nell'industria dei rivestimenti, la sedimentazione di pigmenti e riempitivi ha un impatto significativo sulle proprietà dei rivestimenti al momento dell'uso. essere in grado di caratterizzare accuratamente la sedimentazione è fondamentale per lo sviluppo di rivestimenti stabili a scaffale, ma la maggior parte del test di sedimentazione è ancora effettuato mediante ispezione visiva. in questo articolo, esaminiamo i fondamenti della sedimentazione, perché la sedimentazione è importante nell'industria dei rivestimenti, e come gli analizzatori di stabilità consentono un'accurata ottimizzazione formulazioni di rivestimento.¹

fondamenti di sedimentazione

la sedimentazione è il processo mediante il quale le particelle solide, inizialmente sospese in una fase liquida, si depositano sul fondo di un contenitore nel tempo. la sedimentazione avviene fondamentalmente a causa di una differenza di densità tra le due fasi. relativamente densa le particelle solide affonderanno naturalmente sul fondo di un fluido meno denso per le stesse ragioni per cui una pietra affonderà sul fondo di un lago, o che la polvere sospesa nell'aria finirà per depositarsi al suolo.

una descrizione di base della sedimentazione è data dalla legge di Stokes, che considera le particelle sferiche che cadono attraverso un fluido semplice. la legge di Stokes fornisce un'equazione per la velocità v alla quale una particella solida cadrà dalla sospensione:

vu003d(Δρ_p gd^2)/18η

in questa equazione, Δρ_p è la differenza tra la densità della fase solida e quella liquida, g è la forza di gravità, d è il diametro della particella in questione e η è la viscosità della fase liquida. questo trattamento matematico ci dice che la velocità di sedimentazione dipende dalla dimensione delle particelle, dalla viscosità della fase liquida, e dalla differenza di densità tra la fase solida e quella liquida: una pietra affonda rapidamente nell'acqua, mentre la polvere da costruzione può impiegano minuti o ore per stabilizzarsi a seconda della dimensione delle particelle.²

è importante ricordare, però, che questo modello è solo un'approssimazione del primo ordine.³ la sedimentazione nelle vernici, nei rivestimenti, e in altri prodotti del mondo reale è molto più complessa, e coinvolge tipicamente particelle di dimensioni e forme distribuite che cadono attraverso fluidi complessi con proprietà viscoelastiche.

sedimentazione IN rivestimenti

l'importanza della sedimentazione varia nei diversi prodotti industriali. nell'industria dei rivestimenti, pigmenti (coloranti non solubili) e cariche (additivi funzionali) sono soggetti a sedimentazione, rendendoli praticamente inutilizzabili.
tra i lati positivi, la sedimentazione è spesso reversibile,, il che significa che a volte le particelle solide possono essere ridisperse dopo che si sono depositate. per determinati prodotti, questo non è un problema: molti medicinali, bevono, e altri prodotti per la casa istruiscono semplicemente l'utente a "agitare bene prima dell'uso.", questo è sufficiente per ridisperdere completamente il materiale solido senza alcun inconveniente significativo per l'utente finale.

tuttavia, in molti rivestimenti e altri prodotti, il legame tra le particelle significa che le particelle depositate possono talvolta formare un sedimento duro o gommoso che non può essere ridisperso. anche quando è possibile la ridispersione, rivestimenti e pitture in genere richiedono un apporto di energia relativamente elevato per raggiungere questo obiettivo (agitazione meccanica, per esempio).

la sedimentazione può essere ridotta al minimo diminuendo la differenza di densità tra la fase solida e quella liquida, diminuendo la dimensione delle particelle e aumentando la viscosità della fase liquida. i rivestimenti utilizzano comunemente anche additivi reologici,, che formano reti 3D per supportare pigmenti e cariche ed evitare che cadano dalla sospensione. quindi, controllando le caratteristiche di sedimentazione e ridispersione essenziali per la produzione di rivestimenti di alta qualità.

sedimentazione caratterizzante

per limitare efficacemente la sedimentazione e produrre prodotti stabili, i produttori devono essere in grado di caratterizzare accuratamente questi comportamenti durante lo sviluppo e la produzione del prodotto.

l'ispezione visiva rimane il metodo più comune per le prove di sedimentazione nell'industria. senza dubbio facile da implementare, anche le prove visive non richiedono praticamente alcuna spesa in conto capitale, tuttavia, tali metodi sono invariabilmente soggetti a congetture e imprecisioni., nonché essendo impreciso, il processo può anche richiedere molto tempo poiché qualsiasi variazione deve essere visibile all'occhio per essere rilevabile.