A la hora de fabricar una pintura es muy importante saber elegir todos sus componentes para que ésta conserve sus propiedades cuando se utilice en la aplicación para la cual se ha diseñado. Una de estas propiedades, quizás de las más importantes, es sin duda alguna el color.
Los componentes que determinan el color de una pintura son los pigmentos. Hay una gran variedad de ellos, que no solo se diferencian en el color sino también en otras propiedades muy importantes para la pintura. El listado de pigmentos para pinturas disponibles en el mercado es tan elevado que su elección no resulta para nada sencilla. La pregunta que uno debe hacerse, pues, es: ¿Cómo elegir los pigmentos para pinturas?
Tipos de pigmentos para pinturas
Los pigmentos para pinturas se dividen principalmente en dos grandes grupos en función de su estructura química: los pigmentos inorgánicos y los pigmentos orgánicos.
Los pigmentos inorgánicos, basados en minerales (generalmente metales y sales metálicas), se usan desde tiempos ancestrales. Ya nuestros antepasados los utilizaban para hacer las pinturas rupestres en sus cuevas. En comparación con los pigmentos orgánicos (cuyo uso es mucho más reciente) ofrecen una mayor opacidad y una mejor resistencia a la luz, a la intemperie y a altas temperaturas. También el precio es, por lo general, menor que el de los pigmentos orgánicos. Sin embargo, éstos ofrecen colores más vivos.
No obstante, el avance de la tecnología nos permite, hoy en día, obtener pigmentos para pinturas con unas propiedades mejores que las que le corresponderían para su naturaleza química.
Existe una clasificación estándar para los pigmentos: el color index. De esta manera los pigmentos se agrupan por su color: Pigmentos Azules (PB); Pigmentos Negros (PBk); Pigmentos Marrones (PBr); Pigmentos Verdes (PG); Pigmentos Naranjas (PO); Pigmentos Rojos (PR); Pigmentos Violetas (PV); Pigmentos Amarillos (PY); Pigmentos Blancos (PW). Éste índice depende de la naturaleza química del pigmento, la cual determina su funcionamiento en base a varios parámetros.
¿En qué parámetros debemos fijarnos para elegir los pigmentos para pinturas?
Existen varios parámetros que determinan el comportamiento que los pigmentos para pinturas van a tener en las distintas aplicaciones.
Intensidad del Color (Color strength)
El color de los pigmentos para pinturas depende principalmente de su estructura química, ya que ésta absorbe y refleja distintas longitudes de onda cuando la luz impacta en la superficie del pigmento.
La intensidad del color (o fuerza tintórea) es la facilidad con la que un pigmento mantiene sus características de color cuando se mezcla con otro pigmento. Cuanto mayor sea la intensidad, menos cantidad de pigmento se requiere para alcanzar un tono de color determinado.
En los pigmentos orgánicos, la intensidad del color depende de la habilidad de absorber ciertas longitudes de onda de luz. Las moléculas altamente conjugadas y los altamente aromáticas muestran intensidades mayores.
Los pigmentos inorgánicos que tienen metales con dos estados de valencia muestran una alta intensidad, mientras que aquellos que poseen un catión atrapado en una red cristalina muestran un color más débil.
El tamaño de las partículas también influye en la intensidad del color de un pigmento. En general, con las partículas más pequeñas se obtiene una mayor intensidad de color. El proceso de fabricación de los pigmentos influye en el tamaño de partícula de sus cristales. La dispersión del pigmento también juega un papel importante en la intensidad del color de la pintura.
Resistencia al calor (Heat resistance)
En función de la aplicación de la pintura, es importante analizar cómo reaccionan los pigmentos a la temperatura. En general, los pigmentos para pinturas se vuelven más solubles a temperaturas elevadas, por lo que pueden aparecer sombras.
Los pigmentos con una estructura altamente cristalina suelen ser más resistentes al calor que los pigmentos polimórficos, donde las diferentes modificaciones cristalinas pueden responder de manera diferente al calor. Normalmente, los pigmentos inorgánicos tienen una estabilidad térmica mejorada, aunque una excepción es el óxido de hierro amarillo, que pierde agua del cristal a altas temperaturas.
Todas las pruebas que se realizan evalúan el color de los pigmentos a varios intervalos de temperatura y evalúan la diferencia de color entre la muestra en cuestión y un estándar que ha sido procesado a la temperatura mínima.
Resistencia a la luz (Light fastness)
La luz es un elemento que incide en el comportamiento de los pigmentos en un recubrimiento. Algunos pigmentos inorgánicos no cambian por la exposición a la luz, pero la mayoría de los pigmentos y, sobre todo, los pigmentos orgánicos puede sufrir oscurecimiento o desvanecimiento completo del color.
La capacidad de un pigmento para resistir la luz está influenciada por la constitución química, la concentración de pigmento, la modificación del cristal y la distribución del tamaño de partícula. Además, los factores ambientales pueden afectar drásticamente los resultados, como la presencia de agua y productos químicos en la atmósfera o en el sistema de pintura.
En función de la aplicación, será muy importante elegir pigmentos que presenten una resistencia a la luz elevada.
Resistencia a la intemperie (Weather Stability)
Para aplicaciones al aire libre es muy importante tener en cuenta la resistencia a la intemperie de los pigmentos. La resistencia a la intemperie, relacionada con la resistencia a la luz, depende también de las condiciones atmosféricas (incluida la sal del mar, los gases residuales de las áreas industriales o la muy baja humedad de las condiciones del desierto).
La resistencia a la intemperie depende del rendimiento al aire libre requerido (vida útil, región climática…), de la concentración del pigmento, de la presencia de dióxido de titanio (que puede reducir o acelerar la decoloración en función del grado empleado) y de la concentración y tipo de estabilizadores de luz utilizados.
Insolubilidad (Insolubility)
Un pigmento debe ser insoluble en el vehículo (el medio en el que se dispersa) y no debe reaccionar con ninguno de los componentes de la pintura. Una vez en la película seca, el pigmento tampoco debe ser afectado por el sustrato y los agentes con los que entra en contacto, incluida el agua, que puede estar simplemente en forma de condensación, o atmósferas industriales ácidas. En determinadas condiciones, los pigmentos pueden disolverse y provocar problemas de aplicación.
La solubilidad de un pigmento genera los siguientes problemas:
Blooming
Si el pigmento se disuelve en el solvente, a medida que la pintura se seca, el solvente sale a la superficie y se evapora, dejando cristales del pigmento en la superficie en forma de polvo fino. Como la solubilidad aumenta con la temperatura, este fenómeno empeora a temperaturas elevadas.
Plate out
El efecto Plate out se parece al Blooming, pero ocurre en plásticos y recubrimientos en polvo. Sin embargo, no se debe a que el pigmento se disuelva, sino a que la superficie del pigmento no se humedece adecuadamente. Suele presentarse principalmente con pigmentos complejos y una vez limpiado de la superficie no reaparece.
Bleeding
Los pigmentos en una película de pintura seca pueden disolverse en el solvente contenido en una nueva capa de pintura aplicada sobre la película original. Si la capa de acabado es de un color diferente, particularmente un color blanco o pálido, el resultado puede ser desastroso. Una vez más, las temperaturas elevadas agravan el problema.
Recristalización
Este fenómeno se puede dar en pinturas destinadas a molinos de bolas (beadmills). Durante la etapa de molienda se genera calor que disuelve una parte del pigmento. Durante un período de tiempo, el «pigmento» disuelto comienza a precipitarse, pierde brillo y fuerza del color. Esto se vuelve especialmente notable en el caso de pinturas que contienen dos pigmentos de diferentes colores que tienen diferentes características de solubilidad. El pigmento más soluble se disuelve y luego, a medida que sale de la solución y se precipita, la pintura tomará el tono del segundo pigmento. La recristalización puede tener lugar incluso en sistemas acuosos. Puede evitarse utilizando pigmentos menos solubles y / o controlando la temperatura durante el proceso de dispersión.
Opacidad o poder de cubrición (Hiding power)
El poder de cubrición es la capacidad de un recubrimiento pigmentado para no dejar ver la superficie sobre la que ha sido aplicado. Depende de la capacidad de la película para absorber y dispersar la luz. No está relacionado únicamente con el color, ya que si bien por norma general los colores oscuros y saturados, como los negros y los azules oscuro, acostumbran a ser opacos y los colores claros más transparentes, existen pigmentos azules orgánicos que son transparentes y pigmentos claros como el dióxido de titanio con opacidad.
Un factor clave en la opacidad de un pigmento es su índice de refracción (RI), que mide la capacidad de una sustancia para desviar la luz. El efecto opacificante es proporcional a la diferencia entre el índice de refracción del pigmento y el del medio en el que se dispersa.
Los pigmentos inorgánicos tienen un índice de refracción alto y los pigmentos orgánicos tienen valores mucho más bajos. En consecuencia, la mayoría de los pigmentos inorgánicos son opacos, mientras que los pigmentos orgánicos suelen tener mayor transparencia.
La distribución del tamaño de partícula del pigmento es otro factor que también juega un papel importante en la opacidad. Considerando que el índice de refracción de un compuesto no se puede modificar, el fabricante de pigmentos puede influir en el tamaño de las partículas de los pigmentos; en consecuencia, la selección del tamaño de las partículas se ha convertido en uno de los principales avances en la tecnología de los pigmentos en los últimos años.
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