Alcatra nos corantes dispersos: por que surgem manchas de corante no tingimento de peças e como o dispersante adequado controla esse fenómeno

No que diz respeito aos fabricantes de corantes dispersos, com dados laboratoriais que comparam Jiefa Dispersantes de lignossulfonato de sódio da série ES com o naftaleno (NNO), o MF e o REAX 85A.

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 bobinas e o tingimento em viga de urdidura são os mais afetados, porque o fio enrolado funciona como um filtro de profundidade com uma relação de banho baixa. Tons escuros, corantes sensíveis, microfibras e tecidos elásticos de poliéster–elastano 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 condensado de sulfonato de naftaleno e formaldeído, é o dispersante padrão em muitos mercados, e os fabricantes que o utilizam estão geralmente satisfeitos: mói rapidamente, tem uma cor clara e mancha muito pouco o poliéster. 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 bobinas, 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 de metilnaftaleno, e os lignossulfonatos de uso geral como o REAX 85A comportam-se melhor em estabilidade térmica e tolerância ao sal, mas, nas condições de tingimento em bobinas, também libertam alcatrão.

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 livre não se separa; fica envolvido na micela e estavelmente disperso. Uma estabilidade térmica de 150–160 °C mantém essa proteção intacta durante o tingimento HTHP, a secagem por atomização e o transporte em contentores a temperaturas elevadas.

No caso de um fabricante de naftaleno (NNO), a mudança é um passo em frente na qualidade, e com boa relação custo-benefício: a série ES substitui o naftaleno (NNO) com uma dosagem semelhante, no mesmo processo de moagem, e faz o corante acabado passar de reprovado a aprovado nos ensaios a 130 °C e de tingimento em bobinas. 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

Bolo: bolo de prensa azul de elevada solidez à lavagem, com alcatrão; relação bolo/dispersante 1:0.5; ambos os dispersantes moídos até D90 < 1 µm em condições idênticas; tingimento laboratorial em bobinas a 2,5 % owf, com registo contínuo da pressão diferencial.

Tabela 2. ES-7 versus REAX 85A num bolo de prensa azul de elevada solidez à lavagem com alcatrão.

Figura 1. Tingimento em bobinas a 2,5 %. Ambos os produtos atingiram a mesma granulometria; a diferença só surge nas condições de tingimento em bobinas. Com o REAX 85A, a pressão subiu a partir de cerca de 100 °C e as camadas interiores saíram escuras e oleosas; com o ES-7, a curva de pressão manteve-se estável e a bobina tingiu de forma 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.

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 bobinas 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 lenhina, a purificação, a sulfonação e a distribuição de massas moleculares determinam se um lignossulfonato consegue reter o alcatrão a 130 °C, e, no mesmo bolo com elevado teor de alcatrão, os nossos próprios graus 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 para o tingimento em bobinas; o ES-3 é o grau económico que substitui os dispersantes à base de naftaleno, dispersando também o alcatrão e os oligómeros; mancha o poliéster ligeiramente mais do que os dispersantes de naftaleno, pelo que os tons vivos e claros devem ser validados primeiro. 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: info@jflignin.com · WhatsApp +86 130 6553 5658

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