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Espesante de alta eficiencia para Pinturas, Impermeabilizantes y Selladores
¿Conoce las características del espesante Sepiogel F? ¿Porque emplear un surfactante para dispersar el Sepiogel F en caso de requerirlo?
Tema: El espesante Sepiogel F: características y usos
12-Sep-2014
QuimiNet
Pinturas y Recubrimientos
Fuente: Watson Phillips
El "Sepiogel F" puede ser empleado como agente espesante.
El espesante de alta eficiencia con el nombre de “Sepiogel F” es un agente coloidal gelante de tamaño de partícula fina especialmente procesado y preparado a partir de la arcilla Sepiolita. Cuando se dispersa y deflocula sirve para espesar un sinfín de líquidos como el agua, salmuera, productos orgánicos (aromáticos, alifáticos, ésteres, alcoholes), aceites, grasas entre otros.
Las características del gel obtenido una vez dispersado son pseudo-plásticas y tixotrópicas. Los líquidos gelados (espesados) con “Sepiogel F” se emplean como medios estabilizadores en sistemas multi-fase (suspensiones y emulsiones), para prevenir asentamientos, separación y espumado, control de flujo (nivelación y control de escurrimiento en pinturas e impermeabilizantes).
El color ámbar de este polvo permite utilizarlo en todos los tonos de pinturas desde el blanco hasta el negro sin afectar el tono final.
El uso de surfactantes permiten dispersar hasta el último cristal de arcilla en todo el líquido orgánico, por lo que se convierten en agentes dispersantes. Para que el surfactante funcione como agente dispersante, la arcilla deberá contener al menos el 10% de su humedad libre (HL) dado que el surfactante funciona como un dispersante a través de la humedad que recubre los cristales (disminuye la tensión superficial).
Si la humedad libre disminuye a menos de 10%, el surfactante no es tan eficiente y por lo tanto se requiere más trabajo para dispersar la arcilla. Con frecuencia un bajo valor de humedad libre puede corregirse con la adición de mayor cantidad de agua durante el proceso. El surfactante también tiene otra función, debido a que la arcilla debe ser de floculada en una amplia estructura de gel por todo el líquido a manera de formar un sistema estable.
Se puede utilizar como sustitución del asbesto en fórmulas de pinturas e impermeabilizantes.
El “Sepiogel F” puede ser empleado como agente espesante con mayor eficiencia cuando se hace una pre dispersión en agua auxiliado por un buen agente químico dispersante, previo a adicionar en la mezcla de producción la cantidad deseada. Los dispersantes químicos útiles son fosfatos condensados (pirofosfato tetra sódico, trípoli fosfato sódico, calgón o sus análogos de potasio) y poli acrilatos de sodio o potasio.
Una formulación típica para una predispersión es:
- Agua 74.25%
- Dispersante (TSPP) 0.75 %
- “Sepiogel F” 25.00 %
Cuando la arcilla está predispersada, deberá ser defloculada en una estructura de gel para que pueda funcionar como un espesante. Esto se puede lograr por lo siguiente:
- Adicionando un catión floculante (AL o Ca)
- Por un material iónico que esté presente en la formulación.
La arcilla predispersada puede adicionarse en cualquier paso de la formulación para espesarle y darle cuerpo al material en cuestión. Se recomienda adicionarla y que no exceda la concentración de un 7%
Propiedades físicas típicas:
- Apariencia Polvo Crema
- Humedad libre (%) 14.0
- Pérdidas x ignición (%) 12.5
- Densidad en bulto 30 Lb/ft3
- Factor de conversión volumen 0.0518 U.S. Gal/LB
- Factor de Conversión en peso 19.3 LB/U.S. Gal
- Tamaño de partícula, menor Malla 325(seco) 90% min
- Residuo en malla mayor 325 (húmedo) 0.5% máx.
Uso de “Sepiogel F” para espesar líquidos orgánicos:
La mayoría de los líquidos orgánicos (aromáticos, alifáticos, aceites minerales, ésteres, asfaltos, chapopote con nafta, monómero de estireno, alquidálicos y una gran variedad) se pueden espesar con “Sepiogel F” cuando se usa en combinación con los agentes adecuados que activan la superficie (surfactantes).
Sin embargo, existen excepciones para estos líquidos:
- Ciertos sistemas epóxidos, poli-sulfuros líquidos, glicoles, poli glicoles y condensados de polioxietileno pueden gelarse con “Sepiogel F” y sin agente activador de superficie.
- Líquidos orgánicos fuertemente deshidratantes como las cetonas y alcoholes bajos, son difíciles de dispersar ya que deshidratan la arcilla antes de dispersarla. Por lo que se requieren de técnicas especiales cuando estos productos se vayan a espesar.
Dependiendo de la cantidad de arcilla empleada y el equipo de proceso disponible, los líquidos orgánicos pueden gelarse a una consistencia ya sea, como la de una crema o como la de un líquido espeso pero fluido. Las características reológicas de tales geles pseudoplásticas y con características tixotrópicas de muy buena recuperación.
¿Porque emplear un surfactante?
El surfactante también tiene otra función. Tal como se mencionó en la sección para espesar agua, la arcilla debe ser defloculada en una amplia estructura de gel por todo el líquido, a manera de formar un sistema estable.
Esto también aplica para líquidos orgánicos, por lo que el surfactante que se emplee deberá permitir que las partículas de arcilla floculen en la estructura de gel. La estructura de gel consiste de partículas de arcilla con algo del surfactante adherido en la superficie y el agua (de la Humedad Libre o del agua adicionada).
Debe tenerse en cuenta, que en la estructura final del gel, es esencial una cantidad controlada de agua para mantener el gel en sí, porque si el agua se pierde el efecto espesante del gel se verá reducido enormemente. Cuando sea muy difícil o imposible controlar la pérdida de agua, se podrán incorporar algunos compuestos polihidroxilo tales como la glicerina o el pentaeritritol como substitutos de agua.
¿Qué tipo de surfactante se debe emplear?
La literatura contiene muchas referencias sobre el uso de surfactantes aniónicos y catiónicos como dispersantes de la arcilla en líquidos orgánicos. Los surfactantes catiónicos tienen la ventaja de impartir resistencia al agua en los sistemas donde son usados. Los surfactantes que se han sugerido son:
| Catiónicos | -Monazoline O, Monazoline T, Arquad 2HT-75. Arquad C-50, Arquad 2C-75, Armeen C Acetato. |
| Noiónicos | -Igepal Co- 630, 11:56 a.m.ergitol 12 p15, Aromox DM HT, Aromox C -12 |
| Aniónicos | -Estearato de Dietanolamina, Oleato de Monoetanolamina. |
¿Qué tanto surfactante se requiere?
Esto deberá determinarse experimentalmente y dependerá de factores tales como:
- La cantidad de “Sepiogel F” utilizado y el efecto espesante deseado.
- Otros agentes de superficie presentes en la formulación.
- Otras cargas minerales que se encuentren presentes en la formulación y la cantidad de surfactante que absorban.
- La proporción óptima de arcilla a surfactante (A/S = Kg de arcilla/ Kg de surfactante).
El factor #4, la A/S óptima, dependerá de los factores #2 y #3 quienes deben determinarse experimentalmente. Esto se hace en laboratorio, analizando proporciones A/S de 3/1 hasta 6/1, procesando muestras con una cantidad de “Sepiogel F” seleccionada arbitrariamente y seleccionando relaciones 3/1, 4/1, 5/1 y 6/1 de A/S.
Por ejemplo, si se emplea una muestra con 10% de arcilla, se harían una serie de formulaciones con el 10% de arcilla y 3.33%, 2.5%, 2.0% y1.67% de surfactante respectivamente. En caso de que éstas resultaran en una mezcla con muy poca consistencia o muy espesa, la concentración de arcilla se ajustaría hacia arriba o hacia abajo según el caso y las proporciones de A/S repetidas.
Una vez encontrada la concentración requerida y establecida una proporción de A/S más o menos óptima, el Técnico debería examinar formulaciones con valores A/S intermedios. Por ejemplo: si la mejor fue una formulación con 10% arcilla a 4/1 de A/S (10% arcilla/2.5% de surfactante), se deberían preparar y evaluar proporciones de 3.5/1 y 4.5/1 (2.86% y 2.22 % de surfactante respectivamente). En todos los casos las evaluaciones deberán hacerse midiendo viscosidades o penetración al inicio, un turno después y/o regularmente por cualquier período de tiempo que se desea, a manera de determinar la estabilidad del sistema. Previo a cada medición, las muestras deben examinarse visualmente y homogenizarse con espátula o agitador.
Como una guía para el formulador, se puede remarcar los siguientes efectos sobre geles de líquidos orgánicos, causados por las distintas proporciones de A/S.
- Fórmulas con Valor de A/S Bajo (2/1, 3/1): Estas fórmulas contienen una gran cantidad de surfactante. Son fáciles de preparar, incluso con equipo de bajo-esfuerzo, las mezclas tienden a ser delgadas y muy estables. Los costos de materia prima son mayores.
- Fórmulas con Valores de A/S Altos (6/1, 7/1): Estas fórmulas contienen cantidades menores de surfactante. Son más difíciles de preparar y resultan en geles más duros. Las formulaciones finales tienen tendencia a constricción del gel, lo que se vuelve evidente con la formación de líquido sobre nadante y el sangrado en la formulación
Formación de geles en líquidos orgánicos
El equipo de mezclado que se puede usar varía, desde amasadoras hasta agitadores de alta intensidad, tal como el Cowles y el mezclador Ferguson. Normalmente durante el proceso, el líquido se adiciona en el tanque de mezcla, a continuación se disuelve el surfactante y al final se agrega el “Sepiogel F” agitando hasta formar el gel. Los demás ingredientes son entonces adicionados y mezclados hasta uniformizar la mezcla.
Tal como en el caso de gelado con agua, se puede utilizar una Técnica de Gelación Previa para un aprovechamiento más eficiente de la arcilla; sobre todo cuando (1) se emplea en el proceso un equipo de baja intensidad de mezclado o, (2) se tiene baja concentración de arcilla en la formulación. El proceso de Gelación Previa consiste en la disolución del surfactante en una porción del líquido orgánico junto con la dispersión de aproximadamente 10% en peso de “Sepiogel F”.
Proveedores del Espesante "Sepiogel F":
A continuación le presentamos a Watson Phillips y Cia., proveedor del Espesante "Sepiogel F".
Watson Phillips y Cia. es una empresa fundada hace 190 años, desde 1824, que involucra la representación, importación y distribución de productos químicos especializados (Specialty Chemicals) y cargas, para las industrias farmacéuticas, de síntesis química, de tintas, cosméticos, de pinturas y recubrimientos, de cerámica, plásticos y Papel. Representa y distribuye los productos de forma exclusiva en México a ocho empresas norteamericanas, tres Inglesas, una Alemana y una Austriaca. Todas nuestras líneas de productos poseen las características de Alta Calidad, Tecnología de Vanguardia, Especialidades y eficientes en costo – beneficio.
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