Los beneficios de Lansperse BIO868 para el pigmento violeta 23 en sistemas a base de agua

Escrito por: Dra. Cathy Cooper, Gerente Técnica

Introducción al pigmento violeta 23

El pigmento violeta 23 (PV23) es un material esencial en la industria de pinturas y recubrimientos. Su intenso tono violeta, su alta resistencia a la decoloración y su versatilidad en diversas aplicaciones lo convierten en una opción popular. El PV23 se utiliza ampliamente en acabados automotrices, recubrimientos industriales y otros sistemas de alto rendimiento. Sin embargo, crear una dispersión acuosa estable de PV23 puede ser un desafío.

El pigmento es naturalmente hidrófobo y tiende a aglomerarse. Esto dificulta su dispersión uniforme en formulaciones a base de agua. Lograr una viscosidad de molienda, estabilidad de almacenamiento y desarrollo de color adecuados requiere una formulación cuidadosa. Superar estos desafíos suele implicar el uso de dispersantes especializados. En los últimos años, los dispersantes de origen biológico han cobrado relevancia como una solución sostenible y eficaz. Estos dispersantes mejoran la estabilidad del pigmento en agua y reducen el impacto ambiental. Esto los convierte en una opción inteligente para los fabricantes que buscan alcanzar objetivos de rendimiento y sostenibilidad.

Figure 1: Structural representation of Lansperse BIO868

Lansperse BIO868: Una solución sostenible

Lansperse BIO868 es un dispersante avanzado de origen biológico desarrollado con la tecnología BioLoop de Lankem. Sus secciones hidrofóbicas duales se derivan de la soja, mientras que la cadena hidrofílica proviene de la melaza. Este diseño mejora la compatibilidad con sistemas acuosos y favorece una dispersión eficaz de los pigmentos.

El producto promueve una fuerte estabilización estérica y un procesamiento eficiente. Por ello, es una herramienta valiosa para formuladores que buscan un alto rendimiento con un impacto ambiental reducido. En este blog, presentamos trabajos de desarrollo recientes que evalúan Lansperse BIO868 en comparación con un copolímero sintético de estireno-anhídrido maleico modificado con poliéter, líder en el mercado.

Pruebas de detección iniciales

Las pruebas de detección se realizaron con un mezclador planetario ARE-310 THNIKY. El mezclador funcionó a 2000 rpm durante 5 minutos con microesferas de vidrio de 3 mm. Este método demostró ser rápido y eficaz para predecir el rendimiento en molinos de microesferas de mayor tamaño, utilizando solo una muestra de 40 g.

Las pruebas iniciales se realizaron con una carga de pigmento del 30 % p/p. El agente sobre el peso del pigmento (AOWP) también se fijó en 30 % p/p. La formulación se describe en la Tabla 1 , con el dispersante estándar del mercado suministrado con un 40 % p/p de ingredientes activos en agua. En cambio, Lansperse BIO868 tiene un contenido de ingredientes activos mayor, del 75 % p/p.

Table 1: Screening aqueous formulations tested using a planetary mixer

Tras la molienda, ambas muestras resultaron fluidas. Sin embargo, tras 24 horas a temperatura ambiente, la dispersión con el estándar de mercado se sedimentó formando una capa compacta de microesferas y pigmento en el fondo del recipiente. En cambio, la que contenía Lansperse BIO868 permaneció fluida. La Figura 2 muestra la diferencia en el número de microesferas que quedaron en los recipientes una vez vertida la base de molienda sin agitación ni raspado adicional.

Figure 2: Beads remaining in milling pots after the millbase was poured out

Optimización de la carga de dispersantes

Dada la baja viscosidad de la base de molienda de la dispersión de pigmento violeta al 30 % con Lansperse BIO868 , la carga de pigmento se elevó al 35 %. Se realizó una escala de carga de dispersante utilizando el mezclador planetario. La Figura 3 muestra un gráfico de la viscosidad inicial de la base de molienda de cada dispersión a una velocidad de corte de 37,5 s⁻¹ , junto con la viscosidad tras una semana de almacenamiento a 50 °C.

Figure 3: Initial and storage viscosity of millbase dispersions made with a pigment loading of 35 % w/w and increasing levels of Lansperse BIO868

La viscosidad inicial es baja en todo el rango de valores de AOWP analizados. Los valores < 0,5 Pa•s indican una base de molienda muy fluida. La viscosidad de almacenamiento destaca el efecto significativo de una dosificación insuficiente del dispersante al 30 % p/p, con un aumento hasta 1,46 Pa•s. En esta muestra, el pigmento carece de suficiente cobertura superficial de dispersante para evitar completamente las interacciones entre partículas.

Al almacenarse a una temperatura elevada de 50 °C, el aumento del movimiento molecular puede acelerar las colisiones y la agregación de partículas. Esto provoca un aumento de la viscosidad a medida que la estructura de la dispersión se vuelve más reticulada y menos fluida.

Dispersión en el molino de perlas Eiger

Las premezclas se prepararon con un mezclador de alta velocidad. Los ingredientes se añadieron según se especifica en la Tabla 2 , y todos los ingredientes líquidos se mezclaron antes de añadir el pigmento. La suspensión se mezcló a 1000 rpm durante 5 minutos y luego se transfirió a un molino de bolas Eiger con bolas de zirconio de 1,5 mm.

Se realizaron cinco pasadas completas de la base de molienda a través de la cámara y se midió la viscosidad en un instrumento Haake Roto-Visco 1.

Table 2: Aqueous formulations tested using an Eiger bead mill with 37% pigment loading

Una escala de carga de pigmento indicó que se logró una buena dispersión con un 37 % p/p de PV23. La carga óptima de dispersante para Lansperse BIO868 en la molienda Eiger fue del 32 % de agente sobre el peso del pigmento. La viscosidad inicial y de almacenamiento se compara en la Figura 4 con la del dispersante estándar del mercado, con los mismos niveles de carga y ligeramente superiores.

El uso de dispersantes ya presenta una ventaja gracias a la concentración de Lansperse BIO868 , que se suministra al 75 % p/p de ingredientes activos. Sin embargo, el rendimiento optimizado también se logra con un pigmento en peso de agente inferior al estándar del mercado.

Figure 4: Initial and storage viscosity of millbase dispersions made on an Eiger bead mill with a pigment loading of 37 % w/w and varying levels of dispersant

Se tomaron muestras después de las pasadas 1, 3 y 5 para diluirlas en una pintura blanca comercial a base de agua en una proporción de 1:9. Esto arrojó una carga final de PV23 de 37 g/kg. Las muestras se extendieron sobre una cartulina Leneta con un espesor de película húmeda de 50 µm. Las propiedades colorísticas se midieron tras secar durante la noche a temperatura ambiente.

La Figura 5 muestra la comparación de la intensidad de color entre la quinta pasada del estándar de mercado al 34 % de AOWP y las muestras anteriores. Lansperse BIO868 genera la intensidad de color equivalente con mayor eficiencia, con una intensidad relativa del 99,2 % tras una sola pasada por el molino de perlas.

Figure 5: Colour strength of reduced-shade drawdowns from samples taken during the milling process, relative to that of the market standard dispersion after 5 passes

Conclusión

Los resultados de este estudio demuestran que Lansperse BIO868 funciona excepcionalmente bien como dispersante de base biológica para el pigmento violeta 23 en sistemas a base de agua. Produjo bases de molienda de baja viscosidad de forma constante, se mantuvo estable durante el almacenamiento y logró un fuerte desarrollo de color con menos pasadas de molienda que el estándar del mercado.

Lansperse BIO868 funcionó eficazmente con una dosis menor que la estándar del mercado y tiene la ventaja adicional de estar más concentrado al momento de su suministro. Su composición de origen biológico también contribuye a los objetivos de sostenibilidad, lo que lo convierte en una opción práctica y eficiente para los formuladores.

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Toda la información, recomendaciones y sugerencias que aparecen en la literatura sobre el uso de los productos se basan en pruebas y datos que se consideran fiables. Sin embargo, es responsabilidad del usuario determinar la idoneidad de los productos aquí descritos para su propio uso, y recomendamos probar diversos niveles de carga de dispersante.