Poli USP © 2018

Tintas e Vernizes

PCC 3221

Materiais de Construção Civil I

2018

Poli USP © 2018

Objetivos da aula

Permitir aos discentes:

•Compreender as funções que as tintas desempenham nos edifícios.

•Entender como a composição da tinta e formas de preparo afetam o desempenho e os usos.

• Identificar as propriedades de controle relevantes para a aplicação.

Poli USP © 2018

O que são tintas e vernizes?

•Suspensões•Fase sólida

• Polímeros (resinas), quase sempre orgânicas

• pigmentos

• cargas

•Veículo volátil • água, solventes orgânicos

• Evaporação do veículo produz filme de revestimento aderente a base.

•Vernizes (tinta sem pigmentos)

Poli USP © 2018

Voláteis (agua, solventes) e outros compostos orgânicos voláteis

Da tinta para o filme de pintura

tinta filme

solvente

Pigmentos

Resina

Poli USP © 2018

Quais funções as tintas desempenham no edifício?

Poli USP © 2018

Função estética (cor)

Escola de Cadetes do Exército – Campinas/SP

Cortesia Eng. Celso Gnecco, Sherwin Willians – Sumaré/SP

Poli USP © 2018

Função estéticaefeitos diversos (mármore, linho, jeans, etc)

https://www.youtube.com/user/TintasSuvinil/videos

Poli USP © 2018

Coberturas: absorvem ~50% da radiação solar

http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3146/tde-26122008-105228/pt-br.php

Poli USP © 2018

Radiação solar: 50% da energia está no espectro do infra-vermelho

Poli USP © 2018

Desempenho térmico & eficiência energética:tintas aumentam a refletância

Porque a refletância é importante?

Poli USP © 2018

Estanqueidade (proteção)

•Gases

•Água / umidade

Ambiente Externo(estanque a água)

Ambiente Interno(permeável ao vapor)

Poli USP © 2018

Tintas hidrofugantes NÃO MOLHAM

• Ângulo de contato• É resultado do equilíbrio entre as tensões superficiais das

interfaces (entre sólido-líquido, líquido-vapor, e sólido-vapor).

•Material hidrofóbico• Superfície não molha (silanos acoplam na superfície)

• Ângulo de contato > 90º

Material hidrofóbicoMaterial hidrofílico

YUAN, Y.; LEE, T. R. Contact Angle and Wetting Properties. In: BRACCO, G.; HOLST, B. (Eds.). . Surface Science Techniques.

Springer Series in Surface Sciences. [s.l.] Springer Berlin Heidelberg, 2013. p. 3–34.

Poli USP © 2018

projetos.habitissimo.com.br

Impermeabilização: resinas poliméricas menos porosas

Poli USP © 2018

Higiene/assepsia

Poli USP © 2018

http://www.concopaints.com/images/misc/extSol_alligatoring.jpg

Proteção contra degradação

https://encrypted-tbn3.google.com/images?q=tbn:ANd9GcTaf4hYaDZaAdO9jz21EXa_nUs5wVXVrbkvijE9vbGgrUQlUSN8UQ

http://farm4.staticflickr.com/3650/3423579059_20d5b7ff9b_z.jpg?zz=1

Poli USP © 2018

Proteção contra degradação

Poli USP © 2018

Sinalização

cidadesaopaulo.olx.com.br

Poli USP © 2018

Sinalização Noturna

Tinta refletiva p/rodovias(microesfera de vidro)

Fotoluminescência (pigmentos)

http://heijmans.nl/nl/nieuws/opening-van-gogh-roosegaarde-fietspad/

http://multimedia.3m.com/mws/media/872145O/3m-reflective-elements.pdf

Poli USP © 2018

Discutindo a composiçãoEspecificar uma tinta adequadamente, depende da compreensão de sua composição.....

O tipo de tinta pode gerar problemas ambientais ao operário ou de poluição atmosférica nas cidades...

Poli USP © 2018

Constituintes e suas funções

Poli USP © 2018

Solventes (veículo volátil)

• Tornam a suspensão fluída

• Facilitam o contato entre as superfícies (suspensão-substrato), garantindo aderência do filme

• Compostos Orgânicos Voláteis (VOCs)• Hidrocarbonetos

• Alifáticos: Aguarrás (benzeno), naftas

• AromáticosTolueno, xilol

• Álcoois, cetonas

• Comum em tintas industriais (p/ metais, madeiras)

•Água• Comum nas tintas

imobiliárias (tipo látex)

Poli USP © 2018

Compostos Orgânicos Voláteis (VOCs)

• São substâncias que volatilizam a temperatura e pressão ambiente

•Participam de reações fotoquímicas na atmosfera (mudanças climáticas)

•Podem significar risco para aplicadores e usuários

UEMOTO et al. Impacto ambiental das tintas imobiliárias. Coletânea Habitare. 2007. Disponível no moodle.

Reações na atmosferaNO2 + energia (luz) → NO +OO + O2 → O3

http://www.epd.gov.hk/

Poli USP © 2018

“Smog” fotoquímico

Poli USP © 2018

Toxicidade (VOCs): obter informações viaFISPQ (Ficha de Informação de Segurança de Produto Químico)

VOCs Concentração letal Perigos Controle de exposição

Benzenos DL50 (oral) = 2.990 mg/kg

Inflamável (pto de fulgor=15,6ºC)Ataca sistema nervosoCausa câncer (leucemia)

Máscara

RISCO = PERIGO X EXPOSIÇÃO

Classes de perigosos (relacionadas a toxicidade das substâncias)

Medidas de controle (eliminação, minimização) dos riscos

UNITED NATIONS ECONOMIC COMMISSION FOR EUROPE (UNECE). Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS). Nações Unidas: Genebra e Nova Iorque. 5a edição. 2013. 530 p.

www.inmetro.gov.br/metcientifica/MRC/FISPQ-8298.pdf

Poli USP © 2018

Pigmentos

•Partículas insolúveis no solvente• <5 mm

•Opacidade e Durabilidade do filme• TiO2 (aumenta refletância)

•Cor

•Enchimento e Textura• CaCO3, talco

•Resistência à abrasão• Al2O3

• ..

UEMOTO - cap 44 (livro materiais do IBRACON); https://pt.wikipedia.org/wiki/Pigmento

Poli USP © 2018

Fração Volumétrica de Pigmento

Poli USP © 2018

Volume de Pigmento & desempenho

permeabilidade

Brilho

brilhante

fosco

Teor de pigmento

Poli USP © 2018

Filme, após o endurecimento: reduz a permeabilidade do substrato

Fonte: Koleske (2011). Paint and Coating Testing Manual. ASTM.

Poli USP © 2018

Baixo Teor de Pigmento (menos permeável)

Poli USP © 2018

Alto teor de pigmento (mais permeável)

Poli USP © 2018

Aditivos

•Pequenas quantidades

•Emulsificantes

•Dispersantes

•Plastificantes

•Antibolhas

•Secantes ...

•Biocidas•Controle da

biodeterioração• Na lata

• Durante o uso

•Fachadas: lixiviam e contaminam o ambiente

Poli USP © 2018

Lixiviação de biocidas permite a biodeterioração da fachada

Poli USP © 2018

Resinas usuais na construção

Imobiliária convencional(termoplásticas)

• Acrílicas: • Maior uso externo• Maior resistência à água

• PVA• Uso predominante interno

• Solvente: água• Conhecidas como “Látex”• Paredes e tetos de

cimentícios e cerâmicas

Outras aplicações

• Poliuretano • baixa permeabilidade

• Epóxi• Resist. à abrasão

• Borracha clorada•Neoprene-Hypalon• Alquídicas

(uso em madeira e metais)• Solvente: geralmente

VOcs, mas pode ter água.

Poli USP © 2018

Mercado Brasileiro de tintas

•Quinto produtor mundial•Produção (2014)= 1,40 x 109 litros

•Faturamento líquido= US$ 9,59 x 109

•Construção•80% do volume

•62% do faturamento

•10 Fabricantes maiores, ~75% do volume

• http://www.abrafati.com.br

Poli USP © 2018

Sistemas de pintura: compatibilizar com o substrato

Podem ter várias camadasFundos seladores (reduzir permeabilidade de substratos porosos)

Massa (PVA, acrílica) → reduz imperfeições (podem afetar o brilho)

Ex: sistema de pintura de um substrato poroso

Poli USP © 2018

Sistemas de pintura: compatibilizar com o substrato

•Primer•Facilita aderência com

substrato metálico

•Intermediária•Aumenta a espessura

•Acabamento•Resiste ao meio ambiente

Fonte: Manual Tratamento de Superfície e Pintura (moodle)

Poli USP © 2018

Quais as Técnicas de Pintura na Construção?

Poli USP © 2018

Propriedades das tintasListe as propriedades importantes........

Poli USP © 2018

Cor: radiação visível refletida

CIE L*a*b* (CIELAB) i

Poli USP © 2018

Refletância da tinta

•Fração da radiação total incidente (uv + visível + infravermelho) que é refletida.

0 < < 1

Poli USP © 2018

Tintas frias: uma nova classe de tintas

•Reflectância inicial elevada > ~0,65

•Manutenção da reflectância > 0,50

•Alta emitância

http://coolroofs.org/documents/CRRC_FFT_Feb_2013.pdf

Poli USP © 2018

Tintas frias coloridas: cor não determina a refletância no infravermelho

Poli USP © 2018

Brilho: fração da radiação visível refletida de forma especular

Brilhante• V pigmento << Vresina

Fosca• Vpigmento > V resina

úmida

seca

α incidência = α reflexão

α α α

α reflexão variável

Poli USP © 2018

Níveis de brilho & Desempenho

Brilhante FoscaAcetinada

Disfarça imperfeições da baseFacilidade de limpeza

Poli USP © 2018

Reologia?

• Escorrimento na espessura

• Força de aplicação (pincel, projeção...)

Pseudo-plástico - tintas

viscosidade=cte

0

Poli USP © 2018

Reologia

AMARO, M. Estudo comparativo de tintas para fachadas. IST. 2007.

viscosidade=cte

0

Poli USP © 2018

Poder de Cobertura Úmida

Slides de aula - FAU USP

Poli USP © 2018

Poder de Cobertura Seca

Capacidade de ocultar o

substrato após secagem

Medida da quantidade de tinta

(m2/L) necessária para atingir

uma razão de contraste de 98,5%

Poli USP © 2018

Aderência ao substrato

Poli USP © 2018

Aderência pelo teste da fita adesiva

1 2 3 4Gabarito para analise qualitativaASTM D3359 or ISO

Poli USP © 2018

Aderência pelo teste da fita adesiva

Gabarito para analise qualitativaASTM D3359 or ISO

Poli USP © 2018

Lavabilidade (abrasão a úmido)

Abrasão: Número de ciclos

Poli USP © 2018

Absorção de água por capilaridade

https://www.youtube.com/watch?v=Ja7CTDnpefU

Poli USP © 2018

Efeito da pintura na “permeabilidade” a água:revestimentos de argamassa (substratos)

100(%) −

=inicial

inicialsatágua

M

MMAbsorção

0

2

4

6

8

10

12

0 20 40 60 80 100

Tempo (h)

Ab

so

rção

(%

)

Cp sem aplicação

Cp com aplicação

0

2

4

6

8

10

12

0 20 40 60 80 100

Tempo (h)

Ab

so

rção

(%

)Cp sem aplicação

Cp com aplicação

Baixo volume depigmento (brilhante)

Alto volume depigmento (fosca)

Poli USP © 2018

Permeabilidade ao vapor de água

Amostra

Poli USP © 2018

Ensaio de Durabilidade(envelhecimento acelerado por UV e umidade)

Ensaio que acelera o processo de envelhecimento natural devido à exposição dos raios UV

http://www.cabot-corp.com

http://www.q-lab.com/products/quv-weathering-tester/quv

Poli USP © 2018

Durabilidade por envelhecimento natural

http://rtreport.ksc.nasa.gov/techreports/2002report/400%20Spaceport%20Struct/407.html

http://dx.doi.org/10.1016/j.corsci.2009.10.020,

Poli USP © 2018

Espessura de tinta fresca

Poli USP © 2018

Espessura de tinta fresca

next

Poli USP © 2018

Exercício 1: Calcule a composição das tintas (voláteis, resina e pigmentos)

Tinta Massa inicial (g)

Massa a 100ºC (g)

Massa a 450ºC (g)

Acrílica fosca 20,0 9,0 5,7

Acrílica acetinada 20,0 9,0 4,2

Poli USP © 2018

Composição das Tintas(Perda ao Fogo)

•Teor de Voláteis

•Teor de Resina

•Teor de Pigmentos

100(%) º100 −

=inicial

Cinicial

M

MMVoláteis

100(%)sinRe º450º100 −

=inicial

CC

M

MMa

(%)sinRe(%)100(%) aVolateisPigmentos −−=

Poli USP © 2018

Resposta

Tinta Voláteis(%)

Resina(%)

Pigmentos(%)

Acrílica fosca 55,0 16,5 28,5

Acrílica acetinada 55,0 24,0 21,0

Poli USP © 2018

Exercício 2: Classifique (maior, menor ou igual) as tintas quanto às propriedades.

Propriedade Acrílica fosca Acrílica acetinada

Brilho

Resistência de aderência

Permeabilidade

Poli USP © 2018

Exercício 2: Classifique (maior, menor ou igual) as tintas quanto às propriedades.

Propriedade Acrílica fosca Acrílica acetinada

Brilho Menor Maior

Resist. aderência Menor Maior

Permeabilidade Maior Menor

Poli USP © 2018

Exercício 3: Calcule a espessura da película de tinta fresca

•Dados•Área do substrato = 19 x 19 cm

•Massa substrato = 669 g

•Massa substrato+tinta=672,9 g

•Densidade (PVA à base de água)= 1,42 kg/dm3

•Volátil: água

Poli USP © 2018

Exercício 3: Calcule a espessura da película de tinta fresca

•Massa tinta fresca672,9 g – 669 g = 3,9 g = 0,0039 kg

•Área de cobertura

0,19 x 0,19 = 0,0361 m²

•Rendimento (m2/kg)

Área / Massa = 0,0361 / 0,0039 = 9,26 m²/kg

Poli USP © 2018

Exercício 3: Calcule a espessura da película de tinta fresca

•Rendimento (m2/dm3)

9,26 m²/kg x 1,42 kg/dm3 = 13,14 m2/dm3

•Espessura da película

V / A = 1 / 1.314 dm = 0,00076 dm = 76 μm

Poli USP © 2018

Exercício 4: Calcule a espessura da película de tinta endurecida

•Densidade PVA fosca fresca 1,42 kg/dm3

•Teor de voláteis (agua) 45% massa

•Teor de resina 13% massa

•Teor de pigmentos 42% massa

•Espessura tinta fresca 76 µm

Poli USP © 2018

Exercício 4: Calcule a espessura da película de tinta endurecida

•Em 1 dm³, temos 1,42 kg de tinta fresca1,42 x 0,45 = 0,64 kg voláteis

1,42 x 0,13 = 0,18 kg resina

1,42 x 0,42 = 0,60 kg pigmentos

Total =1,42kg

•Volume de voláteis0,64 kg / 1 kg/dm³ = 0,64 dm³

Poli USP © 2018

Exercício 4: Calcule a espessura da película de tinta endurecida

•Volume de resina + pigmentos

1dm³ – 0,64 dm³ = 0,36 dm³

•Volume de resina +pigmentos (%)

0,36 / 1 x 100 = 36%

•Para 100% volume → 76 µm

•Para 36% volume → 76 µm x 0,36 = 27 µm

Poli USP © 2018

Exercício 5

•Calcule o número de demãos de tinta fresca necessário para cobrir a superfície, sabendo que, para garantir o poder de cobertura da pintura, o rendimento foi de 5 m2/dm³.

Poli USP © 2018

Resposta

•Rendimento (p cobrir) = 500 dm²/dm³

•Espessura tinta fresca = 1 / 500 = 0,00200 dm³

•Espessura tinta fresca = 200 µm

•No. de demãos = 200 µm / 76 µm = 2,6 → 3

Poli USP © 2018

Exercício 6

•Para garantir o poder de cobertura da pintura, o rendimento de uma tinta fresca de baixa qualidade é 3 m2/dm³. Estime o número de demãos de tinta necessária para cobrir a superfície. •Admitir que a densidade da tinta é a mesma.

•Comentar se há benefício econômico, considerando que, ao comprar a tinta de baixa qualidade, houve uma redução de 30% no custo.

Poli USP © 2018

Resposta

•Rendimento (p cobrir) = 300 dm²/dm³

•Espessura tinta fresca = 1 / 300 = 0,00333 dm³

•Espessura tinta fresca = 333 µm

•Número de demãos = 333 µm / 76 µm →5

•Incremento de demãos = 2/3 = 0,67= 67%

•Aumento de 67% do volume da tinta

Poli USP © 2018

Bibliografia recomendada

•UEMOTO, K. L. Tintas na construção civil. In: Materiais de Construção Civil e Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais. ISAIA, G. C (editor). Capítulo 44. IBRACON. 2010.

Poli USP © 2018