Para os fabricantes de corantes dispersos que utilizam naftaleno (NNO), com dados laboratoriais sobre Jiefa Dispersante de lignossulfonato de sódio ES-3 em comparação com dispersantes do tipo naftaleno.
Conclusões
- Os oligómeros provêm do poliéster, não do corante. Cerca de 1–3 % da fibra é constituída por oligómeros, na sua maioria trímeros cíclicos. Estes são libertados para o banho a 130 °C e formam cristais à medida que o banho arrefece. É a fibra que determina a quantidade presente.
- Mas o oligómero no banho também faz com que as partículas de corante disperso se aglutinem à temperatura máxima.O facto de o corante resistir a este processo é determinado pelo dispersante presente no corante, e não pela fábrica de tingimento.
- O naftaleno (NNO) apresenta uma estabilidade térmica inferior a 110 °C e não cumpre os requisitos do teste de dispersibilidade a 130 °C (E/1). À temperatura máxima, o corante já se encontra desprotegido, mesmo antes da chegada do oligómero. Um corante disperso em naftaleno deixa toda a questão dos oligómeros a cargo da fábrica de tingimento.
O Jiefa ES-3 custa aproximadamente o mesmo que o naftaleno (NNO), ou um pouco mais, e mantém o corante estável até aos 130 °C com poliéster na banheira: pressão de tingimento em pacote de 0,25 bar e grau de resíduo 4–5, em comparação com mais de 1,0 bar e grau 1–2 no caso de um dispersante do tipo naftaleno.
O que são os oligómeros e qual é a sua função
O poliéster contém 1–3 % de cadeias poliméricas curtas que sobraram da polimerização, na sua maioria trímeros cíclicos. À temperatura ambiente, estas permanecem no interior da fibra. A 130 °C, o polímero abre-se, o oligómero desloca-se para a superfície da fibra e parte dele passa para o banho. Como se dissolve muito mal na água, surge sob a forma de partículas finas assim que o banho fica saturado e forma cristais à medida que o banho arrefece. Cada lote de poliéster introduz o seu próprio oligómero no banho de tingimento; As microfibras, o poliéster tingível com corantes catiónicos e as exposições prolongadas a 130 °C proporcionam ainda mais benefícios.
A parte visível do problema é bem conhecida por todas as fábricas de tingimento: um pó branco no tecido e no fio que confere aos tons escuros um aspecto esbranquiçado e baço, um toque áspero, bem como incrustações nas paredes dos tanques, bicos, filtros e permutadores de calor, o que implica uma limpeza mais frequente das máquinas de tingimento. As máquinas de tingimento em pacotes, de tingimento em viga de urdidura e de tingimento por fluxo de ar são as mais afetadas, uma vez que as camadas de fio e uma baixa relação de líquido de tingimento concentram os depósitos.
Este artigo trata precisamente dessa metade invisível. As partículas de oligómeros num banho quente são hidrofóbicas e as partículas de corante aderem a elas e entre si. Estas partículas de corante e o alcatrão solto são reunidos numa massa pegajosa, o que acelera a agregação de corantes sensíveis, como o azul turquesa disperso, o magenta e o violeta disperso. O resultado são manchas de corante, marcas de corante e manchas de alcatrão que se assemelham exatamente a um defeito de qualidade do corante. A tinturaria atribui a culpa ao corante; o fabricante do corante, cujo teste de filtragem a 130 °C não revelou qualquer problema, atribui a culpa à fibra.
Por que razão os exames de rotina não o revelam?
O ensaio de dispersibilidade a alta temperatura a 130 °C (GB/T 5541) e o ensaio a 71 °C (AATCC 146) são realizados em água limpa, sem fibras nem oligómeros. Um corante pode passar nos dois ensaios e, mesmo assim, falhar num banho cheio de poliéster. A resistência aos oligómeros só pode ser observada num teste que contenha fibra. O método mais prático é o tingimento em pacote em laboratório com registo da pressão diferencial: o poliéster colocado num tubo perfurado liberta o seu próprio oligómero a 130 °C e, se o corante se agregar, a pressão no pacote aumenta. Uma curva de pressão plana significa que o dispersante manteve o corante estável, mesmo com a presença do oligómero.
Dois tipos de fabricantes de corantes, duas experiências diferentes
Os fabricantes de corantes que utilizam lignossulfonatos de qualidade raramente ouvem falar de manchas relacionadas com oligómeros. Um lignossulfonato com elevada estabilidade térmica permanece na partícula de corante durante a fase de manutenção a 130 °C, mantém a sua estabilização eletrostática e estérica ativa enquanto o oligómero entra no banho e mantém as partículas de oligómero em suspensão, de modo a que uma maior quantidade delas seja eliminada com a drenagem. Pagaram mais pelo dispersante e, com ele, vieram as medidas de controlo dos oligómeros.
Os fabricantes de corantes que utilizam naftaleno (NNO) ouvem falar disso constantemente, normalmente sem se aperceberem. O naftaleno (NNO) é barato, processa-se rapidamente e mancha pouco, mas a sua estabilidade térmica é inferior a 110 °C e contém cerca de 20 % de sal. No nosso laboratório, duas amostras comerciais, ambas classificadas como E/1, apresentaram forte agregação no ensaio a 130 °C, em água pura; a presença de oligómeros só agrava a situação. A tinturaria faz então o que pode: drenagem a quente a 120–130 °C, tingimento alcalino a um pH de 9–9,5 com corantes estáveis em meio alcalino, clarificação por redução a quente e auxiliares de dispersão de oligómeros. Todos estes removem o oligómero que já se libertou. Nenhum deles consegue impedir que o corante se agregue durante a manutenção a 130 °C, porque isso depende do dispersante presente no corante. O utilizador de naftaleno não conseguiu evitar o problema dos oligómeros. Acabou por o transmitir. Em tecidos abertos e leves, como o tecido dos saris, as manchas e imperfeições passam facilmente despercebidas; já em embalagens, malhas densas, tons escuros e encomendas para exportação, isso não acontece.
ES-3: um lignossulfonato cujo preço é comparado ao do naftaleno
ES-3 É a variedade de uso geral da série Jiefa ES de dispersantes de lignossulfonato de sódio, produzida a partir de lignina natural de madeira de folhosas e purificada por ultrafiltração. Custa aproximadamente o mesmo que o naftaleno (NNO), ou ligeiramente mais nos casos em que se adquire naftaleno a preços muito baixos, é utilizado numa dosagem semelhante e integra-se no mesmo processo de moagem com areia. O que o utilizador de naftaleno ganha é a propriedade que se destaca a 130 °C: estabilidade térmica de 150 °C e um teor de sal de cerca de 1 %. O dispersante permanece no corante quando o oligómero entra na cuba; o corante não se agrega e uma maior quantidade do oligómero é eliminada pelo escoamento, em vez de ficar nos artigos e na máquina.
Um limite sincero: O ES-3 mancha o poliéster mais do que o naftaleno (ΔE cerca de 7, contra 0,2–1,4 para o naftaleno (NNO), medido apenas com o dispersante em poliéster branco). No caso do azul-marinho, do preto e de outros tons escuros, isto não tem importância. No caso de tons claros e brilhantes, deve verificar-se o comportamento com o corante específico, o que fazemos em conjunto com o cliente antes de qualquer alteração.
Resultados laboratoriais: ES-3 versus dispersantes do tipo naftaleno
Indicador | Naftaleno (NNO), duas amostras comerciais | MF (tipo naftaleno) | Jiefa ES-3 |
Química | Condensado de sulfonato de naftaleno e formaldeído | Condensado de sulfonato de metilnaftaleno e formaldeído | Lignossulfonato de sódio, de madeira de coníferas, ultrafiltrado |
Estabilidade térmica | < 110 °C | 130 °C | 150 °C |
Dispersibilidade a altas temperaturas (130 °C) | E/1, agregação intensa | 23 s | 19 s |
Dispersibilidade a 71 °C | A/3 (classe AATCC / grau de resíduos) | 12 s | 12 s |
Teor total de sal | 20.61 % / 20.34 % | 4.89 % | 1.16 % |
Redutibilidade | 0.15 % / 0.14 % | 3.02 % | 1.98 % |
Coloração de poliéster apenas com dispersante, ΔE (CIE) em comparação com a amostra em branco não corada | 0.15 / 1.41 | 6.35 | 7.0 |
Tabela 1. Indicadores de rotina medidos no laboratório de aplicação da Jiefa, de acordo com o mesmo protocolo (HG/T 3507, HG/T 3399, GB/T 5541-2017); a dispersibilidade é indicada como tempo de filtração ou como classe AATCC 146 e grau de resíduo, dependendo da série de ensaios.
Tingimento em massa com poliéster em banho: ES-3 versus MF
Bolo: Disperse Blue 79, tipo cloro; proporção entre o bolo e o dispersante de 1:0,6; ambos os dispersantes moídos até D90 < 1 µm em condições idênticas; tingimento em lote de laboratório a 3,0 % owf, com a pressão diferencial registada ao longo de todo o processo. O poliéster contido no pacote liberta o seu próprio oligómero durante o processo, pelo que este é o ensaio de bancada mais próximo de um banho de tingimento de produção.
Teste | ES-3 | MF (tipo naftaleno) |
Estabilidade térmica (HG/T 3507) | 150 °C | 130 °C |
Dispersibilidade a 130 °C, tempo de filtração (GB/T 5541) | 19 s | 23 s |
Tingimento em pacotes, pressão diferencial máxima | 0,25 bar, pico ligeiro | > 1,0 bar a 97,7 °C, processo interrompido |
Tingimento em pacotes, grau de resíduo de corante | 4–5 | 1–2, precipitação intensa |
Tabela 2. ES-3 versus MF numa torta de prensagem de Disperse Blue 79 do tipo cloro.
Figura 1. Tingimento do pacote a 3,0 %. Com o dispersante do tipo naftaleno, a pressão ultrapassou 1 bar antes dos 100 °C e o pacote saiu cinzento e manchado; com o ES-3, a pressão manteve-se estável durante a permanência a 130 °C e o pacote tingiu-se uniformemente. O mesmo bolo, a mesma moagem, a mesma máquina.
Perguntas frequentes
O oligómero provém do poliéster. De que forma pode um dispersante de corantes ajudar? Isso não altera a quantidade de oligómero que a fibra liberta. Determina apenas se o corante se agrega à sua volta. A fibra determina a quantidade de oligómero; o dispersante determina se a fibra arrasta o corante consigo.
A drenagem a quente e o tingimento alcalino não são suficientes? Removem o oligómero que já saiu do banho. Não fazem nada durante a fase de manutenção a 130 °C, que é quando o corante se agrega. As duas medidas abordam as duas metades diferentes do problema.
O ES-3 vai afetar os meus tons claros e pálidos? Possivelmente, porque mancha mais o poliéster do que o naftaleno. Os tons azul-marinho, preto e escuros não são afetados. No caso dos tons claros e brilhantes, fazemos uma comparação com o seu corante antes de mudar; muitos fabricantes mantêm o naftaleno em algumas formulações de cores brilhantes e mudam todas as outras para o ES-3.
Teste o ES-3 com o seu próprio corante
A fibra transporta o oligómero; o dispersante determina se este se torna um problema. Envie-nos uma amostra do tecido que atualmente produz com naftaleno (NNO). Iremos moê-la com ES-3 juntamente com o seu dispersante, realizar os testes de tingimento a 130 °C e de embalagem, verificar a coloração na sua tonalidade e enviar-lhe os resultados lado a lado.
