sedimentación depende del tamaño de las partículas, la viscosidad de la fase líquida, y la diferencia de densidad entre las fases sólida y líquida: una piedra se hunde rápidamente en el agua, mientras que el polvo de construcción puede tardar minutos u horas en asentarse según el tamaño de las partículas.²

es importante recordar, aunque, que este modelo es solo una aproximación de primer orden.³ la sedimentación en pinturas, recubrimientos, y otros productos del mundo real es mucho más compleja, y generalmente involucra partículas de tamaños y formas distribuidos que caen a través de fluidos complejos con propiedades viscoelásticas.

sedimentación IN revestimientos

la importancia de la sedimentación varía en diferentes productos industriales. en la industria de los recubrimientos, los pigmentos (colorantes no solubles) y cargas (aditivos funcionales) son propensos a la sedimentación, haciéndolos prácticamente inutilizables.
en el lado positivo,, la sedimentación suele ser reversible,, lo que significa que las partículas sólidas a veces se pueden redispersar después de que se hayan asentado. para ciertos productos, esto no es un problema: muchos medicamentos, bebidas, y otros productos para el hogar simplemente indique al usuario que "agite bien antes de usar.", esto es suficiente para redispersar completamente el material sólido sin ningún inconveniente significativo para el usuario final.

sin embargo, en muchos recubrimientos y otros productos, la unión entre partículas significa que las partículas sedimentadas a veces pueden formar un sedimento duro o gomoso que no se puede redispersar. incluso cuando la redispersión es posible, recubrimientos y pinturas en general requieren un aporte de energía relativamente alto para lograrlo (por ejemplo, agitación mecánica,).

la sedimentación se puede minimizar disminuyendo la diferencia de densidad entre las fases sólida y líquida, disminuyendo el tamaño de las partículas y aumentando la viscosidad de la fase líquida. los recubrimientos suelen utilizar aditivos reológicos, también, que forman redes 3D para soportar pigmentos y rellenos y evitar que se caigan de la suspensión., por lo tanto, controlando las características de sedimentación y redispersión esenciales para la producción de recubrimientos de alta calidad.

caracterizando la sedimentación

para limitar la sedimentación de manera efectiva y producir productos estables,, los fabricantes deben poder caracterizar con precisión estos comportamientos durante el desarrollo y la fabricación del producto..

la inspección visual sigue siendo el método más común de prueba de sedimentación en la industria. sin duda es fácil de implementar, la prueba visual tampoco requiere prácticamente ningún gasto de capital; sin embargo, tales métodos están invariablemente sujetos a conjeturas e inexactitudes. así como al ser impreciso,, el proceso también puede llevar mucho tiempo, ya que cualquier variación debe ser visible a simple vista para ser detectable.