byk_dispersantes_2009-03

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.

Nuevos productos Byk-Chemie

Jaume Figueras– Technical Adviser

jaume.figueras@altana.com

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.

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.