Tintas, Propriedades e Características

TINTAS

E E

VERNIZES

Existem desde a pré-história

Têm função estética e protetora (mais recente)

Desafio atual:

Redução do impacto ambiental, gerando uma grande inovaçãonos produtos

Introdução

nos produtos

Produção de tintas “amigáveis”

Menor teor de VOC (Volatile Organic Compound) ou COV

Baixo odor, redução de solventes aromáticos

Menor teor de sólidos

Substituição por emulsões – produtos de base aquosa

Combinação das funções

Decoração

Proteção da base (durabilidade dos substratos)

Impede corrosão de metais

Reduz absorção de água de argamassas e a sua lixiviação

Funções básicas dos sistemas de pintura

Reduz absorção de água de argamassas e a sua lixiviação

Reduz absorção de água de madeiras

Funções especiaisHigiene

Retardar chama

Reduzir reflexão da radiação térmica - conforto térmico

Sinalização - a mais importante é a viária

Segurança do trabalho

Identificação de tubulações

Veículo

Resina, não volátil

Solvente, volátil

Aditivos

Constituintes básicos

AditivosPigmentosAditivos

Figura 1 - Composição genérica de tinta do mercado – Fonte: Gnecco, 2007

Fração não volátil

Aglutinante das partículas de pigmento

Características relacionadas com a resina:

Propriedades mecânicas- tração, elasticidade

Resina

Permeabilidade

Resistência ao intemperismo – radiação UV, água, poluentes

Resistência química – alcalinidade da argamassa

Aderência

Partículas finas – entre 0,1 µm e 5 µm praticamenteinsolúveis no meio onde estão dispersos

Orgânicos – podem ou não apresentar solubilidade

Solúveis: possuem alto poder de tingimento, são mais caros emais tóxicos - também chamados corantes

Pigmentos

Inorgânicos – influem no aspecto da pintura como cor, texturaInertes ou cargas – funções: enchimento, textura, resistência à abrasão

(carbonato de cálcio, talco)

Ativos - funções:

Promover cor: dióxido de titânio,

Propriedade anticorrosiva: zarcão, cromato de zinco

Reflexivos: alta reflexão na região do infravermelho – esferas devidro

É volátil, por isso chamado de veículo volátil

Não fazem parte da pintura após a sua secagem e cura

O teor é corrigido conforme a necessidade momentos antesda aplicação. Varia conforme a absorção (porosidade) erugosidade do substrato

Solvente

rugosidade do substrato

Ex.: Tinta látex (emulsão aquosa): tem como solvente a água

Funções básicas:

Dissolver a resina – esmaltes, a óleo, epoxi

Conferir viscosidade adequada para aplicação

Influir na secagem

Composição de diferentes naturezas químicas

Hidrocarbonetos alifáticos - aguarrás

Hidrocarbonetos aromáticos – xileno e tolueno

Glicóis: butil glicol, acetato de etilglicol

Cetonas: metil etil cetona (MEK), ciclohexanona

Solventes

Cetonas: metil etil cetona (MEK), ciclohexanona

Álcoois: isopropílico, butílico, etílico

Substâncias adicionadas em pequenas proporções na tinta –entre 0,1% a 2%

Proporciona funções específicas

Biocidas: fungicidas, bactericidas, algicidas – ação contramicrorganismos biológicos

Aditivos

microrganismos biológicos

Reológicos: estabilizar emulsões - manter os pigmentos emsuspensão, facilitar a aplicação

Agentes dispersantes: tensoativos – facilitam a produção

Secantes: aceleram a secagem de tintas alquídicas

Antibolhas, antinatas

Formulação

� Proporcionamento de matérias-primas para obter propriedades desejadas

� Formulação: envolve elevado número de matérias primas – aproximadamente 15 substâncias primas – aproximadamente 15 substâncias diferentes

� O conhecimento da formulação permite prever algumas propriedades, mas mesmo assim é necessária a realização de ensaios de desempenho

Fração volumétrica de pigmentos (PVC)

� PVC: parâmetro mais utilizado para descrever o proporcionamento da composicão da tinta - termo em inglês de Pigment Volume Concentration

� CPVC: região crítica onde observa-se uma � CPVC: região crítica onde observa-se uma elevada mudança nas propriedades da película como porosidade, flexibilidade, resistência aos agentes agressivos - termo em inglês de Critical

Pigment Volume Concentration

100xVvVp

VpPVC

+=

Vp = volume de pigmentoVv = volume de veículo sólido (não volátil)

Efeito do PVC nas propriedades da pintura

Figura 2 - Ilustra, qualitativamente, as mudanças de propriedades conforme a variação da fração volumétrica de pigmentos, PVC – Fonte: Ciullo, 2003

Fração volumétrica de pigmentos (PVC)

Tipo de acabamento PVC (%)

Alto brilho 10 a 15

Semibrilho 15 a 30

Quadro 1 – Aspecto do acabamento da pintura em função da fração volumétrica de pigmentos, do PVC

Semibrilho 15 a 30

Acetinado 30 a 35

Fosco 35 a 45

Constituintes básicos

Figura 3 – Composição genérica de vários tipos de tinta – Fonte: Gnecco et al, 2007*VOC – composto orgânico volátil

Fotos por MEV – aumento de 10.000xs

Figura 4 – Aspecto da superfície de pintura obtida com tinta de baixo PVC , acabamento semibrilho

Figura 5 – Aspecto da superfície de pintura obtida com tinta de alto PVC , acabamento fosco

Processo de fabricação

Figura 6 – Processo de fabricação das tintas (adaptado de Silva, 2005)

Tipos de sistemas de pintura

� Fundo: produto destinado à primeira demão ou mais demãos sobre a superfície e funciona como uma ponte entre o substrato e a tinta de acabamento��Selador: aplicação em materiais porosos – argamassa e

madeira

�Primer: proteção anticorrosiva de metais e algumas vezes para madeira

�Washprimer: aumentar a aderência de metais não ferrosos

�Fundo preparador: promover a coesão de partículas soltas –pintura calcinada, argamassa sem coesão, gesso

Tipos de sistemas de pintura

� Massa: correção de irregularidades da superfície já selada – produto pastoso e com elevado teor de cargas

� Tinta de acabamento: fornecer as propriedades Tinta de acabamento: fornecer as propriedades necessárias para o fim a que se destina, inclusive tonalidade – parte visível do sistema de pintura

Constituintes dos sistemas de pintura

Figura 7 – Principais constituintes dos sistemas de pintura

Principais tintas e vernizes - USO

Substratos minerais porosos: concreto, reboco, argamassa, cerâmica, gesso�Látex (PVA, acrílico, texturas)

�Esmalte sintético (alquídica)

�Tinta epóxi�Tinta epóxi

�Tintas base de cal (caiação), de cimento

�Tinta de base de silicatos alcalinos (sódio, potássio) – Selador para materiais porosos como argamassa

�Verniz – acrílico (base água e solvente), poliuretânico mono componente e bicomponente (base água e solvente), epoxi (base água e solvente) *

�Silicones – silanos e siloxanos

*geralmente usado em manutenção industrial


Madeira e derivados�À óleo

�Esmalte sintético (alquídica), base solvente e base água

�Impregnante (stains), base solvente e base água

��Verniz sintético, poliuretânico mono componente e com filtro solar e poliuretânico bicomponente com filtro solar

PVC�À óleo



Substratos Metálicos, ferrosos e não ferrosos�À óleo


�Esmalte sintético (alquídica), base solvente e base água, dupla açãodupla ação

�Epóxi, base solvente e base água

Sistemas base água

Acrílicos e vinílicos�Dispersão aquosa contendo resina (emulsão), conhecidos

no mercado como látex, pigmentos como o dióxido de titânio e/ou outros pigmentos coloridos, cargas e aditivos

�Resina�Resina�acrílica (ácido metacrílico e o metacrilato de metila

copolimerizado com acrilato de etila ou butila)

�PVA (copolímeros de acetato de vinila com maleato de dibutila, fumarato de butila, versatato de butila)

�Tipos de acabamentos: o semibrilho, o acetinado e o fosco

�São mais permeáveis a água do que os esmaltes sintéticos

Mecanismo de formação de filme a base de dispersão aquosa

Sol. Látex

teor de sólido 20-50 % (massa)

Estágio I

Evaporação de água

Sol. Látex

teor de sólido 20-50 % (massa)

Estágio I

Evaporação de água

Estágio III

Estágio II

Coalescência

Empacotamento e deformação

das partículas

Formação de filme rígidoCura T> Tg

Deformação de partículasT≥≥≥≥TMFF

Estágio III

Estágio II

Coalescência

Empacotamento e deformação

das partículas

Formação de filme rígidoCura T> Tg

Deformação de partículasT≥≥≥≥TMFF T: temperaturaTMFF: Temperatura mínima de formação de filmeTg: Temperatura de transição vítrea

Figura 8 – Estágios da formação de um filme à base de dispersão aquosa (látex) (Uemoto, 1998)

Sistemas alquídicos

�São constituídos por resinas alquídicas, pigmentos orgânicos e inorgânicos ativos, cargas minerais inertes, secantes organo-metálicos (sais metálicos), aditivos e solventes como os hidrocarbonetos alifáticos�A resina mais comum é formada pelo glicerol (álcool �A resina mais comum é formada pelo glicerol (álcool

polihídrico) com anidrido ftálico (ácido polibásico) - são provenientes de poliésteres, resultantes de reações químicas entre polialcóois e ácidos graxos ou óleos.

�A combinação dos diferentes ingredientes controla a reação de polimerização, influenciando nas propriedades do produto final.

�Geralmente são fornecidas com solventes, e os produtos obtidos com esses polímeros formam película pela reação com o oxigênio (oxidação) do ar durante a exposição.

Sistemas bicomponentes - Resina epóxi e poliuretana

�Resinas epóxi

��Resinas poliuretanas

Sistemas bicomponentes - Resina epóxi e poliuretana

�Tempo de vida útil (pot life): característica de tintas bicomponentes, que significa o tempo útil para a aplicação destas resinas, após a mistura dos dois componentes (bicomponentes)

��Ambas resinas possuem produtos de base aquosa ou base solvente

�São produtos mais impermeáveis a água e ao vapor de água do que esmalte sintético

Tintas epoxi bicomponente

S O L V E N T ES O L V E N T E

R E S I N A R E S I N A

E P O X IE P O X I

P I G M E N T O

C O M P O N E N T EC O M P O N E N T E A( B a s e p i g m e n t a d a )

Figura 9 – Componente A é a resina epóxi e componente B é o agente de cura (Fonte: Gnecco, 2007).

P I G M E N T O

S O L V E N T ES O L V E N T E

A G E N T E A G E N T E

D E C U R AD E C U R A

C O M P O N E N T EC O M P O N E N T E B“ ( c a t a l i s a d o r ) ”

Tintas epoxi bicomponente

Um excesso de componente B torna a película dura e quebradiça, ao passo que um excesso de componente A torna a película mole e pegajosa

Figura 10 – Mistura de tinta epóxi bicomponente (Fonte: Gnecco, 2007)

++

++

Mistura correta

Mistura incorreta

� Conhecidos no mercado como stain, são absorvidos pela madeira, saturando-se parcial ou totalmente as fibras superficiais. � Alguns produtos contêm hidrorepelente na

Impregnantes para madeira

� Alguns produtos contêm hidrorepelente na formulação, como parafinas e ceras. � Este tipo de produto pode ser encontrado nos acabamentos transparente ou semitransparente, sem a formação de barreira de proteção. O produto no acabamento semitransparente contêm baixos teores de pigmentos inorgânicos.

Impacto ambiental das tintas

� Tintas e produtos para pintura: podem conter substâncias/elementos potencialmente tóxicos que causam efeitos na saúde dos seres vivos e impactos no ambiente.impactos no ambiente.� VOC � Metais pesados� Biocidas

Impacto ambiental das tintas - VOC

� VOC � Termo em inglês de Volatile Organic Compound e em

português de Composto Orgânico Volátil (COV)� Composto orgânico volátil que participa de reações

fotoquímicas na atmosfera (ASTM D 3960-05)fotoquímicas na atmosfera (ASTM D 3960-05)� São emitidos à atmosfera pelas tintas, principalmente as

de base solvente, como a tinta a óleo, o esmalte sintético e em solventes como a aguarrás e thinner

� Composição: hidrocarbonetos aromáticos e alifáticos, hidrocarbonetos contendo halogênio, cetonas, ésteres, álcoois

� Ocorrência: durante as operações de pintura e secagem da tinta


� Efeitos

� Afetam a saúde do trabalhador, resultando em problemas de saúde ocupacional e prejuízos na sua produtividade

� Problemas respiratórios, irritação e obstrução nasal, � Problemas respiratórios, irritação e obstrução nasal, desidratação e irritação da pele, problemas na garganta e nos olhos, dor de cabeça e cansaço, levando à perda da concentração


� Emissão de VOC em ambiente externo�Função da composição química dos solventes, produzindo

diferentes teores de ozônio - reatividade fotoquímica

�Ozônio troposférico: combinação de hidrocarbonetos (VOCs), óxidos de nitrogênio, radiação UV e calor (VOCs), óxidos de nitrogênio, radiação UV e calor

�Ozônio: um dos principais integrantes da névoa fotoquímica urbana - conhecida popularmente por smog (BREZINSKI, 1995)


� Emissão de VOC em ambiente interno fechado�Ocorrência de problemas característicos de SED (Síndrome

de Edifícios Doentes)

�Sintomas mais comuns: irritação e obstrução nasal, desidratação e irritação da pele, problemas na garganta e desidratação e irritação da pele, problemas na garganta e nos olhos, dor de cabeça e cansaço, perda da concentração

Impacto ambiental das tintas – Metais pesados

� Pigmentos nocivos à saúde: antimônio, cádmio, cromo hexavalente, chumbo e mercúrio

� Presença em tintas de secagem ao ar e em fundos preparadores (primer)

�Podem causar problemas de saúde ocupacional aos �Podem causar problemas de saúde ocupacional aos trabalhadores na fase de aplicação da pintura e como material de descarte e entulhos (resíduo) da construção civil.

� Origens: �Aditivos secativos

�Pigmentos coloridos, geralmente nas cores vermelhas, amarelas, laranjas e verdes

�Pigmentos anticorrosivos em fundos preparadores

Impacto ambiental das tintas- biocidas

� Biocidas: aditivos que servem para preservar a tinta, na forma líquida ou como película de pintura

� Efeitos: a ação de agentes biológicos, como as bactérias, os fungos e as algasbactérias, os fungos e as algas

� São susceptíveis à lixiviação por água� Os produtos de base mercurial estão sendo

substituídos por produtos menos tóxicos - menor impacto ambiental

Diretrizes para a especificação de sistemas de pintura

� Execução de pintura: deve ser considerada desde a fase da definição do projeto. � Exemplo: os detalhes de projeto influem durabilidade da

pintura, principalmente em fachada externa de edifícios

� Fatores que determinam a escolha:� Fatores que determinam a escolha:

As condições do meio onde será exposta a superfície a ser pintada - grau de agressividade da atmosfera local, condições climáticas, o uso a que se destina a edificação, a natureza do substrato se alvenaria, madeira, gesso

Durabilidade da tinta

� Resultado da interação entre o material e o ambiente que o cerca, incluindo aspectos de microclima

� Agentes de degradação: radiação solar, fatores climáticos, agentes biológicos, agentes poluentes, climáticos, agentes biológicos, agentes poluentes, etc.

� Fatores influentes:�Tinta, características do substrato

�condições do meio ambiente

�uso

Durabilidade

� Previsão de vida útil �Determinação das propriedades antes e após

envelhecimento sob condições de uso simuladas

�Natural: ensaio de longa duração. Exposição do material em Estações de Envelhecimento Natural -material em Estações de Envelhecimento Natural -pode-se assegurar uma degradação mais próxima à do real

�Acelerado: realizados em laboratório sob condições de uso simuladas em câmaras. É possível controlar a intensidade dos fatores de intemperismo, gerando resultados experimentais reprodutíveis

Durabilidade - degradação

� Durabilidade: função do tipo de polímero, da sua formulação, microestrutura, composição química dos pigmentos, tipo de acabamento, aditivos presentes

� Degradação do material polimérico – ruptura de ligações na cadeia principal e redução de massa ligações na cadeia principal e redução de massa molecular

� Degradação da película – alteração de propriedades físico-químicas e mecânicas como coloração, brilho, manchas brancas ou escuras, pulverulência, fissuras, aumento de porosidade, perda da flexibilidade


� Luz: efeitos da radiação solar (λ entre 290 a 3.000nm), principalmente a ultravioleta (UV) (λentre 280-400nm) que provoca as reações fotoquímicas. � Quanto menor o λ maior é a energia absorvida e

maior potencial de ruptura de ligações químicas. O material se torna quebradiço, há alteração de cor

� Calor: a temperatura varia conforme a localidade, estação do ano e efeitos como chuva ou neve


� Umidade: efeitos de água sob a forma líquida ou vapor como a de condensação, de chuva, do orvalho etc. É ela que fornece meios para a ocorrência da degradação

� Efeitos cíclicos: a absorção e desorção de umidade no substrato podem causar fenômenos de expansão e retração volumétrica e de concentração de tensões dentro de um material

Ensaios normalizados na tinta líquida

Propriedades Métodos

Massa específica NBR15382-06

Teor de sólidos NBR15315-05

Teor de sólidos, resina e pigmentos ASTM C 3723- 99

Identificação da resina por IV ASTM D 3677

Poder de cobertura úmida NBR14943-03

Tempo de secagem (medida instrumental) NBR15311-05

Quadro 5 – Ensaios em tinta líquida (ABNT, 2005)

Ensaios normalizados na película seca


Cor e diferença de cor NBR15077-04Brilho NBR15299-05Grau de empolamento NBR15381-06Grau de craqueamento NBR14945-03

Quadro 6 – Ensaios na película seca para avaliação de desempenho ao longo do tempo –durabilidade (ABNT, 2004)

Grau de craqueamento NBR14945-03Grau de calcinação NBR15302-05Crescimento de fungos em placas de Petri NBR14941-03Crescimento de fungos em câmara tropical NBR15301-05Envelhecimento acelerado (UV/condensação de água) NBR15380-06Intemperismo natural (Exposição em estações) Proj. 02:115.29-029

Ensaios normalizados na película seca


Manchamento por água NBR15304-05Poder de cobertura seca NBR14942-03Abrasão úmida sem pasta abrasiva NBR15078-04Abrasão com pasta abrasiva NBR14940-03

Quadro 7 – Ensaios na película seca para avaliação de desempenho (ABNT, 2004)

Abrasão com pasta abrasiva NBR14940-03Dureza König NBR14946-03Porosidade em película NBR14944-03Permeabilidade ao vapor de água Proj. 02:115.29-017 (1)Tração e alongamento Proj. 02:115.29-041 (1)Resistência a produtos químicos Proj. 02:115.29-026 (1)

(1) Projeto de norma

Requisitos mínimos para tinta látex econômica nas cores claras – Especificação

Métodos de ensaios Requisitos mínimos

NBR14942-03: Poder de cobertura detinta seca

≥ 4,0 m2/l

Quadro 8 – Critérios usados para a verificação da conformidade de tinta látex econômica nas cores claras – NBR 15079 (ABNT, 2004)

tinta seca

NBR14943-03: Poder de cobertura detinta úmida

Razão de contraste

≥ 55%

NBR15078-04: Resistência à abrasãoúmida sem pasta abrasiva

≥ 100 ciclos

Requisitos mínimos para tinta látex nas cores claras – Especificação (em consulta pública)

Requisitos Método

de ensaio

Econômica Standard

Fosca

Premium

Fosca

Cobertura seca

m²/L

NBR 14942 4,0 5,0 6,0

Cobertura úmida

%

NBR 14943 55,0 85,0 90,0

Quadro 9 – Critérios usados para a verificação da conformidade de tinta látex nas cores claras – Projeto 02:115.29-051 (ABNT, 2007)

%

Abrasão úmida s/ pasta abrasiva

Ciclos

NBR 15078 100 - -

Abrasão úmida c/ pasta abrasiva

Ciclos

NBR 14940 - 40 100

Ensaios normalizados para massa niveladora


Absorção de água NBR15303-05

Quadro 10 – Ensaios para massas niveladoras monocomponentes à base de dispersão aquosa

Resistência à abrasão NBR15312-05

Requisitos mínimos para massas niveladoras interior e exterior – Especificação

Métodos de

ensaios

Interior Interior/Exterior

NBR15312-05: massa desbastada após (48 ± 1) h massa desbastada após (48 ± 1) h

Quadro 11 – Critérios usados para a verificação da conformidade de massas niveladoras –NBR 15348-06 (ABNT, 2006)

NBR15312-05:Resistência à abrasão

massa desbastada após (48 ± 1) h de secagem: ≥ 10g


NBR15303-05: Absorção de água



Tintas, Propriedades e Características

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