Talco
Descripción
El talco es el mineral conocido más blando de nuestro planeta. Desde el punto de vista químico se trata de silicato de magnesio hidratado cuya fórmula es Mg3Si4O10(OH)2.
Como toda roca natural, generalmente, se encuentra combinado con otros minerales. Los minerales más comunes que se encuentran junto al talco son silicato de magnesio y aluminio hidratado y en menor medida, dolomita y magnesita. La proporción de cada uno de los minerales depende del origen geológico de la roca.
Cada una de las diferentes combinaciones del talco con los minerales asociados, implican propiedades únicas y definidas, que influyen en las características y desempeño del producto final. Por este motivo, la adición del talco se realiza en un amplio rango de productos y de procesos industriales.
Estructura y Propiedades
La estructura cristalina básica del talco está compuesta por una capa interior plana de óxido de magnesio hidratado octaédrico y dos capas externas de dióxido de silicio tetraédrico, cubriendo a la capa anterior. Esta estructura cristalina otorga al talco propiedades de laminaridad, que lo convierten en un mineral de propiedades características y únicas.
La fuerza de la unión entre cada una de las capas que forman una triple placa es fuerte, pero la fuerza de unión entre dos triples capas es muy débil. Esto se debe a que la unión entre óxido de magnesio y dióxido de silicio es relativamente fuerte, mientras que la unión entre diferentes moléculas de dióxido de silicio es más débil.
Como consecuencia de la diferencia de intensidad de las uniones actuantes, las plaquetas formadas por cada triple capa se separan entre sí muy fácilmente, dando al talco su característica blandura. Comparado con otras cargas granulares, los talcos forman plaquetas extremadamente laminares lo que aumenta su área específica.
La superficie exterior de cada plaqueta es plana y está formada por dióxido de silicio tetraédrico, el cual es químicamente inerte y presenta carácter no polar. Esta disposición estructural exterior trae como consecuencia, una muy alta inercia química del talco, lo que acentúa entre otras cosas, la estabilidad del mismo tanto en medio ácido como básico.
Por otra parte, la no polaridad del dióxido de silicio hace que las uniones puente de hidrógeno y dipolo-dipolo sean nulas, aumentando de manera notable la hidrofobicidad del talco. Los compuestos iónicos y las moléculas polares no son atraídas por la superficie del talco. Por el contrario, el carácter organofílico del mineral, posibilita la formación de uniones débiles con algunas resinas.
Aplicación en Pintura
Debido a la naturaleza hidrofóbica, a su inercia química y a su estructura laminar, los talcos forman una barrera efectiva limitando la penetración en la película seca de pintura del agua y otros agentes agresivos. Mediante una adecuada orientación de las partículas de talco, se aumenta la resistencia a la corrosión y la durabilidad de la pintura.
Los Talcos de Ingeniería de Imerys actúan como pigmentos minerales anticorrosivos para aplicaciones de mayor exigencia tales como revestimientos industriales y marinos. Luzenac HAR T 84 aumenta significativamente la resistencia a la corrosión cuando se incorpora a formulaciones de pinturas industriales. La línea de talcos Vertal es ideal para aplicaciones en fondos base agua.
La formación de plaquetas altamente laminares con un área específica muy elevada facilita la formación de espacios llenos de aire aumentando la opacidad de la película. Además, las plaquetas actúan como extendedor de titanio a través de un mejor espaciado, lo que optimiza la eficiencia del mismo.
El talco ultrafino micronizado Jetfine 1 otorga una excelente opacidad sin disminuir el brillo en pinturas decorativas de bajo y medio PVC. La línea de talcos Vertal mejora la opacidad y la resistencia al manchado en fondos arquitectónicos.
La interacción que se produce entre las partículas laminares del talco con los diferentes componentes de la pintura aumenta la resistencia a las tensiones que se generan al contraerse la película durante el proceso de secado. Esta acción previene el agrietamiento mejorando la apariencia y durabilidad de las pinturas.
La línea de talcos Vertal se recomienda con esta finalidad en pinturas arquitectónicas.
Esta interacción también produce un efecto reológico notable. Se producen uniones débiles entre el talco y los componentes de la pintura lo que aumenta la viscosidad a baja velocidad de corte. Cuando el corte es aplicado, estas uniones se rompen rápidamente lo que mejora la viscosidad facilitando la aplicación de la pintura. Además de este efecto, la característica laminar de las partículas disminuye el asentamiento de la pintura en el recipiente.
Para está aplicación se recomienda el uso del talco micronizado Mistron Monomix.
Seleccionando un talco con una distribución adecuada de tamaño de partícula, se pueden obtener acabados mate o semimate, ya sea en barnices o pinturas de alto y bajo PVC.
Los talcos gruesos Silverline 202 y Sierralite 252HS son ideales como agentes mateantes en pinturas decorativas de alto PVC. Los productos micronizados tales como Artic Mist y Mistron Monomix son excelentes agentes mateantes para pinturas industriales alquídicas.
Aplicaciones y productos recomendados para plásticos
La estructura laminar del talco crea una barrera para la transmisión de aire o líquidos en compuestos de diferentes plásticos. De manera general, podemos señalar que mientras más laminar sea la partícula, más efectiva será la acción de barrera del talco.
El talco es una carga reforzante ideal para compuestos de PP y TPO en aplicaciones donde se requiere mayor rigidez y un mejor control dimensional en un rango determinado de temperaturas.
En aquellas aplicaciones donde la rigidez es un factor determinante, se recomienda el uso de Luzenac HAR.
Las características laminares del talco provocan una orientación óptima de las partículas durante los procesos de inyección y moldeado, mejorando las propiedades mecánicas tales como resistencia al impacto y al calor, garantizando una adecuada estabilidad dimensional y un muy bajo coeficiente de expansión térmica.
Se recomienda particularmente el talco ultrafino Jetfine para aplicaciones donde la resistencia al impacto es un factor crítico.
La neutralidad eléctrica y la hidrofobicidad que presentan las partículas de talco, junto con la baja adsorción de agua y la ausencia de impurezas iónicas, hacen del talco un aislante ideal en la fabricación de cables.
Los talcos han sido utilizados en formulaciones de retardantes de llamas halogenados, no halogenados e intumescentes. También pueden ser utilizados para reemplazar parcialmente hidróxido de magnesio y aluminio trihidratado reduciendo los costos sin afectar las propiedades de retardante de llama.
Se recomienda el uso de la línea de talcos Luzenac HAR para maximizar el desempeño como retardante de llama debido a su adecuada relación entre espesor de partícula y diámetro esférico equivalente.
Los talcos actúan como agentes nucleantes muy efectivos para polímeros semicristalinos, tales como PP, biopolímeros, Poliamidas, Poliester, POM y PBT, donde aumentan la temperatura y velocidad de cristalización. En el caso específico del PP, debido a la gran afinidad con los talcos, también se optimiza la rigidez y la resistencia al calor y al impacto.
Para la nucleación de PP, se recomienda la línea de productos Jetfine, los que pueden ser adicionados hasta en un 2 % sin afectar la resistencia al impacto.
La incorporación de talco con una adecuada distribución de tamaño de partícula en la fabricación de película de PE y otros plásticos, provee un óptimo balance entre propiedades mecánicas y ópticas, baja absorción de aditivos y muy buen comportamiento como agente antibloqueo.
Los talcos finos son productos ideales para actuar como agente antibloqueo en poliolefinas (LDPE/LLDPE) y se recomiendan los grados Mistron AB, Mistron NT y Mistron 400 C.
Los talcos también se utilizan en los procesos de expansión y espumado de polímeros con el objetivo de controlar el tamaño de las celdas. La incorporación de talco optimiza el crecimiento y la distribución uniforme de las celdas, lo que es esencial para obtener espumados de alta calidad, disminuir la densidad aparente e incrementar la rigidez del producto expandido.
Para la aplicación en espumados típicos de plásticos en general, se recomienda el uso de talcos con un top cut de 20 micras y muy bajos niveles de carga (1 a 2 %). En el caso de espumados finos y uniformes, se recomienda el uso de talcos más finos incluida la línea de talcos submicronicos Jetfine.
Aplicaciones y productos recomendados para Cauchos
Los talcos son utilizados como carga reforzante en numerosas aplicaciones de caucho. Debido al carácter organofílico de las partículas, existe una marcada afinidad con los elastómeros lo que contribuye a la cohesión entre ellos. De este modo, se produce una mejora en la resistencia a la tracción, módulo de elongación y la resistencia al desgarro de los productos finales.
El talco microcristalino Mistron Vapor es altamente recomendado para aplicaciones en caucho.
Las características laminares y resbalosa de las partículas permiten que los talcos actúen como lubricantes externos muy efectivos. Talcos gruesos y muy laminares en polvo son ideales para prevenir la adhesión de caucho no vulcanizado en el desmoldeo de neumáticos y en la fabricación de diferentes artículos de caucho.
Para esta aplicación, se recomiendan los talcos Vertal 92 y Silverline 002.
Las partículas laminares del talco crean una barrera impermeable que reduce la penetración de aire y líquidos en los compuestos de cauchos. Mientras más laminar sea el talco, mayor efecto barrera se produce.
El talco Mistron HAR es recomendado para mejorar el efecto barrera en el revestimiento interior de neumáticos, mientras que para la aplicación en tapones, juntas y membranas de cauchos, se recomienda utilizar Mistron CB.
Por otra parte, las características laminares del talco favorecen el deslizamiento tanto entre las plaquetas y las superficies sólidos como entre las plaquetas. De este modo, el talco actúa como lubricante interno y externo. De este modo, se mejora procesabilidad de los compuestos manteniendo las propiedades mecánicas y disminuyendo los costos de fabricación.
Se obtienen importantes mejoras de proceso reemplazando una parte de negro de humo por el talco Mistron Vapor.
Aplicaciones y productos recomendados para alimentos
Las características hidrofóbicas, organofílicas y laminares hacen del talco un excelente agente antiaglomerante para aquellos productos con tendencia a aglutinarse. Las láminas lisas y planas del talco cubren las partículas de los alimentos ayudando a que éstas fluyan libremente. Por otra parte, al recubrir las partículas de los alimentos y debido al carácter hidrofóbico del talco, se crea una barrera que no permite la evaporación del agua, manteniendo la humedad encapsulada dentro del alimento. Este efecto contribuye a disminuir el apelmazamiento de los productos facilitando su deslizamiento. Esta acción se percibe de manera notoria en alimentos secos, incluido el azúcar y en la sal.
Debido a su naturaleza morfológica, la adición de talcos produce un revestimiento muy eficaz que actúa como agente superficial mejorando la textura y la sensación al momento de ingerir alimentos tales como goma de mascar, dulces, caramelos, etc.
Por tratarse de un producto blando, seguro y organifílico, el talco se utiliza como carga y como portador en suplementos alimenticios tales como vitaminas en pastillas.
En la fabricación de goma de mascar, el talco es una carga ideal en la fabricación de goma base, especialmente para producto destinado a sabores frutales ácidos.
Debido a la alta compatibilidad con las resinas de la goma base, el talco de muy alta pureza Glacier 400 FCC es altamente recomendado como carga en goma de mascar, obteniéndose excelentes propiedades reológicas y una muy buena sensación en la boca al momento de su consumo.
En la producción de aceite de oliva, por su naturaleza oleofílica, el talco atrae y absorbe los emulsionantes que se encuentran en la aceituna, permitiendo una mayor extracción de aceite disminuyendo los niveles de emulsionantes en las aguas residuales. Debido a su inercia química, la adición del talco no afecta las propiedades químicas de la pasta de aceitunas ni el color y sabor del producto final.
Para esta aplicación se recomienda el uso de Talcoliva obteniéndose un importante aumento de la cantidad de aceite extraído.