Materiais de Construção - Ibracon - C45

7/18/2019 Materiais de Construção - Ibracon - C45

http://slidepdf.com/reader/full/materiais-de-construcao-ibracon-c45-56d5ec3dc84c8 1/53

Livro: Materiais de Construção Civi l

Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

Kai Loh – Escola Politécnica - USP

TINTAS E VERNIZES

Capítulo 44



Livro: Materiais de Construção Civil


• Existem desde pré-história

• Função estética e protetora (mais recente)

• Situação atual

• Redução do impacto ambiental, gerando uma grandeinovação 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

Introdução





• Combinação das funções

• Decoração

• Proteção da base (durabilidade dos substratos)• Impede corrosão de metais

• Reduz absorção de água de argamassas e a sua lixiviação

• Reduz absorção de água de madeiras

• Funções especiais• Higiene, retardar chama, anti-estática

• Reduz reflexão da radiação térmica IV -conforto térmico• Sinalização - a mais importante é a viária

• Segurança de trabalho

• Identificação de tubulações

Funções básicas dos sistemas de pintura





• Veículo

• Resina, não volátil

• Solvente, volátil• Aditivos

• Pigmentos

• Aditivos

Constituintes básicos

•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

• Permeabilidade• Resistência ao intemperismo – radiação UV, água,poluentes

• Resistência química – alcalinidade da argamassa• Aderência

Resina





• 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 e

mais tóxicos - também chamados corantes

• Inorgânicos – influem no aspecto da pintura como cor,textura• Inertes 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

Pigmentos





• 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 momentosantes da aplicação. Varia conforme a absorção(porosidade) e rugosidade do substrato

• 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

Solvente





• 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

• Álcoois: isopropílico, butílico, etílico

Solventes





• Substâncias adicionadas em pequenas proporções natinta – entre 0,1% a 2%

• Proporciona funções específicas• Biocidas: fungicidas, bactericidas, algicidas – ação contra

microrganismos biológicos

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

• Agentes dispersantes: tensoativos – facilitam a producão

• Secantes: aceleram a secagem de tintas alquídicas

• Antibolhas, antinatas

Aditivos





Formulação

• Proporcionamento de matérias-primas para obterpropriedades desejadas

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

• Conhecimento da formulação permite prever algumas

propriedades, mesmo assim é necessária a realização deensaios de desempenho





Fração volumétrica de pigmentos (PVC)

• PVC: parâmetro mais utilizado para descrever oproporcionamento da composicão da tinta - termo em

inglês de Pigment Volume Concentration• CPVC: região crítica onde observa-se uma elevada

mudança nas propriedades da película como porosidade,

flexibilidade, resistência aos agentes agressivos - termoem inglês de Critical Pigment Volume Concentration

100 xVvVp

VpPVC +

= •Vp = volume de pigmento•Vv = volume de veículo sólido





Efeito do PVC nas propriedades da pintura

•Figura 2 - Ilustra, qualitativamente, as mudanças de propriedades conforme a variação doPVC – Fonte: Ciullo, 2003





Fração volumétrica de pigmentos (PVC)

•Quadro 1 – Aspecto do acabamento da pintura em função do PVC

Tipo de acabamento PVC (%)

Alto brilho 10 a 15

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





Fotos por MEV – aumento de 10.000xs

Figura 4 – Aspecto da superfície de pinturaobtida com tinta de baixo PVC , acabamentosemibrilho

Figura 5 – Aspecto da superfície de pinturaobtida com tinta de alto PVC , acabamentofosco





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 maisdemãos sobre a superfície e funciona como uma ponte

entre o substrato e a tinta de acabamento• Selador: aplicação em materiais porosos – argamassa emadeira

• Primer: proteção anticorrosiva de metais e algumas vezespara 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 propriedadesnecessárias para o fim a que se destina, inclusivetonalidade – parte visível do sistema de pintura





Constituintes dos sistemas de pintura

Figura 7 – Principais constituintes dos sistemas de pintura





Principais tintas e vernizes - Classificação

Substratos minerais porosos: concreto, reboco, argamassa,cerâmica, gesso

• Látex (PVAc, acrílico, texturas)• Esmalte sintético (alquídica)

• 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 monocomponente 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

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






Metálicos, ferrosos e não ferrosos

• À óleo

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

dupla 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 titânioe/ou outros pigmentos coloridos, cargas e aditivos

•

• acrílica (ácido metacrílico e o metacrilato de metilacopolimerizado 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

Estágio III

Estágio II

Coalescência

Empacotamento e deformaçãodas partículas

Formação de filme rígido

Evaporação de água

Cura T> Tg

Deformação de partículas

T

TMFF

Sol. Látex

teor de sólido 20-50 % (massa)

Estágio I

Estágio III

Estágio II

Coalescência

Empacotamento e deformaçãodas partículas

Formação de filme rígido

Evaporação de água

Cura T> Tg

Deformação de partículas

T

TMFF

í ç ç í

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





Sistemas alquídicos

• São constituídos por resinas alquídicas, pigmentosorgânicos e inorgânicos ativos, cargas minerais inertes,

secantes organo-metálicos (sais metálicos), aditivos esolventes como os hidrocarbonetos alifáticos

• A resina mais comum é formada pelo glicerol (álcool

polihídrico) com anidrido ftálico (ácido polibásico) - sãoprovenientes de poliésteres, resultantes de reações químicasentre 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 como oxigênio (oxidação) do ar durante a exposição.





Sistemas bicomponentes - Resina epóxi e

poliuretana

• Resinas epóxi: são produtos de reação entreepiclorohidrina e bisfenol-a e são caracterizadas pela

presença do grupo glicidila ou epóxi e de outros gruposfuncionais na molécula. Os “catalisadores”(componente B) mais comuns são à base depoliaminas, poliamidas e isocianato alifático

• Resinas poliuretanas têm como componente A oacrílico ou poliéster e componente B isocianatosalifáticos ou aromáticos. A reação de um grupo

isocianato com grupos hidroxila presentes empoliésteres, ou acrílicos polihidroxilados acrílica (ácidometacrílico e o metacrilato de metila copolimerizadocom acrilato de etila ou butila)





Sistemas bicomponentes - Resina epóxi e

poliuretana

• Tempo de vida útil (pot life): característica de tintasbicomponentes, que significa o tempo útil para a aplicaçãodestas resinas, após a mistura dos dois componentes(bicomponentes)

• Na Figura 9 está ilustrada a forma de apresentação deproduto bicomponente (epoxi). Um excesso de componente

B torna a película dura e quebradiça, ao passo que umexcesso de componente A torna a película mole e pegajosa(Figura 10)

• 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

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

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

R E S I N AR E S I N A

E P O X IE P O X I

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 A

( B a s e p i g m e n t a d 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

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

•Mistura correta

•Mistura incorreta





Conhecidos no mercado como stain, são absorvidos pelamadeira, saturando-se parcial ou totalmente as fibras

superficiais. Alguns produtos contêm hidrorepelente naformulação, como parafinas e ceras. Este tipo de produtopode ser encontrado nos acabamentos transparente ousemitransparente, sem a formação de barreira de proteção.O produto no acabamento semitransparente contêm baixosteores de pigmentos inorgânicos.

Impregnantes para madeira





Impacto ambiental das tintas - VOC

• Tintas e produtos para pintura: podem contersubstâncias/elementos potencialmente tóxicos que

causam efeitos na saúde dos seres vivos e impactos noambiente.• VOC

•Metais pesados

• Biocidas






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

português de Composto Orgânico Volátil (COV)• Composto orgânico volátil que participa de reaçõesfotoquímicas na atmosfera (ASTM D 3960-05)

• São emitidos à atmosfera pelas tintas, principalmente asde base solvente, como a tinta a óleo, o esmalte sintéticoe 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,desidratação e irritação da pele, problemas na garganta e nosolhos, dor de cabeça e cansaço, levando à perda da

concentração






• Emissão de VOCs 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

• Ozônio: um dos principais integrantes da névoa fotoquímicaurbana - conhecida popularmente por smog (BREZINSKI,1995)






• Emissão de VOCs 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 enos olhos, dor de cabeça e cansaço, perda da concentração






Produto tipo 01/01/07 01/01/10

Interior fosco Água

Solvente

75

400

30

30Interior brilhante Água

Solvente

150

400

100

100

Exterior

(Substrato mineral)

Água

Solvente

75

450

40

430Interior/exterior

(Madeira e metal)

Água

Solvente

150

400

300

100

Interior e exterior

(Vernizes e stains)

Água

Solvente

150

500

100

400

Quadro 2 – Limites da regulamentação Européia, Directiva 2004/42/CE (g/L), para teor máximo de VOC,para tintas e vernizes da linha decorativa/arquitetura (DIARIO OFICIAL DE LA UNIÓN EUROPEA, 2004)





Impacto ambiental das tintas – Metais

pesados

• Pigmentos nocivos à saúde: antimônio, cádmio, cromohexavalente, chumbo e mercúrio

• Presença em tintas de secagem ao ar e em fundospreparadores (primer)

• Podem causar problemas de saúde ocupacional aostrabalhadores 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

• í í

• ç ó é

• í à ç á

•

í ó





Diretrizes para a especificação de sistemas

de pintura

• Execução de pintura: deve ser considerada desde a faseda definição do projeto.

• Exemplo: os detalhes de projeto influem durabilidade dapintura, principalmente em fachada externa de edifícios

• Fatores que determinam a escolha:

• as condições do meio onde será exposta a superfície a serpintada - grau de agressividade da atmosfera local,condições climáticas, o uso a que se destina a edificação, anatureza do substrato se alvenaria, madeira, gesso





Durabilidade da tinta

• Resultado da interação entre o material e o ambiente queo cerca, incluindo aspectos de microclima

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

• Efeito sinérgico

• Função• 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 - pode-se assegurar umadegradação mais próxima à do real

• Acelerado: realizados em laboratório sob condições de usosimuladas em câmaras. É possível controlar a intensidade dosfatores de intemperismo, gerando resultados experimentais

reprodutíveis





Durabilidade – Ensaios de intemperismo

Quadro 3 – Variáveis existentes nos ensaios de intemperismo (Jacques, Master e Lewry , 1996)

Primários Secundários

Luz Poluentes atmosféricos

Calor Tensões físicas e fadiga

Umidade Agentes biológicos

- Erosão

- Ambiente marinho

- Incompatibilidade entre materiais

•Variáveis ambientais





Durabilidade – Ensaios de intemperismo

Quadro 4 – Variáveis existentes nos ensaios de intemperismo (Jacques, Máster e Lewry , 1996)

•Variáveis de procedimento experimental

Ensaios acelerados Ensaios in situ

ç

ç ç

ç ç

ç ó ç

ú ú





Durabilidade - degradação

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

• Degradação do material polimérico – ruptura de ligações na cadeiaprincipal e redução de massa molecular

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

• Função protetora mais duradoura do que decorativa

• A superfície de aplicação tem elevada influência na durabilidade dapintura





Durabilidade - degradação

• Luz: efeitos da radiação solar (λ

entre 290 a 3.000nm), principalmentea ultravioleta (UV) (λ

entre 280-400nm) que provoca as reações

fotoquímicas. Quanto menor o λ

maior é a energia absorvida e maiorpotencial de ruptura de ligações químicas. O material se tornaquebradiço, 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 paraa ocorrência da degradação como a hidrólise ou acidólise

• Efeitos cíclicos: a absorção e desorção de umidade no substratopodem causar fenômenos de expansão e retração volumétrica e deconcentração de tensões dentro de um material





Ensaios

• Principal função: previsão do comportamento• Critérios básicos

• Proteção da superfície• Efeito estético

• Ensaios: realizados em condições padronizadas parapermitir reprodutibilidade

• Principais tipos de ensaio• Tinta líquida: de caracterização, de aplicação do produto, de

formação de filme• Película seca e curada: propriedades – resistência abrasão,a agentes químicos, porosidade, durabilidade

• Substrato/sistema de pintura





Ensaios normalizados na tinta líquida

Propriedades Métodos

í

ó

ó

ç

ú

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





Ensaios normalizados na película seca

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


ç

ç

ç á

ç ç





Ensaios normalizados na película seca

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


á

ú

ö

í

á

ç

í





Requisitos mínimos para tinta látex

econômica nas cores claras – Especificação

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

Métodos de ensaios Requisitos mínimos

NBR14942-03: Poder de cobertura detinta seca

≥

4,0 m2/l

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)

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

Requisitos Método

de ensaio

Econômica Standard

Fosca

Premium

Fosca

Cobertura secam²/L

NBR 14942 4,0 5,0 6,0

Cobertura úmida

%

NBR 14943 55,0 85,0 90,0

Abrasão úmida s/pasta abrasiva

Ciclos

NBR 15078 100 - -

Abrasão úmida c/

pasta abrasivaCiclos

NBR 14940 - 40 100





Ensaios normalizados para massa

niveladora

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

aquosa


Absorção de água NBR15303-05

Resistência à abrasão NBR15312-05



Requisitos mínimos para massas niveladoras

interior e exterior – Especificação

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

Métodos de ensaios Interior Interior/Exterior

NBR15312-05: Resistênciaà abrasão

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

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

10g

NBR15303-05: Absorção deágua

massa desbastada após (24± 1) h de secagem: ≥

5gmassa desbastada após (24± 1) h de secagem: ≥

5g

Materiais de Construção - Ibracon - C45

Documents

Transcript of Materiais de Construção - Ibracon - C45