BYK_Dispersantes_2009-03
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Estabilidad de la dispersión, mecanismos y aditivosJaume Figueras, 03-2009
Jaume Figueras. Página 2 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Estabilidad de la dispersión, mecanismos y aditivos
Índice:
• Introducción• Dispersión de pigmentos• Estabilidad de las partículas unitarias• Mecanismos de estabilización• Floculación controlada• Productos y aplicaciones• Conclusiones
Jaume Figueras. Página 3 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Introducción
Jaume Figueras. Página 4 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Introducción: Tamaño de partícula
Azul de ftalocianina
Rojo de quinacridona
Amarillo Hansa
Óxido de hierro rojo
Negro de humo grueso
Óxido de titanio
1 µm
Negro de humo fino
Jaume Figueras. Página 5 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Introducción: Tamaño de partícula Versus superficie
1 gramo de pigmento de densidad 2Kg/l
0,3 μm
0,03 μm
5 m2/gSuperficie
5E+12Número de partículas
50 m2/gSuperficie
5E+15Número de partículas
Jaume Figueras. Página 6 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Introducción: Polaridad de los pigmentos
Orgánicos (ej. Azul de ftalocianina)(baja polaridad)
Inorgánicos (ej. Óxido de hierro rojo)(alta polaridad)
Fe
O
O
O
O
O
O
Jaume Figueras. Página 7 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Pigmento seco
Dispersión
Partículas primarias(dispersión ideal)
Aglomerados
Pigmento en el medio
Introducción: Aglomerados y dispersión
Jaume Figueras. Página 8 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
¿Porqué deflocular los aglomerados de pigmentos?
Seeds, Perdida de brillo
Velo, influencia reológica
Jaume Figueras. Página 9 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
¿Porqué deflocular los aglomerados de pigmentos?
y estabilidad…Sólo se pueden obtener a través de una completa dispersión
Transparencia
Poder cubriente
Color / Tono
Jaume Figueras. Página 10 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Dispersión
Jaume Figueras. Página 11 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
1Humectación
Proceso de humectación y dispersión
Jaume Figueras. Página 12 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Humectación del pigmento
Jaume Figueras. Página 13 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
2Dispersión
1Humectación
3Estabilización
Proceso de humectación y dispersión
Jaume Figueras. Página 14 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Dispersión mecánica de los pigmentos
Dispersión por cizallaDispersión por colisión
Jaume Figueras. Página 15 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Sólidos de la base de molienda
Tiempo dispersión
Finu
ra μ
m
Dispersión en “Cowles” de carbonato de calcio
75% sólidos70% sólidos
65% sólidos
Jaume Figueras. Página 16 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Dispersión por cizalla
D
2D – 3D
0,5D – 1D
1D – 2D
Viscosidad baja: turbulencias, entrada de aire, mezclamos no dispersamos
Viscosidad adecuada: flujo laminar, máxima dispersión
Viscosidad alta: zonas sin movimiento,mala dispersión
Jaume Figueras. Página 17 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Viscosidad de la base de molienda
V=21 m/s, P=320 W
Viscosidad demasiado alta
V=21 m/s, P=900 W
Viscosidad demasiado baja
Pictures: VMA Getzmann
Jaume Figueras. Página 18 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Viscosidad de la base de molienda
V=21 m/s, P=850 W
Viscosidad perfecta
Pictures: VMA Getzmann
Jaume Figueras. Página 19 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Dispersión por colisión
Hay maquinaria para cualquier rango de viscosidad
Jaume Figueras. Página 20 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
TiO2 / agua + aditivo dispersante
Forma de actuar de los aditivos dispersantes
Jaume Figueras. Página 21 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Estabilidad de las partículas unitarias
Jaume Figueras. Página 22 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Estabilidad de las partículas unitarias
Cizalla
Reposo
AglomeradosFlóculos
Floculación Defloculación
Partículas primarias(Dispersión ideal)
Jaume Figueras. Página 23 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Estabilidad de las partículas unitarias
Floculado Defloculado
Jaume Figueras. Página 24 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Estabilidad de las partículas unitarias
Pigmentos de efecto
Mearlin FR 459V in water
No additive 5% DIS–192 (s.o.p.)
Jaume Figueras. Página 25 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Estabilidad de partículas unitarias
Pigmentos de aluminio
Jaume Figueras. Página 26 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Estabilidad de partículas unitarias
Cuando una partícula disminuye su tamaño,
empieza a ganar transparencia,
empezando por la luz con longitud larga
Jaume Figueras. Página 27 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Estabilidad de partículas unitarias
Heliogen azul L 7101F
Dosificación adecuadaPoca dosificación
Jaume Figueras. Página 28 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Estabilidad de partículas unitarias
Jaume Figueras. Página 29 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Mecanismos de estabilización
Jaume Figueras. Página 30 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Estabilización de pigmentos
Repulsión electrostática
--
-
--
-
-
--
-
--
-
-
--
--
--
-
-
Jaume Figueras. Página 31 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Estabilización de pigmentos
Jaume Figueras. Página 32 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Estabilidad de las partículas dispersas
Campo electrostático
Pigm
ento
Jaume Figueras. Página 33 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Aditivos dispersantes
BYK®-154---- -
--
- - - - - -
Pigmento
Jaume Figueras. Página 34 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Demanda de dispersante
Viscosidad
Dosificación aditivo
Demanda de dispersante
Jaume Figueras. Página 35 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Estabilidad de las partículas dispersas
Campo electrostático
Pigm
ento
Jaume Figueras. Página 36 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Limitaciones de la estabilización por carga eléctrica
• BYK 154 (y similares) sólo trabajan sobre partículas inorgánicas
• El medio ha de estar constituido por agua relativamente pura (bajo contenido en iones)
• pH ligeramente alcalino.
Jaume Figueras. Página 37 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Estabilización de pigmentos
Estabilización estérica
Jaume Figueras. Página 38 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Estabilización de pigmentos
Dispersante solubilizado en el medio
Dispersante en forma de
micela
Dispersante incompatible
Dispersante con la
configuración ideal
Dispersante con la cadena no extendida
Jaume Figueras. Página 39 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Aditivos humectantes y dispersantes
Jaume Figueras. Página 40 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
hidrofílico
lipofílico
Aditivos humectantes
Disperbyk®-187
Jaume Figueras. Página 41 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Dosificación óptima de dispersante
Viscosidad
Dosificación aditivo
Jaume Figueras. Página 42 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Dosificación óptima de dispersante
Typical grind gauge0-25µm
Particle size organic pigments:0,013µm - 0,195µm
Jaume Figueras. Página 43 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Dosificación óptima de dispersante
Heliogen azul L 7101F
Dosificación adecuadaPoca dosificación
Jaume Figueras. Página 44 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Dosificación óptima de dispersante
Jaume Figueras. Página 45 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Movilidad de las partículas
La defloculación de pigmentos densos no evita la sedimentación
Pigmento floculadoSedimento voluminoso
Pigmento defloculadoSedimento compacto
Jaume Figueras. Página 46 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Floculación controlada
Jaume Figueras. Página 47 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Aditivos humectantes dispersantes
floculacióncontrolada
defloculación
Jaume Figueras. Página 48 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Aditivos humectantes dispersantes de floculación controlada
Floculación Floculación controlada
Jaume Figueras. Página 49 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Defloculación versus floculación controlada
Disperbyk 161 Anti-terra 204
Jaume Figueras. Página 50 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Productos y su aplicación
Jaume Figueras. Página 51 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Estructuras diversas de dispersantes
- - - - - - --
Dispersante defloculantepor carga eléctrica
Dispersante defloculantede bajo peso molecular
Dispersantes defloculantesde alto peso molecular
Dispersante de floculación controlada
Jaume Figueras. Página 52 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Dispersantes defloculantes por carga electrostática
- - - - - - --
Polianiones (poliacrilatos, poli fosfatos): -Sólo para sistemas acuosos-Dosificaciones bajas-Sólo para partículas inorgánicas-Sólo para sistemas con bajo contenido iónico
Productos:- BYK 154- BYK 151
Jaume Figueras. Página 53 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Dispersantes defloculantes de bajo peso molecular
Grupo afín al pigmento polar y una o dos cadenas compatibles: -Sólo para sistemas orgánicos (disolvente o 100%)-Dosificaciones medias-Sólo para situaciones fáciles(medios no polares y/o pigmentos poco polares)
Productos:- Disperbyk 108 (catiónico)- Antiterra U (electroneutro)- Lactimon (electroneutro)
Cadena no polar junto con cadena polar: -Sólo para sistemas acuosos
Productos:- Disperbyk 187 (aceptación de color)- Disperbyk 192 (para pigmentos de efecto)
Jaume Figueras. Página 54 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Dispersantes defloculantes de alto peso molecular
Polímeros de síntesis convencional: -Dosificaciones altas
Productos para sistemas disolvente y 100% sólidos:- DISPERBYK 2155 (amínico, 100% sólidos)- DISPERBYK 171 (electroneutro)- DISPERBYK 2163 (alternativa al DB 163)
Productos para sistemas acuosos:- DISPERBYK 190
Jaume Figueras. Página 55 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Dispersantes defloculantes de alto peso molecular
Polímeros de síntesis por CPT: -Dosificaciones altas
Productos para sistemas disolvente y 100% sólidos:- DISPERBYK 2025 (electroneutro)- DISPERBYK 2008 (para mateantes)
Productos para sistemas acuosos:- DISPERBYK 2010 (resistencia agua, poca espuma)- DISPERBYK 2015 (universalidad, sin volátiles)
Jaume Figueras. Página 56 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Aditivos de floculación controlada
Varios grupos afines y estructura compatible: -Sólo para sistemas con disolvente y 100% sólidos-Dosificaciones bajas-Mejor para partículas inorgánicas
Productos:- Anti-terra 204 (sistemas de baja polaridad)- BYK P104 (sistemas polares)- Anti-terra 206 (sistemas de baja polaridad y con agua emulsionada)
Jaume Figueras. Página 57 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Conclusiones
Hemos visto la importancia de:
•Defloculación y floculación controlada
•Protección electrostática: usos y limitaciones
•Dispersantes de alto peso molecular versus dispersantes de bajopeso molecular
•Métodos para determinar la estabilidad de las dispersiones de pigmentos
•Dispersantes concretos: clasificación y usos
Jaume Figueras. Página 58 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
ANTI-TERRA®, BYK®, BYK®-DYNWET®, BYK®-SILCLEAN®, BYKANOL®, BYKETOL®, BYKOPLAST®, BYKUMEN®, DISPERBYK®, DISPERPLAST®, LACTIMON®, NANOBYK®, SILBYK® y VISCOBYK®
son marcas registradas de BYK-Chemie. AQUACER®, AQUAFLOUR®, AQUAMAT®, CERACOL®, CERAFAK®, CERAFLOUR®, CERAMAT®, CERATIX® y MINERPOL® son marcas registradas de BYK-Cera.
Las indicaciones que preceden se ajustan al estado actual de nuestros conocimientos. Debido a las múltiples formulaciones y condiciones de trabajo, de producción y de elaboración, todos los datos que anteceden han de adaptarse a las respectivas condiciones de fabricación y de elaboración imperantes en el usuario. No puede asumirse responsabilidad en casos individuales, ni pueden derivarse compromisos de las indicaciones que aquí se hacen, incluso en lo concerniente al aspecto jurídico de eventuales patentes.
Jaume Figueras. Página 60 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Índice
AQUATIX-8421BYKETOL-AQNANOBYK-3651 y NANOBYK-3652Disperbyk 2008BYK 3520 y 3521BYK 428
Jaume Figueras. Página 61 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Secado de la pintura
Secado FísicoSecado Químico
η
tiempo
El medio de la pintura pierde movilidad, sólo grandes fuerzas como la contracción pueden crear movimientos.
La nivelación, el desaireado y otros movimientos derivados de fuerzas débiles ya no son posibles
Jaume Figueras. Página 62 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Secado de la pintura y orientación de los pigmentos de efecto
Durante la contracción del film, debido a la gran movilidad del
medio, este fluye alrededor de la partícula, medio y partícula tienen
movimientos independientes
Jaume Figueras. Página 63 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Secado de la pintura y orientación de los pigmentos de efecto
El medio a perdido movilidad, no puede fluir alrededor de la
partícula, esta ha de moverse de forma solidaria con el medio:
hemos fijado el pigmento
La contracción del film orienta el pigmento
Jaume Figueras. Página 64 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Velocidad de recuperación de la viscosidad
100502010
20
10
5
2
1
0.5
0.2
0.1
.05
Visc
osid
ad[ P
as
]
Tiempo [ s ]
D = 1000 s -1
D = 0,1 s -1
Basecoat conAQUATIX 8421
Basecoat de referencia
D = 0,1 s -1
Jaume Figueras. Página 65 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Viscoelasticidad
Viscoso Viscoelástico Elástico
Jaume Figueras. Página 66 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
AQUATIX-8421: orientación de pigmentos de efecto en sistemas acuosos
Emulsión de cera modificadora de la reología 20% de materia no volátilCopolímero de EVADisolvente = aguaDosis: 2-10% sobre el total de formulación
Poliamida Bentonita AQUATIX 8421 Partículas de Al orientadas con AQUATIX 8421
Jaume Figueras. Página 67 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
AQUATIX-8421: orientación de pigmentos de efecto en sistemas acuososModificadores reológicos utilizados actualmente
• Espesantes acrílicos
• Espesantes a base de
poliuretanos
• Bentonitas
• Poliamidas
Limitaciones:
- Su eficiencia depende del pH- Necesaria una pre-dilución
-Afectan negativamente su comportamiento los disolventes polares, las resinas, los tensoactivos (p. ej. los aditivos humectantes/dispersantes)
- Necesaria una pre-dispersión (seeding)- Sensitivas a estructuras tensoactivas(p.ej. aditivos humectantes/dispersantes)
- reproducibilidad limitada
- Necesidad de preparar un intermedio
Jaume Figueras. Página 68 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
AQUATIX-8421
Uso:o Ajustar el pH a 9-9.5 antes de añadir AQUATIX-8421o Añadir antes o después del pigmento (en función de la
viscosidad)o La reología de la pintura parece un pudding =
utilizar un viscosímetros rotacionales
Ventajas:o No es necesario añadir otro modificador de reología en el
sistemao Mejora sustancialmente la orientación (flip/flop) de los
pigmentos de efectoo Reduce la nubes y el moteadoo Listo para usar – no es necesaria ninguna pre-dilucióno Fácil de incorporar, se necesitan bajas fuerzas de cizalla
Jaume Figueras. Página 69 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
AQUATIX-8421Formulación base metálica
13.0Slurry de aluminio
8.0AQUATIX 84210.5BYK-347
4.0DMEA (10% en agua)
10.0Agua100.0
16.5Agua0.5BYK-028
47.5Viacryl1 VSC 6288
Basecoat metálico para automoción
+ 10 - 15% de agua para ajustar la viscosidad de aplicación,appr. 400-500 mPas, Brookfield RVI / Sp.3 / 50rpm
1 Viacryl es una marca registrada de Cytec2 Hydrolan es una marca registrada de Eckart
Slurry de Aluminio
35.0Hydrolan2 IL 21540.3DMEA (10%)
100.0
0,3BYK-4201.5AQUATIX 84211.0DISPERBYK-192
61.9Agua
Jaume Figueras. Página 70 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
AQUATIX-8421Formulación base metálica
Topcoat metálico para industria
2.9DMEA (10% en agua)
3.0DPM2.0Butildiglicol
11.0Slurry de Aluminio
0.3BYK-346
7.5AQUATIX 8421100.0
11.7Butilglicol12.5Agua49.1Neocryl1 A 662
1 Neocryl es una marca registrada de DSM2 Hydrolan es una marca registrada de Eckart
Slurry de Aluminio
35.0Hydrolan2 IL 21540.3DMEA (10%)
100.0
0,3BYK-4201.5AQUATIX 84211.0DISPERBYK-192
61.9Agua
Jaume Figueras. Página 71 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Índice
AQUATIX-8421BYKETOL-AQNANOBYK-3651 y NANOBYK-3652Disperbyk 2008BYK 3520 y 3521BYK 428
Jaume Figueras. Página 72 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
BYKETOL-AQAditivo anti-hervidos para sistemas acuosos
Aditivo libre de HAPS y APEOBasado en un nuevo polímeroMejora la nivelación Evita la aparición de hervidos en la superficieDosis: 0.3-3%
Primer de 1C para automoción - hervidos
control Byketol-AQ
Jaume Figueras. Página 73 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Primer para OEM – espesor sin hervidos
BYKETOL-AQAditivo anti-hervidos para sistemas acuosos
30
35
40
45
50
55
1% 2% 3%
Control BYKETOL-WS BYKETOL-AQ
dosis
Espesor en μm sin hervidos
30
35
40
45
50
55
1% 2% 3%Control BYKETOL-WS BYKETOL-AQ
Topcoat para OEM – espesor sin hervidos
Espesor en μm sin hervidos
Jaume Figueras. Página 74 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
• Se puede usar en sistemas industriales, automoción y madera, en:
o Imprimacioneso Basecoatso Topcoats
Mejora la nivelaciónMenos onda larga y cortaIncrementa el espesor de film sin hervidosNo tiene ninguna influencia en la repintabilidadEs libre de HAPS y APEO
BYKETOL-AQAditivo anti-hervidos para sistemas acuosos
Jaume Figueras. Página 75 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Índice
AQUATIX-8421BYKETOL-AQNANOBYK-3651 y NANOBYK-3652Disperbyk 2008BYK 3520 y 3521BYK 428
Jaume Figueras. Página 76 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Características de la familia de NANOBYK-3650
Red de partículas
Ramificado, Alta polaridad2020 nmNANOBYK-3651
Partículas primarias
Lineal, Polaridad media2520 nmNANOBYK-3652
25
Contenidoen nanopartículas
Partículas primarias
Lineal, Baja polaridad
20 nmNANOBYK-3650
DistribuciónModificación superficial de silicona
Tamaño de la nanopartícula
baja polaridad alta
NANOBYK-3651NANOBYK-3650SiO2
Al2O3
NANOBYK-3652
NANOBYK-3610
Índice de refracciónalto
Jaume Figueras. Página 77 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Modo de funcionamiento de la familia NANOBYK-3650 Medición de brillo después de un test de rayado
0
20
40
60
80
100
Directo 1 h TA 16 h TA 16h TA + 2h a 60°C
Retención de brillo (%)
Sistema: Barniz de 2C para aplicación sobre plásticos
CONTROL NANOBYK-3650 NANOBYK-3652
Jaume Figueras. Página 78 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Disminución del móduloMedición mediante nano-penetración
Modo de funcionamiento de NANOBYK-365x
Sistema: PU 2C
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4Módulo [GPa]
0 2 4 6 8% NANOBYK-3651 sobre fórmula total
80
90
100
110
120
130
140Tiempo[s]
Sistema: PU 2C
Medición durezaKönig, DIN ISO 1522
Control
NANOBYK-3650
NANOBYK-3651
NANOBYK-3652
4% 6% 6%
Jaume Figueras. Página 79 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
NANOBYK-3650, 3651 Y 3652: Mejora de la resistencia al rayado, nuevos productos, nuevas ideas
Test de nanopenetración: La película de pintura casi no es dañada
Jaume Figueras. Página 80 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
NANOBYK-3650, NANOBYK-3651 y NANOBYK-3652Dureza y elasticidad
1- Las pinturas que contienen estos aditivos muestran:Módulo E menor pero una dureza similar al control
La familia de aditivos NANOBYK-3650 proporcionan una elevada elasticidad a la pintura sin alterar su dureza
2- Mejoran la resistencia al rayado gracias a un „reflow“No fragilizan la películaNo aportan ningún impacto negativo en otras propiedades del recubrimiento
El film de pintura casi no es dañado!
Jaume Figueras. Página 81 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Índice
AQUATIX-8421BYKETOL-AQNANOBYK-3651 y NANOBYK-3652Disperbyk 2008BYK 3520 y 3521BYK 428
Jaume Figueras. Página 82 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Disperbyk 2008
Producido con CPT (tecnologías de polimerización controlada)
Copolímero acrílico con un estructura característica
60% de sustancia activa en PPG
100% no volátiles
Peso molecular (Mn): 7000 g / mol
Índice amínico in mg KOH/g: 66
Jaume Figueras. Página 83 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
DISPERBYK-2008
Grupos afines al pigmento
Cadena compatible con el medio
Modificaciones para aumentar estabilidad
SiO2
SiO2
Jaume Figueras. Página 84 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Campos de aplicación del DISPERBYK-2008
recomendado
adecuado
Recubrimientos industriales
DISPERBYK-2008
Tintas de imprimir
Barnizado de madera y muebles
Jaume Figueras. Página 85 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Formulación estudiada
Poliéster acrilado 31.5DPGDA 44.8 BYK-088 0.3BYK-350 0.2BYK-306 0.2DISPERBYK-2008 XFoto iniciador 4.5 Agente mateante Y
100.0
Condiciones de dispersión : 10 min. a 4 m/s
Jaume Figueras. Página 86 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
d50 [µm] *
Absorción de aceite[g/100g]
Tratamiento superficial
Proceso térmicoAcematt1 TS 100 10.0 360 sin tratarProceso por precipitación Acematt HK 440 14.5 260 sin tratarAcematt OK 412 6.0 200 orgánicoProceso por gelSyloid2 ED 30 3 300 orgánicoSyloid ED 80 8 300 orgánicoSyloid RAD 2105 5 120 orgánicoGasil3 UV 55C 5.5 170 orgánico
* Tamaño medio de partícula medido por difracción laser
1 = Acematt es una marca comercial de Evonik
2 = Syloid es una marca comercial de Grace
3 = Gasil es una marca comercial de INEOS
Agentes mateantes estudiados
Jaume Figueras. Página 87 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Viscosidad versus dosificación: 15% Acematt HK 440
100110120130140150160170180190200
6 7 8 9 10
% DISPERBYK-2008 (a.s.o.p.)
Viscosidad [Pas] at 0.1/s
a.s.o.p. = en forma de suministro sobre partículas (mateantes)
Jaume Figueras. Página 88 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
%mateante
% DISPERBYK-2008(a.s.o.p.)
Proceso térmicoAcematt TS 100 7.4 13.5 4Proceso por precipitaciónAcematt OK 412 16.4 6.1 4Acematt HK 440 15.0 9.0 6Proceso por gelSyloid ED 30 20.0 5.0 4Syloid ED 80 21.0 4.8 8Syloid RAD 2105 30.0 3.3 4Gasil UV 55C 28.0 3.6 6
Tabla de resultados
60° brillo
a.s.o.p. = en forma de suministro sobre partículas (mateantes)
Jaume Figueras. Página 89 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Excellent Orientation of Acematt HK 440 with DISPERBYK-2008
15% Acematt HK 440 15% Acematt HK 44010% DISPERBYK-2008(6% a.s.o.p.)
Microscopic Images
Jaume Figueras. Página 90 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Reducción de la viscosidad con DISPERBYK-2008
5002001005020100.5 521
160
140
120
100
80
60
40
20
0
15% Acematt HK 44015% Acematt HK 44010% DISPERBYK-2008
Viscosidad [Pas]
Velocidad de cizalla [1/s]
Jaume Figueras. Página 91 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Imágenes microscópicas de la superficie
Acematt TS 100 Acematt OK 412 Syloid ED 30
Syloid RAD 2105 Gasil UV 55C Syloid ED 80
Jaume Figueras. Página 92 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Beneficios del DISPERBYK-2008
• 100% no volátiles
• Gran compatibilidad con los sistemas y fácil incorporación• resinas• monómeros• disolventes• aditivos mateantes (tratados y sin tratar)• (pigmentos y cargas)
• Se obtienen bajos brillos incluso con mateantes usuales
• La fuerte reducción de la viscosidad permite• la incorporación de grandes cantidades de sílica • manipulación y aplicación de recubrimientos mates 100%
• Aporta gran eficacia con pequeñas dosificaciones
Jaume Figueras. Página 93 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Índice
AQUATIX-8421BYKETOL-AQNANOBYK-3651 y NANOBYK-3652Disperbyk 2008BYK 3520 y 3521BYK 428
Jaume Figueras. Página 94 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Estructura de los aditivos multifuncionales BYK-3520 y BYK-3521
SiO
SiO
Si
x
OSi
y
O
R2
R3 R3
HO
OH
R1
Jaume Figueras. Página 95 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Perfil de los productos BYK-3520 & BYK-3521
•Fuerte reducción de la tensión superficial
• Acción antiespumante
•Polidimetilsiloxano modificado con poliéter
•100% no volátiles
Jaume Figueras. Página 96 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Diferenciación entre los dos aditivos
• BYK-3520
• Aditivo nivelante con propiedades antiespumantes
• Fuerte reducción de la tensión superficial
• BYK-3521
• Aditivo nivelante con fuertes propiedades antiespumantes
• Fuerte reducción de la tensión superficial
• Mínimo efecto sobre el deslizamiento superficial
• Contiene partículas de sílica hidrófoba
Jaume Figueras. Página 97 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Áreas de aplicación BYK-3520 & BYK-3521
recomendado
Recubrimientos industriales
BYK-3520BYK-3521
Tintas de impresión
Estampación textil
Barnizado de la madera y el
mueble
Jaume Figueras. Página 98 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Formulación evaluada
• Resina en emulsión
• Antiespumante
• Aditivo tensoactivo (humectación soporte)
• Aditivo nivelante
• Aditivo reológico
• Cosolvente
• Agua
Jaume Figueras. Página 99 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Sistemas evaluados
• Sistemas
• Dispersión de copolímero acrílico-poliuretano, 39% en agua
• Dispersión de poliuretano alifático, 38% en agua
• Emulsión acrílica, 42% en agua
• Se evalúa
• Espuma
• Defectos superficiales = cráteres, nivelación, turbidez
• Deslizamiento, CoF, tensión superficial
Evaluación: 1= excelente, 5= deficiente
Para mostrar la característica multifuncional, los aditivos BYK-3520 & BYK-3521, se han probado en formulaciones con/sin antiespumantes y con/sin tensoactivos de silicona
Jaume Figueras. Página 100 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Evaluación del sistema con la emulsión acrílica
Formulación: contenido de aditivo, %Aditivo
Resultados
DefectosEspuma
Slip increase %
CoF
Tensión superficial mN/m
BYK-3521
BYK-3520
BYK-346
BYK-093
1-22422252-3453-45
111-211-2142-3251-24
2838111451221324-
0,410,390,410,390,380,360,400,370,430,480,320,42
28,730,226,630,927,132,330,729,033,131,032,834,2
0,10,10,10,1--------
----0,10,10,10,1----
0,2-0,2-0,2-0,2-0,20,2--
0,40,4--0,40,4--0,8-0,8-
1= excelente, 5= deficientecontrol Formulación estándarFormulaciones óptimas BYK-3520 y BYK-3521
Jaume Figueras. Página 101 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Conclusiones
Ambos aditivos, BYK-3520 y BYK-3521, reducen fuertemente la tensión superficial y aportan características antiespumantes.
BYK-3520 y BYK-3521, en general, no necesitan otro humectante de soporte.
En la mayoría de formulaciones no hace falta un antiespumante adicional. En algún sistema, para mejorar los resultados del recubrimiento en general puede usarse adicionalmente un antiespumante convencional.
El uso de los aditivos multifuncionales BYK-3520 y BYK-3521 permite formular recubrimientos más sencillos y económicos.
Jaume Figueras. Página 102 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Índice
AQUATIX-8421BYKETOL-AQNANOBYK-3651 y NANOBYK-3652Disperbyk 2008BYK 3520 y 3521BYK 428
Jaume Figueras. Página 103 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Perfil reológico de pinturas con resina soluble
Resina en soluciónPartículas sin interacción
Disolvente
Interacción entre partículas
Velocidad de cizalla
Viscosidad
Jaume Figueras. Página 104 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Perfil reológico de una pintura con resina en emulsión
Espesante alta cizalla
Viscosidad pintura
Espesante a baja cizalla
Velocidad de cizalla
Viscosidad
Jaume Figueras. Página 105 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
Diferencias entre los productos según el flujo reológico
BYK-420
BYK-425
Pseudoplastic flow -Main advantage::
- Recuperación rápida- Aplicaciones capa gruesa- Resistencia al descuelgue- Antisedimentante
-Recuperación lenta-AntisedimentanteSin perjudicar:
- Nivelación- Desaireo
Flujo pseudoplástico - Propiedades::
Flujo tixotrópico - Propiedades::
Jaume Figueras. Página 106 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
visc
osid
ad(P
a*s)
Velocidad de cizalla (1/s)
Dosificación 0,2 % a.s.:BYK-425BYK-420Espesante PURcontrol
Dispersión acrílica Johncryl SCX 8280
BYK-425 / BYK-420
Jaume Figueras. Página 107 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
BYK-428
BYK-425
• Gran número de grupos hidrofóbicos en toda la estructura• Grupos hidrofóbicos pequeños, interacciones débiles
La estructura se vuelve a formar en condiciones de alta cizalla
• Pocos grupos hidrofóbicos• Grupos hidrofóbicos grandes, interacciones fuertes
La estructura tridimensional se forma rapidamente pero en condiciones de reposo
Espesante a baja cizallaEspesante a alta cizalla
BYK-428: como actúan los espesantes
Jaume Figueras. Página 108 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
0,01
0,1
1
10
100
Pa·s
η
0,1 1 10 100 1.000 10.0001/s
Scherrate γ.
Control
Velocidad de cizalla [1/s]
BYK-428 newtoniano
BYK-425 pseudoplástico
Vis
cosi
dad
[Pas
]
Sistema: Acrílica puraEsmalte en emulsión (P.V.C. 22)
Perfiles reológicos de BYK-425 y BYK-428
Jaume Figueras. Página 109 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
0
500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
3.500
4.000Pa
τ
10 100 1.000 10.0001/s
Scherrate γ.
Rheometer curva de flujo
Velocidad de cizalla [1/s]
Fuer
za c
izal
la[P
a]
Esmalte alcídico con disolvente
Control (Esmalte emulsión acrílica)
+ BYK-428 / BYK-425 Combinación
+ BYK-425
0.80.6
4.4
3.5
Valores ICI
Control: esmalte con emulsión acrílica, PVC 22
BYK-425/BYK-428
Jaume Figueras. Página 110 Dispersantes: Conceptos básicos y recomendaciones
ANTI-TERRA®, BYK®, BYK®-DYNWET®, BYK®-SILCLEAN®, BYKANOL®, BYKETOL®, BYKOPLAST®, BYKUMEN®, DISPERBYK®, DISPERPLAST®, LACTIMON®, NANOBYK®, SILBYK® and VISCOBYK®
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son marcas registradas de BYK-Cera.
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