O presente artigo é apenas orientativo e objetiva fazer com que entendamos um pouco melhor o que é e como ocorre o fenômeno da tixotropia, bem como a sua função em alguns tipos de produtos.
Uma breve definição de tixotropia seria a capacidade de um gel se liquefazer à medida que lhe aplicamos uma determinada quantidade de calor ou uma força mecânica, como cisalhamento ou vibrações. Após a cessação do calor ou da força aplicada, esse mesmo gel, então liquefeito, possui a capacidade de voltar ao seu corpo original.
A curva ao lado exemplifica que, à medida que aplicamos uma força de cisalhamento, por exemplo, a viscosidade vai diminuindo. Entretanto, um produto não-newtoniano, contendo uma determinada tixotropia, levará algum tempo para recobrar seu próprio corpo, ou voltar ao estado normal, quando em descanso. Esse intervalo de tempo é conhecido como fator reológico.
A tixotropia está em contato conosco todos os dias, não obstante passar despercebida como tantos outros fenômenos naturais. O mel de abelha, por exemplo, é um produto altamente tixotrópico. Em condições normais, ele escorre lentamente. Entretanto, se aquecido ou cisalhado, afina (e muito), escorrendo facilmente. Após um período de repouso, recobra seu corpo natural.
Um produto newtoniano pode apresentar alta viscosidade sem a menor tixotropia. Um bom exemplo seriam aquelas colas cintilantes ou coloridas que as crianças utilizam nas escolas. Quando o tubo de cola é pressionado, ela flui naturalmente. Entretanto, após cessar o trabalho mecânico, a cola imediatamente pára de sair do tubo, evitando respingos indesejáveis nos trabalhos.
No entanto, se o gel for não-newtoniano, apresentará uma viscosidade aparente ou pseudoplástica, que terá sua estrutura automaticamente modificada ao aplicarmos a força de cisalhamento. Assim, o gel se tornará quase líquido. E ao interrompermos a força mecânica, esse "quase líquido" retornará ao seu estado de gel após um determinado tempo.
É importante exemplificarmos também o funcionamento da viscosidade, como segue:
Muitas vezes, precisamos de um gel não-newtoniano para que, nas condições ambientais, ele seja muito estável e viscoso, evitando, por exemplo, a sedimentação dos pigmentos e cargas das tintas que chegam a ficar meses nas prateleiras das lojas. Quando compramos tintas para pintar paredes, portas e portões etc, o produto deve se afinar para facilitar a aplicação e cobrir toda a superfície de forma adequada. Mas após o uso, a sobra da tinta que ficará na lata deverá permanecer estável para a próxima aplicação.
Um outro bom exemplo é o que fazem as manicures. Quem nunca viu essas profissionais baterem o vidro de esmalte contra a mão antes do uso? O que elas estão promovendo, empiricamente, é a quebra da viscosidade aparente – a tixotropia –, para uma melhor aplicação do esmalte nas unhas das clientes.
Como um produto newtoniano pode ser transformado em não-newtoniano? Um gel não-newtoniano é fundamental em processos de produção como os do geo-coat, das resinas de poliéster, das tintas à base de solventes ou das tintas à base de óleo vegetal, pois é exatamente essa característica que permitirá que um produto final seja diferente do outro em aspectos como estabilidade, tempo de vida, melhor aplicação etc.
A natureza nos proporciona tudo o que precisamos para transformar um produto newtoniano em não-newtoniano. Basta, para tanto, procurarmos no local certo e de forma adequada. No caso, estamos falando das argilas bentonitas sódicas, da família das montmorilonitas (que têm alto poder de intumescimento), as quais se dividem em esmectitas e hectoritas. Temos ainda as argilas da família das sepiolitas, que se apresentam como agulhas encurvadas em forma de arco-íris, dentre muitas outras.
Em primeiro lugar, precisamos encontrar a melhor e mais pura argila possível para conseguirmos um produto (aditivo reológico) igualmente puro e com grande capacidade de aplicação. Do contrário, quanto mais impura for a argila, e se ela não receber um tratamento adequado, menos eficiente será o aditivo, pois o mesmo terá menor capacidade tixotrópica e interferirá na cor do no produto final.
Qual a melhor argila a ser aplicada? Depende. Se precisarmos de alta viscosidade, seria interessante utilizarmos as bentonitas sódicas. Entretanto, se precisarmos de baixa viscosidade, como é o caso das tintas de impressoras, opta-se pelas sepiolitas, as quais apresentam pequena capacidade de intumescimento e, conseqüentemente, não aumentam a viscosidade do produto final.
Para empregar as argilas, no entanto, precisamos vencer um desafio: em seu estado natural, elas são hidrófilas, ou seja, têm afinidade com a água. Porém, várias vezes precisamos que elas sejam hidrófobas e tenham afinidade com solventes, resinas, graxas, óleos e tintas de impressão.
Para que se torne hidrófoba, a argila é lavada adequadamente em um tanque, onde se extrai a maior parte das impurezas. Então, aplica-se uma força de cisalhamento para separar as plaquetas das argilas e, em seguida, é introduzido o quaternário de amônio para a reação química. A transformação da argila hidrófila em hidrófoba ocorre através de um processo de troca iônica entre o sódio existente nas plaquetas das argilas e o quaternário de amônio utilizado para a modificação. Ou seja, a argila possui Na+ e o quaternário [por exemplo, CH3 (CH2)14CH2 N+ (CH3)3 Cl-] apresenta o CH3. Através da troca iônica, as plaquetas ficarão repletas de N, o que faz com que a argila se torne hidrófoba e passe a ter afinidade com solventes, óleos, graxas e resinas (Figura abaixo).
Depois disso, ocorrerá a prensagem e secagem da argila já modificada que volta a ter a forma de um livro grosso em que as plaquetas se sobrepõem umas às outras, voltando novamente a serem compactas.
A aplicação das argilas organofílicas nos diversos sistemas varia de acordo com o tipo de produto a ser fabricado e do seu grau tixotrópico. A aplicação da argila varia de acordo com cada sistema e o que se pretende do produto final. Em linhas gerais, pode-se considerar que sua concentração deve ficar entre 0,2% a 2,0% calculados sobre o produto final.
As argilas organofílicas ou bentonitas ativadas, contudo, devem necessariamente ser cisalhadas fortemente antes da aplicação, pois suas plaquetas, que se encontram em forma de livro, devem ser adequadamente separadas umas das outras, ficando no sistema apenas e tão somente "folhas" soltas. Quando as argilas não forem auto-ativáveis, essas "folhas" serão redirecionadas com a adição de ativadores polares, tais como metanol, etanol e carbonato de propileno. De modo genérico, pode-se dizer que, aplicando-se em torno de 40% a 50% de álcool hidratado, obteremos uma boa ativação das argilas organofílicas para atingir também um bom nível de tixotropia.
Deve-se conhecer o sistema que se está produzindo, pois as hidroxilas livres existentes no mesmo poderão superativar as argilas, promovendo a queda da viscosidade e também da tixotropia após um determinado nível de utilização direta ou indireta.
A reorientação das plaquetas das argilas fará com que as mesmas produzam algo parecido com uma casa de cartas de baralho, umas ligadas às outras de forma muito firme pelas pontas, porém com mobilidade suficiente para se movimentarem dando origem a vários formatos, produzindo então a verdadeira tixotropia e promovendo a viscosidade, dependendo das argilas organofílicas.
Tal estrutura – casa de cartas de baralho – é aquela responsável pelo aumento da viscosidade aparente do produto final e pela correta distribuição dos pigmentos no sistema, evitando sua sedimentação, bem como a das cargas, e distribuindo melhor o gel/sol sobre o substrato, quando de sua aplicação.
Vamos imaginar, por exemplo, que na aplicação de um determinado geo-coat em um luxuoso barco, a cobertura/pintura ficasse completamente escorrida. Seria um desastre. Entretanto, utilizando a tixotropia a nosso favor, conseguimos evitar tal problema.
Como podemos observar, dependo do produto que desejamos produzir, a tixotropia pode ou não ser nossa fiel companheira. Conhecendo seus princípios, podemos deles tirar proveito em benefício da mais alta tecnologia.
Bacharel em Química, o autor é Químico da Rheotix Importação,Exportação e Distribuição de Produtos Químicos Ltda. Contatos podem ser feitos pelo e-mail juridico@rheotix.com.br ou pelos telefones (0xx11) 6098-0651/53.
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