O processo de dispersão de pigmentos pode ser dividido em três etapas: umectação, dispersão/moagem e estabilização. Na etapa de umectação é importante se utilizar algum aditivo que seja capaz de reduzir a tensão superficial da água e permita que ela penetre nos poros dos pigmentos, facilitando assim a molhabilidade dos pigmentos a serem dispersos.
Já na etapa de dispersão/moagem os aglomerados de pigmentos são mecanicamente separados em partículas menores. Os tensoativos umectante e dispersante atuam de maneira sinérgica, de modo a assegurar que a umectação das partículas menores geradas ocorra mais rapidamente e que não se suceda a reaglomeração das partículas, diminuindo assim o tempo do processo e, consequentemente, a energia gasta.
A escolha adequada de um tensoativo umectante e dispersante reduz a interação entre as partículas de pigmentos, diminuindo a viscosidade do meio, permitindo uma maior incorporação do teor de pigmento e assegurando a estabilização das partículas dispersas ao longo do tempo. Como a cor dos pigmentos ocorre pela absorção e espalhamento da luz em sua superfície, o tamanho das partículas de pigmentos, além da quantidade carregada, interfere diretamente na cor produzida.
Tanto os umectantes quanto os dispersantes devem ser compatíveis com o meio e com a resina para evitar defeitos, atender demandas regulatórias e de segurança, além de apresentar baixa espuma e serem eficazes em baixas dosagens.
O PROCESSO DE UMECTAÇÃO
A umectação de pigmentos em sistemas base água é um fenômeno desafiador, principalmente por conta da alta tensão superficial da água, em comparação a outros meios. Essa grande diferença energética na interface pigmento/água, dificulta a molhabilidade dos agregados e aglomerados de partículas e sua incorporação na carga de moagem. O tensoativo umectante atua reduzindo a tensão superficial da água e, consequentemente, reduzindo a diferença energética na interface pigmento/água, favorecendo assim a penetração da água nos aglomerados de partículas de pigmentos e facilitando o processo de dispersão.
Para cada carga e pigmento, existe a necessidade de utilização de tensoativo com HLB específico, que vai agir de forma a maximizar suas propriedades na tinta final. Quanto maior a concentração de pigmentos e cargas na tinta final, mais importante é a utilização de umectantes e dispersantes.
O PROCESSO DE DISPERSÃO E MOAGEM
A quebra dos aglomerados e agregados em partículas menores ocorre de forma mecânica, durante a moagem. No decorrer desse processo, a viscosidade do sistema tende a aumentar devido à formação de novas superfícies de alta energia, que tendem a se unir e flocular. Com a presença dos agentes dispersantes no meio, esse processo é facilitado consideravelmente porque os aditivos também adsorvem nas superfícies recém-formadas, minimizando a interação entre as partículas e garantindo uma viscosidade constante do concentrado de cargas durante todo o processo.
Os tensoativos umectantes e dispersantes têm papel fundamental no processo de dispersão. A seleção combinada de um agente umectante e agente dispersante adequado nesta etapa é fundamental para maximizar a eficiência do processo em relação ao tempo e energia necessários, obter um tamanho de partícula de pigmento otimizado e permitir que maiores teores de pigmentos sejam incorporados, de modo a garantir o máximo desenvolvimento de cor na tinta. A escolha dos aditivos adequados bem como as dosagens a serem utilizadas dependerá dos tipos de pigmentos, cargas e respectivas quantidades a serem dispersas, além de fatores como compatibilidade com o meio e a resina.
O PROCESSO DE ESTABILIZAÇÃO
Os agentes dispersantes são fundamentais para a manutenção das propriedades da dispersão ao longo do tempo, evitando a reaglomeração das partículas de pigmento. A estrutura química do aditivo dispersante determinará o mecanismo de estabilização das partículas de pigmento: repulsão eletrostática, estérica ou eletroestérica. A escolha adequada do dispersante bem como a dosagem a ser utilizada é fundamental para evitar problemas como a sedimentação e floculação de pigmentos, alterações de viscosidade e variações no desenvolvimento de cor ao longo do tempo.
O PAPEL DOS TENSOATIVOS NO PROCESSO DE POLIMERIZAÇÃO EM EMULSÃO
Para a obtenção de látex sintético, componente principal de tintas e adesivos base água, o principal processo utilizado é o de polimerização em emulsão. Nele, monômeros (acrílicos, metacrílicos, vinílicos etc.) são polimerizados em meio aquoso usando iniciadores radicalares, onde tensoativos são necessários para a estabilização do sistema durante a polimerização, e das partículas de polímero dispersas formadas.
Artigo escrito por Alann Bragatto, Pesquisador da Oxiteno
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