Una emulsió és un sistema bifàsic de líquids immiscibles. Segons la composició de la fase contínua i la fase dispersa, es poden obtenir emulsions d’oli en aigua o d’aigua en oli. L’addició d’un tensioactiu és essencial per estabilitzar totes les emulsions, ja que redueix la tensió interfacial entre tots dos líquids. A més, es poden utilitzar altres additius per augmentar aquesta estabilitat.
Les emulsions de cera ofereixen una manera eficaç d’incorporar cera en un producte, ja que s’integren fàcilment en formulacions de recobriments i pintures a base d’aigua mitjançant una simple barreja, gràcies a la seva forma líquida. Les ceres són additius comuns que influeixen de manera significativa en les propietats superficials de qualsevol recobriment, millorant i protegint la seva aparença.
A causa de la seva estructura química, les ceres confereixen una millora notable en la resistència a l’aigua. Com indica el seu nom, aquesta propietat protegeix una superfície contra la penetració de l’aigua, que pot causar problemes de floridura (insalubres i poc atractius) i fins i tot danys estructurals irreversibles.
Les ceres de parafina ofereixen sovint un rendiment excel·lent, especialment en superfícies poroses, ja que estan compostes principalment per cadenes d’alcans lineals i presenten una bona estructura cristal·lina, proporcionant així excel·lents efectes de barrera contra l’aigua.
La gamma d’emulsions de cera EMULTROL inclou una varietat de ceres com parafina, polietilè, lignit, carnauba, entre d’altres. Combinades amb diferents emulsionants, aquestes ceres cobreixen la majoria de les necessitats dels nostres clients. Entre elles, destaquen els productes EMULTROL CM-2469 SPL i CM-2655 E com els candidats més efectius per millorar la resistència a l’aigua de les pintures a base d’aigua. Totes dues són emulsions de cera de parafina, de color blanc, amb una mida de partícula baixa (< 1 µm), baixa viscositat i pH alcalí (vegeu Figura 1 i Taula 1).
Figura 1 – Aparença de l’EMULTROL CM-2469 SPL i CM-2655 E i la seva distribució de mida de partícules.
Taula 1 – Propietats de l’EMULTROL CM-2469 SPL i CM-2655 E.
Estudi
L’anàlisi de la interacció d’un líquid amb una superfície pot proporcionar indicacions valuoses sobre les característiques d’aquesta superfície i sobre el seu comportament en altres entorns relacionats. L’angle de contacte d’una gota d’aigua és un indicador clau de la modificació de superfície, revelant si aquesta ha estat dissenyada per complir funcions específiques a través de l’addició de recobriments.
Una gota que es manté rodona, amb un angle de contacte elevat (vegeu Figura 2, esquerra), indica una superfície hidrofòbica o repel·lent a l’aigua. En canvi, una gota que s’escampa sobre la superfície (vegeu Figura 2, dreta), revelant un angle de contacte baix, indica una superfície hidrofílica.
Figura 2 – Superfícies recobertes (esquerra) i no recobertes (dreta) per millorar la hidrofobicitat.
Per avaluar el comportament hidrofòbic de cada producte, es va aplicar una capa de 30 µm (en estat humit) de cada emulsió sobre paper i es va deixar assecar completament (mínim 12 h a temperatura ambient). Posteriorment, es va col·locar amb cura una gota d’aigua sobre aquesta capa per observar-ne la forma.
Per demostrar els avantatges d’utilitzar emulsions de cera com a additius en pintures, es va afegir un 2% i un 3% de cada emulsió a dues resines comercials diferents, una estirè-acrílica i una altra acrílica, totes dues utilitzades en pintures i recobriments. Les característiques d’aquestes resines es mostren a la Taula 2. Es va seguir el mateix procediment descrit anteriorment utilitzant les resines modificades com a recobriment.
Taula 2 – Propietats de les resines.
Resultats
És ben sabut que un paper sense recobriment s’impregna immediatament quan es mulla. No obstant això, amb el recobriment adequat es pot obtenir una superfície hidrofòbica. A la Figura 3, s’observa el comportament de les gotes d’aigua sobre el paper recobert. Com es menciona anteriorment, el caràcter hidrofòbic és més pronunciat amb les emulsions de cera (a), en comparació amb les resines purament acríliques (b), ja que s’aconsegueix una forma més esfèrica, cosa que implica un angle de contacte més elevat.
Figura 3 – Gotes d’aigua sobre paper recobert amb a) emulsions de cera EMULTROL CM-2469 SPL i CM-2655 E i b) resina 1 i resina 2.
A més, a la Figura 4 s’observa una millora en la hidrofobicitat del recobriment quan s’utilitzen emulsions de cera com a additius en resines acríliques. Aquest efecte és més accentuat amb la resina 2 (b), on es percep una forma més arrodonida de la gota d’aigua. Com era d’esperar, quan la concentració augmenta del 2% al 3%, la hidrofobicitat de la superfície millora (Figura 5).
En conclusió, EMULTROL CM-2469 SPL i EMULTROL CM-2655 E són excel·lents candidats com a additius d’emulsió de cera per a pintures a base d’aigua, especialment aquelles formulades amb dispersions polimèriques.
Figura 4 – Gotes d’aigua sobre paper recobert amb a) resina pura i amb additius de cera a la resina 1 i b) resina pura i amb additius a la resina 2 al 2% d’emulsions de cera.
Figura 5 – Gotes d’aigua sobre paper recobert amb a) resina 1 i b) resina 2 amb 2% i 3% d’emulsions de cera, respectivament.
Conclusions
EMULTROL CM-2469 SPL i EMULTROL CM-2655 E són emulsions de cera de parafina especialment desenvolupades per a recobriments a base d’aigua. Estan formulades amb sistemes emulsionants diferents que augmenten la compatibilitat amb les resines aquoses comunes. El principal avantatge d’aquestes emulsions de cera en recobriments base aigua és l’augment de la hidrofobicitat de la pel·lícula. L’efectivitat d’aquestes emulsions es demostra en aquest estudi.
És important recordar que cada formulació és única i pot requerir proves de compatibilitat per assegurar resultats òptims.
AUTOR: Carlota Clarasó
