Antiguamente, la forma física de un dispersante no generaba grandes inquietudes, ya que se disolvía en un solvente, como un solvente químico o agua. El dispersante, una vez disuelto en un solvente, era más fácil de manipular para los especialistas en desarrollo de fórmulas.
No obstante, con el fin de satisfacer los requisitos reglamentarios y las metas de sostenibilidad, ha habido una puja por reducir el contenido de VOC y por reemplazar a los solventes no acuosos por más soluciones a base de agua. Al agregar agua, se reduce la viscosidad del dispersante, pero también se genera la necesidad de usar un biocida para evitar el crecimiento microbiano y la contaminación, lo que representa sus propios desafíos, ya que continúan disminuyendo los niveles permitidos de biocidas.
Una solución alternativa consiste en hacer la transición a dispersantes 100% activos, que eliminan la necesidad de usar cualquier tipo de solvente/diluyente, cortan de raíz las inquietudes ambientales y reglamentarias y, a la vez, mejoran la eficiencia en fabricación, transporte y almacenamiento.
Cómo superar los desafíos de manipulación
La complicación radica en el hecho que muchos de los dispersantes comunes que son 100% activos tienen una forma física y capacidad de manipulación deficiente a temperatura ambiente. Por lo general, los dispersantes que son sólidos son cerosos y, por lo tanto, no pueden formar polvos, mientras que los que son líquidos tienen una alta viscosidad (son muy pegajosos).
Estas formas físicas se deben a las estructuras moleculares y a los componentes requeridos para brindar los atributos de rendimiento clave de los dispersantes, que pueden dividirse en dos componentes principales: cadena de estabilización estérica y ancla. La cadena de estabilización estérica debe ser soluble en el medio de recubrimiento y tener el tamaño suficiente para brindar una estabilización estérica. Desafortunadamente, los materiales comunes que brindan estas características, a menudo, tienen un impacto negativo en la capacidad de manipulación. El componente de ancla debe diseñarse para brindar una buena unión a los pigmentos y, por lo tanto, debe ser altamente funcional y altamente interactivo, lo que lleva a la formación de interacciones intermoleculares. Lamentablemente, también suele unirse a cualquier otro elemento. Si bien una de las partes suele ser la dominante en la composición, ambas partes desempeñan un rol en la forma física y, por lo tanto, ambas deben diseñarse con cuidado para lograr una capacidad de manipulación más sencilla.
- Selección cuidadosa de las materias primas para brindar un dispersante fluido.
- Optimización del tamaño del polímero. Las partículas más grandes suelen brindar niveles más altos de rendimiento, pero son más difíciles de manipular. La meta consiste en encontrar el punto óptimo entre partículas más grandes y más pequeñas, con el fin de brindar rendimiento y capacidad de manipulación.
- Uso de tecnología de anclaje para controlar las interacciones intermolecular. Al controlar exactamente cuáles son esas interacciones, cuántas de ellas hay y cómo están actuando, también puede controlarse la forma física del dispersante.
Dispersante 100% activo, fluido
Lubrizol utilizó los tres métodos para desarrollar Solsperse™ W150 Hyperdispersant, que es un dispersante 100% activo fluido a temperatura ambiente. Es un dispersante con múltiples anclajes que equilibra el tamaño de los polímeros con propiedades de fluidez y que está diseñado para recubrimientos y colorantes de alto rendimiento a base de agua. Es adecuado para usar en una amplia variedad de pigmentos, pigmentos/partículas inorgánicas y rellenos en dispersiones que contienen o no contienen resinas.
Debido a que tiene fluidez, Solsperse™ W150 es fácil de manipular. Debido a que es 100% activo, elimina la necesidad de diluyentes y agua, además de los peligros inherentes a los solventes. Sin agua, y sin el potencial de crecimiento microbiano y la contaminación, no hay necesidad de biocidas, lo que brinda beneficios reglamentarios y en relación con la vida útil.
Al ser 100% activo, se incrementa la eficiencia en fabricación y logística, debido a que se necesita menos dispersante. Un dispersante típico podría ser 40% activo. Por lo tanto, enviar 100 toneladas de un producto diluido equivale a enviar 40 toneladas de dispersante activo, mientras que enviar 100 toneladas de producto 100% activo equivale a enviar 100 toneladas de dispersante activo, lo que permite ahorrar en costos de envío y almacenamiento.
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