Una emulsión es un sistema de dos fases de líquidos inmiscibles. Dependiendo de la composición de la fase continua y la fase dispersa, se pueden obtener emulsiones de aceite en agua o de agua en aceite. La adición de un surfactante es esencial para estabilizar todas las emulsiones, ya que reduce la tensión interfacial entre ambos líquidos. Además, otros aditivos pueden aumentar esta estabilidad.
Las emulsiones de cera ofrecen una forma eficaz de incorporar cera a un producto, ya que se integran fácilmente en formulaciones de recubrimientos y pinturas en base acuosa mediante una simple mezcla, gracias a su forma líquida. Las ceras son aditivos comunes que influyen significativamente en las propiedades superficiales de cualquier recubrimiento, mejorando y protegiendo su apariencia.
Debido a la estructura química de las ceras, una de las mejoras más notables obtenidas con estos aditivos es la repelencia al agua. Como su nombre indica, esta propiedad protege una superficie contra la penetración de agua, que puede causar problemas de moho (insalubres y poco atractivos) e incluso daños estructurales irreversibles.
Usualmente, las ceras de parafina ofrecen muy buen rendimiento, especialmente en superficies porosas, ya que están compuestas principalmente por cadenas lineales de alcanos y presentan una buena estructura cristalina, lo que proporciona excelentes efectos de barrera contra el agua.
La gama de emulsiones de cera EMULTROL incluye una variedad de ceras como parafina, polietileno, lignito, carnauba, entre otras. Combinadas con diferentes emulsionantes, estas ceras cubren la mayoría de los requisitos de nuestros clientes. Entre todas, destacan EMULTROL CM-2469 SPL y CM-2655 E como los candidatos más efectivos para mejorar la repelencia al agua en pinturas en base acuosa. Ambas son emulsiones de cera de parafina, de apariencia blanca, tamaño de partícula bajo (< 1 µm), baja viscosidad y pH alcalino (ver Figura 1 y Tabla 1).
Figura 1 – Apariencia de EMULTROL CM-2469 SPL y CM-2655 E y su correspondiente distribución de tamaño de partículas.
Tabla 1 – Propiedades de EMULTROL CM-2469 SPL y CM-2655 E.
Estudio
Analizar la interacción de un líquido con una superficie puede proporcionar evidencias valiosas sobre las características de la superficie y su comportamiento en otros entornos relacionados. El ángulo de contacto de una gota de agua es un indicador clave de la modificación de la superficie, revelando si esta ha sido diseñada para cumplir funciones específicas mediante la adición de recubrimientos.
Una gota que se mantiene redonda, con un alto ángulo de contacto (ver Figura 2, izquierda), indica una superficie hidrofóbica o repelente al agua. En contraste, una gota que se extiende sobre la superficie (ver Figura 2, derecha), revelando un ángulo de contacto bajo, indica una superficie hidrofílica.
Figura 2 – Superficies recubiertas (izquierda) y no recubiertas (derecha) para mejorar la hidrofobicidad.
Para evaluar el comportamiento hidrofóbico de cada producto, se aplicó una capa de 30 µm (en estado húmedo) de cada emulsión sobre papel y se dejó secar completamente (mínimo 12 h a temperatura ambiente). Posteriormente, se colocó cuidadosamente una gota de agua sobre esta capa para observar su forma.
Para demostrar los beneficios de utilizar emulsiones de cera como aditivos en pinturas, se añadió un 2% y un 3% de cada emulsión a dos resinas comerciales diferentes, una estireno-acrílica y otra acrílica, ambas utilizadas en pinturas y recubrimientos. Las características de estas resinas se muestran en la Tabla 2. Luego, se siguió el mismo procedimiento descrito anteriormente, utilizando las resinas modificadas como recubrimiento.
Tabla 2 – Propiedades de las resinas.
Resultados
Se sabe que un papel sin recubrimiento se empapa inmediatamente cuando se le aplica agua. Sin embargo, al emplear el recubrimiento adecuado, se puede obtener una superficie hidrofóbica. En la Figura 3, observamos el comportamiento de las gotas de agua sobre papel recubierto. Como se menciona anteriormente, el carácter hidrofóbico es más notable con las emulsiones de cera (a), en comparación con las resinas puramente acrílicas (b), al lograrse una forma más esférica, que implica un mayor ángulo de contacto.
Figura 3 – Gotas de agua sobre papel recubierto con a) emulsiones de cera EMULTROL CM-2469 SPL y CM-2655 E y b) resina 1 y resina 2.
Además, en la Figura 4 se observa una mejora en la hidrofobicidad del recubrimiento al usar emulsiones de cera como aditivos en resinas acrílicas. Este efecto es más acentuado en la resina 2 (b), donde se observa una gota de agua con una forma más redondeada. Como se esperaba, al incrementar la dosificación de 2% a 3%, la hidrofobicidad de la superficie mejora (Figura 5).
En conclusión, EMULTROL CM-2469 SPL y EMULTROL CM-2655 E son excelentes candidatos como aditivos de emulsión de cera para pinturas en base acuosa, especialmente aquellas formuladas con dispersiones poliméricas.
Figura 4 – Gotas de agua sobre papel recubierto con a) resina pura y con aditivos de cera en resina 1 y b) resina pura y con aditivos en resina 2 al 2% de emulsiones de cera.
Figura 5 – Gotas de agua sobre papel recubierto con a) resina 1 y b) resina 2 con 2% y 3% de emulsiones de cera respectivamente.
Conclusiones
EMULTROL CM-2469 SPL y EMULTROL CM-2655 E son emulsiones de cera de parafina especialmente desarrolladas para recubrimientos en base acuosa. Están formuladas con sistemas emulsionantes distintos que aumentan la compatibilidad con las resinas acuosas comunes. La ventaja principal de estas emulsiones de cera en recubrimientos base agua es el aumento de la hidrofobicidad de la película. La efectividad de estas emulsiones se demuestra en este estudio.
Es importante recordar que cada formulación es única y puede requerir pruebas de compatibilidad para asegurar resultados óptimos.
AUTOR: Carlota Clarasó
