Quais problemas de qualidade comuns a má dispersão de pigmentos industriais provoca?

Um lote de esmalte industrial azul passou em todos os ensaios de laboratório em escala de bancada, mas, ao ser ampliado para o tanque de produção, a força de cor ficou baixa, e só acrescentando mais pigmento a cor chegou perto do padrão, com o custo acima do orçamento. Aplicado por pulverização no equipamento do cliente, a superfície apresentou manchas e pontos finos, e o brilho ficou um degrau abaixo da placa de referência. O cliente recusou o lote e exigiu a causa. Formulação, lote de pigmento e parâmetros de processo estavam inalterados; o que mudou foi a dispersão. O ensaio de bancada rodou em um moinho de pérolas de laboratório, e o equipamento e o tempo de dispersão da linha de produção nunca chegaram a separar o pigmento.

Quais problemas de qualidade comuns a má dispersão de pigmentos industriais provoca? A má dispersão se manifesta diretamente como baixa força de cor, variação de cor entre lotes, flotação e floculação de cor, grumos e pontos, perda de brilho, e engrossamento ou sedimentação após a estocagem. A raiz desses problemas não está na cor em si, mas em saber se as partículas de pigmento foram totalmente molhadas, desaglomeradas e mantidas estáveis.

O pigmento sai da fábrica em pó, e as partículas desse pó não são partículas primárias isoladas, mas aglomerados e agregados formados por muitas partículas primárias unidas. Dispersar significa abrir esses grumos no sistema de resina ou solvente, distribuir as partículas primárias da forma mais uniforme possível e impedir que voltem a se agrupar na estocagem e no uso posteriores. Cor, poder de cobertura, transparência, brilho e estabilidade na estocagem dependem todos de quão bem essa etapa é feita. Três estágios são indispensáveis: a molhagem substitui o ar adsorvido na superfície do pigmento pelo meio líquido e o deixa penetrar nos grumos; a desaglomeração usa a força mecânica do equipamento de moagem para quebrar os grumos em partículas menores; a estabilização deixa o agente umectante e dispersante se adsorver na nova superfície exposta do pigmento e impedir a reaglomeração por repulsão de cargas ou impedimento estérico. Se qualquer um dos três falhar, o esforço dos outros dois se desfaz na estocagem ou na aplicação. O tamanho de partícula decide força de cor, transparência e brilho: para o mesmo peso de pigmento, quanto mais fina a dispersão, maior a superfície total de partícula, mais completa a absorção e o espalhamento da luz e maior a força de cor, e os pigmentos transparentes ficam ainda mais transparentes. Uma dispersão grossa não só reduz a força, mas deixa partículas grossas salientes na superfície do filme, que espalham a luz e derrubam o brilho. Por isso a mesma formulação dá cor e aparência totalmente diferentes conforme o estado de dispersão.

Os problemas a seguir se repetem em tintas, tintas de impressão e coloração de plásticos; parecem defeitos diferentes, mas rastreados até a raiz costumam ser o mesmo. Força de cor insuficiente e variação entre lotes: um pigmento pouco disperso entrega apenas parte da sua capacidade de cor, de modo que a carga de pigmento da fórmula parece suficiente enquanto a cor nunca chega ao padrão; acrescentar pigmento aproxima a cor a um custo maior, e o lote seguinte, disperso de forma ligeiramente diferente, volta a se deslocar, de modo que muitas diferenças entre lotes são diferenças de grau de dispersão e não do pigmento em si. Flotação e floculação de cor: em tintas, quando dois ou mais pigmentos diferem em estado de dispersão, tamanho de partícula e densidade, eles se separam após a aplicação, um flutua para a superfície e o outro afunda, e o filme mostra padrões de cor desiguais ou um tom geral que não coincide com o da lata; é o problema de dispersão clássico das tintas com vários pigmentos.

Grumos, pontos e furos de alfinete: os grumos que nunca se abriram são partículas visíveis no filme de tinta, sobretudo em filmes finos e produtos de alto brilho, e as partículas grossas também podem riscar o revestimento na aplicação ou atrapalhar a formação do filme na secagem, deixando crateras e furos de alfinete que o cliente vê à primeira vista e que costumam levar direto à recusa. Perda de brilho e véu: quanto mais grossas as partículas, mais rugosa a superfície do filme, mais dispersa a reflexão e menor o brilho, de modo que esmaltes industriais e tintas de alto brilho têm as exigências de finura mais rigorosas, e uma dispersão apenas um pouco deficiente já derruba visivelmente o brilho e a nitidez de imagem, deixando a cor velada e fosca. Pontos e riscos em plásticos: na coloração de plásticos, a má dispersão aparece como pontos, riscos e profundidade de tom desigual na superfície da peça, e em filmes e fibras os grumos entopem telas ou rompem filamentos e prejudicam a produção; como o cisalhamento e o tempo de residência no processamento de plásticos são limitados, a dispersibilidade própria do pigmento e a qualidade do masterbatch são decisivas aqui. Engrossamento e sedimentação na estocagem: um pigmento que se abriu na dispersão mas não ficou bem estabilizado volta a se agrupar durante a estocagem, o que aparece como finura mais grossa, viscosidade crescente e mudança de cor, e em casos graves como sedimento duro; o cliente abre a lata e encontra um produto diferente do que saiu da fábrica, e a raiz dessa reclamação é novamente a dispersão, apenas atrasada.

Por trás da má dispersão há três grupos de causas. O próprio pigmento: quanto mais finas as partículas primárias e maior sua energia superficial, mais compactos os grumos que formam e mais difíceis de dispersar; o tratamento superficial altera a compatibilidade entre pigmento e meio, de modo que um tipo bem tratado molha rápido e dispersa com pouco esforço, enquanto um pigmento de alta absorção de óleo precisa de mais agente umectante e dispersante e de mais tempo de moagem, e escolher um tipo compatível com o sistema e fácil de dispersar é a forma de reduzir problemas na origem. A formulação: o agente umectante e dispersante deve corresponder à superfície do pigmento e ao sistema de resina, já que pigmentos orgânicos e inorgânicos precisam de dispersantes diferentes e sistemas à base de água e de solvente também diferem; com pouco não estabiliza, com demais prejudica as propriedades do filme, e a dosagem de dispersante costuma ser calculada pela área superficial específica do pigmento e não por simples relação de peso. O processo: moinhos de pérolas de laboratório e dispersores de produção entregam cisalhamentos diferentes, portanto um ensaio de bancada aprovado não garante uma ampliação aprovada; tempo de moagem insuficiente, temperatura excessiva que desativa resina ou dispersante e adição do pigmento de uma só vez com pré-mistura desigual impedem que a dispersão alcance a meta, razão pela qual o processo de dispersão deve ser revalidado em escala em vez de copiar os parâmetros de bancada.

Quatro verificações são usadas para julgar se a dispersão está adequada: medir a finura com um grindômetro para ver se restam partículas grossas; comparar a força de cor reduzindo amostra e padrão na mesma proporção e julgando a profundidade de tom; fazer extensões e ensaios de rub-out para observar flotação, floculação e brilho; e conduzir ensaios de estabilidade na estocagem para acompanhar finura, viscosidade e cor após um período de repouso. Só quando as quatro aprovam a dispersão está de fato alcançada. Muitos problemas de dispersão podem ser evitados na etapa de seleção: preferir tipos de pigmento com tratamento superficial e fácil dispersão; em linhas com equipamento de dispersão limitado, considerar preparações de pigmento pré-dispersas ou pastas e entregar a etapa de dispersão a um estágio especializado; e exigir do fornecedor a garantia de tamanho de partícula e propriedades superficiais consistentes entre lotes, porque o processo de dispersão é ajustado às características do pigmento e, quando o pigmento muda, o processo tem de mudar junto. Quando a Hongda fornece pigmentos a clientes de tintas, tintas de impressão e plásticos, recomendamos tipos conforme o sistema e o equipamento de dispersão do cliente e fornecemos dados de dispersibilidade, para que o processo de dispersão fique certo desde a primeira vez.

Qual é a causa mais comum de a dispersão aprovar na bancada e falhar na produção? As diferenças de cisalhamento do equipamento e de tempo de moagem: os moinhos de pérolas de laboratório costumam dispersar com mais eficiência que o equipamento de produção, portanto copiar diretamente os parâmetros de bancada leva a dispersão insuficiente, e finura, força de cor e estabilidade na estocagem devem ser revalidadas na ampliação. Aumentar a dosagem de dispersante resolve a má dispersão? Só quando o dispersante realmente estava faltando: o excesso prejudica a resistência à água e a aderência do filme e não compensa cisalhamento insuficiente do equipamento nem um pigmento intrinsecamente difícil de dispersar, por isso primeiro se encontra a causa e depois se ajusta a dosagem. Vale a pena usar preparações de pigmento pré-dispersas e pastas? Muito, em linhas com capacidade de dispersão limitada, alta exigência de consistência entre lotes ou muitas variantes de cor: a dispersão já foi concluída por um estágio especializado, a linha só precisa misturar, e força de cor e consistência entre lotes ficam mais bem garantidas, a um preço unitário superior ao do pigmento em pó.

O Hongda Group fabrica pigmentos orgânicos, pigmentos inorgânicos e dióxido de titânio em Ningbo e exporta para mais de trinta países, com produtos amplamente usados em tintas, tintas de impressão e coloração de plásticos. Se a sua linha sofre com variação de cor, manchas ou grumos, conte-nos o seu sistema e o seu equipamento de dispersão, e veremos juntos onde a seleção do pigmento e o processo de dispersão ainda podem ser otimizados. Para conhecer as formas de parceria, visite hongda-chem.com e clique em "Become a strategic partner".