Pigmentos Inorgânicos – Tipos

Vamos agora descrever os principais tipos de Pigmentos Inorgânicos para Borracha. A descrição vai ser desenvolvida em duas vertentes:

 

Pigmentos Inorgânicos Brancos

Neste grupo de pigmentos vamos considerar os dióxidos de titânio, o sulfureto de xinco, os litopones, os óxidos de antimónio e de zinco, o carbonato básico de chumbo, a barita e o carbonato de cálcio. O carbonato de cálcio (neste caso, do tipo precipitado) é mais propriamente uma carga do que um pigmento branco, embora confira a cor branca e boa opacidade. É referido, pois muitas vezes a comparação do poder de brancura é efectuada tomando por base de referência o carbonato de cálcio. O pigmento branco por excelência é o dióxido de titânio da variedade cristalina rútilo, seguindo-se-lhe a variedade cristalina anatase e a maior distância o sulfureto de zinco. É o que se pode observar no Quadro 1.

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No Quadro 2 são mostradas as identificações CI, CAS e EINECS para estes pigmentos.

Nestes pigmentos o seu poder de brancura é talvez a sua característica mais importante. Em compostos de borracha a densidade e o custo dos ingredientes é também um factor importante. No entanto, como se pode verificar no capítulo A Coloração de Compostos de Borracha, feitas as contas, fica mais económico pigmentar um composto de borracha com dióxido de titânio rútilo do que com qualquer outro tipo de pigmento. Seja um custo por unidade de peso, seja um custo por unidade de volume. O poder de brancura é determinado pelo método descrito na norma ISO 787-17:2002 – General methods of test for pigments and extenders — Part 17: Comparison of lightening power of white pigments e também pela norma ASTM D2745 – 00 (2008) Standard Test Method for Relative Tinting Strength of White Pigments by Reflectance Measurements. O poder de brancura é obtido por comparação com um pigmento branco normalizado ou por comparação com um outro material, desde que acordado pelas partes.

 

Pigmentos Inorgânicos Coloridos

Os Pigmentos Inorgânicos Coloridos podem ser óxidos, complexos de óxidos metálicos, sais de metais ou metaloides, como carbonatos, cromatos, vanadatos, silicatos, sulfosilicatos de alumínio e sódio, sulfatos, sulfuretos, selenetos, sulfoselenetos, misturas de sulfuretos com óxidos, misturas de sulfuretos com sulfatos, etc.

 

Óxidos metálicos

Óxidos de ferro

Constituem um importante grupo de pigmentos, apresentando-se em várias tonalidades das cores amarela, laranja, vermelha, castanha, cinzenta e preta. Estes óxidos podem ser naturais (vulgo ocres) ou podem ser obtidos sinteticamente. Os óxidos naturais são sempre adequadamente tratados (são purificados e micronizados). Contudo, os óxidos obtidos sinteticamente apresentam um melhor nível de qualidade, traduzido em menor quantidade de impurezas, maior uniformidade granulométrica, maior regularidade de cor de lote para lote (para um mesmo fornecedor e local de origem), embora sejam, como seria de esperar, mais caros. No Quadro 3 são indicadas as principais propriedades e características dos pigmentos de óxido de ferro. Na Indústria da Borracha os mais utilizados são o óxido de ferro amarelo, laranja, vermelho e castanho.

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Pigmentos Inorgânicos Complexos

Existem diversos compostos baseados em misturas de óxidos que proporcionam pigmentos de excelente qualidade, com uma excepcional estabilidade térmica e diversas cores, com belas tonalidades.

Estes compostos apresentam-se com as seguintes principais estruturas:

 

Nos Quadros 4 e 5 são mostrados alguns destes tipos de pigmentos e as suas principais características.

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Óxidos de crómio

Existem dois tipos de pigmentos de óxido de crómio: o óxido de crómio de fórmula Cr₂O₃ e o óxido de crómio hidratado, de fórmula Cr₂O₃.xH₂O. O óxido de crómio hidratado apresenta, naturalmente, uma menor estabilidade à temperatura; a temperatura superior a 80ºC perde a água de hidratação, o que altera a sua cor de pigmentação. Em borracha é recomendada a utilização do óxido anidro, pois que apresenta uma excelente estabilidade térmica. No Quadro 6 são indicadas a propriedades e características principais destes óxidos.

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Pigmentos de cádmio – Sulfuretos e Selenetos

Nesta família de pigmentos, temos a considerar o sulfureto de cádmio e o seleneto de cádmio. Os pigmentos de sulfureto de cádmio (ZnS) possuem cor amarela. Com a substituição de enxofre por quantidades crescentes de selénio, obtém-se vários pigmentos em tons de laranja, passando pelo vermelho, cores acastanhadas escuras até uma cor de castanho avermelhado muito escura, que é a cor do seleneto de cádmio (CdSe). São comercializados vários tons de pigmentos de amarelo de cádmio que resultam de misturas, em quantidades variáveis, com sulfureto de zinco e/ou com barita (pigmentos brancos).

O sulfureto de cádmio, de fórmula CdS, tem um peso molecular de 144,48, uma densidade de 4,82 e um índice de refracção de 2,51. A sua absorção de óleo varia entre 15 e 25. Corresponde ao Pigmento Amarelo 37, CI 77199, CAS 1306-23-6 e EINECS 215-147-8. O seleneto de cádmio, de fórmula CdSe, tem um peso molecular de 191,37, uma densidade de 5,82 e um índice de refracção de 2,50. A absorção de óleo, para misturas com sulfureto de cádmio (CdS) e, por vezes, com sulfureto de mercúrio (HgS) é da mesma ordem de grandeza: 15-25. Ao seleneto de cádmio correspondem os seguintes números de identificação da substância: CAS 1306-24-7 e EINECS 215-148-3. No Quadro 7 são apresentadas algumas propriedades e características dos pigmentos de cádmio amarelo (CdS puro), laranja e vermelho (misturas de CdS, CdSe, BaSO₄ e, eventualmente HgS).

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Os chamados pigmentos verdes de cádmio (Quadro 8) resultam da adição, ao amarelo de cádmio, de pigmentos azuis (azul ultramarino, azul de cobalto ou ftalocianina de cobre), de óxido de crómio hidratado (viridian) e eventualmente de barita, para obtenção de tons mais claros.

Cromatos e Molibdatos

Vamos fazer uma referência breve referência a este tipo de pigmentos os quais, pela sua composição química, estão incluídos no grupo de pigmentos considerados tóxicos. Os cromatos, devido à presença de crómio hexavalente (caso de todos os tipos de cromatos); no caso do cromato de chumbo existe o chumbo, para além do crómio hexavalente. Deve dizer-se que são pigmentos com belas cores em amarelo e laranja O molibdato de chumbo é um pigmento vermelho, também considerado tóxico pela presença de chumbo. No Quadro 9 mostram-se alguns destes tipos de pigmentos, os quais apresentam belas tonalidades na cores amarela, laranja e vermelha.

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Ultramarinos

Os Pigmentos Ultramarinos, naturais são sulfosilicatos de sódio e alumínio, com a composição química: (Na_8-10Al₆Si₆O₂₄S_n), com n= 2 a 4) e são um dos componentes das rochas metamórficas de cor azul, conhecidas por Lápis Lazúli. Os pigmentos ultramarinos são também obtidos sinteticamente e possuem fórmula molecular idêntica; as cores produzidas são um azul mais intenso que o azul ultramarino natural, um pigmento de cor violeta e um pigmento de cor rosa. Para além do seu interesse para pigmentar compostos de borracha, o pigmento azul é utilizado na obtenção de compostos de borracha branca, em pequenas dosagens (0,1 a 0,3 PHR), para obter o chamado branco óptico. No Quadro 10 são apresentadas algumas propriedades e características dos pigmentos de cor azul, violeta e rosa.

 

Pigmentos Especiais

Por vezes é necessário conferir efeitos especiais, tais como dar um aspecto metalizado ou nacarado, obter um efeito de fosforescência ou um efeito de fluorescência. Existem pigmentos adequados para esses efeitos.

Os Pigmentos Nacarados (muitas vezes baseados em mica), conferem um aspecto superficial e um brilho similar a pérola.

Os pigmentos que conferem um aspecto metalizado possuem pequenas partículas metálicas (em geral pó de alumínio), em mistura com pigmentos coloridos.

Os Pigmentos fosforescentes são pigmentos caracterizados pela sua aptidão para armazenarem luz natural ou artificial, luz que é emitida em forma de luz visível, quando o artefacto se encontra num local escuro. Estes ciclos de absorção-emissão podem repetir-se durante longos períodos de tempo.

Os Pigmentos Fluorescentes são pigmentos comcapacidade para emitir luz quando expostos a radiações do tipo ultravioleta (UV), raios catódicos ou raios X. As radiações absorvidas e que são invisíveis pelo olho humano, transformam-se em luz visível, pelo facto de possuírem um comprimento de onda maior do que o da radiação incidente.

Não são, todavia, pigmentos muito utilizados em borracha.