RANGO DE CONCENTRACIÓN DE PIGMENTO EN VOLUMEN PARA PINTURAS PERMABLES O IMPLERMEABLES

Por: Marcela Correa

Al formular pinturas o recubrimientos, nos encontramos con un problema de proporciones y relaciones entre cada uno de los componentes que interviene, para lograr que el recubrimiento cumpla con su objetivo. Un dato no menos importante es el cálculo de la concentración de pigmento en volumen (PVC), es decir la relación entre las cargas sólidas y la resina, para lograr la cohesión y acabado deseado en la pintura o recubrimiento.

La fórmula para obtener el PVC es la siguiente:

PVC (%) = (Suma de los volúmenes de las cargas y pigmentos/(Volumen del pigmento + volumen de cargas y pigmentos))*100%

El valor de PVC está en porcentaje; es decir, un valor de 0%, sería un material que consiste únicamente de ligante (resina o polímero). Cuando menos polímero hay en la pintura, el porcentaje de PVC es más alto en relación a la suma de pigmentos y cargas; un PVC de 100% sería un material consistente únicamente de cargas y pigmentos.

Algunos % de PVC de recubrimientos son los siguientes:

0-2       Lasures para madera y barnices para mampostería.

17-20   Esmaltes acrílicos de alto brillo.

30-40   Recubrimientos elásticos y pinturas de fachada con alto poder cubriente.

40-60   Diversas pinturas de fachada y pinturas satinadas.

60-80   Pinturas de interior.

Para apreciar debidamente las propiedades de un recubrimiento es importante diferenciar los dos lados que se presentan en la escala PVC:

Valores bajos de PVC: Significa que hay una fase coherente de polímero en la que están incluidos y sumergidos totalmente las cargas y los pigmentos. En este caso hablamos de un PVC por debajo del PVC crítico. Esta situación es imprescindible para pinturas o esmaltes, ya que poseen una alta cohesión y son impermeables.

Valores altos de PVC: es decir, un PVC por encima del PVC crítico significa que la cantidad de ligante no alcanza para formar una fase coherente de la pintura, ni con el sistema incluyendo espacio para las caídas de aire. En este caso las cargas y los pigmentos están adheridos entre sí por el polímero. En este tipo de recubrimientos se desarrolla un efecto llamado dry-hiding (poder cubriente en seco), los recubrimientos son mate, de poca cohesión y porosos. Las películas son permeables al agua y al gas carbónico, pierden la elasticidad  y la resistencia al frote en húmedo.

El límite está definido por la concentración de pigmento en volumen crítico.

Encuentra más información en: dióxido de titanio, pintura

IMPORTANCIA DEL CPV Y CPVC EN RECUBRIMIENTOS

Por: Perla Itzel Alcántara Llanas

La concentración de pigmento en volumen es un término importante para la formulación de pinturas y recubrimientos, y puede definirse como la fracción de volumen de pigmento o cargas en volumen de película seca; es decir, es la relación que hay entre pigmento y ligante. La expresión matemática que define esta relación está dada por PVC = VP / (VP + VL), donde VP es el volumen de pigmento y VL representa el volumen de ligante. Es importante visualizar los dos casos extremos del sistema pigmento/ligante: PVC de 100% que implica solo pigmento, mientras que PVC de 0% implica ligante como único componente. Entre el 0 y 100% existen diversas relaciones intermedias entre pigmento y ligante, sin embargo, un punto importante de análisis es la concentración crítica de pigmento en volumen (CPVC), en el que el aire que se encuentra entre las partículas del pigmento es absolutamente desalojado, y el ligante completa totalmente los espacios vacíos entre las partículas densamente dispuestas.

En resumen, si el valor de PVC es mayor que PCVC, significa que la cantidad de ligante no es suficiente para llenar los espacios vacíos entre las partículas. 

Ciertas propiedades de una pintura son el reflejo de la relación que existe entre la CPV y la CPVC, valores que se pueden determinar a partir de la evaluación de dichas propiedades; tales como la densidad, la adhesión, la porosidad, el ampollamiento, la resistencia a la abrasión húmeda, el brillo o el poder cubriente.

La porosidad de una película seca indica la presencia de espacios vacíos ocupados por aire, es decir, que existe sólo para valores de PVC > CPVC. Ésta puede ser expresada como porosidad total PT o bien, como índice de porosidad IP; la primera consiste en considerar el porcentaje volumétrico de aire sobre la totalidad de la película mientras que el índice contempla sólo la fracción del espacio intersticial ocupado por aire. Una de las formas de expresar la porosidad de una película es a través de la ecuación dada por PT = (PVC - CPVC) / PVC. La porosidad también se puede calcular con la expresión IP = (PVC - CPVC) / [PVC - (1 - CPVC)]; de este modo, ambas porosidades están vinculadas por PT = IP (1 - CPVC).

Los valores de concentraciones de pigmento pueden variar de un producto a otro, sin embargo, la dispersión de pigmento en emulsiones son muy diferentes a los valores de una pintura base solvente, por lo tanto,  el secado también se da de una manera distinta. 

Las emulsiones, a diferencia de los recubrimientos base solvente, no son soluciones sino suspensiones de partículas relativamente pegajosas de un material resinoso en agua. El secado de una emulsión tiene como resultado que las partículas suspendidas se adhieran fuertemente entre sí, debido a la creciente disminución de las distancias entre ellas. La pérdida de agua puede suceder ya sea por su evaporación a la atmósfera y/o por la absorción de un sustrato poroso. La contracción de la película involucrada en esta etapa genera la coalescencia alrededor de las partículas de la carga, lo cual conduce a una disposición más o menos densamente empaquetada. La compactación del pigmento para alcanzar un alto valor de la CPVC es lograda principalmente por deformación plástica de las partículas del polímero.