Pigmentos para plásticos: como funciona o processo de pigmentação?

26 jul Pigmentos para plásticos: como funciona o processo de pigmentação?

Pigmentos, são compostos químicos dividas em partículas microscopicas que possuem coloração própria e tem a finalidade de colorir e/ou tingir determinado material e/ou produto. Eles são responsáveis também pelas propriedades de resistência térmica, migração, poder tintorial entre outros.
A tonalidade de cada material e a condição dos insumos utilizados dependem da experiência dos profissionais coloristas, que realizam o processo tanto em materiais virgens quanto nos reciclados. Eles buscam proporcionar maior atratividade aos plásticos que serão comercializados, além de desenvolver materiais com laudos e certificados em conformidade com a regulação do setor e a sustentabilidade.
No processo de pigmentação é preciso considerar as tonalidades que serão utilizadas, a origem do pigmento, se o material que receberá a cor é compatível com o veículo, principalmente se o material será direcionado para o mercado alimentício. Quer saber mais informações sobre o método de pigmentação em plásticos? Siga conosco na leitura deste post!

De que são feitos os pigmentos para plásticos?

Os pigmentos para plásticos podem ser sintéticos,(fabricados ou refinados a partir de materiais que ocorrem naturalmente, e estavam disponíveis, tanto para a indústria, como para a arte),orgânicos — que vêm de plantas ou animais — e inorgânicos, advindos de pedras, rochas e outros minerais. Apresentam cores primárias, podem ser misturados para atingir as tonalidades corretas ou serem tratados para minimizar possíveis malefícios a saúde.
O pigmento branco, por exemplo, possui como principal componente o TiO2 (dióxido de titânio), mineral retirado do solo que precisa ser tratado para neutralizar os efeitos de uma possível falta de interação entre suas bases constituintes (hidróxido de alumínio e potássio) e o policarbonato.
Além disso, é preciso remover alguns constituintes e metais pesados do material que, mesmo em menor quantidade, são extremamente prejudiciais a saúde, como o cádmio e o chumbo.

Quais são os tipos de pigmentos?

Masterbatch

Surgiu para suprir uma falha no processamento plástico, uma vez que muitas máquinas não conseguiam realizar uma mistura homogênea entre uma resina e um aditivo em pó.
Dessa forma, o masterbatch é uma resina utilizada para pigmentar plásticos, geralmente sólida, cuja mistura além de pigmentos pode conter aditivos com funcionalidades secante, retardante à chama, antioxidante, deslizante, protetor UV, branqueador ótico e antimicrobiano.
Um ativo antimicrobiano, por exemplo, pode ser aplicado para prolongar a durabilidade de alimentos acondicionados em vasilhas plásticas, reduzir o volume de bactérias na superfície de um brinquedo ou o odor em sacos de lixo causado por microrganismos provenientes da deterioração de matéria orgânica.
Além dessas funcionalidades, existem no mercado aditivos que:

• promovem a biodegradação dos polímeros tradicionais — feitos a partir do petróleo, em solos biologicamente ativos;
• possuem coloração fluorescentes ou neon, muito utilizados na fabricação de brinquedos, utensílios domésticos e descartáveis utilizados em festas;
• potencializam as propriedades mecânicas, em relação à resistência a tração e ao impacto, pois são reforçados com fibra de vidro;
• ampliam as propriedades condutivas do plástico e por isso são utilizadas para guardar peças em aparelhos eletroeletrônicos;
• são dotados de propriedades antiestáticas.

Os masterbatches são mais utilizados em concentrações que variam de 1% a 5% do peso molecular da peça processada, e, por isso, nessa quantidade deve haver o maior teor de pigmento possível, a fim de que se aumente a produtividade do material dada a presença mínima do veículo do concentrado no produto final.
Isso porque a resina usada para produzir o masterbatch deve ser ao máximo compatível com o plástico a ser colorido e, para controlar a fração volumétrica máxima de partículas presentes na composição é usado o símbolo φmax, que representa o CPVC — Critical Pigment Volume Concentration (concentração volumétrica crítica de pigmento) correspondente ao ponto em que o fluxo viscoso do material cessa.
Assim, se a resina é um polipropileno deve ser pigmentada com um masterbatch do mesmo material, mas se o veículo é de polipropileno pode pigmentar uma resina de polipropileno ou de polietileno.

Pigmento em pó

Esse tipo de pigmento apresenta vantagens, como o custo, e algumas desvantagens sobre o masterbatch:

• problema de dispersão, que pode acarretar em demasiada variação da cor, necessidade de grande quantidade de pigmento para se obter um resultado razoável ou contaminação do ambiente e das ferramentas;
• difícil incorporação e inexistência de um equipamento voltado especificamente para esse propósito;
• subutilização do pó: dificuldade de manipulação e pesagem, devido à leveza e finura das partículas que, ainda, expõe diretamente o trabalhador ao produto;
• altas taxas de ociosidade para a limpeza pessoal, dos utensílios e do equipamento utilizados para a mistura;
• produtos em que ocorre a migração dos pigmentos, alteração de cor quando exposta a intempéries ou redução de pigmento quando feita a fricção.

Para reduzir essas desvantagens desse tipo de pigmento e evitar o desperdício no processo, algumas empresas fazem uma pasta umectante, que, primeiramente, é incorporado às aparas industriais para ser misturada ao produto final.

Master líquido

O pigmento líquido é um concentrado de maior aproveitamento pois, reduz melhor os problemas de dispersão e possibilita maior homogeneização, facilitando, ainda, o uso de cores translúcidas.
Esse tipo de concentrado apresenta outras vantagens como:

• baixos teores de aplicação;
• melhor estabilidade térmica;
• requer menor espaço de armazenamento;
• possibilita maior versatilidade nas formulações.

Microesferas

O processo de produção dos pigmentos em microesferas é feito por meio de um tanque de derretimento que recebe:

• óleo térmico a temperatura controlada;
• 30 a 80% de veículo, em pó ou escamas, formado por elementos como cera de polietileno, ésteres glicólicos, óleo de mamona hidrogenado ou cera amídica;
• porcentagem restante composta pela resina plástica a que se destina a coloração.

Após derretidos, os componentes entram em fase líquida (veículo de dispersão) na qual são adicionados os pigmentos em pó devidamente calculados para obter a cor desejada. Posteriormente, a agitação é mantida até completar a dispersão dos agregados e aglomerados dos pigmentos.

Quais os métodos de pigmentação?

A maneira como a cor é incorporada na resina base evita problemas com a sua uniformidade, principalmente quando é adicionada a um segundo ingrediente, como ocorre no masterbatch.
A fase do processo em que ela é incorporada no plástico também é importante. Para um plástico virgem, por exemplo, o masterbatch entra durante a injeção, ou seja, no processo final do produto.

O processo de pigmentação em plásticos reciclados

Para plásticos reciclados o processo de pigmentação é um pouco diferente:

1. as resinas são separadas por cores próximas;
2. ocorre a reciclagem;
3. o material é repigmentado com uma mistura de cores para atender a tonalidade necessária.

Para melhorar a homogeneização, o pigmento entra durante o processo de granulação, fase em que ocorre a mistura do material na máquina misturadora. Nessa etapa também podem ser adicionados outros aditivos para conferir novas propriedades ao material.

Como escolher o pigmento ideal?

Existem vários fatores importantes no desenvolvimento e escolha de pigmentos para plásticos!

1. Força tintorial

A capacidade do pigmento em tingir uma certa quantidade de material é o principal fator de escolha dos fornecedores, pois produz diferenças na aparência e na manutenção das propriedades da resina.

2. Compatibilidade

É preciso evitar qualquer incompatibilidade química entre o polímero e o sistema de corantes. Isso porque reações negativas ocorrem mais rapidamente em altas temperaturas e grandes entradas de energia mecânica, justamente o que ocorre em processos como o de extrusão. 

3. Estabilidade térmica

A química do pigmento deve se manter inalterada às temperaturas nas quais o material é processado. Assim, um veículo corante utilizado para polietileno ou polipropileno, processados em temperaturas mais baixas, não pode ser utilizados em policarbonato ou polisulfona (PSU) — termoplásticos utilizados em produtos de engenharia e outras aplicações de altas temperaturas, mesmo sendo quimicamente compatíveís.

4. Manutenção de propriedades

Os corantes são ativos contaminantes que podem alterar as propriedades dos materiais em que são inseridos. Cada combinação de polímero e pigmento possui limites para as quantidades, por exemplo. Dessa forma, quanto maior a manutenção dessas qualidades melhor o efeito da mistura.

5. Peso molecular

O tamanho das partículas dos pigmentos também é um fator que influencia o comportamento do polímero quando algumas cores são adicionadas. Materiais de maior peso molecular não são afetados pelos corantes opacos, por exemplo.

6. Sustentabilidade

É essencial que as práticas produtivas sejam ecologicamente corretas, assim como a composição e o desenvolvimento dos pigmentos para plásticos.
A escolha dos pigmentos para plásticos é determinante para o sucesso da aplicação e mesmo com a heterogeneidade dos materiais advindos do pós consumo é possível atender a esses requisitos e ainda, manter as qualidades visuais e físicas dos lotes.
Quer conhecer mais sobre a pigmentação de plásticos e os produtos originados desse processo? Entre em contato com a Neuplast!