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Corantes e pigmentos - Conselho Regional de Química - IV Região

Corantes e pigmentos 

 


 
 
Pigmentos e corantes são substâncias que quando aplicadas a um material lhe conferem cor. A principal diferença entre pigmentos e corantes é que, quando aplicados, os pigmentos são insolúveis e os corantes são solúveis. Outro diferencial entre os dois produtos diz respeito à cobertura: quando se usa o pigmento numa tinta ele promove simultaneamente a cobertura, a opacidade, o tingimento e a cor; o corante só promove o tingimento, sem proporcionar cobertura. Desta forma, o corante mantém a transparência do objeto tingido; já o pigmento dá cor e tira a transparência.
 
Especificamente em tintas e vernizes existem duas diferenças importantes entre pigmentos e corantes: o poder tintorial e a resistência à luz e às intempéries. O poder tintorial é a quantidade de pigmento ou corante necessária para se obter a cor desejada. O corante possui um poder tintorial muito superior ao do pigmento, sendo necessária uma quantidade muito maior de pigmento para se obter a cor proporcionada por um corante. Já quanto à resistência à luz, os pigmentos superam os corantes. Cabe ao químico formulador escolher adequadamente entre pigmentos e corantes de acordo com as propriedades a serem atingidas pela tinta ou verniz.
 
Normalmente pigmentos e corantes são fornecidos em pó, cabendo à indústria fazer sua moagem, dispersão ou dissolução até o ponto desejado para a aplicação no material ou substrato. Eles também podem ser adquiridos pré-dispersos, prontos para o uso, já beneficiados com aditivos, estabilizantes e outros componentes. São os concentrados comercializados na forma líquida ou em pasta.
 
Pigmentos são usados nas indústrias de tintas, plásticos, cerâmicas e cosméticos, entre outras. Existem pigmentos que proporcionam proteção e efeitos decorativos, como é o caso dos pigmentos metálicos e os de efeito perolizado. Batons podem levar pigmentos metálicos, por exemplo. Os pigmentos de alumínio são ótimos para proteção contra ferrugem, especialmente se utilizados com zinco. Já para um efeito decorativo, os perolizados resultam em um acabamento luminoso exótico.
 
 
 Corantes são usados principalmente na indústria têxtil, mas também nas indústrias de artefatos de couro, papel, alimentos, cosméticos, tintas e plásticos. Dentre os corantes, os derivados de anilina são empregadas para colorir tecidos, madeiras e outros produtos. Elas são retidas no material por adsorção, dissolução, retenção mecânica ou por ligações químicas iônicas ou covalentes.
 
No mesmo segmento químico de pigmentos e corantes estão os branqueadores ópticos. Eles não possuem cor visível ou sua cor é fraca. Aplicados a um material, os branqueadores absorvem luz ultravioleta e emitem a maior parte desta energia absorvida como radiação fluorescente azulada, alterando a percepção da cor dos produtos.
 
 
Características
 
Os pigmentos podem ser orgânicos ou inorgânicos, sintéticos ou naturais, e têm diferenças entre si com relação à opacidade, resistência a intempéries, facilidade de dispersão e moagem.
 
Os pigmentos inorgânicos se dividem em sintéticos e naturais. Os inorgânicos naturais são geralmente óxidos e possuem menor cobertura, maior dificuldade de dispersão e menor poder tintorial; já os inorgânicos sintéticos, por serem produzidos em um processo industrial controlado, têm algumas propriedades melhoradas, proporcionando maior cobertura, uniformidade na cor, poder tintorial superior e melhor dispersão, o que resulta em estabilidade na aplicação. As matérias-primas usadas para produzir os pigmentos inorgânicos são os sais de metais como ferro, cobre, crômio, chumbo e cádmio, que são poluentes e podem ser prejudiciais à saúde de quem os manipula. Atualmente os pigmentos à base de cromio, chumbo e cádmio não são muito utilizados, pois foram substituídos por pigmentos orgânicos que são muito menos tóxicos. Dentre os pigmentos inorgânicos, um se destaca: o dióxido de titânio, que é o pigmento branco mais usado. Já entre os coloridos, os óxidos de ferro são os mais usados, pois possuem tons desde amarelo e vermelho até preto. Os óxidos apresentam ótima resistência à luz e são utilizados normalmente em plásticos, tintas, fibras e construção civil. Há também pigmentos de amarelo de crômio e de laranja de molibdênio utilizados em tintas e plásticos. O amarelo é utilizado também em tintas de demarcação viária em rodovias e ruas das cidades.
 
Os pigmentos orgânicos são substâncias sintéticas que apresentam em sua estrutura química grupamentos chamados cromóforos, responsáveis por lhes conferir cor. Os pigmentos orgânicos pertencem basicamente a duas "famílias": a família do grupo azo e os policíclicos. A grande maioria da família do grupo azo não tem resistência ao intemperismo, e por isso os pigmentos não podem ser usados para pintura externa. Já os policíclicos possuem resistência ao intemperismo e à luz, e são empregados na produção de tintas imobiliárias e automotivas. Os pigmentos orgânicos são utilizados em materiais e produtos de uso cotidiano, como tintas e vernizes, tintas gráficas, plásticos e polímeros como brinquedos, utilidades domésticas, equipamentos eletroeletrônicos ou em acabamentos internos e partes de veículos. Os pigmentos orgânicos permitem a obtenção de todas as nuances de cores e todos os níveis de resistência.

De modo geral, os pigmentos inorgânicos têm maior opacidade e poder de cobertura e de tingimento. Os pigmentos orgânicos têm mais brilho e transparência. Mas o que, muitas vezes, influencia a escolha em favor dos inorgânicos é o fato de estes serem significativamente mais baratos.
 
Corantes têxteis são compostos orgânicos cuja finalidade é dar cor às fibras sob condições de processos preestabelecidos. Eles impregnam as fibras e podem reagir com o material durante o processo de tingimento. Para cada tipo de fibra existe uma determinada categoria de corante. Para as fibras celulósicas, como o algodão e o rayon, são aplicados os corantes reativos, diretos, azóicos e sulfurosos. São fatores decisivos para a seleção do corante as características técnicas que se quer atingir, como, por exemplo, resistência à luz, à fricção e ao suor.
 
Branqueadores ópticos são usados para produzir o branco. Diferentemente de corantes ou pigmentos, que incorporam a cor ao material tratado, branqueadores ópticos, ou agentes de branqueamento fluorescentes, são compostos orgânicos incolores ou pouco coloridos que quando aplicados a um substrato ou material absorvem luz e reemitem a maior parte da energia absorvida como luz fluorescente violeta-azulada. O resultado é que os materiais parecem, ao olho humano, menos amarelados, mais brilhantes e mais brancos. Os branqueadores não são, portanto, matérias corantes “brancas”, como, por exemplo, os pigmentos à base de dióxido de titânio, usados em tintas, nem devem ser confundidos com alvejantes químicos como o peróxido de hidrogênio ou hipoclorito de sódio, utilizados para branquear celulose e tecidos de algodão. Os branqueadores ópticos estão presentes em muitos produtos de uso cotidiano, como detergentes em pó e líquidos para lavar roupa, sabões em barra, papéis, na indústria têxtil em fibras naturais e sintéticas, em tintas de impressão, couro sintético, adesivos, laminados, fibras, e em tintas e vernizes.
 
O papel do químico
 
O profissional da química pode trabalhar em processos de manufatura, controle de qualidade, no desenvolvimento de novos pigmentos e corantes, assim como na sua aplicação. Na manufatura, o profissional da química pode comandar uma equipe de produção, e segue as fórmulas para fabricação dos pigmentos; garante que o resultado saia de acordo com o previsto e cria métodos de testes para garantir que cada pigmento ou corante saia com determinada especificação. Na área de desenvolvimento, o profissional da química tem que aplicar tudo que aprendeu na escola para criar novos produtos ou novas aplicações. No controle de qualidade, o químico garante que o produto está dentro da especificação; pode fazer testes e até criar os testes para saber se determinada característica do pigmento ou corante está dentro das especificações. Na aplicação de corantes e pigmentos, o profissional da química assume o papel de colorista, que é importantíssimo para o ajuste das cores desejadas ao produto final.
 
Mercado
 
A produção de pigmentos e corantes está diminuindo no Brasil e no mundo por conta da concorrência com os produtos chineses. Algumas grandes empresas ainda continuam fabricando pigmentos no Brasil, principalmente no Estado de São Paulo, mas a tendência do mercado tem sido a de importar estes produtos. A instalação de fábricas no Brasil também é desestimulada pelo elevado custo de implantação dos mecanismos de controle de poluentes. Como este segmento da indústria química lida com metais pesados, e o Brasil dispõe de uma rigorosa regulamentação para a política ambiental e descarte de materiais, o investimento em novas fábricas torna-se muito alto. Com isso, grandes empresas têm procurado outros países com menos restrições para instalar novas fábricas do setor. Para suprir o mercado de tecidos, tintas e outros produtos que utilizam corantes e pigmentos, a primeira opção tem sido a importação. Além da China, boa parte dos pigmentos e corantes usados no país vem da Índia. Os preços destes produtos vêm aumentando significativamente nos últimos anos por conta da alta dos preços do petróleo e dos metais, que são a base de vários desses insumos.
 
História
 
O homem utiliza os corantes desde a Antiguidade para dar cor aos tecidos, às cerâmicas e aos couros. Na Antigüidade, os tecidos de tons vermelhos eram os mais procurados pela aristocracia pois essa cor simbolizava a dignidade e a nobreza.
 
Acredita-se que o tingimento de tecidos surgiu na Índia: indikos é o nome grego para hindu, o que deu origem ao nome índigo. Da Índia, o tingimento passou para a Pérsia, a Fenícia e o Egito, onde foram encontrados tecidos tingidos em tumbas do século XXV a.C. Os antigos já sabiam que a mistura de corantes azuis, vermelhos e amarelos produzia novas cores. Os gregos pintavam suas cerâmicas de vermelho, preto e azul. Corantes vermelhos, brancos, verdes, azuis, amarelos e pretos tingiam vidros produzidos pelos assírios sete séculos antes de Cristo. Tecidos encontrados em cavernas próximas ao Mar Morto do ano 135 foram tingidos de amarelo com açafrão. Pigmentos eram usados para fazer desenhos em cavernas, decorações de túmulos e pinturas murais.
 
Três corantes orgânicos de origem vegetal e animal tiveram grande importância desde a antiguidade: o índigo, a púrpura e a alizarina. O índigo natural, ou corante azul, conhecido também como anil, era obtido a partir do suco da planta indigófera Isatis tinctoria. As propriedades da planta eram conhecidas na Índia, Egito, Grécia, Roma, Inglaterra e Peru. O corante púrpura era produzido na Fenícia, hoje região do Líbano, a partir do esmagamento de moluscos marinhos dos gêneros murex brandaris e purpura. A púrpura era a cor da nobreza e das autoridades religiosas, e custava muito caro: eram necessários doze mil caramujos para se obter 1,5 g de corante. A púrpura foi muito usada até o século XIII. A púrpura de Tiro, ou púrpura real, tinge em várias tonalidades, do violeta ao vermelho-lilás, mas não é uma cor firme, ou seja, desbota à medida que o tecido é lavado. A alizarina é o pigmento vermelho da raiz da garança ou "ruiva" (em árabe alizari). As rubiáceas rubia tinctorum e rubia cordifolia são nativas da Europa, e outras espécies são procedentes da Índia e de Java. Vindas da Grécia e da Turquia, a rubia tinctorum e a rubia cordifolia passaram a ser cultivadas do século IX ao século XVIII na França para uso no tingimento de tecidos em tons de vermelho, rosa e púrpura.

Embora a arte de tingir tenha começado como um ofício caseiro, o tingimento foi, durante séculos, uma atividade comercial, que formou profissionais. As receitas eram secretas, e baseadas no empirismo e na experiência. Guildas de tintureiros operavam durante os tempos medievais, dando cor aos tecidos importados, como lãs do norte da Europa e sedas da Itália e França. Depois da chegada de Cristóvão Colombo à América, e da descoberta do Brasil, quantidades cada vez maiores de pau-brasil, que fornecia um corante vermelho, eram exportadas pelos portugueses visando o suprimento dos fabricantes europeus de tecidos. O índigo, cultivado com trabalho escravo, foi um importante produto de exportação em partes do sul dos Estados Unidos no século XVIII. À medida que o algodão se tornou uma mercadoria importante na Inglaterra, também cresceu muito a demanda de tintureiros. No final do século XVIII começaram a surgir corantes sintéticos que mudaram as práticas seculares dos artesãos. O primeiro foi o ácido pícrico, a molécula trinitrada usada em munições na primeira guerra mundial. A substância foi sintetizada pela primeira vez em 1771 e usada como corante para lã e seda a partir de 1788. Embora produzisse um amarelo intenso, tinha as desvantagens de ser uma substância potencialmente explosiva, a fixação não era boa e era de difícil obtenção.
 
A indústria de corantes mudaria radicalmente em meados do século XIX, na Europa, quando a revolução industrial começou a alterar a face da sociedade agrária. A indústria têxtil cresceu rapidamente, e aumentou a demanda por produtos químicos para branquear, beneficiar e tingir. Os corantes naturais já não supriam a demanda. Em 1856, o primeiro corante orgânico foi sintetizado pelo inglês William Perkin, aos 18 anos de idade. Foi uma descoberta acidental: Perkin, aluno do curso de química no Royal College de Londres, tentava sintetizar o quinino para tratamento da malária, quando obteve uma solução de cor púrpura forte, que era absorvida pelo tecido e provou ser resistente à luz e à lavagem. Ele descobriu que era possível produzir corantes a partir do alcatrão de hulha, um resíduo da coqueificação do carvão. Perkin chamou seu corante de Púrpura de Tiro; o produto foi rebatizado de mauve pelos franceses. Ele patenteou a descoberta, montou uma fábrica para produzi-lo e continuou a fazer pesquisas, sintetizando diferentes corantes. A descoberta de Perkin motivou uma corrida entre os químicos para conseguir sintetizar outros corantes, e no final do século XIX já existiam fábricas de corantes sintéticos na Alemanha, Inglaterra, França e Suíça, suprindo as necessidades das indústrias de tecidos, couro e papel de vários países. A alizarina sintética tornou-se disponível em boa quantidade e qualidade em 1868. O índigo sintético tornou-se disponível em 1880. Além disso, surgiram outros corantes sintéticos que davam tons vivos e límpidos, que não desbotavam e produziam resultados uniformes. No final do século XIX os tintureiros tinham cerca de duas mil cores sintéticas à disposição; a indústria dos corantes químicos já substituíra o empreendimento milenar de extração de corantes de fontes naturais.

A indústria de corantes, que hoje produz sobretudo pigmentos sintetizados em laboratório, abriu caminho para um setor que acabaria produzindo antibióticos, explosivos, perfumes, tintas para pintura, tintas de caneta e para impressão, pesticidas e plásticos. A indústria da química orgânica ganhou força na Alemanha a partir de três companhias fundadas na década de 1860: Badische Anilin und Soda Fabrik (Basf), Hoechst, estabelecida em 1862 para produzir magenta, corante vermelho brilhante também conhecido como fucsina, e Bayer, que começou fabricando corantes de anilina. Naquela década essas companhias respondiam por uma pequena porcentagem dos corantes sintéticos produzidos no mundo, mas por volta de 1881 as três já eram responsáveis por metade da produção mundial. Na virada do século XX a Alemanha já havia conquistado quase 90% do mercado de corantes.

Fotos
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Wikipedia.org

Texto
Mari Menda
Departamento de Comunicação e Marketing CRQ-IV
 
Com a colaboração de
Luiz A.P.Martinho, Diretor Técnico da Lapm Consulting
e
Airton Monteiro, Conselheiro do CRQ-IV e consultor da área de tintas
 
Revisão
Prof. Antonio Carlos Massabni
Unesp-Araraquara
 
 
 

 

 

Publicado em 22/06/2011 

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