LOS PIGMENTOS
ING. JOSE LUIS MAYORGA VARGAS
GIMAYO
28 JULIO 2021
PARA LA REVISTA HULES Y PLASTICOS
“PIGMENTOS, UN MUNDO DE COLOR “
INTRODUCCION
Nuestro mundo aparece cada vez más cromático. Los pigmentos orgánicos lo cubren todo y consiguen constantemente nuevas aplicaciones.
Antes de comenzar con la historia de los pigmentos orgánicos, definiremos en primer lugar este término. Según el DIN 55943 “Pigmento “es un sólido que puede ser de origen orgánico e inorgánico en forma de polvo, que es prácticamente insoluble en el medio de aplicación; se dispersa. En contraposición se encuentra un “Colorante “clásico que sí es soluble en el medio de aplicación.
Desde el punto de vista químico la estructura de los pigmentos orgánicos pertenece a la química del carbono. También existen pigmentos orgánicos naturales y lacas coloreadas de origen vegetal o animal, como la clorofila, el índigo y la sepia. Estos productos han perdido prácticamente su importancia como colorantes. Solo tienen importancia los productos sintéticos, es decir, los pigmentos orgánicos fabricados por la vía química.
BREVE HISTORIA DE LOS PIGMENTOS
El desarrollo importante de los pigmentos se inició a principios del siglo XX. Aunque los pigmentos orgánicos ya se habían empleado antes de 1900, éstos eran en su mayoría pigmentos lacados. Los avances tecnológicos, los métodos de imprenta, los métodos de reproducción modernos y la técnica de pinturas exigían ya pigmentos orgánicos con mayores solideces.
Los pigmentos más usuales en aquel tiempo fueron desarrollados por compañías químicas europeas. Los primeros fueron los rojos-naranjas azoicos lacados y de la misma manera los pigmentos amarillos diarilídicos empleados con gran éxito en la industria de las tintas.
A partir de los años cuarenta en los Estados Unidos se le dio mucha importancia al empleo de los pigmentos diarilídicos, de hecho, aproximadamente el 20 % de los pigmentos empleados hoy en día son de este origen. Como comentario: los pigmentos diarilídicos por su buena estabilidad a los solventes y a su insolubilidad (no-migración) en el caucho llevó a su empleo para la pigmentación de este en 1935.
Los pigmentos diarilídicos pertenecen al tipo de pigmentos azoicos. Se llaman así debido a que en sus estructuras químicas presentan enlaces - N= N - .
En términos de volumen abarcan 2/3 partes de la producción mundial. Aunque estos pigmentos han conservado su importancia hasta hoy, no son suficientes para cubrir todas las necesidades y exigencias de los diferentes tipos de industria: pinturas, tintas, termoplásticos, termofijos, elastómeros y campos especiales.
Existen otros tipos de pigmentos, por ejemplo, los Naphtol AS, los trifenilmetánicos y los policíclicos. Estos últimos tienen también una gran importancia en el consumo mundial actualmente. Por ello, abarcaremos también la historia de este tipo de pigmentos.
En este grupo pueden incluirse todos los pigmentos restantes no azoicos. Constan preferentemente de compuestos aromáticos con sistemas cíclicos condensados.
Los pigmentos más importantes de este grupo de acuerdo con su consumo mundial son los Ftalocianínicos. Este tipo de pigmento fue descrito en 1907 por A. Braun y E. Tcherniak. En sus investigaciones obtuvieron un producto secundario azul no identificado, sin que nadie reconociese su importancia.
Pero el descubrimiento consciente de los pigmentos de Ftalocianina se remonta al año 1928.
Otro grupo importante en el campo de los pigmentos policíclicos son las antraquinonas, las dioxazinas y las quinacridonas.
SINTESIS DE LOS PIGMENTOS
Referente a este punto, hablar concretamente de la fabricación de los pigmentos resultaría muy extenso, pues existen bastantes pigmentos de origen y constitución química diferentes. No podemos generalizar.
Sin embargo, a continuación describiremos brevemente la síntesis de 2 tipos de pigmentos más importantes de acuerdo al consumo a nivel mundial.
· PIGMENTO AZOICO
1. Componente activo (base diazoica): Diazotación
2. Componente pasivo (agente copulante): Disolución
3. Copulación (1 + 2)
4. Lavado y Filtración
5. Secado
6. Molienda
7. Envasado
· PIGMENTO AZOICO LACADO
Existe una variante con respecto a la fabricación de los pigmentos azoicos. Después del proceso de Copulación existe una precipitación del cristal empleando sales metálicas, pudiendo ser de Calcio, Bario, Estroncio ó Manganeso.
CARACTERISTICAS GENERALES DE LOS PIGMENTOS
Los pigmentos, ya sean de origen orgánico o inorgánico, se diferencian porque son insolubles en el medio a colorear.
Las propiedades básicas de un pigmento son:
1. Fuerza colorante
2. Matiz
3. Dispensabilidad
4. Poder cubriente
Existen otras propiedades, como estabilidad a la luz y a la intemperie, resistencia a los ataques químicos, a la migración, reología, calor principalmente.
Las propiedades citadas anteriormente están en función de la naturaleza química del pigmento y / o colorante, pero también de los siguientes parámetros físico-químicos:
1. Tratamiento superficial
2. Distribución del tamaño de partícula
3. Forma de la partícula
4. Cristalización interna
CLASIFICACION DE LOS PIGMENTOS
Los pigmentos se dividen en dos grandes grupos: los pigmentos orgánicos y los inorgánicos, denominados también minerales porque algunos se hallan en la naturaleza.
Ambas clases de pigmentos presentan características y propiedades diferentes, pero a menudo son utilizados conjuntamente en la coloración de plásticos ya que sus propiedades individuales pueden complementarse para satisfacer necesidades específicas de pigmentación.
· PIGMENTOS INORGANICOS: CARACTERISTICAS Y PROPIEDADES
Normalmente se trata de compuestos metálicos que son obtenidos por tres métodos diferentes: precipitación y secado (cromatos y molibdatos); precipitación, secado y calcinación (cadmios, ultramares) y calcinación de óxidos (titanio de níquel).
Es difícil generalizar sobre las características de los pigmentos antes mencionados porque éstas difieren de uno a otro y van ligadas al método de obtención.
Generalmente, los pigmentos obtenidos a altas temperaturas presentan una mayor estabilidad al calor y una mejor solidez a la intemperie.
La gama de colores disponibles va desde matices apagados, asociados a los óxidos de hierro, hasta los anaranjados y rojos brillantes correspondientes a los pigmentos de cadmio.
La fuerza colorante es muy inferior a la de los pigmentos orgánicos. Sin embargo, los pigmentos inorgánicos presentan propiedades como la no-migración en plásticos, poder cubriente y solideces excelentes, como así también bajos costos.
En general, los pigmentos inorgánicos cumplen bien con las tres exigencias para la pigmentación de plásticos: resistencia a la migración, fácil dispersión y buena a excelente estabilidad al calor.
· PIGMENTOS ORGANICOS: CARACTERISTICAS Y PROPIEDADES
Antes de entrar a describir las propiedades de los pigmentos orgánicos nos remitiremos brevemente a los diferentes grupos químicos que confieren el color a las materias orgánicas.
La mayoría de las sustancias orgánicas son incoloras; la absorción tiene lugar en el espectro ultravioleta. Tal es el caso del éter, la acetona, el cloroformo, el tolueno, el fenol, entre otras.
Al incorporar enlaces dobles a la molécula se puede obtener que la absorción se desplace en dirección al espectro visible. Estos grupos no saturados se denominan cromóforos, y entre los más utilizados figuran los siguientes:
1. - N = O - Nitroso
2. > C = O - Carbonilo
3. - N = N - Azo
Un incremento suplementario del color, o una acentuación del matiz, se logra con la presencia de grupos que forman sales, llamados auxocromos, y entre los de uso más frecuente debemos señalar los siguientes:
1. - NH2 Amino
2. - OH Hidroxilo
3. - SO3H Sulfónico
4. - COOH Carboxílico
5. - Cl Cloro
6. - Br Bromo
Los pigmentos orgánicos pueden clasificarse según diversas posibilidades: el matiz, solideces, aplicaciones, etc.
Básicamente existen tres grandes grupos:
1. Azoicos
2. Ftalocianina
3. Policíclicos
Los pigmentos orgánicos constituyen un renglón muy importante dentro de la coloración de los plásticos, y destacan por las siguientes características: Fuerza colorante, matices intensos, alta transparencia.
La solidez a la luz depende de la familia química y del porcentaje de aplicación, pero por lo general resulta ser de mediana a excelente.
La solidez a los productos químicos, migración y temperatura depende asimismo de la constitución química.
CONCLUSION
Podemos decir que los pigmentos y la selección del color pueden significar comercialmente hablando el éxito de un producto, puesto que el color “convive” con nuestras emociones.
Por otra parte, dentro de la infinidad de pigmentos y colorantes que se fabrican a nivel mundial, podemos decir que cada pigmento tiene específicamente su campo de aplicación.
“El color es vida “.