El mensaje suele empezar igual. Un barniz transparente base agua descuelga unos 40 mm por debajo del borde de pulverización en un panel vertical con 180 µm de película húmeda, así que el formulador sube el espesante un 0.3%, el descuelgue se detiene y, ocho minutos después, las marcas de brocha de la estación anterior siguen ahí. El instinto era correcto. Apuntaba al número equivocado.
Descuelgue y nivelación no son opuestos en toda la curva reológica. Compiten dentro de una banda estrecha de esa curva, y por eso el arreglo obvio siempre termina empeorando uno de los dos.
Por qué la resistencia al descuelgue y la nivelación de marcas de brocha se disputan la misma viscosidad
Ambos son defectos de flujo lento. Una película sobre una superficie vertical fluye muy despacio a velocidades de cizalla muy por debajo de 1 s−1Solo los dos a cinco minutos entre la aplicación y el inicio del secado deciden si la película escurre. El cierre de un surco de brocha de 15 µm está gobernado por la tensión superficial, en la misma ventana de baja cizalla, durante los mismos minutos y en la misma película. Cualquier cosa que haga a 0.1 s−1 Mueve ambos. La gravedad no negocia.
La variable que merece discusión, por tanto, no es la altura de la curva sino la velocidad de recuperación de la estructura. Una red pseudoplástica que se colapsa bajo las cerdas y se reconstruye en un minuto sostiene una película vertical y aun así permite que un surco se cierre. Una que necesita cuatro minutos nivela como el vidrio y luego se desliza por el panel. Esa constante de tiempo la fijan el nivel de hidrófobo y el peso molecular; por eso dos grados asociativos con los mismos sólidos pueden comportarse como productos distintos en el mismo panel.
También nos encontramos con el caso inverso, y es más difícil de corregir: un recubrimiento cuya estructura a baja cizalla nunca se rompe del todo bajo el aplicador. La viscosidad parece saludable en el envase, el panel no descuelga y las marcas de brocha permanecen visibles hasta que se lija la película. Una estructura sobreconstruida es un modo de fallo real, no una opción segura por defecto.
Qué velocidad de cizalla gobierna cada defecto
Antes de cambiar nada, póngale un número a la queja. Cuatro bandas cubren casi todo lo que nos consultan, y cada una se lee en un instrumento distinto. Por eso una lectura KU puede quedarse clavada en el objetivo mientras el panel descuelga.
| Banda de cizalla | Qué determina | Cómo lo interpretamos | Defecto cuando es incorrecta |
|---|---|---|---|
| Por debajo de 0.1 s−1 | Descuelgue en verticales, sedimentación de pigmentos | Cuchilla anti-descuelgue, fluencia | Descuelgues bajo el borde de pulverización, sedimento duro |
| 1–10 s−1 | Nivelación de marcas de brocha y rodillo | Aplicación de nivelación con rasqueta | Marcas que no cierran nunca, textura de piel de naranja |
| 100–1,000 s−1 | Consistencia en el envase, bombeo, formación de película | Stormer KU, husillo a 6 / 12 / 60 rpm | Manejo aguado, espesor de película insuficiente |
| Alrededor de 10,000 s−1 | Arrastre de brocha, salpicadura de rodillo, atomización | Cono y placa ICI | Salpicaduras, atomización deficiente, arrastre de brocha |
Los laboratorios de control de calidad pasan su tiempo en las dos bandas intermedias porque ahí es donde están los instrumentos. Los defectos están en las dos bandas exteriores, y la banda inferior es la que decide el descuelgue.
Un estudio escalonado que responde a la pregunta en un día
Realice primero el panel y después el viscosímetro. Ese orden parece obvio y se invierte con frecuencia, que es como un lote se aprueba con un valor de KU y falla en el cliente. La escalera completa cuesta una tarde y unos dos litros de muestra.
- Corrija la película antes de tocar la reología. Aplique con rasqueta a 150, 200 y 250 µm en húmedo sobre un panel vertical. Si 250 µm escurre haga lo que haga, la respuesta es el espesor de película, no el espesante.
- Realice el panel de descuelgue con un aplicador de múltiples muescas mantenido vertical a 23 °C, tal como lo ASTM D4400 describe, y anote la primera muesca que falle en lugar de aprobado/rechazado.
- Realice el extendido de nivelación sobre la misma muestra con el mismo espesor de película húmeda, siguiendo ASTM D4062, y evalúelo contra su propio panel de referencia en lugar de una fotografía de catálogo.
- Solo entonces lea el viscosímetro, todo a 23 °C tras 24 horas de reposo: KU, 6 / 12 / 60 rpm en husillo de disco, e ICI cono y placa. El valor a 6 rpm es el que sigue la muesca de descuelgue.
- Incremente el espesante en pasos de 0.2% sobre la formulación total y repita los dos paneles. Normalmente bastan dos o tres pasos para encontrar el codo de la curva.
Una variable por escalera. Los formuladores que cambian tipo y dosis de espesante a la vez normalmente acaban con dos paneles que no concuerdan y sin forma de interpretarlos. Nuestra regla interna es un solo paso de 0.2%, paneles antes que números, y un objetivo por escrito para ambos defectos antes de hacer el primer extendido.
Mezclar dos grados en lugar de sobredosificar uno
Una vez que el panel indica qué extremo está mal, la solución suele ser una mezcla en lugar de una dosis mayor. Aumentar un solo modificador de bajo cizallamiento gana resistencia al descuelgue a costa de la nivelación, porque ambos compiten en la misma ventana de medición. Repartir la función entre un modificador de bajo cizallamiento y un tipo nivelante de alto cizallamiento permite ganar ambos, porque actúan en ventanas diferentes.
Esta es la lista corta que ponemos en las tarjetas de prueba, con los números copiados de las fichas técnicas en lugar de escritos para un artículo.
| Grado | Banda de cizalla | Por qué lo elegiría | Sólidos | Viscosidad tal como se suministra | Ventana de dosificación |
|---|---|---|---|---|---|
| YT-255E | Cizallamiento bajo, fuertemente tixotrópico | Control de descuelgue y sedimentación con buen mojado de pigmentos; reemplazo directo de 12W y 299 | 40 ± 2% | 5,000–8,000 mPa·s | — |
| YT-255A | Cizallamiento bajo | Cuerpo de bajo cizallamiento con nivelación leve, independiente del pH, reemplazo directo de 105A | 40% / 50% | ≤ 30,000 mPa·s | 0.5–2.0% de la fórmula |
| YT-155A | Cizallamiento bajo, pH 7–9 | Cuerpo pseudoplástico con aplicación a rodillo sin salpicaduras y resistencia a la biodegradación | 30% / 40% / 50% | ≤ 30,000 mPa·s | 0.5–20% de la formulación |
| YT-255B | Cizallamiento medio | Nivelación con cuerpo a cizallamiento medio, sin disolventes, reemplazo directo de 8W | 40% | ≤ 25,000 mPa·s | 0.5–2.0% de la fórmula |
| YT-255C | Cizallamiento alto | Nivelación y desarrollo de viscosidad a alto cizallamiento en un mismo producto, reemplazo directo de PS166 | 20% / 40% | ≤ 30,000 mPa·s | 0.5–2.0% de la fórmula |
| YT-330B | Asociativo de medio a alto | Nivelación, antis sedimentación y anti flotación en un solo tambor; sin estaño orgánico ni APEO | 30 ± 1% | 20,000–30,000 mPa·s a 25 °C | — |
Dos combinaciones cubren la mayoría de los casos que nos encontramos. En una línea de paneles verticales con un acabado pigmentado, el espesante de bajo cizallamiento sostiene el descuelgue y el de alto cizallamiento aporta el flujo y la nivelación: YT-255E o YT-255A en el primer papel, YT-255C en el segundo. En un taller que quiere un solo tambor y la lista de materiales más corta, un grado asociativo de medio a alto como YT-330B está documentado como generador de alta viscosidad bajo cizallamiento alto, con un flujo y una nivelación excelentes, además de antis sedimentación y anti flotación, y sin estaño orgánico ni APEO. Es nuestra primera opción cuando el cliente tiene un solo tanque de ajuste y no quiere oír hablar de un segundo componente.
Cuando la ficha técnica no indica una ventana de dosificación, tome el estudio escalonado como única fuente de verdad. Esto vale sobre todo para los grados tixotrópicos. YT-255E llega con 5,000–8,000 mPa·s, deliberadamente bajo para que salga de la copa dosificadora sin enjuague de disolvente, y eso también significa que una copa tomada justo después de la dispersión da una lectura mala frente a un envase que ha reposado. Deje reposar la copa media hora antes de valorarla.
El orden de adición decide tanto como la proporción. Añada el espesante de bajo cizallamiento durante el ajuste final, junto con la pasta de pigmento, para que la estructura tenga tiempo de desarrollarse; añada el grado de alto cizallamiento para nivelación al final, después del ajuste de pH, con el agitador a baja velocidad. Los dos son no iónicos e independientes del pH, así que ninguno necesita neutralización ni deriva cuando cambia la dureza del agua de dilución. Empiece por el extremo bajo de la ventana documentada, lea el panel y luego avance al siguiente escalón. La ficha técnica de YT-255E indica un intervalo de almacenamiento de 5–30 °C y una vida útil de 12 meses, y lo mismo se aplica a toda la gama 255.
Si las piezas son componentes de mobiliario o de armarios recubiertos en una línea vertical, nuestra guía de aplicación para recubrimientos de madera enumera las resinas que combinamos con estos grados reológicos, etapa por etapa. Para el comportamiento en el envase o durante el almacenamiento más que para el de aplicación, el fallo de la misma familia que vemos con más frecuencia es Pérdida de viscosidad durante el almacenamiento, y requiere un diagnóstico completamente distinto. El resto de la gama, incluido un grado de cizalla media exento de disolvente, se encuentra en la página de aditivos reológicos de PU .
Lo que ninguna mezcla soluciona
Tres límites, porque aparecen en una de cada dos consultas y la respuesta honesta sale más barata que un lote de prueba.
Películas gruesas sobre superficies verticales. Ningún espesante asociativo mantiene 350 µm en húmedo sobre un panel vertical. Si esa es la especificación, se reduce el espesor de película o se incorpora un aditivo antidescuelgue real. Pedirle a un HEUR que haga ese trabajo es la forma en que un formulador termina con un 3% de espesante y un recubrimiento que ya no fluye ni seca uniformemente.
Atomización y piel de naranja con pistola. Eso es un asunto de cizalla y liberación de disolvente en la boquilla, y el ajuste de la pistola, el tamaño de la boquilla, la viscosidad en la pistola y el flash-off tienen más peso que el espesante. Hemos visto reformular un recubrimiento dos veces por un defecto que era una boquilla de 1,4 mm en una imprimación.
Costo y efectos colaterales. Por kilo de viscosidad aportada, un éter celulósico sigue siendo más barato que cualquier poliuretano asociativo, incluido el nuestro. Por encima de aproximadamente el 2% en fórmula, usted está comprando resistencia al descuelgue a costa de la nivelación, la resistencia al agua y el dinero. Nuestros grados no iónicos están documentados sin efecto adverso sobre el brillo del producto formulado, y eso todavía deja la velocidad de secado y el tiempo abierto para vigilar.
Una cosa más que conviene decir en voz alta. En una base tintométrica con una pasta de pigmento muy cargada, muchas veces mantenemos un esqueleto celulósico para la flotación de pigmento y usamos el HEUR para descuelgue, nivelación y sensación de aplicación. Una sustitución parcial es un resultado normal, no una concesión.
Preguntas que recibimos sobre esta disyuntiva
¿Puede un solo espesante asociativo dar nivelación y resistencia al descuelgue a la vez?
En parte, y los grados asociativos medios-altos son los que más se acercan. Pero cuando un panel falla por debajo de 0.1 s−1 Mientras la extensión de nivelación ya es marginal, dos grados en dosis total más baja superan a un solo grado con la dosis subida. En la práctica, la mayoría de las formulaciones con las que ayudamos acaban llevando dos.
¿Cómo sé cuál de los dos es realmente mi problema?
El panel se lo dice, no el viscosímetro. Extienda los dos paneles con la misma muestra y el mismo espesor de película húmeda. Si la película se mueve en el panel vertical, ese es el extremo de bajo cizallamiento y tiene prioridad sobre la nivelación. Si se queda quieta y las marcas no cierran, lo que está viendo es la velocidad de recuperación, no la viscosidad, y la solución es un grado distinto, no más cantidad del mismo.
¿Un KU más alto garantiza mejor resistencia al descuelgue?
No. El KU se sitúa en la banda de cizallamiento medio, y el descuelgue se decide por debajo de 1 s−1Una especificación con un solo valor de viscosidad no puede describir los dos extremos de la curva; por eso incluimos KU, una lectura de disco a 6 rpm y un pasa / no pasa en el panel de descuelgue en las especificaciones que entregamos a los clientes.
Si un panel presenta descuelgue y la nivelación se ha ido con él, envíenos la formulación, las dos extensiones y el espesor de película húmeda que está usando. Le diremos hacia qué extremo de la curva conviene moverse, y el laboratorio puede hacer primero la escalera con su muestra. Consulte con nuestro laboratorio de aplicaciones.
