O que são antiespumantes e por que são indispensáveis na produção de tintas?

Um fabricante de tintas recebeu um grande pedido de um esmalte industrial de acabamento base água e passou a formulação direto do pequeno dispersor de laboratório para o tanque de dispersão de alta rotação da fábrica. Na dispersão do primeiro lote, a espuma subiu até a boca do tanque, o operador teve de reduzir a rotação e o tempo de dispersão se estendeu; depois do envase, o nível nos baldes continuava baixando, e a amostragem de conteúdo líquido foi reprovada. No fim da completagem, a fábrica adicionou um antiespumante de silicone que tinha à mão, a espuma baixou e o pedido saiu no prazo. Dois meses depois vieram as reclamações: o acabamento aplicado a pistola estava cheio de furos de alfinete e crateras, quanto mais tempo o balde ficava em estoque, mais espuma fazia na aplicação a rolo, e o cliente exigiu a troca do lote inteiro. O antiespumante era do tipo errado, foi adicionado na etapa errada e, depois do armazenamento, ninguém voltou a testá-lo.

O que são antiespumantes e por que são indispensáveis na produção de tintas? O antiespumante é um aditivo que destrói e inibe a espuma: elimina as bolhas geradas na tinta durante a produção, o envase e a aplicação e evita furos de alfinete, crateras e perda de brilho. Ele precisa manter um grau adequado de incompatibilidade com o sistema, e o tipo, a etapa de adição e a dosagem devem ser definidos por testes.

Cada etapa da produção de tintas base água incorpora ar à tinta. A espuma é o problema mais comum na produção de tintas e também o mais fácil de subestimar. O vórtice criado pelo disco na dispersão de alta rotação, a turbulência e o impacto no bombeamento e no envase, e o rolo, o pincel e a pistola na aplicação levam ar para dentro da tinta; quando pigmentos e cargas são molhados, o ar preso entre as partículas também é deslocado e forma uma grande quantidade de bolhas finas. Os tensoativos são o que mantém as bolhas estáveis. As tintas base água contêm emulsificantes, umectantes dispersantes, espessantes e coalescentes, e muitos desses componentes têm atividade superficial e se organizam como uma película molecular na superfície da bolha. Quando a parede da bolha é esticada e afina, a tensão superficial local sobe, o líquido ao redor é puxado para repor a espessura e a parede se recompõe, e por isso a espuma consegue durar muito tempo. Quando o espessante aumenta a viscosidade, tanto a subida das bolhas quanto a drenagem da película líquida ficam mais lentas, e a espuma tem ainda mais dificuldade para desaparecer sozinha. Alguns niveladores de silicone modificados com poliéter também tendem a estabilizar espuma, como comentamos ao falar dos agentes niveladores. Macroespuma e microespuma causam problemas diferentes. As bolhas grandes que flutuam na superfície do líquido são chamadas de macroespuma e afetam principalmente a produção e o envase; as bolhas finas dispersas no interior da tinta são chamadas de microespuma, sobem muito devagar e ficam presas no filme úmido depois da aplicação. Depois de seca, a microespuma permanece no filme e é a principal fonte de furos de alfinete e perda de brilho.

As perdas causadas pela espuma vão da fábrica até o cliente. Na produção, a eficiência de dispersão cai e o envase perde precisão. Quando o tanque de dispersão está cheio de espuma, as bolhas amortecem o cisalhamento do disco, fica difícil atingir a finura, é preciso prolongar a dispersão e parte da capacidade do tanque é ocupada pela espuma. A tinta com ar tem densidade menor, então no envase por volume o conteúdo líquido fica abaixo do declarado e no envase por peso o balde tende a transbordar; quando a espuma se desfaz, o nível baixa e o cliente abre uma embalagem que não está cheia. Na aplicação e na formação do filme, surgem furos de alfinete, crateras e perda de proteção. Se as bolhas incorporadas na aplicação não escapam antes de o filme úmido secar, deixam furos de alfinete, depressões em forma de vulcão e uma superfície áspera; a microespuma presa no filme reduz o brilho e a nitidez de imagem. Nas tintas anticorrosivas, bolhas e furos encurtam o caminho da água, do oxigênio e dos agentes corrosivos até o substrato, e a vida útil da proteção diminui junto. Esses defeitos só aparecem depois da entrega, e o custo de retrabalho e reclamações é muito maior que o de tratar a espuma na etapa de produção.

A ação do antiespumante para romper as bolhas pode ser resumida em três passos: entrada, espalhamento e ruptura da película. Primeiro, gotas de baixa tensão superficial entram na parede da bolha. O antiespumante fica disperso na tinta na forma de gotas finas, com tensão superficial menor que a da tinta e imiscíveis com ela. Quando uma gota toca a parede da bolha, entra na película líquida e se espalha rapidamente, afasta a camada de moléculas tensoativas que antes estava estável e leva consigo o líquido da película; a parede afina naquele ponto, perde a capacidade de se autorreparar e acaba se rompendo. Muitos antiespumantes também contêm partículas de sílica hidrofóbica, que aceleram a ruptura formando pontes entre os dois lados da película líquida. Conforme a etapa em que atuam, os antiespumantes cumprem três funções: quebra de espuma, inibição de espuma e desaeração, que correspondem a destruir a espuma existente, impedir que a espuma se estabilize e expulsar a microespuma do interior da tinta. Sistemas base água dão mais atenção às duas primeiras, enquanto sistemas de alta viscosidade, sem solvente e de cura UV precisam mais de desaeração. Antes de escolher o produto, é preciso saber qual tipo de espuma se quer resolver.

Quanto maior o poder antiespumante, maior o risco de crateras. O antiespumante só funciona se mantiver certa incompatibilidade com o sistema, e quando essa incompatibilidade passa do ponto, ela gera defeitos no filme. Com compatibilidade boa demais, o antiespumante se dissolve na tinta e perde a capacidade de quebrar espuma; com compatibilidade ruim demais, as gotas ficam grandes e mal distribuídas, o filme apresenta crateras, olhos de peixe e névoa, e a aderência na repintura também é afetada. O centro da escolha é achar o ponto de equilíbrio entre eficiência antiespumante e aparência do filme. Os antiespumantes se dividem em três famílias: óleo mineral, silicone e polímeros. Os de óleo mineral têm custo baixo e poder antiespumante moderado, são muito usados em tintas imobiliárias base água foscas e semibrilho, e em sistemas de alto brilho tendem a causar perda de brilho. Os de silicone têm tensão superficial muito baixa, usam dosagens pequenas e agem rápido, mas quando o grau ou a dosagem estão errados são os que mais facilmente causam crateras e problemas na repintura, exatamente o que aconteceu com o fabricante de tintas do início. Os poliméricos incluem polímeros sem silicone, como copolímeros acrílicos e éteres vinílicos; afetam pouco a aparência e a repintabilidade, têm boa desaeração e são usados com frequência em esmaltes de alto brilho, vernizes e sistemas de várias demãos. Nossos antiespumantes Chemtech, a série 30xx e o 3100, cobrem polissiloxanos modificados e polímeros sem silicone como copolímeros acrílicos e éteres vinílicos, com teor ativo de 3% a 100%, e cada grau informa os sistemas indicados. Sistemas base água, base solvente e UV se comportam de forma diferente. Sistemas base água têm muitos tensoativos e grande capacidade de estabilizar espuma, por isso exigem um antiespumante de efeito duradouro. Sistemas base solvente por si só formam pouca espuma; os problemas vêm principalmente de formulações de alto teor de sólidos e da microespuma incorporada na pulverização, então a desaeração pesa mais. Sistemas de cura UV têm viscosidade alta e curam rápido, a microespuma quase não tem tempo de escapar, e eles precisam de produtos com alta eficiência de desaeração que não prejudiquem a cura. O mesmo grau, em outro sistema, pode ter um desempenho completamente diferente.

Adicionado na etapa errada ou sem atenção ao armazenamento, até um bom antiespumante deixa de funcionar. O ideal é separar a adição entre a moagem e a completagem. A prática comum é adicioná-lo em duas partes: uma na moagem, para controlar a espuma na dispersão de alta rotação, e o restante na completagem, disperso de forma homogênea sob agitação média ou baixa, para manter capacidade antiespumante durante o envase, o armazenamento e a aplicação. Na moagem o cisalhamento é forte e o antiespumante é facilmente superemulsionado, as gotas ficam finas demais e o efeito enfraquece; se a agitação na completagem é insuficiente, as gotas ficam grandes demais e trazem crateras. O fabricante de tintas do início fez a adição de última hora, no fim da completagem, e caiu justamente no extremo mais propenso a crateras. O efeito diminui com o armazenamento, então é preciso testar amostras recentes e amostras armazenadas em estufa. Com o tempo, o antiespumante na tinta é emulsionado ou adsorvido pelos tensoativos, ou pode subir e se separar, e muitas vezes é por isso que uma tinta aprovada na saída da fábrica espuma muito quando chega ao cliente. Por isso a avaliação exige três testes. Método da densidade: meça a densidade da tinta logo após a agitação de alta rotação e compare com uma amostra sem agitação; quanto menor a diferença, menos ar foi incorporado. Método da altura de espuma: agite ou chacoalhe a tinta em uma proveta graduada e registre a altura da espuma e o tempo que ela leva para se desfazer. Painéis de aplicação: aplique a rolo, a pistola ou a pincel conforme o método real do cliente, observe furos de alfinete, crateras, olhos de peixe e brilho, e verifique a aderência na repintura com o teste de corte em grade. Faça os três testes uma vez em amostras recentes e outra em amostras armazenadas em estufa, aumentando a dosagem por etapas, da menor para a maior, até encontrar a faixa em que a quebra de espuma atende ao padrão e a aparência não é afetada.

A espuma da superfície já sumiu, então por que o filme ainda tem furos de alfinete? O sumiço da espuma na superfície mostra que a macroespuma está controlada, mas a microespuma pode continuar dentro da tinta, ficar presa no filme úmido depois da aplicação e formar furos ao secar. Nesse caso, verifique a capacidade de desaeração do antiespumante e observe também a viscosidade da formulação, a espessura do filme úmido e o método de aplicação. O que acontece se for adicionado antiespumante demais? O excesso provoca crateras, olhos de peixe e névoa, sistemas de alto brilho perdem brilho, e os de silicone ainda podem afetar a aderência na repintura. A dosagem deve ser definida por testes em etapas, buscando a menor dosagem que atenda à exigência de quebra de espuma. Depois de trocar a emulsão ou o dispersante, o antiespumante de antes ainda serve? É preciso validar de novo. Os emulsificantes e os umectantes dispersantes determinam quanto o sistema estabiliza a espuma e também influenciam a compatibilidade do antiespumante, então, quando uma matéria-prima muda, o ponto de equilíbrio anterior pode se deslocar.

O Hongda Group fabrica e exporta produtos químicos em Ningbo desde 1992 e vende para mais de trinta países. Nossos aditivos para tintas Chemtech incluem dispersantes, niveladores, antiespumantes, modificadores reológicos, umectantes de substrato e modificadores de propriedades do filme, para sistemas base água, base solvente e UV. Se a sua linha de produção está sofrendo com espuma, furos de alfinete ou crateras, conte-nos o seu sistema, o método de aplicação e os graus que você usa hoje, e vamos definir juntos o tipo de antiespumante, a etapa de adição e a dosagem de teste. Para conhecer as formas de parceria, visite hongda-chem.com e clique em "Become a strategic partner".