Cómo controlar la viscosidad y otras características de la pintura en el proceso de fabricación
¿Cómo se mide la viscosidad? La viscosidad, el peso específico o el color son algunas de las características de la pintura que deben ser controladas durante el proceso de fabricación. Aunque hayan sido previamente determinadas en la formulación, resulta necesario verificar que el proceso de fabricación sea correcto y si, por lo tanto, cuando la pintura sea aplicada, se obtendrá el resultado deseado.
En este artículo analizaremos esas características fundamentales a tener en cuenta en el proceso de fabricación de las pinturas.
La viscosidad de la pintura
El concepto de viscosidad se puede definir como la resistencia de un líquido a derramarse. Dicha resistencia a fluir se debe al rozamiento entre sus moléculas que se mueven a diferentes velocidades y colisionan unas con otras dificultando el movimiento.
La viscosidad podría entenderse como la característica contraria a la fluidez. De esta manera, a mayor fluidez menor viscosidad del líquido. Su unidad de medida es el Poise, aunque en el Sistema Internacional (S.I.) se mide en Pascal x segundos (Pa·s): 1 Poise equivale a 0,1 Pa·s.
Respecto al poise se utiliza más su múltiplo: el centipoise (cP). Esto se debe principalmente a que el agua, el fluido por referencia, tiene una viscosidad de 1,0020 cP a 20 °C. Desde el punto de vista de las equivalencias: 1 cps = 1 mPa·s.
Cuando se mide la viscosidad de una pintura (y de un fluido en general) se debe nombrar la temperatura de medición (como hemos apuntado en el caso del agua) puesto que esta influye en gran manera en el resultado. Normalmente, mediremos la viscosidad a 25ºC.
Existen un gran número de dispositivos que pueden ayudarnos a medir la viscosidad. En el sector de la pintura y productos afines los más utilizados son:
Viscosímetros de orificio: copa Ford, Zhan y Gardner
Los viscosímetros de orificio como la copa Ford, Zhan o BYK-Gardner, son dispositivos que, como su propio nombre indica, tienen forma de copa y un orificio que puede tener diversos tamaños ( nº 3, nº 4, etc.). También incluyen un depósito para el líquido.
El principio de medición de estos viscosímetros se basa en el “tiempo de fluido”, es decir, el tiempo que tarda un determinado volumen de líquido en fluir a través de un capilar u orificio.
Este tiempo, que se mide en segundos, es proporcional a la viscosidad del fluido. El número de copa que se utiliza está tabulada para una medida de viscosidad.
Es un instrumento para medir la viscosidad que resulta muy rápido y fácil de manejar. Se utilizan mucho en la fabricación de pinturas, tintas y adhesivos, si bien no son aconsejables en fluidos no newtonianos (aquellos cuya viscosidad varía con la temperatura y la tensión cortante que se le aplica).
Viscosímetro Stormer
El viscosímetro Stormer consiste en un agitador normalizado con 2 paletas que se sumerge en el fluido y se pone en rotación a través de la aplicación de pesos.
A través del uso de un cronómetro se calcula el tiempo que tarda la paleta en dar 100 revoluciones para un peso determinado. La viscosidad se determina con la ayuda de una tabla ASTM D562 cuyo resultado se expresa en unidades Krebs (Krebs Units).
Viscosímetro Brookfield
El viscosímetro Brookfield se basa en el principio de viscosimetría rotacional. Mide la viscosidad captando el par de torsión necesario para hacer girar, a velocidad constante, una aguja inmersa en el fluido que se está analizando.
El dispositivo consiste en un agitador que puede girar a distintas velocidades, con distinto tamaño de husillo en función de la consistencia de la pintura. La medición que ofrece es en centipoises (cps).
Para realizar una medición correcta es necesario tomar la lectura siempre en el mismo momento desde el inicio de la agitación puesto que, en caso de que estemos analizando un producto tixotrópico, la viscosidad podría variar con el tiempo.
Entre los equipos de Oliver + Batlle para trabajar con productos de viscosidad alta se puede destacar entre los agitadores industriales: Dispermix Dual VFD, Polimix DPS y la Mezcladora Planetaria Hidrobat. En los equipos de molienda, el molino de inmersión Millennium RS, que equipado con la pala rascadora orbital con hélice puede trabajar una viscosidad de hasta 10.000 Poises. En cuanto a los equipos de envasado, destacan: PCH – TVH, DV Dosificador Volumétrico y la línea para el envasado de masillas.
El peso específico
Llamamos peso específico de una pintura al peso, expresado en kilogramos, de 1 litro de producto. También se puede medir el peso en gramos para 1 cm3 .
Por otro lado, debemos tener en cuenta también la densidad que es la cantidad de masa por unidad de volumen a una temperatura dada.
Para calcular el peso específico y la densidad se utiliza un picnómetro o una probeta.
Picnómetro
El picnómetro consiste en un recipiente de 100 cc provisto de una tapa con rebosadero (un agujero en el centro de la misma por donde pueda rebosar el exceso de producto). Una vez llenado se pesa para determinar la densidad o el peso específico de la pintura.
Como el volumen del picnómetro es conocido, se puede realizar una medición de forma muy precisa utilizando una balanza de precisión.
Probeta
Para medir el peso específico o la densidad de la pintura también se puede utilizar una probeta contrastada de 100 cc. Aunque el procedimiento es muy similar al del picnómetro, los resultados son menos precisos.
Tixotropía
La tixotropía es la propiedad que tienen algunos líquidos y geles para disminuir su viscosidad cuando se les aplican esfuerzos cortantes. Cuando el líquido se encuentra en reposo, sus partículas se encuentran orientadas al azar, haciendo que su viscosidad sea alta. Al aumentar el gradiente de velocidad las partículas se orientan en la dirección del flujo. Esto permite que se puedan deslizar mejor unas respecto a otras y disminuya así su viscosidad.
Esto ocurre tanto en la pintura como en la mayoría de las tintas para imprenta.
Finura de molienda
La finura de molienda indica el grado de dispersión de una pintura, es decir, el diámetro aproximado de mayor tamaño de las pinturas de pigmento y carga.
Como vimos en el artículo sobre la dispersión en la fabricación de pinturas, la finura de molienda influye en algunas propiedades finales del producto como:
- el color,
- el brillo,
- la resistencia a la corrosión,
- el aspecto del acabado,
- problemas de sedimentación, flotación y floculación en caso de que tenga un valor inadecuado.
La finura de molienda se puede comprobar con el grindómetro, el microscopio con sistema de análisis de imagen o los sistemas láser. De todos ellos hablamos en nuestro artículo sobre la granulometría.
El color de la pintura
El color es una apreciación visual o sensación personal de la composición de la luz reflajada en un objeto pintado. El color depende de los estímulos que llegan a la persona que lo detecta y de lo que ésta pueda captar.
Para definir el color de un objeto hay que indicar de qué objeto se trata, qué es el iluminante y quién el detector.
La luz blanca, que está compuesta por todos los colores del arcoiris, al incidir en un objeto puede ser reflejada en su totalidad, dando lugar al color blanco, puede ser absorbida totalmente, color negro, o ser absorbida en parte y reflejar el resto (los colores).
Parte de los fotones de baja energía que forman la luz son absorbidos por el compuesto que forma el pigmento (produciendo transiciones electrónicas o fenómenos de resonancia en sus moléculas), dando lugar a que el espectro de la luz reemitida sea distinto al recibido inicialmente.
Para medir el color se utiliza la curva de reflectancia que muestra la cantidad de luz reflejada del total que ha incidido en diferentes puntos del espectro visible. Dicha cantidad se reparte en 3 cantidades o coordenadas colorimétricas. El sistema más utilizado actualmente es el CIELab, en el que L es la claridad (más o menos claro o blanco) y a y b representan la cromaticidad del color: tono y saturación.
Para calcular la curva del color y sus coordenadas se utiliza un espectrofotómetro de reflectancia. Este instrumento se utiliza también, acompañado de una base de datos, para determinar las cantidades de colorante que deben ser añadidas a la pintura para igualar el color de un patrón.
Fuerza colorante
Llamamos fuerza colorante a la capacidad de coloración de un pigmento, de una pintura o de un colorante concentrado cuando se mezcla con blanco o con otra pintura de cualquier color.
La fuerza colorante se mide mediante la relación “pigmento coloreado / pigmento blanco” que es necesario utilizar para alcanzar una “profundidad de color estándar determinada”.
Para ello se realizan extensiones de la muestra de pintura y el patrón en cartulinas de contraste blanco y negro, y se analizan en un espectrofotómetro.
Poder cubriente de la pintura u opacidad
El poder cubriente es la capacidad de la pintura de ocultar el color de la superficie sobre la que se ha aplicado. Tendrá más o menos poder cubriente en función del tipo y porcentaje del pigmento así como del grosor de la capa aplicada.
El poder cubriente se puede deber a la absorción de toda la luz visible, como sucede con los pigmentos negros, o por la difusión de la luz, que la desvía de forma que no alcance el sustrato y vuelva a salir de la capa de pintura, como sucede con los pigmentos blancos.
En el caso de los pigmentos blancos, la mayor o menor difusión de la luz depende de la relación entre los índices de refracción del pigmento y del medio. De esta manera, cuanta mayor diferencia haya entre ambos mayor será el poder cubriente.
| Sustancia | Índice de refracción |
| Cuarzo, sílice | 1,55 |
| Talco | 1,55 |
| Caolín | 1,56 |
| Carbonato cálcico | 1,57 |
| Barita | 1,64 |
| Óxido de cinc | 2,00 |
| Óxido de antimonio | 2,20 |
| Sulfuro de cinc | 2,34 |
| TiO2 anatasa | 2,55 |
| TiO2 rutilo | 2,70 |
| Resina alquídica | 1,53 |
| Resina poliacrílica | 1,48 |
| Acetato de polivinilo | 1,47 |
| Vacío | 1,00 |
| Agua | 1,33 |
Para medir el poder cubriente se realiza la misma prueba que en el caso de la fuerza colorante. Se realizan extensión del producto sobre cartulinas de contraste (blanco – negro) y se mide la reflectancia con un espectrofotómetro. La relación entre las dos reflectancias obtenidas se llama “relación de contraste” e indica lo cerca que está de la cubrición total.
RC= Rn/Rb
El brillo
El brillo o reflexión especular es la capacidad de una película de pintura para reflejar la luz que recibe. Si la capacidad es mayor, la pintura será brillante, si es menor, será una pintura satinada, y si es nula, será una pintura mate. Cuanto más lisa es la superficie de la pintura, más brillante es.
El brillo es una propiedad que depende fundamentalmente del tipo de resina que se utilice para fabricar la pintura. No depende del pigmento como ocurre con el color y el poder cubriente.
Para medir la cantidad de luz que refleja una superficie se utiliza el reflectómetro o brillómetro. Para ello se realiza una medición en una variedad de ángulos determinada en función del brillo de la pintura:
- ángulo de 20º: para superficies muy brillantes,
- ángulo de 60º: para superficies de brillo intermedio,
- ángulo de 85º: para superficies mates o casi mates.
El resultado se expresa como el porcentaje de la luz, especificando el ángulo de medición, que recibe el detector fotoeléctrico del brillómetro en comparación con la que recibe reflejada en una superficie que sirve de patrón y que se toma como 100.
Además de las características de las pinturas que hemos analizado en este artículo que se pueden controlar, existen otros controles que se pueden realizar durante el proceso de fabricación. Por ejemplo, en el caso de las pinturas líquidas se podría analizar la estabilidad, el poso, la floculación, la flexibilidad, la flotación o la formación de piel. Para la pintura seca se podría controlar, por ejemplo, el espesor, la dureza, la adherencia, la flexibilidad, el impacto, la abrasión o la lavabilidad.
Desde Oliver + Batlle esperamos que este artículo haya sido de tu interés. Te invitamos a compartir con nosotros tus dudas o experiencia a través de los comentarios.
