Caracterização da Sedimentação na Indústria de Revestimentos

Na indústria de revestimentos, a sedimentação de pigmentos e cargas tem impacto significativo nas propriedades dos revestimentos no momento do uso. Ser capaz de caracterizar com precisão a sedimentação é fundamental para o desenvolvimento de revestimentos estáveis em prateleira — ainda que a maior parte dos testes de sedimentação seja realizada por inspeção visual. Neste artigo, abordamos os fundamentos da sedimentação, a importância desse fenômeno na indústria de revestimentos e como analisadores de estabilidade permitem a otimização precisa das formulações. A sedimentação é o processo pelo qual partículas sólidas, inicialmente suspensas em uma fase líquida, se depositam no fundo do recipiente ao longo do tempo. A sedimentação ocorre fundamentalmente devido à diferença de densidade entre as duas fases. Partículas sólidas relativamente densas tendem a afundar em fluidos menos densos, pelo mesmo motivo que uma pedra afunda no fundo de um lago ou que poeira suspensa no ar eventualmente se deposita no solo.  

Uma descrição básica da sedimentação é fornecida pela Lei de Stokes, que considera partículas esféricas caindo em um fluido simples. A Lei de Stokes resulta em uma equação para a velocidade (v) com que uma partícula sólida se deposita fora da suspensão: v = (Δρ_p gd^2)/18η Nessa equação, Δρ_p é a diferença entre as densidades das fases sólida e líquida, g é a aceleração da gravidade, d é o diâmetro da partícula em questão e η é a viscosidade da fase líquida. Esse tratamento matemático mostra que a taxa de sedimentação depende do tamanho da partícula, da viscosidade do líquido e da diferença de densidade entre as fases: uma pedra afunda rapidamente na água, enquanto poeira de construção pode levar minutos ou horas para se depositar, dependendo do tamanho das partículas. É importante lembrar, porém, que esse modelo é apenas uma aproximação de primeira ordem. A sedimentação em tintas, revestimentos e outros produtos reais é muito mais complexa, geralmente envolvendo uma concentração de partículas de tamanhos e formas distribuídas, caindo em fluidos complexos com propriedades viscoelásticas.

Caracterização da Sedimentação

Para limitar a sedimentação de forma eficaz e produzir produtos estáveis, os fabricantes precisam ser capazes de caracterizar com precisão esses comportamentos durante o desenvolvimento e a fabricação do produto.

A inspeção visual continua sendo o método mais comum de teste de sedimentação na indústria. Sem dúvida, fáceis de implementar, os testes visuais também não requerem praticamente nenhum gasto de capital – no entanto, tais métodos estão invariavelmente sujeitos a suposições e imprecisões. Além de ser impreciso, o processo também pode ser demorado, uma vez que quaisquer variações devem ser visíveis a olho nu para serem detectáveis.

A tecnologia Turbiscan oferece uma alternativa. Com base no Múltiplo Espalhamento Estático de Luz (SMLS), nossos analisadores de estabilidade fornecem medições rápidas, precisas e quantificadas de sedimentação e outros processos de desestabilização em revestimentos.

Esses instrumentos funcionam enviando rapidamente pulsos de luz através de uma amostra em intervalos de 20 "μm" ao longo de sua altura. Um cabeçote de leitura mede o retroespalhamento e a transmissão em cada posição, com cada uma dessas quantidades relacionadas à concentração e ao tamanho das partículas nessa posição. Ao repetir essas medições durante um intervalo de tempo especificado, os sistemas Turbiscan fornecem uma visão incomparável do comportamento da sedimentação sem qualquer diluição ou estresse mecânico.

A tecnologia Turbiscan pode detectar sedimentação até 1.000 vezes mais rápido do que a olho nu – mas, mais importante, fornece um perfil preciso e quantificado da distribuição de partículas ao longo da altura da amostra ao longo do tempo. Esta facilita para os produtores de revestimentos obterem rapidamente medições úteis do comportamento de sedimentação. Para comparações simples, o Índice de Estabilidade Turbiscan (TSI) soma todas as desestabilizações em um único valor. Muitos parâmetros adicionais podem ser calculados automaticamente para fornecer uma compreensão mais profunda da cinética de sedimentação em qualquer amostra.

Estas medições permitem que os fabricantes determinem objetivamente a melhor estratégia para solucionar a sedimentação e os outros processos desestabilizadores, melhorando assim a qualidade do revestimento e acelerando o desenvolvimento de novos revestimentos estáveis.

A Microtrac fabrica uma linha completa de sistemas Turbiscan, adequados para todas as aplicações, desde escala de laboratório até alta capacidade de produção. Se deseja melhorar a estabilidade dos seus revestimentos, entre em contato conosco hoje mesmo.