AULA 7 Tintas

Tintas para Construção Civil

MERCADO DE TINTAS •

•

•

Organização setorial www.abrafati.com.br O Brasil é um dos cinco maiores mercados mundiais para tintas Dados do setor:

Faturamento líquido 2010: US$ 3,87 bilhões Volume produzido 2010: 1,359 bilhão de litros Empregados diretos: 18 mil Os dez maiores fabricantes respondem por 75% do total das vendas

MERCADO DE TINTAS •

Segmentos do setor: imobiliárias:: • Tintas imobiliárias 79% do 79%  do volume total (V) e 59% 59% do  do faturamento (F) • Não industriais (edificações) • Industriais

•

Demais indústrias

(eletrodomésticos, móveis, autopeças, naval, aeronáutica): 13% de V

e 24,5% 24,5% de  de F •

Repintura automotiva:: 4% automotiva 4% de  de V e 9% 9% de  de F

•

Automotiva original: 4% de 4%  de V e 7,5% 7,5% de  de F

TINTAS • Misturas

geralmente no estado líquido geralmente no e de base polimérica • Algumas

de base mineral ou mistas

(cimento Portland ou cal hidratada e polímeros) • Devem

formar película sólida aderente sobre aderente  sobre uma superfície (substrato) • Devem

promover funções específicas a um sistema de pintura

SISTEMA DE PINTURA

Loh (2007)

SISTEMA DE PINTURA

A tinta é variável importante do sistema de pintura !!

Gnecco, Maio/ 1997

FUNÇÕES SISTEMAS DE PINTURA •

Acabamento e estética

•

Valorização e conservação do ambiente construído (histórico ou contemporâneo)

•

Funções especiais • • • •

Higiene Imagem e qualidade de serviços e produtos Segurança industrial Outras mais específicas

FUNÇÕES SISTEMAS DE PINTURA •

Acabamento e estética !! •

Prioridade para a Arquitetura e a maioria das obras comerciais e residenciais contemporâneas

•

Simultaneamente ponderar necessidades do substrato e outras funções do sistema

•

Visão holística do projeto

Cortesia Celso Gnecco, Sherwin Willians

FUNÇÕES SISTEMAS DE PINTURA • •

Conservação e valorização do ambiente construído Proteção do substrato – “pele” • controlar permeabilidade • à água e outros agentes • durabilidade • corrosão do aço • lixiviação em concretos, argamassas • biodeterioração de madeiras... ISAIA 2007  –  Cap. 15

Escola de Cadetes do Exército  –  Campinas/SP Cortesia Eng. Celso Gnecco, Sherwin Willians  –  Sumaré /SP

FUNÇÕES SISTEMAS DE PINTURA •

Imagem, produtividade e qualidade de indústrias e empresas • • •

Efeitos na comunicação No estado de espírito das pessoas No resultado de serviços e produtos

FUNÇÕES SISTEMAS DE PINTURA •

Higiene • •

Hospitais Ambientes de preparação de alimentos – tons claros como sinalização de assepsia

Cortesia: Antonio Gomes  – Cascavel - PR

FUNÇÕES SISTEMAS DE PINTURA •

Segurança e sinalização industrial

Exemplo

incêndio ; Amarela = gás; Verde = água ; Azul  = ar comprimido; Cinza clara = vácuo; Laranja = produtos ácidos; Púrpura = produtos alcalinos; BRANCA = vapor; Cinza escura = eletrodutos e conduítes •Tubulações : Vermelha =

• •

FUNÇÕES SISTEMAS DE PINTURA •

Outras mais específicas •

retardar chama

•

anti-estática

•

luminescência – sinalização viária ou industrial - refletivas da radição próxima à infravermelha

• tintas “frias”

TINTAS - CONSTITUINTES látex V e í c u l o

Figura adaptada da revista Pintura industrial/Sherwin-Williams

SOLVENTE ou VEÍCULO VOLÁTIL • •

Fração volátil da tinta Controla reologia • •

•

Aplicação Conduz a resina para aumentar o contato com a superfície de aplicação

Compostos orgânicos dissolvem a resina

•

Hidrocarbonetos • alifáticos •

•

aromáticos •

• •

Aguarrás, naftas Toluol, xilol

Álcoois, cetonas glicóis Tipo e teor regula o VOC (“Volatile Organic Compound”)

•

Água forma emulsão com a resina (látex)

SOLVENTE ou VEÍCULO VOLÁTIL

Após evaporação do veículo volátil, a tinta resulta com teor de sólidos por volume de 70 % Gnecco, Maio/ 1997

FRAÇÃO VOLÁTIL x VOC*

(Fonte: Gnecco, Mariano e Fernandes, 2005).

*A ASTM D 3960-05 define VOC como sendo qualquer composto que participa de reações fotoquímicas na atmosfera Loh, 2007

RESINA • • •

Veículo não volátil Aglutinante dos pigmentos Controla • aderência, • elasticidade, • permeabilidade, • resistência química, • resistência ao intemperismo

•

Resinas comuns • • • • •

PVAc Acrílicas Alquídicas (esmaltes) Epoxídicas Poliuretânicas

PIGMENTOS •

Pós entre 0,1 mm e 5 mm, insolúveis no solvente • Ativos (ou opacos) • Inertes (ou cargas)

PIGMENTOS •

Ativos (ou opacos) • •

Coloração Durabilidade do filme •

Proteção da resina pelo elevado índice de refração (TiO2, esferas de vidro) – também usados nas tintas  “frias” 

•

•

Proteção anti-corrosiva do substrato

Inertes (ou cargas) • • •

Enchimento Textura • carbonato de cálcio, talco Resistência à abrasão • óxido de alumínio

PIGMENTOS ATIVOS •

Coloração •

Sistema Munsell de classificação de cor (2000 cartelas)

REFLETÂNCIA (%)

COR

90,0

BRANCA

59,1

CINZA CLARA

36,2

CINZA MÉDIA

9,0

CINZA ESCURA

1,2

PRETA

OBSERVAÇÕES 



refletância máxima em tintas

refletância mínima em tintas

PIGMENTOS ATIVOS •

Proteção anti-corrosiva de aço carbono •

Cromato de zinco e zarcão (Pb3O4) em desuso – saúde – metais pesados

•

Zinco metálico – teor deve ser alto na película seca

•

Fosfato de zinco – não tóxico, transparente, dissolve em vapor de água do filme e adere ao aço, uso com pigmento vermelho e tipo barreira (Fe2O3)

•

Pigmentos tipo barreira: óxidos de ferro e alumínio, caulinita e outros de base mineral

Gnecco, Maio/ 1997

PIGMENTOS INERTES ou CARGAS • • •

•

Texturas Alta espessura Presença de grãos maiores (riscos) Variedades de acabamento

ADITIVOS Conferem propriedades especí ficas, usados em baixo teor – 0,1 a 2% •

Emulsificantes •

•

estabilidade e suspensão dos pigmentos, facilitar aplicação

•

< dureza > flexibilidade •

•

tensoativos ou umectantes Interfaces sólido/ar; sólido/líquido

Biocidas •

Dispersantes •

Plastificantes

• • •

Fungicidas, algicidas, bactericidas

Antibolhas Antinatas Secantes

Exemplo de composição de uma tinta látex Componente

Exemplo

Resina

PVA

Pigmentos

 

Carga  Aditivos

Rutílio Litopônio Talco

 

di-nbutilftalatos compostos de mercúrio Emulsificante sabões Fase líquida

água

Proporção Função (%) 30 Formação da película 25 Fornecer cor e opacidade 5 Distribui pigmentos 0,1 a 3 Plastificantes Fungicidas 2 30

Estabiliza a emulsão Forma o veículo 26

ESQUEMA FABRICAÇÃO 15 ou mais tipos de materias primas

Pigmentos e Aditivos

balcão do varejo

TINTAS – FORMAÇÃO DO FILME •

Por secagem: apenas evaporação do solvente. Lacas* acrílicas, vinílicas e as de nitrocelulose

•

Por secagem e polimerização em emulsão (ou por emulsificação posterior à adição/condensação): Látex acrílico, vinílico

Gnecco, Maio/ 1997

* Lacas tem alto teor de cargas

FORMAÇÃO DO FILME EM LÁTEX Dispersão aquosa (látex) com teor de sólidos entre 20 e 50% Estágio I: Evaporação da água  –  ambiente e substrato

Estágio II: Deformação de  partículas por coalescência

Estágio III: Filme seco e polimerizado Adaptado de Uemoto, 1998

TINTAS – FORMAÇÃO FILME reação da resina com um agente endurecedor  “Cura” por oxidação: além da evaporação de solventes, os óleos que fazem parte das resinas alquídicas reagem com o oxigênio do ar

• Por “cura”: •

Gnecco, Maio/ 1997

TINTAS – FORMAÇÃO FILME •  “Cura” por polimerização com catalisador:

Tintas Bi-componentes - o componente B é o agente de cura e reage com a resina do componente A. Ocorre ainda a evaporação dos solventes. Exemplo: resinas epoxídicas e poliuretânicas

Gnecco, Maio/ 1997

TINTAS - FORMAÇÃO FILME No filme seco: Tipo e quantidade  relativa DA RESINA e DOS PIGMENTOS na soma total dos constituintes sólidos regulam: - Brilho, - Aderência - Flexibilidade - Permeabilidade à água e ao vapor de água - Resistência a agentes químicos - Resistência ao intemperismo (natural ou acelerado por câmaras) O teor de pigmento em volume (PVC) é uma medida usual de dosagem para controle dessas propriedades

BAIXO PVC FILME látex

–

MEV 10000 x

Alto PVC FILME látex

–

MEV 10000 x

Loh, 2007

REFLEXÃO LUZ PELO FILME •

Tintas alto brilho a semibrilho

•

Tintas acetinadas a foscas < resina > > pigmento (30 a 45%)

>> resina < pigmento (10 a 30%) úmida

luz

luz seca

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EFEITOS DO PVC

 “PVC = Pigment

volume content = Proporção relativa em massa ou volume, no total de pigmento mais resina

 “Critical Pigment Volume Concentration” 

ou

 “Fração Volumétrica Crítica de Pigmentos” 

Loh, 2007

SISTEMAS DE PINTURA VARIÁVEIS NAS ESPECIFICAÇÕES

Loh (2007)

SISTEMAS DE PINTURA VARIÁVEIS NAS ESPECIFICAÇÕES •Primer

ou tinta de fundo: primeira demão sobre o substrato (ponte para melhor aderência acabamento). É também anti-corrosiva para o caso de aço carbono •Washprimer: aderência da pintura a metais não ferrosos •Fundo preparador: coesão de partículas soltas – pintura calcinada, argamassa sem coesão, gesso •Selador: aplicação em materiais porosos – argamassas e madeira, evita absorção desigual da tinta de acabamento pelo substrato •Massa niveladora: baixo teor de solvente, deve ser aplicada sempre sobre o primer ou o selador.

Seqüência de aplicação das tintas  Acabamento Primer  Massa

Concreto ERRADO

CERTO

SISTEMAS DE PINTURA VARIÁVEIS NAS ESPECIFICAÇÕES MEIO  AMBIENTE 

INTERNO   Úm id o  Seco 

Agressivida de

Umidade (alta)

Umidade (normal)

EXTERNO  Industrial  Seco 

Sol, Chuva, Sol, Chuva, Umidade Umidade (alta), Fulígem, (normal), Poeiras de Poeira de areia  produtos químicos, Gases SO2 , NO, NO2  CO2 e H 2 S

SISTEMAS DE PINTURA VARIÁVEIS IMPORTANTES Luz: efeitos da radiação solar (λ entre 290 a 3.000nm), principalmente a ultravioleta (UV) (λ

entre 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 Umidade e temperatura: efeitos de água sob a forma líquida ou vapor como a de condensação, de chuva, do orvalho etc. 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

Látex PVA •

Poli (vinil acetato)

•

termoplástico H Hsuperior O a H temperatura de transição vítrea -C-C-O-C-C70oC

•

H H

H 



Látex PVA •

Poli (vinil acetato) • • •

Predominante no mercado Boa durabilidade em ambientes secos Degradação • • •

•

hidrólise em contato com ácidos e bases fortes perde resistência em contato prolongado com a água não deve ser especificado para exterior

Insolúvel em óleos e gorduras

Látex ACRÍLICO •

Ácido acrílico ou metacrílico • •

Termoplástico Estável • • •

•

calor, luz, agentes químicos e água

Ambientes externos

TINTAS LÁTEX ACRÍLICO e PVA • • • •

ECONÔMICA (interior) STANDARD e PREMIUM (exterior) Acabamentos semi brilho; acetinado e fosco

•Usos •substratos

porosos

•argamassas •concretos •rochas •cerâmica •gesso

LÁTEX ACRÍLICO x PVA •

Acrílico é superior < permeabilidade < solubilidade água

> resistência a álcalis > durabilidade frente UV • •

Acrílico + cara PVA preferido para interior

Tintas alquídicas • •

Esmaltes sintéticos Ácidos graxos modificados • poliálcoois (radical OH) • ácidos de carboxilas (COOH) • óleos secantes

•

• • •

Em substratos com álcalis livres • Ácidos graxos livres formam sabão (saponificação) Relativamente permeáveis Ambientes internos ou externos normais Mais indicadas para madeiras e aço

• Ótima para ambientes internos secos ou externos pouco agressivos

Tintas epóxi • • •

•

Termofixas Muito impermeáveis Suscetíveis à UV – calcinação superficial (gizamento) Sistemas de pintura marítima ou industrial com tintas poliuretânicas

•

Aplicação • ambientes quimicamente agressivos •  precisam ser aplicadas em substrato resistente pois sofrem retração pela reação de cura

TINTA HOSPITALAR Centro cirúrgico

Tintas poliuretânicas •

Excelente resistência à maresia, à água, à corrosão e à abrasão

•

Quando bi-componente

•

•

grande dureza

•

elevada durabilidade

Usos •

Proteção de concreto

•

Embarcações como tinta de fundo

•

Em sistemas mistos com epóxi

PERMEABILIDADE AO VAPOR DE ÁGUA g/m2/dia 100

20

10

 

Resina ALQUÍDICA

EPOXÍDICA

H2O Vapor de água

POLIURETÂNICA

Fonte: Prof.Eric.V.Schmid - Exterior Durability of Organic Coatings

    a      s      s      a      m

100% UR 

Vapor de água

Sílicagel ou

Cloreto de Cálcio

100% UR 

g/m2/dia

tempo

Selador epóxi + Tinta de poliuretano

“VERNIZES” •

Ausência de pigmentos:

Transparentes • Durabilidade é menor comparativamente a tintas pela ausência de pigmento(s) de proteção da resina • Variações de semibrilho a fosco são obtidas por adição de carga muito fina • Subtratos ao natural –

•

•

madeira ou concreto

•

Propriedades ditadas pelas características da resina formadora do filme Exemplo em ordem crescente de resistência a atmosferas agressivas: • Verniz acrílico • Verniz epóxi • Verniz poliuretano