Dos números, y solo uno de ellos está en la tarjeta de lote.
La concentración volumétrica de pigmento es la fracción del volumen de la película seca ocupada por el pigmento y el extensor. Es fácil de calcular y normalmente aparece en la hoja de formulación. La concentración volumétrica crítica de pigmento es la concentración en la que hay la cantidad exacta de aglutinante para rellenar los huecos entre las partículas y recubrirlas, sin que sobre nada. Es más difícil de determinar y, por lo general, no aparece en ningún lugar.
La relación entre ambos componentes determina el comportamiento de la película. Si la concentración formulada es inferior al valor crítico, las partículas se separan mediante el aglutinante y la película es continua. Si es superior, no hay suficiente aglutinante para rellenar los huecos y la película presenta burbujas de aire. Ambos son productos válidos; simplemente fallan de maneras diferentes y requieren condiciones distintas de la etapa de dispersión.
| Condición | Cómo se ve la película | ¿Qué falla primero? | Para qué sirve el molino |
|---|---|---|---|
| Muy por debajo del CPVC | Partículas continuas, ricas en aglutinante y completamente separadas. | Costo. El aglutinante es el componente caro y su poder cubriente puede ser menor de lo que podría ser. | Separar y humedecer cada partícula, ya que la dispersión depende de ello. |
| En CPVC | El aglutinante rellena exactamente los huecos. La película queda perfectamente compacta. | Margen pequeño. Pequeñas variaciones en el proceso hacen que el producto se desvíe hacia un lado u otro. | Dispersión uniforme, porque una diferencia de concentración local ahora es un defecto. |
| Por encima de CPVC | Poroso. Contiene huecos de aire en su interior. | Resistencia al frotamiento, resistencia a las manchas, integridad de la película. | Humedecer el pigmento de manera uniforme. La capacidad de cobertura se debe en parte a los huecos, no al proceso de molienda. |
La razón por la que esto importa en la planta de procesamiento y no solo en el laboratorio es que ambas condiciones favorecen aspectos diferentes. Por debajo del valor crítico, un lote mal disperso pierde capacidad de ocultación, la cual no se recuperará con ningún ajuste. Por encima de este valor, el mismo lote aún puede ocultarse de forma aceptable, ya que los huecos contribuyen a ello; y esa es precisamente la razón por la que una planta puede caer en una molienda excesiva sin darse cuenta.
Debajo del CPVC, la dispersión es lo que produce poder de ocultación.
Por debajo de la concentración crítica, la película es un compuesto de partículas en una matriz aglutinante, y la luz se dispersa en la superficie de cada partícula. La cantidad de dispersión depende del número de superficies de partículas individuales, lo cual a su vez depende de que el pigmento esté separado en partículas individuales en lugar de estar agrupado.
Un grupo de diez partículas presenta aproximadamente la misma superficie que una partícula grande, por lo que dispersa mucho menos que diez partículas separadas. Este es el argumento principal a favor de la dispersión en una formulación rica en aglutinante: la fábrica no está haciendo que el pigmento sea más fino, sino que está creando más superficies de dispersión a partir de la misma masa de pigmento. Dos lotes con la misma formulación y el mismo grado de pigmento pueden diferir notablemente en la relación de contraste simplemente por la calidad de la dispersión.
| ¿Qué hay en la base del molino? | Superficies de dispersión separadas | Relación de contraste | Causa |
|---|---|---|---|
| El pigmento aún se encuentra en aglomerados. | Pocos. Cada grupo actúa como un gran dispersor. | Baja y variable a lo largo del período de reducción. | La fase de dispersión es demasiado corta o el dispersante es insuficiente. |
| Los aglomerados se abrieron, las partículas se separaron | Muchas, casi una por partícula primaria. | Alto y uniforme. | La dispersión se produce hasta el punto en que el indicador deja de descender. |
| Partículas rotas por debajo del tamaño óptimo | Muchas, pero cada una demasiado pequeña para dispersarse eficazmente. | Vuelve a caer a pesar de una mejor dispersión. | Molienda llevada más allá del punto en que el pigmento recompensa. |
La tercera fila es la que suele sorprender, y se analiza en detalle en la siguiente sección. Lo importante aquí es que, por debajo de la concentración crítica, la etapa de dispersión aporta valor añadido, y su calidad se refleja en un parámetro clave para el cliente: la relación de contraste, el brillo y la uniformidad de ambos en todo el panel.
Existe un tamaño de partícula óptimo, y un tamaño más fino no siempre es mejor.
La dispersión de la luz por una partícula pequeña es máxima cuando el diámetro de la partícula es aproximadamente la mitad de la longitud de onda de la luz dispersada. Para la luz visible, esto sitúa el tamaño óptimo para un pigmento blanco cubriente en torno a unas décimas de micra. Si el mismo pigmento tiene un tamaño significativamente menor, la eficiencia de dispersión disminuye: las partículas se dispersan mejor, pero cada una dispersa menos luz.
Esto tiene una consecuencia directa en el tiempo de funcionamiento del molino. Una vez que se disuelven los aglomerados, el proceso de molienda consume tiempo de máquina y genera calor, mientras que el rendimiento óptico del pigmento blanco empeora en lugar de mejorar. La lectura del indicador seguirá mejorando, pero el producto no, lo cual resulta confuso si se desconoce el mecanismo.
| Nivel de fresado | Lectura del indicador | Relación de contraste | Veredicto |
|---|---|---|---|
| A poca distancia de la meseta | Áspero, con motas visibles. | Escaso y desigual. | Dispersión insuficiente. El lote no cumplirá con las especificaciones de opacidad. |
| En la meseta | Limpio para la calificación. | En su punto óptimo para esta formulación. | El punto óptimo económico y técnico. Aquí es donde hay que parar. |
| Mucho más allá de la meseta | Sigue limpio, sin más cambios. | Comienza a caer sobre los pigmentos blancos. | Dispersión excesiva. El tiempo de máquina y el calor invertidos solo empeoraron el producto. |
En el caso de los pigmentos de color, la situación es diferente, ya que la transparencia y el tono son más importantes que la dispersión. Un pigmento orgánico, al ser molido más fino, suele ganar transparencia y puede variar de tono, lo cual puede ser deseable o un defecto según el producto. La regla que se aplica a todos los tipos de pigmentos es la misma: el objetivo lo define la película, y ahí se detiene el proceso.
Por encima del CPVC el trabajo se complica, lo que facilita cometer errores.
Por encima de la concentración crítica, la película es porosa, su poder cubriente proviene en parte de los huecos de aire y el requisito de dispersión se relaja. El pigmento aún debe humedecerse y distribuirse uniformemente, pero el argumento de la dispersión ya no justifica un molido prolongado. Las plantas que utilizan una misma receta de molienda para toda una gama de productos suelen descubrirlo de la manera más costosa: los productos con alto contenido de PVC se muelen durante más tiempo del necesario.
| Tipo de producto | Posición típica | Lo que la dispersión tiene que ofrecer |
|---|---|---|
| Pinturas mate y para techos con alto contenido de PVC | Por encima del CPVC. | Humectación y distribución uniformes. Un molido prolongado no compensa en términos de poder de ocultación. |
| Seda de PVC medio y cáscara de huevo | Debajo del CPVC, a menudo muy cerca de él. | Separación total. Esta es la banda donde la calidad de la dispersión determina las propiedades de venta. |
| Acabado brillante y exterior con bajo contenido de PVC | Muy por debajo del CPVC. | Separación total y granulometría precisa, ya que el brillo deja al descubierto cualquier aglomerado restante. |
| Imprimaciones y rellenos | A menudo cerca o encima de tuberías de CPVC. | Distribución uniforme. La opacidad generalmente proviene de la carga de pigmento más que del proceso de molienda. |
La instrucción práctica que sigue no es "moler todo menos". Se trata de que el objetivo de dispersión debe escribirse por producto, no por planta. Una planta con cuatro productos en toda la gama tiene cuatro respuestas correctas diferentes, y un solo ajuste será insuficiente para el brillo y excesivo para la pintura de techo.
Qué medir en lugar de solo el calibre
El medidor mide el aglomerado restante de mayor tamaño. Si bien es una comprobación útil y necesaria, no es un indicador fiable por sí solo para determinar si la dispersión está cumpliendo su función en la formulación.
| Medición | Lo que atrapa | Dónde se hace | Costo de equivocarse |
|---|---|---|---|
| Calibre Hegman | Grandes aglomerados y motas de contaminación. | Muestra de salida del molino o del tanque, de cada lote. | Rápida de tomar, y ciega a todo lo que está por debajo de su resolución. |
| Relación de contraste | Si ocultar el poder es donde la formulación lo espera. | Extracción sobre blanco y negro, curado. | Lento en actuar, decisivo cuando llega una queja. |
| Brillo en ángulo fijo | Aglomerados finos residuales e irregularidades en la superficie. | Depósito o panel curado. | La propiedad que un cliente nota primero en un producto brillante. |
| Resistencia al frotamiento | Si la película está por encima del CPVC cuando no debería estarlo. | Película curada, prueba estándar. | El fallo que se manifiesta meses después sobre el terreno. |
| Aceptación del color | Dispersión irregular que se manifiesta como roce o flotación. | Decapado tintado, zona frotada contra zona sin frotar. | La razón más común por la que se rechaza un lote después del teñido. |
Nada de esto reemplaza al manómetro, y el manómetro no reemplaza a ninguno de ellos. La cuestión es que una etapa de dispersión evaluada únicamente en función de la lectura del manómetro se evalúa en función de un tercio de lo que realmente requiere la formulación.
¿Dónde encaja la máquina en todo esto?
Ninguno de los argumentos anteriores aboga por un tipo de máquina en particular. Se argumenta que la máquina debe ser capaz de mantener un nivel de dispersión documentado de forma repetible, ya que el objetivo difiere según el producto y no hay margen de error.
En una planta de pintura en emulsión, la disposición práctica suele ser un molino de cesta que dispersa y muele la base del molino en el recipiente en el que se va a verter. La ventaja no es solo que se elimina una transferencia, sino que el nivel de dispersión se puede verificar antes de la dosificación en lugar de después, cuando el lote ya está comprometido.Molino de cesta de inmersión para pintura de emulsiónEso es apropiado porque el punto de muestreo es el lote en sí.
Cuando la planta procesa varios productos a lo largo de la gama, la capacidad de detener la molienda en un punto verificado importa más que la capacidad bruta. Un molino que puede moler más fino que el óptimo no es una ventaja si nadie lo detiene allí. Las cuestiones de diseño relacionadas con eso (dónde se ubica el tanque, cómo se carga la dilución, cómo se cambian los colores) se tratan en elDescripción general de la línea de producción de recubrimientos.
Dos notas relacionadas merecen ser leídas junto con esta: lanota sobre la intensidad del colorcubre en detalle el caso del pigmento de color y elnota sobre la molienda de azufreExplica qué sucede cuando el material tiene un límite térmico en lugar de uno óptico.
Envíenos la formulación y los objetivos de la película.
Indíquenos el sistema de pigmentos, la concentración volumétrica de pigmento, el tamaño del lote y las propiedades de la película que debe cumplir. Nuestros ingenieros determinarán el nivel de dispersión y la configuración del molino, y le proporcionarán un presupuesto directamente de la fábrica de Wuxi.
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Dónde se construyen estos molinos
Las cámaras de las cestas, las cribas y las columnas elevadoras se mecanizan y ensamblan en la misma planta de Wuxi. Esto es importante para lograr una dispersión óptima, ya que la reproducibilidad es una propiedad del mecanizado antes que de la operación: una ranura de la criba que varía entre máquinas produce un resultado de molienda diferente con la misma receta.
Vale la pena preguntar a cualquier proveedor qué medidas toman antes del envío, porque la respuesta indica en qué se basa realmente el objetivo de dispersión.
