Como ayuda el Potencial Zeta en las formulaciones de suspensiones y emulsiones

¿Qué es potencial zeta?

El potencial zeta es uno de los parámetros fundamentales que controla la interacción de las partículas en suspensión.

Cuando partículas con carga se aproximan entre ellas, el que se repelen depende del equilibrio entre las fuerzas de atracción  experimentadas en todos los cuerpos, y de las fuerzas de repulsión determinadas por la magnitud del potencial en la capa de deslizamiento. Este es el potencial a una corta distancia de la superficie en dónde las moléculas del dispersante se mueven con respecto a las moléculas en el límite de la superficie.

El potencial zeta es el potencial en la capa de deslizamiento. Las partículas interactúan de acuerdo al potencial en esta capa.

Potencial Zeta como función del pH

El potencial zeta es determinado por la naturaleza de la superficie de la partícula y el medio de dispersión. El pH es a menudo un parámetro importante, y esta gráfica muestra una acción típica del efecto del pH.

En este ejemplo la curva pasa través del potencial zeta en cero, en el eje de las X, y a este punto se le llama punto isoeléctrico. Esto significa que las partículas no experimentan repulsión, por lo que la aglomeración puede ser un efecto a esperarse.

De hecho puede existir cierta atracción cerca de este valor también, y como regla si queremos asegurarnos que exista repulsión entre las partículas, debemos asegurarnos de que el valor de potencial zeta en mayor a +30mV o menor a –30mV.

Esta gráfica nos da la región de inestabilidad en cuanto al pH, en este caso entre pH 4 hasta pH 7.5.

Y las regiones de estabilidad, pH menor a 4 y mayor a 7.5.

Todo esto suena muy bien, pero ¿qué pasa con la gravedad?

En la mayoría de las formulaciones, la fase dispersa tendrá densidad diferente a la del medio, por lo que tenderá a sedimentar. Manteniendo las partículas apartadas sólo reducirá la velocidad del proceso. Si sus partículas dispersas son de densidad diferente a la del medio, siga leyendo>

Para entender como manejar esto, debemos dar un vistazo a dos fuerzas competitivas, la de repulsión y la de atracción.

Esta gráfica muestra la energía de interacción, -KT indica repulsión y KT atracción. R es la distancia entre las partículas, del lado izquierdo las partículas se están tocando. Esta curva azul, es la fuerza de repulsión entre dos partículas y representaría partículas con un potencial zeta alto. A grandes separaciones existe una pequeña interacción. A medida que las partículas se aproximan, la energía de repulsión aumenta. Si las partículas pueden ser aproximadas entre ellas, lo más cerca posible como para vencer la barrera de la energía, las fuerzas de atracción dominarían y causarían que las partículas se junten.  Una vez en este punto de mínima energía primaria, se requeriría mucha energía para separar las partículas.

La curva roja representa únicamente las fuerzas de atracción, y representarían el caso en donde no existe mecanismo de estabilización.  No importando el lugar de las partículas en la dispersión, se irán agregando y caerán en la mínima primaria. La velocidad a la que esto pasa dependerá de la concentración de la muestra y de la velocidad de difusión de la partícula, y será acelerada con la agitación.

La línea verde es la suma de las fuerzas de atracción y repulsión. Note que las fuerzas de repulsión actúan sobre una distancia más grande que la de las fuerzas de atracción.

Este hecho es importante, ya que si reducimos la fuerza de repulsión, reduciendo el potencial zeta, algo inesperado sucede.

La gráfica en la imagen anterior puede ser utilizada para explicar esta observación en las dispersiones de dióxido de titanio.

Variación de la concentración de Calgón
Foto después de dos semanas

Estas ocho botellas, contienen dispersiones de dióxido de titanio en la misma concentración, con concentraciones de calgón, que es el nombre comercial de hexameta fosfato de sodio, que varían desde 0.01% en la izquierda hasta 1.25% en la derecha, y han sido dejadas por dos semanas.

Las dos botellas de la izquierda, han formado un volumen alto de sedimentos. La insuficiente estabilización de carga ha provocado que las partículas se agreguen rápidamente, formando flóculos de baja densidad. Las cuatro botellas de en medio han floculado, pero ahora se han estabilizado, con las partículas paradas en las mínima secundaria.

Las dos botellas de la derecha, tienen una carga lo suficientemente estable que ha prevenido la agregación, pero la gravedad se ha encargado de que las partículas precipiten. El movimiento browniano de las partículas ha provocado que cada partícula vaya a la posición más baja de energía, formando una cama densa que dificultará o hará imposible la re-dispersión.

La lección de esto es que mucha cantidad de dispersante puede ser tan malo como no lo suficiente.

Regresando a la foto de las dispersiones de dióxido de titanio, la distinción principal entre las botellas b y c, y entre la f y g muestra porque las variaciones entre lotes pueden ocurrir sí la formulación esta situada justo en este punto.  Pequeños cambios en la formulación pueden fácilmente desencadenar la floculación o sedimentación.

¿Que hay de mejorar el tiempo de anaquel?

Las formulaciones pueden cambiar en al almacén debido a la hidrólisis, o por el efecto del contenedor utilizado, por ejemplo, los iones de metal pueden disolverse lentamente en una lata, o los gases pueden difundirse a través de una botella de plástico. Si estos efectos son entendidos, entonces el análisis pueden realizarse para encontrar su efecto en el potencial zeta. La formulación entonces, puede ser alterada para resistir cambios debido a estos efectos, o pueden producirse cambios en las condiciones de almacenamiento.

Esto reducirá el consumo de tiempo en pruebas de estabilidad en un gran número de formulaciones, si sólo se concentra en las candidatas.

Proveedores de medición de potencia zeta

A continuación le presentamos a Malvern Instruments, proveedor de medición de potencial zeta:

Malvern Instruments es una empresa líder en soluciones de análisis de tamaño de partícula para caracterización y aplicaciones reológicas.

Conozca el Perfil, Productos, Dirección y Teléfono de Malvern Instruments.

O bien, haga contacto directo con Malvern Instrument para solicitar mayor información sobre medición de potencial zeta.

Entrevista ISP

Miguel Ruiseñor - Gerente General para el Norte de Latinoamerica
Jorge Sosa - Gerente de Desarrollo de negocios Performance Chemicals Latinoamerica
Mónica Perry - Especialista de Soporte Técnico de ISP México
(International Specialty Products).

Con la inauguración de nuestro centro de aplicaciones en México, acercamos el servicio técnico y las capacidades de ISP al mercado de Latinoamérica.

Estamos atentos a la posibilidad de hacer una adquisición en Latinoamérica para tener un centro productivo local.

Dentro de nuestra estrategia está hacer más negocios en internet y utilizar herramientas de e-commerce.

Nuestra diferencia con otros competidores es nuestra velocidad de respuesta, nuestro enfoque totalmente al cliente y el desarrollo de productos para sus necesidades específicas.

Sobre ISP

ISP es una empresa cuya historia se remonta al año de 1842 en los Estados Unidos. En México se van a cumplir 29 años de presencia en la Industria Química iniciándose las actividades bajo el nombre de GAF y desde hace 8 años como ISP. El cambio sucedió cuando la empresa decidió separar su negocio de especialidades químicas del de materiales para construcción, de ahí el nombre de ISP - International Specialty Products.

En ISP nos dirigimos a cuatro sectores de mercado principales: cuidado personal, el mercado farmacéutico, el mercado industrial (adhesivos, recubrimientos para papel, curado ultravioleta, etc.) y el mercado alimenticio (Food - productos para bebidas como cerveza, vinos y jugos, aderezos, etc).

Nuestro Enfoque

Tenemos clientes globales a los que tradicionalmente apoyamos con los recursos técnicos de nuestra casa matriz, pero también en paralelo se hace un trabajo de tropicalización de las formulaciones a nivel local, para ser competitivos tanto en desempeño como en costo de formulaciones de acuerdo a las necesidades propias de nuestros mercados.

Hay otro tipo de aplicaciones que estamos realizando a nivel Latinoamérica, en donde la compañía ha lanzado tres o cuatro productos en mercados nuevos y de alto crecimiento como es la inyección de tinta, detergentes para proteger los colores de la ropa, etc. Es muy importante tomar en cuenta el proceso, porque las formulaciones que vienen de la casa matriz se hicieron para un cierto tipo de máquinas, un cierto tipo de procesos y aunque los procesos son similares en América Latina, todo tiene que ser adecuado para eficientar la procesabilidad. Trabajamos muy cerca de los clientes, cada día más, tratando de desarrollar productos de acuerdo a sus necesidades específicas, de resolver problemas y eficientar procesos. Este es un enfoque al que le hemos dado un nuevo énfasis y soporte por medio de un nuevo centro de aplicaciones instalado en México desde hace once meses a la fecha.

Posicionamiento con clientes

La clave de nuestro posicionamiento en la mente de nuestros clientes y el mercado en general fue para nosostros la inaguración de nuestro centro de aplicaciones en México. Con esto acercamos el servicio técnico y las capacidades de ISP al mercado de Latinoamérica, de tal forma que se le dé atención a todos los proyectos de la región. Esto da mucha confianza a nuestros clientes de que realmente se les van a resolver de una manera rápida sus necesidades por medio de soluciones totalmente hechas a la medida.

Además, nuestra capacidad de marketing internacional nos permite adelantar tendencias de moda y uso y transmitirlo a nuestros clientes. El hecho de que el cliente perciba el valor de este conocimiento así como de el poder contar con soporte que incluya el recibir formulaciones tipo base, de las cuales se pueda partir o construir encima de ellas sus propios desarrollos, nos ha dado ese reconocimiento, entrada e imagen.

Nuevas formas de acercarse al mercado

Uno de los enfoques importantes que estamos impulsando ahora con fuerza es justamente el de accesar más a lo que es e-commerce, estar haciendo negocios en internet, que la gente que está buscando una solución a sus problemas nos encuentre de manera sencilla y rápida de modo que podamos ofrecerles servicio a través de este medio.

Visión sobre Latinoamérica

Definitivamente Latinoamérica es vista dentro de la organización como una región de alto crecimiento. Muchos de los lanzamientos de nuevos productos se han realizado primero en esta región con una velocidad de aceptación por parte de los usuarios muy superior a las de otras regiones del mundo. El crecimiento de ISP en esta región está previsto para mantener una tasa de dos dígitos cada año. La presidencia de la empresa, con sede en Wayne, New Jersey ha depositado su total confianza y apoyo incondicional para el logro de este crecimiento sostenido.

Diferenciación

La competencia es variada, pero nosotros creemos que la mayor diferencia con otros competidores de nuestro mercado radica en nuestra velocidad de respuesta, nuestro enfoque total al cliente y al hecho de que estamos siempre atentos a sus necesidades. Una ventaja competitiva es el manejo del conocimiento técnico y su aplicabilidad a través de nuestro centro de desarrollo, el cual una vez ajustado a las necesidades de nuestros clientes, se le proporciona para lograr su implementación efectiva dentro de sus procesos y productos. Hemos ligado todas nuestras áreas operativas como mercadotecnia, ventas, investigación y desarrollo a través de un común denominador el total enfoque al cliente.

No tratamos de hacer ciencia pura con los clientes, ni decir "esto es lo que dicen nuestros catálogos y aplíquenlo a su proceso". Nuestro enfoque es "¿qué es lo que quiere obtener el cliente y trabajamos para ver cómo esa aplicación la conseguimos con los productos de ISP y en ese momento desarrollamos algo específicamente para el cliente, que tenga aplicabilidad en sus formulaciones y en sus procesos."

Ver es creer, y lo que estamos haciendo apoyados en amplios trabajos de laboratorio, son estudios para analizar cómo con la adición de nuestros productos, pueden ser mejorados los productos actuales de nuestros clientes, de manera tangible, CON RESULTADOS, CON DATOS COMPROBABLES.

Como ejemplo podemos citar la necesidad en el mercado de detergentes 'inteligentes' que hacen más que limpiar, que sean selectivos, inteligentes o sea detergentes que mantienen los colores en la ropa, que tienen actividad biológica, biodegradables, que quitan la pelusa, evitan la redepositación de la mugre sobre la prenda, etc. Y el desarrollo por parte de ISP de una línea de productos que ayuden a cubrir esta necesidad.

Sobre el centro de Aplicaciones

Este centro básicamente cuenta con facilidades y equipo suficiente para realizar desarrollo de aplicaciones en detergentes, UV, recubrimientos en lápices, latas, esmaltes, también para recubrimientos sobre papel, adhesivos, cuidado personal, etc. para la formulación, la aplicación y la evaluación de la propiedad de la aplicación ya terminada principalmente.

En cuanto a detergentes, podemos hacer la formulación y evaluación de las propiedades del detergente, en cuanto al lavado de telas, medir la transferencia de color, que eso si es algo a lo que están enfocados los productos y hacer una evaluación comparativa de un producto con otro.

Podemos dar apoyo al cliente en cuanto a pruebas, formulaciones de sus productos contra algún estándar que tengan, saber cómo está su producto frente a su competencia o un nuevo producto que se quiera lanzar, los beneficios o el plus que se quiera dar al mercado. Hay muchos clientes que en México no tienen el equipo ni el tiempo suficiente para hacer todo el proyecto desde la formulación hasta la evaluación final del producto que van a lanzar al mercado y es ahí donde nosotros podemos darle un valor agregado al cliente. Le puedes ayudar a hacer pruebas a aquél que no puede.

Este laboratorio por su misión no es igual a ninguno, es un punto de diferencia, aquí es aplicación, no es investigación y desarrollo ni control de calidad.

Hemos visto muy buena respuesta de los clientes, quienes nos están pidiendo ayuda para formular, quieren venir a nuestro laboratorio a trabajar en conjunto y esto redunda en mucho más acercamiento con el cliente, sienten un gran apoyo y confianza. Aún cuando nuestro enfoque es el de dar servicio a México y Latinoamérica, algunas de las aplicaciones aquí desarrolladas han sido ya adoptadas por clientes de ISP en Asia y Europa.

Proyectos

Definitivamente uno de nuestros proyectos prioritarios para los próximos meses es el de extender el concepto de soporte técnico local y de la 'aplicotecnia' a todos los países que reportan directamente a México y que incluyen a Centroamérica, el Caribe y los países Andinos. Esto implica invertir más en los recursos y gente necesarios, a fin de poder responder a las necesidades de estos países y de esta manera mantener nuestra tendencia de crecimiento en la región.

Concentrados y compuestos para biopolímeros

El uso de biopolímeros está aumentando rápidamente. Estos nuevos biopolímeros tienen funciones únicas y específicas así como algunas limitaciones que deben ser bien definidas, a fin de formularlos apropiadamente para su aplicación final.

PolyOne entiende está dinámica y está preparado para resolver una serie de problemas de procesamiento y rendimiento con distintas alternativas donde encontrarán: OnColorTM , BIO polímeros concentrados de color y OnCapTM , BIO biopolímeros aditivos. Desde de las materias primas hasta su aplicación y  buen desempeño, PolyOne le ayuda a facilitar la transformación y a mejorar la comercialización del producto final.

PolyOne es proveedor de soluciones globales para la industria de polímeros, satisfaciendo las regulaciones y especificaciones del producto, además ofrece la más amplia gama de polímeros, aditivos y colores. PolyOne cuenta gran experiencia en concentrados de color y aditivos, compuestos retardantes a la flama, elastómeros termoplásticos, compuestos especiales y servicios. Esta experiencia les ha servido para desarrollar una nueva y completa gama de soluciones para la industria de biopolímeros.

PolyOne ha desarrollado una gama de concentrados de color y aditivos basándose en las materias primas para el mercado de los biopolímeros y tomando en cuenta los requerimientos, requisitos y las aplicaciones biodegradables. Los productos de PolyOne para biopolímeros se han desarrollado para mejorar el procesamiento, el desempeño  y la apariencia de biopolímeros preservando el concepto de “conservación del medio ambiente”. Todos los ingredientes usados son evaluados con los estándares pertinentes.

OnColorTM BIO – Concentrados de color

Estos concentrados de color están desarrollados con “carriers” a base de biopolímeros actualmente disponibles tales como compuestos de almidón modificado, copoliésteres biodegradables, PHA (polihidroxi alcanoatos) y PLA (acido poliláctico). Los pigmentos OnColorTM BIO, concentrados de color, han sido cuidadosamente seleccionados para cumplir con las normas de empaque EN 13432 y ASTM D6400. Colores para las mezclas de almidón y poliéster biodegradable están  disponibles en colores opacos mientras que los colores para el acido poliláctico están disponibles en tonos opacos y transparentes.

OnColorTM BIO -  Concentrados líquidos de color

Los colorantes líquidos de PolyOne pueden ser usados en varios biopolímeros como PLA (ácido poliláctico) o en almidón a base de mezclas. OnColorTM BIO L  los colorantes líquidos pueden ser procesados con equipo convencional para líquidos concentrados y su viscosidad permite el uso de equipo de dosificación estándar. Los beneficios incluyen excelente dispersión del color, cambios rápidos de color, bajos índices de uso, y mínimos requerimientos de almacenamiento.

OnCapTM BIO – Concentrados de aditivos

Los concentrados de aditivo OnCapTM BIO ofrecen soluciones únicas desarrolladas específicamente para el mercado del biopolímero. Estos son los aditivos disponibles comercialmente accesibles para  biopolímeros como compuestos de almidón modificado, copoliéster biodegradable, PLA (ácido poliláctico)

Los concentrados de aditivos OnCapTM BIO ofrecen las siguientes mejoras en la eficiencia de la transformación:

Se han desarrollado concentrados de aditivos específicos para mejorar el rendimiento de los biopolímeros:

SmartBatchTM BIO - Concentrados combinados de color y aditivos

Combinación de color y concentrado de aditivos y se concentra en un solo producto para simplificar las operaciones y la logística.

Bio-Compuestos

En respuesta a la creciente demanda de biopolímeros, PolyOne ha desarrollado una serie de biopolímeros basados en compuestos para empaque y mercado de bienes de consumo.

Proceso

Los productos para biopolímeros de PolyOne pueden ser usados con equipo convencional para diversas técnicas de conversión, una amplia gama de aplicaciones y en los siguientes procesos:

Conozca el Perfil, Productos, Dirección y Teléfono de PolyOne de México.

O bien, haga contacto directo con PolyOne de México para solicitar mayor información sobre sus biopolímeros, dando clic en el producto de su interés.