No que diz respeito aos fabricantes de corantes dispersos, com dados laboratoriais que comparam Jiefa Dispersantes de lignossulfonato de sódio da série ES com naftaleno (NNO), MF e 85A.
Conclusões • O alcatrão é o subproduto hidrofóbico da síntese presente em todos os resíduos de tingimento de corantes dispersos (P/C). Não pode ser removido por lavagem e, à temperatura de tingimento HTHP, separa-se sob a forma de óleo livre, o que provoca manchas de corante, borrões e manchas de alcatrão, sendo que estas últimas são mais graves no tingimento em pacotes e no tingimento em viga de urdidura. • Três testes revelam a presença de alcatrão antes mesmo da fábrica de tingimento o fazer: dispersibilidade a 71 °C, dispersibilidade a altas temperaturas a 130 °C e um ensaio de tingimento de embalagens em laboratório. Muitos fabricantes que utilizam naftaleno (NNO) não realizam estes ensaios. • O naftaleno (NNO) tritura-se bem e mancha pouco, mas não passa no teste dos 130 °C (E/1), tem uma estabilidade térmica inferior a 110 °C e contém cerca de 20 sal %. O problema do alcatrão não está resolvido; é encaminhado para a tinturaria. • Os lignossulfonatos da série Jiefa ES retêm o alcatrão no interior das micelas do dispersante até aos 130 °C, a um preço comparável ao do naftaleno (NNO). Num bolo de prensagem contendo alcatrão, a pressão de tingimento em pacote manteve-se em 0,23 bar com o ES-7, contra mais de 1,0 bar com o 85A, resíduos de corante de grau 4–5 em comparação com 1–2. |
O que é o tar e para que serve
A diazotização, a acoplagem, a condensação e o pós-tratamento geram subprodutos para além do corante pretendido: intermediários que não reagiram, isómeros, produtos de condensação resinosos e produtos de oxidação. Os químicos especializados em corantes chamam a essa mistura «alcatrão». É hidrofóbico, amorfo e pegajoso, e deposita-se na superfície dos cristais de corante no bolo de prensagem. A quantidade que um bolo transporta depende do corante e da via de síntese (o Disperse Blue 79, do tipo cloro, é um transportador pesado bem conhecido), dos intermediários e do lote. A lavagem com água não remove a resina hidrofóbica e a recristalização é demasiado dispendiosa para corantes de grande consumo, pelo que o alcatrão passa diretamente para a moagem, a secagem por pulverização e o banho de tingimento.
Na unidade de produção de corantes, isto traduz-se numa moagem mais demorada e menos previsível, na presença de alcatrão a flutuar na pasta, na acumulação de resíduos nas paredes da torre de secagem por pulverização e em corantes acabados que cumprem os requisitos de libertação, mas que se tornam granulados, espessam ou se separam após o armazenamento a quente.
Na tinturaria, à medida que o banho aquece até aos 130 °C, o alcatrão separa-se das partículas de corante sob a forma de óleo livre. As gotículas atuam como cola, reunindo partículas de corante e oligómeros de poliéster numa massa pegajosa que se deposita no tecido sob a forma de manchas e salpicos de corante, ou no interior de um rolo de fio sob a forma de manchas de alcatrão e de uma diferença de tonalidade entre o interior e o exterior; o processo de limpeza por redução tem pouco efeito sobre isso. O tingimento em pacotes e o tingimento em viga de urdidura são os mais afetados, porque o fio torcido funciona como um filtro de profundidade com uma baixa relação de líquido. Os tons escuros, os corantes sensíveis, como o azul turquesa disperso, o magenta e o violeta disperso, as microfibras e os tecidos elásticos de poliéster e spandex aumentam ainda mais o risco.
Como detectar o alcatrão antes que a tinturaria o detete
Dispersibilidade a 71 °C (AATCC 146). Um bolo com uma elevada concentração de alcatrão já falha nesta fase, deixando resíduos no papel de filtro à medida que o banho aquece. Muitas partículas de corante formam-se a cerca de 70 °C, e não a 130 °C.
Dispersibilidade a altas temperaturas, a 130 °C (GB/T 5541). Uma quantidade moderada de alcatrão aparece aqui sob a forma de resíduo, muitas vezes como um anel escuro e manchado, em vez de partículas isoladas.
Tingimento em lote em laboratório com registo da pressão. O ensaio mais sensível e mais realista: a fibra de poliéster colocada num tubo perfurado é tingida a 2,5–3 %, com o banho a ser bombeado através do tubo, enquanto se regista a pressão diferencial. Uma camada que passe nos dois ensaios com papel de filtro pode ainda assim fazer com que a pressão ultrapasse 1 bar.
A dificuldade em muitos mercados não reside no facto de estes testes não revelarem a presença de alcatrão, mas sim no facto de não serem realizados. Enquanto os corantes acabados são selecionados apenas com base na intensidade da cor e no tamanho das partículas, o alcatrão passa despercebido na fábrica de corantes.
Por que razão o naftaleno (NNO) parece funcionar e o que esconde
A função clássica de um dispersante consiste na estabilização eletrostática e estérica dos cristais de corante. O alcatrão não é um cristal. Para isso, é necessária uma segunda função: a solubilização e emulsificação do alcatrão em micelas dispersantes que se mantenham intactas a 130 °C, o que requer o equilíbrio adequado entre hidrofóbico e hidrofílico, estabilidade térmica que resista ao processo de tingimento HTHP e baixo teor de sal.
O naftaleno (NNO), um produto de condensação entre sulfonato de naftaleno e formaldeído, é o dispersante mais utilizado em muitos mercados, e os fabricantes que o utilizam ficam, geralmente, satisfeitos: é fácil de moer, tem uma cor clara, mancha muito pouco o poliéster e é barato. A satisfação advém daquilo que não está a ser medido. O naftaleno (NNO) tem uma estabilidade térmica inferior a 110 °C e contém aproximadamente 20 % de sal total, na sua maioria sulfato de sódio; as suas moléculas pequenas e rígidas proporcionam pouca proteção estérica, têm pouca capacidade para solubilizar o alcatrão e desorvem à temperatura de tingimento HTHP. No nosso laboratório, duas amostras comerciais, ambas classificadas como E/1, apresentaram forte agregação no teste a 130 °C, um resultado insatisfatório para o tingimento HTHP. Muitos fabricantes nunca realizaram este teste.
Nos casos em que grande parte do poliéster é tingido sob a forma de tecido aberto e leve, como o tecido utilizado nos saris, as manchas e as marcas de alcatrão são muito menos visíveis do que num tecido de malha densa ou num novelo de fio. A tinta fica bem porque o tecido permite isso. Assim que esse mesmo corante é utilizado no tingimento em pacotes, no tingimento na viga de urdidura, em tons escuros em tecidos densos ou em encomendas para exportação, surgem as manchas e a tinturaria arca com os custos. O fabricante de corantes não resolveu o problema do alcatrão; transferiu-o para a fase a jusante. O MF, o análogo do metilnaftaleno, e os lignossulfonatos de uso geral, como o 85A, apresentam melhor desempenho em termos de estabilidade térmica e resistência aos sais, mas, nas condições de embalagem, também libertam alcatrão.
Indicador | Naftaleno (NNO), duas amostras comerciais | MF | Série Jiefa ES (ES-7) |
Química | Condensado de sulfonato de naftaleno e formaldeído | Condensado de sulfonato de metilnaftaleno e formaldeído | Lignossulfonato de sódio proveniente de madeira macia natural, ultrafiltrado |
Teor total de sal | 20.61 % / 20.34 % | 4.89 % | 1.86 % |
Estabilidade térmica | < 110 °C | 130 °C | 155–160 °C |
Dispersibilidade a altas temperaturas (130 °C) | E/1, agregação intensa | 23 s | Papel de filtro limpo, 20–24 s |
Dispersibilidade a 71 °C | A/3 (classe AATCC / grau de resíduos) | 12 s | 12 s |
Redutibilidade | 0.15 % / 0.14 % | 3.02 % | 1.95 % |
Coloração de poliéster apenas com dispersante, ΔE (CIE) em comparação com a amostra em branco não corada | 0.15 / 1.41 | 6.35 | 9,8–9,9 |
Tabela 1. Indicadores de rotina medidos no laboratório de aplicação da Jiefa ao abrigo do mesmo protocolo (HG/T 3507, HG/T 3399, GB/T 5541-2017); a dispersibilidade é apresentada como tempo de filtração ou como classe AATCC 146 e grau de resíduo, dependendo da série de ensaios. Os produtos à base de naftaleno mancham menos; nenhum dos outros indicadores apoia o tingimento HTHP com corantes que contenham alcatrão.
Como os dispersantes de lignossulfonato de sódio da série ES controlam o alcatrão
A série ES é constituída por lignossulfonatos de sódio produzidos a partir de lignina natural de madeira de folhosas e purificados por ultrafiltração. O seu grau de sulfonação, a distribuição do peso molecular e a relação hidrofóbica/hidrofílica são definidos de forma a que o dispersante se adsorva ao cristal do corante e, ao mesmo tempo, forme micelas que solubilizem e emulsionem o alcatrão. O alcatrão solto não se separa; permanece envolvido na micela e sai da máquina pelo escoamento. A estabilidade térmica de 150–160 °C mantém essa proteção intacta durante o processo de tingimento HTHP, a secagem por pulverização e o transporte em contentores a quente; o baixo teor de sulfatos e a baixa redutibilidade protegem os corantes sensíveis no interior fechado e com falta de oxigénio de uma embalagem.
No caso de um fabricante de naftaleno (NNO), esta mudança representa um avanço em termos de qualidade, e não em termos de custos: A série ES tem um preço na mesma gama, substitui o naftaleno (NNO) numa dosagem semelhante no mesmo processo de moagem e faz com que o corante acabado passe de um resultado «reprovado» para um resultado «aprovado» nos testes a 130 °C e de tingimento em embalagem. ES-7 é a configuração otimizada para bolos com elevado teor de alcatrão e tingimento de embalagens; os dados abaixo foram gerados com essa configuração.
Resultados laboratoriais relativos ao bolo de prensagem contendo alcatrão
Pasta: alta solidez à lavagem Azul GW:1, contendo alcatrão; proporção entre a pasta e o dispersante de 1:0,5; ambos os dispersantes moídos até um D90 < 1 µm em condições idênticas; tingimento em lote de laboratório a 2,5 % owf, com a pressão diferencial registada ao longo de todo o processo.
Teste | ES-7 | 85A |
Tempo de fresagem até D90 < 1 µm | 160 min | 170 min |
Estabilidade térmica (HG/T 3507) | 160 °C | 155 °C |
Dispersibilidade a 130 °C, resíduo / tempo de filtração (GB/T 5541) | 1,91 / 24 s | 3,41 / 30 s |
Tingimento em pacotes, pressão diferencial máxima | 0,23 bar, sem pico | > 1,0 bar a 112,6 °C |
Tingimento em pacotes, grau de resíduo de corante | 4–5 | 1–2, precipitação intensa |
Coloração de poliéster apenas com dispersante, ΔE (CIE) em comparação com a amostra em branco não corada | 9.88 | 11.95 |
Tabela 2. ES-7 versus 85A num bolo de prensagem Blue GW:1 contendo alcatrão.
Figura 1. Tingimento em embalagem a 2,5 %. Ambos os produtos atingiram o mesmo tamanho de partícula; a diferença só se verifica nas condições de embalagem. Com o 85A, a pressão aumentou a partir de cerca de 100 °C e as camadas internas ficaram escuras e oleosas; com o ES-7, a curva de pressão manteve-se estável e o tingimento em embalagem ficou uniforme.
Estabilidade de armazenamento a 70 °C (AATCC 146)
Disperse Blue 79, concentração 250 %, na proporção de 1:0,55 entre o produto em pastilha e o dispersante; a pasta moída foi armazenada a 70 °C, aproximadamente a temperatura de um contentor de transporte no verão.
Armazenamento a 70 °C | ES-7 | 85A |
Inicial | 13 s, A/4 | 13 s, A/4 |
96 h | 13 s, A/4 | 14 s, A/3 |
144 h | 13 s, A/3 | 13 s, A/1, agregação extensa |
Tabela 3. Resultados da norma AATCC 146 durante o armazenamento a quente de uma pasta de 250 % Disperse Blue 79.
Figura 2. Papéis de filtro AATCC 146, novos e após 144 horas a 70 °C.
Perguntas frequentes
Os meus corantes de naftaleno (NNO) não dão motivo a queixas. Porquê mudar? Porque A ausência de reclamações reflete, normalmente, os tecidos que os seus clientes tingem, e não a qualidade do corante. Realize o teste aos 130 °C e um teste de tingimento em embalagens com o seu tecido tingido; se o tecido não passar nos testes, todos os clientes que passarem para a fase de embalagem, bobinas, tecidos densos ou inspeção de exportação irão detetar o problema antes de si.
Em que contexto é que o naftaleno (NNO) ainda se enquadra? Como componente de mistura para tons claros e tingimento por almofada, onde a sua baixa intensidade de cor e baixo poder de coloração são vantajosos. Como principal dispersante para o tingimento HTHP com corantes que contêm alcatrão, apresenta deficiências em termos de estabilidade térmica, dispersibilidade a 130 °C e teor de sal.
Qualquer tipo de lignossulfonato de sódio serve? Não. A origem da lignina, a purificação, a sulfonação e a distribuição do peso molecular determinam se um lignossulfonato consegue reter o alcatrão a 130 °C; e, no mesmo bolo com elevado teor de alcatrão, as nossas próprias qualidades comportam-se de forma diferente, mesmo quando os seus indicadores de rotina parecem semelhantes: O ES-7 foi concebido para bolos com elevado teor de alcatrão e tingimento de embalagens; o ES-3 é a qualidade de uso geral para bolos padrão e tons claros. Teste o seu próprio bolo nas condições de embalagem e deixe que o resultado determine a classificação.
Experimente a série ES no seu próprio bolo de prensagem
O alcatrão resulta da síntese; o facto de se tornar um problema depende do dispersante. Envie-nos o tecido que considera mais difícil de padronizar ou o seu corante atual com acabamento em naftaleno (NNO). Iremos submetê-lo aos mesmos testes que o correspondente de grau ES: a 71 °C, a 130 °C, em tingimento em embalagem e a 70 °C em condições de armazenamento, e enviar-lhe-emos um relatório comparativo. Contacto: [contacto comercial / e-mail / WhatsApp a inserir]
