Tintas

Universidade Federal de São CarlosCentro de Ciências Exatas e de TecnologiaDepartamento de Engenharia de Materiais

Tintas

Tópicos Abordados

• Introdução• História das Tintas• Composição Básica• Classificação• Resinas• Resinas• Pigmentos• Aditivos• Solventes• Processos de Fabricação• Aplicações• Controle Ambiental nas Indústrias de Tintas

Introdução

• Importância- Proteção- Tornar o produto mais atraente e esteticamente mais apresentávelesteticamente mais apresentável

• Brasil é um dos cinco maioresprodutores mundiais de tintas .

Mercado Brasileiro• Mercado definido

- Grandes conglomerados (nacionais e internacionais);75% do setor

- Empresas de porte médio- Pequenas e médias indústrias voltadas ao atendimento

de segmentos específicos do mercado.de segmentos específicos do mercado.

• Fabricantes: cerca de 300, espalhados por todo o País

• Empregados diretos: 18 mil

• Faturamento total 2009: US$ 3,03 bilhões

• Volume produzido: 1,23 bilhões de litros

Mercado BrasileiroSEGMENTOS EM QUE O SETOR SE DIVIDE:

• Tinta imobiliária: representam cerca de 76% do volume totale 59% do faturamento.

• Tinta para indústria automotiva (montadoras): cerca de4,0% do volume e 7,5% do faturamento.4,0% do volume e 7,5% do faturamento.

• Tinta para indústria em geral (eletrodomésticos, móveis,autopeças etc.): cerca de 15% do volume e 25% dofaturamento.

• Tinta para repintura automotiva: cerca de 4% do volume e9% do faturamento.

Mercado Brasileiro

Volume (milhões de litros)ANO Imobiliária Repintura Ind.

AutomotivaInd. Geral Total

2009 982 47 46 157 1.232

2008 975 49 48 171 1.243

(Fonte : Abrafati)Produção/Vendas

2008 975 49 48 171 1.243

2007 800 45 42 158 1.045

2006 741 40 40 147 968

2004 701 37 37 138 913

2003 662 34 31 133 860

2002 663 33 30 131 857

2001 654 32 30 127 843

História da Tinta• Os produtos naturais como o piche, o leite, o ovo, a

goma arábica e a cera de abelha, já eramconhecidospelos antigos egípcios e antigos gregos.

• Na Idade Média, o óleo de linhaça cozido (isto é,polimerizadotermicamente)tinhagrandeutilização.polimerizadotermicamente)tinhagrandeutilização.

• Os chineses já nos séculos XII e XIII haviamdesenvolvido tintas e vernizes.

• Foi a partir do ínicio do século XXque ocorreu ogrande desenvolvimento tecnológico de tintas e afins.

“Tinta é uma composição, líquida ou em

pó , constituída de um ou mais

pigmentos dispersos em um veículo e

que, quando estendida em uma película

fina, forma um filme opaco e aderente ao

substrato.

Composição Básica

Os componentes básicos da tinta são:• Veículo (s)

- Volátil (Solvente)- Não Volátil (Resina)- Não Volátil (Resina)

• Pigmento(s)

• Aditivos

Classificações

• Inorgânicas– base de cal– base de cimento

• Resinas sintéticas– PVAc– Acrílicas– Alquídicas– Alquídicas– Epóxi– Poliuretano

Classificações (continuação)

Solventes Orgânicos– Vantagens

• > durabilidade– Desvantagens

• VOC (Compostos

Água– Vantagens

• <<< VOC• não inflamável• tendência mundial• VOC (Compostos

Orgânicos Voláteis)• meio ambiente

– trabalhador– usuário

• inflamáveis

• tendência mundial

Classificações (continuação)

• Termoplásticas– Acrílicas– PVAc ou PVA– Celulósicas

• Termofixas– Poliuretano– Epóxi– Alquídicas – Celulósicas – Alquídicas

Introdução

Aplicações

Composição

Propriedades

Fabricação

Propriedades das resinas Propriedades das resinas

TermoplásticasTermoplásticas TermofixasTermofixas

Brilho

Concentração de sólidos

DurezaAplicações

Mercado

Resistência a solventes

Aplicabilidade

Velocidade de secagem

Custo dos solventes

Custo

Classificações (continuação)

• Vernizes– tintas sem cargas

e pigmentos

• Látex– emulsões em água

• (látices aquosos)

• Esmaltes sintéticos– resina alquídica esolvente orgânico

Resina

• É a parte não-volátil da tinta, que serve para aglomeraras partículas de pigmentos.

• Temos as tintas acrílicas, alquídicas, epoxídicas, etc.• Base de compostos naturais, vegetais ou animais.• Atualmente são obtidas através das indústrias química• Atualmente são obtidas através das indústrias química

ou petroquímica por meio de reações complexas• As resinas mais comuns são: - Acrílicas

- Alquídicas- Epoxídicas- Poliuretânicas- Vinílicas (PVAc).

Pigmento

• Material sólido finamente dividido,insolúvel no meio.

• Confere a cor, a opacidade, certas• Confere a cor, a opacidade, certascaracterísticas de resistência e outrosefeitos.

• Pigmentos podem ser anti-corrosivos .

Pigmentos

• Pós finos– ativos ou opacos

• > durabilidade– anti-corrosivos

• Ativos– dióxido de titânio– óxidos metálicos

– anti-corrosivos• coloração

– inertes ou cargas• textura (brilho)• resistência àabrasão, etc.

• Inertes– carbonato de cálcio– talco

Pigmentos Inorgânicos

• Pigmentos brancos e cargas

• Pigmentos coloridos, sintéticos ounaturais, da classe química dosnaturais, da classe química doscompostos inorgânicos.

Pigmentos Inorgânicos

Pigmentos Orgânicos

• São substâncias orgânicas insolúveis no meioem que estão sendo utilizados e normalmentenão tem características ou funçõesanticorrosivas.

• Pequenos cristais das mais variadas formas,porém normalmente aciculares.

• Pequenos cristais das mais variadas formas,porém normalmente aciculares.

• Visam a dissociação e a obtenção, no maiorgrau possível, de cristais primários no meio deresina e aditivos

• Apresentam na sua estrutura químicagrupamentos chamados cromóforos eauxocromos.

Pigmentos Orgânicos

Pigmentos Orgânicos - Classificação

Pigmentos Orgânicos

Azoícos Policíclicos Outros

Diazoícos

Azoícos PrecipitadosQuinacridona

Perilenos

Ftalocianina Indandrenos

Violeta

Monoazoícos

Toluidina

Derivados de Naftol

Vermelho Paraclorado

Antraquinônicos

Carboxílicos

Perilenos de Metileno

Negro de AnilinaLaranja de

Dinitroanilinas

Adicionado às tintas, proporciona características especiais àsmesmas ou melhorias nas suas propriedades.

Espessantes e Modificadores de Reologia: Reologia é a ciência queestuda como um líquido escoa.

• fornecem a viscosidade apropriada, para que a tinta possa ser

Aditivos

• fornecem a viscosidade apropriada, para que a tinta possa seraplicada adequadamente• influenciam a espessura do filme e sua fluidez quando aplicado

Os modernos modificadores de reologia ajudam as tintas à base de água a:• respingar menos quando aplicadas por um rolo• fluírem mais suavemente• ter uma vida útil maior. Os espessantes de gerações mais antigas, deorigem natural são mais sensíveis à deterioração, reduzem aviscosidade além de conferir mau odor à tinta.

Surfactantes:

• estabilizam a tinta de forma que seus componentes não se separem ouque se torne muito espessa para ser usada

Aditivos

que se torne muito espessa para ser usada

• mantém os pigmentos dispersos para brilho e cobertura máximos

• ajudam a "umedecer" a superfície que está sendo pintada para que atinta não se movimente ao ser aplicada

• proporcionam compatibilidade entre corantes de forma que a cor corretaseja obtida e não se altere ao ser aplicada.

Biocidas: Também conhecidos como conservantes. Há dois tipos principaisque são usados em tintas à base de água.

• Bactericida para evitar que bactérias cresçam sobre a pintura;

Aditivos

• Bactericida para evitar que bactérias cresçam sobre a pintura;(especialmente importante nas tintas armazenadas em latasconstantemente abertas e fechadas, já que pode ocorrercontaminação.

• Fungicida ou algicida, para desestimular o crescimento de fungos ealgas na superfície da tinta depois de aplicada. São usados,principalmente, em produtos para exterior, e também em tintasdestinadas a áreas úmidas como cozinhas e banheiros.

Antiespumantes: rompem as bolhas que se formam quando a tinta:

• é misturada na fábrica • é colocada no misturador/agitador ou é movimentada • é aplicada à superfície, especialmente com o rolo

Co-solventes e Coalescentes: são outros líquidos adicionados além da

Aditivos

Co-solventes e Coalescentes: são outros líquidos adicionados além da água:

• Os co-solventes ajudam a tinta líquida não sofrer danos quando congelada • Os co-solventes facilitam a pintura a pincel, incluindo o alastramento e o "tempo aberto" (o tempo em que a tinta pode ser aplicada e trabalhada, antes que comece a secar) • Os co-solventes, em geral, são compostos orgânicos voláteis (VOCs). • Os coalescentes ajudam o ligante a formar um bom filme quando aplicado até a temperatura mínima recomendada

Solventes são produtos capazes de dissolver outros materiais sem alterar suas propriedades químicas. Geralmente são líquidos que tem afinidade química com os materiais a serem dissolvidos.

Os solventes são, via de regra, voláteis e na sua maioria inflamável. Eles possuem duas finalidades:

• Solubilizar a resina

Solventes

• Solubilizar a resina• Conferir viscosidade adequada

Os solventes devem ser:

• Incolores • Voláteis, sem formação de resíduos• Quimicamente estáveis, não se alterando no armazenamento • Neutros (não devem reagir com os demais componentes da tinta)• Inodoros ou de odor fraco ou agradável• Estáveis, com propriedades físicas constantes

Propriedades Físicas

As propriedades físicas são determinadas através de alguns testesque permitem escolher adequadamente o uso do solvente:

Massa Especifica

A determinação da massa especifica tem por finalidade o controleda uniformidade do fornecimento e permite calcular a massa por volume,que é base de comparação de custos.que é base de comparação de custos.

A massa especifica é a relação de massas de iguais volumes deágua e do material, respectivamente.

Índice de Refração

É a relação entre as velocidades da propagação da luz no vácuo eno solvente. A determinação dessa constante permite determinar a purezado solvente e, em alguns casos, estabelecer a composição aproximada dealgumas misturas de solventes.

Faixa de Destilação

A faixa de destilação indica o grau de pureza de solventes, alem deser informação fundamental para o formulador de tinta, pois permiterelacionar o tipo de solvente com a respectiva aplicação. Assim, por exemplo,uma tinta de secagem rápida utilizar solvente com faixa de destilação maisbaixas.

Ponto de Fulgor (Flash Point)

O ponto de fulgor consiste na menor temperatura a que uma misturaO ponto de fulgor consiste na menor temperatura a que uma misturade ar mais vapor de solvente se inflama ao contato com a chama, e indica ainflamabilidade em potencial do solvente.

Taxa de Evaporação

A taxa de evaporação serve como indicação do tempo que osolvente permanece no filme. A taxa de evaporação é geralmente expressaem relação ao acetato de n-butila que assume o valor 1. Portanto o valor de2.5 para um determinado solvente significa que este evapora 2.5 vezes maisrapidamente que o acetato de n-butila.

Redução da Viscosidade

Este método se aplica para resinas sólidas, liquidas e soluções deresinas. Consiste em adicionar os solventes, padrão e teste, em iguaisquantidades a resina e medir as viscosidades das duas soluções. A diferençasentre viscosidades indica o poder relativo de solvência. Quanto mais viscosa asolução menor o poder de solvência.

Cromatografia a Gás

É um método físico-químico de separação em que os constituintes daamostra a serem separados sofrer partição entre uma fase estacionaria liquida,amostra a serem separados sofrer partição entre uma fase estacionaria liquida,contida em um tubo(coluna cromatográfica), e uma fase móvel, que é um gás (Heou N2). Este método se baseia na diferença das propriedades físico-químicos doscomponentes, tais como ponto de ebulição ou polaridade.

Para detectar os componentes separados instala-se no térmico da colunaum sistema capaz de registrar a presença destes componentes.

Trata-se de um método moderno e de extrema confiabilidade.

Espectroscopia do infravermelho

É um método instrumental que consiste na absorção da radiação nafaixa do infravermelho de acordo com os grupos funcionais presentes nasmoléculas dos solventes.

Outros Métodos de Testes

Os solventes são testados ainda através de:

• Cor• Odor Residual• Acidez • Alcalinidade• Presença de água • Corrosão (lâmina de cobre)

Formação do Filme

• Brilhante:

+ resina

- pigmentos

• Fosco

- resina

+ pigmentos

Teoria de Solubilização

Da solubilização de um material através de solvente resultaminterações entre resina e solvente, distinguindo-se, então, soluçõesverdadeiras, soluções coloidais e dispersões.

Soluções VerdadeirasO diâmetro das partículas dissolvidas em torno de 10-8 cm é da

ordem de grandeza de moléculas. São líquidos homogêneos eordem de grandeza de moléculas. São líquidos homogêneos etransparentes.

Soluções ColoidaisEm soluções coloidais as partículas possuem diâmetro em torno

de 10-5 a 10-6cm, e se apresentam de transparentes a fracamenteopacas. As resinas empregadas na tecnologia de tintas freqüentementeformam soluções coloidais.

Dispersões

Possuem partículas maiores do que no caso das soluçõescoloidais. São líquidos heterogêneos constituídos de pelo menos duasfases.

Na solubilização de um material em um determinado solvente,quebram-se as ligações entre moléculas e formam-se ao mesmo temponovas ligações entre as moléculas do solvente e as moléculas do materialnovas ligações entre as moléculas do solvente e as moléculas do materialem de solução.

Como regra geral temos que:

Uma substância se dissolve bem em determinado solvente quandoas forças de atração dessa substância forem da mesma ordem de grandezadas forças de atração do solvente puro.

Poder de Solvência

Os solventes são classificados em solventes verdadeiros, latentes einativos.

Solventes VerdadeirosSão aqueles que dissolvem ou são miscíveis em quaisquer proporções

com uma determinada resina. Para a maioria das resinas, consideram-sesolventes ativos aqueles com parâmetros de solubilidadeδD entre 8.5 e 13.0 e parâmetros de pontes de hidrogênio δH entre 7.5 e 12.5.

Solventes LatentesSolventes LatentesSão aqueles que só dissolvem ou misturam com uma resina em

conjunto com outro solvente latente, numa relação bem balanceada.

Solventes InativosSão os que não dissolvem e nem se mistura com uma resina,

isoladamente ou em conjunto com solventes latentes ou com outros solventesinativos.

O conceito de solvente verdadeiro, latente e inativo e sempre relativo a um determinado tipo de resina.

Classificação dos Solventes em Grupos

Os solventes se classificam quimicamente nos seguintes grupos:

TerpenosHidrocarbonetos

OxigenadosFuranos

NitroparafinasClorados

O processo de fabricação da tinta segue uma série de etapassequenciadas, quando a formulação deve ser rigidamenteobservada e obedecida.

1. Avaliação e Controle de Qualidade da matéria-prima.

Processo de Fabricação

1. Avaliação e Controle de Qualidade da matéria-prima.

2. Pesagem das matérias-primas obedecendo a formulação.

3. Pré - mistura: Mistura de pigmentos, aditivos e resinas emequipamento de alta precisão.

4. Moagem : A pasta obtida na pré-mistura passa pelo moinhopara ser finamente dividida em pequenas partículas.

5. Completação: O produto obtido na moagem é levado para tanquesequipados com agitadores, onde se completa a formulação, através daadição de solventes, resinas e demais matérias-primas da formulação.

6. Tingimento : É a etapa onde se acerta a cor da tinta, conforme o padrão

Processo de Fabricação

6. Tingimento : É a etapa onde se acerta a cor da tinta, conforme o padrãoestabelecido.

7. Controle de Qualidade: Nesta etapa, os produtos são submetidos arigorosas análises para observação de viscosidade, brilho, cobertura, cor esecagem. Após aprovação, são liberados para enchimento nas embalagens.

8. Embalagem: Os produtos são filtrados e enlatados para serem enviados àexpedição.

• Aplicações arquitetônicas

• Pintura automotiva

Aplicações

• Pintura automotiva

• Revestimentos para plásticos

Controle Ambiental na Indústria de Tintas

Introdução

Na industria de tintas, pode ocorre a produção podeocorrer a produção de resíduos nos estados sólidos,líquidos e gasosos. Para cada um deles existemlíquidos e gasosos. Para cada um deles existempadrões que devem ser respeitados e controles a seremefetuados.

Neste artigo será apresentado um caso real deindústria produtora de tintas, desde a fase deidentificação dos resíduos até a solução que foi dadapara os mesmos.

Classificação dos Resíduos

Os resíduos são divididos em 3 classes segundo a norma NBR 10004:

• Classe 1: são aqueles resíduos considerados perigosos. Em geralsão tóxicos ou patogênicos podendo provocar danos a saúde. Estessão os de solução mais difícil e por conseqüência também maisdispendiosa.

• Classe 2: são aqueles resíduos com características orgânicas, seassemelham ao lixo doméstico, e como tal podem ter um destinofinal comum.

• Classe 3: são aqueles resíduos considerados inertes, isto é, quenão provocam riscos a saúde. São os mais simples de dar destinofinal.

Identificando o Problema

Os resíduos estavam acumulados a alguns anos,porque, embora os dirigentes dessa empresaestivessem empenhados na solução do problema esoubessem bem o que estavam produzindo, não sabiamcomo estes resíduos se enquadravam de acordo com asleis ambientais e por conseqüência quais os destinoscomo estes resíduos se enquadravam de acordo com asleis ambientais e por conseqüência quais os destinosfinais possíveis.

É neste ponto que entra a questão da corretaidentificação do passivo ambiental, que é o ponto departida para identificação da solução a ser adotada.

Classe 3 Não apresentam maiores problemas (inertes)

- Aterros de resíduos inertes

- Aterros sanitários

Alternativa para o Destino Final dos Resíduos

- Aterros sanitários

- Reaterro de áreas minerais

- Lastro na construção civil

Classe 2 Características orgânicas

- Aterros sanitários

- Aterros industriais específicos- Aterros industriais específicos

- Incinerados

- Coprocessados em determinados processos industriais

Classe 1 Solução mais difícil

- Incinerar (incineradores especiais)

- Coprocessamento em processos industriais

Altos custos

Fornos siderúrgicos

destoem uma gama maior de resíduos

Fornos de cimento

se utilizam apenas de resíduos com alto teor

calorífico

Após análise aprofundada das opções optou-se pelocoprocessamento em fornos siderúrgicos.

Os resultados foram bastante positivos tanto do ponto de vistaambiental, já que os padrões de emissão da siderúrgica estivera dentro doslimites estabelecidos pelo órgão ambiental, quanto do produto final dasiderúrgica que apresentou as partidas residuais dentro de suaespecificações.

Resultados

O coprocessamento em fornos de cimento foi descartado comoopção viável porque boa parte dos resíduos não podiam ser aceitos pelascimenteiras, não resolvendo o problema.

O valor final pago por tonelada incluído transporte até a siderúrgicafoi de metade do que seria pago se os resíduos fossem encaminhados a umincinerador.

Referências Bibliográficas

- Fazenda, Jorge M. R. (Coordenador) –“Tintas : Ciência e Tecnologia”, SãoPaulo, ABRAFATI - 2009 (quartaedição)edição)

- www.abrafati.com.br

- www.pqi.com.br/dq/dql.html