Tintas - Ibracon

Livro: Materiais de Construção Civil

Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

Kai Loh – Escola Politécnica - USP

TINTAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL

Capítulo 47



• Existem desde pré-história

• Função estética e protetora (mais recente)

• Situação atual

• Redução do impacto ambiental, gerando uma grande

inovação 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 m e 5 m praticamente

insolúveis 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 de

vidro

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 momentos

antes 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 na

tinta – entre 0,1% a 2%

• Proporciona funções específicas

• Biocidas: fungicidas, bactericidas, algicidas – ação contra

microrganismos biológicos

• Reológicos: estabilizar emulsões - manter os pigmentos em

suspensão, 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 obter

propriedades 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 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 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 pigmento

•Vv = volume de veículo sólido



Efeito do PVC nas propriedades da pintura

•Figura 2 - Ilustra, qualitativamente, as mudanças de propriedades conforme a variação do

PVC – 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 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

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 - 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





Metálicos, ferrosos e não ferrosos

• À óleo


• 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 titânio

e/ou outros pigmentos coloridos, cargas e aditivos

• 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 aquosaPROCESSO DE FORMAÇÃO DE FILME (LÁTEX)

Sol. Látex

teor de sólido 20-50 % (massa)

Estágio I

Estágio III

Estágio II

Coalescência

Empacotamento e deformação

das partículas

Formação de filme rígido

Evaporação de água

Cura T> Tg

Deformação de partículas

TTMFF

PROCESSO DE FORMAÇÃO DE FILME (LÁTEX)

Sol. Látex

teor de sólido 20-50 % (massa)

Estágio I

Estágio III

Estágio II

Coalescência

Empacotamento e deformação

das partículas

Formação de filme rígido

Evaporação de água

Cura T> Tg

Deformação de partículas

TTMFF

T: temperatura

TMFF: Temperatura mínima de formação de filme

Tg: 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

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: são produtos de reação entreepiclorohidrina e bisfenol-a e são caracterizadas pelapresença 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 grupoisocianato 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 componenteB 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 basesolvente

• São produtos mais impermeáveis a água e ao vapor deágua do que esmalte sintético



Tintas epoxi bicomponente

Figura 9 – Componente A é a resina epóxi e componente B é o

agente de cura (Fonte: Gnecco, 2007).



Tintas epoxi bicomponente

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

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.

Impregnantes para madeira



Impacto ambiental das tintas - VOC

• Tintas e produtos para pintura: podem conter

substâncias/elementos potencialmente tóxicos que

causam efeitos na saúde dos seres vivos e impactos no

ambiente.

• 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 reações

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,

desidratação e irritação da pele, problemas na garganta e nos

olhos, 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 fotoquímica

urbana - 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 e

nos olhos, dor de cabeça e cansaço, perda da concentração




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

Interior fosco Água

Solvente

75

400

30

30

Interior brilhante Água

Solvente

150

400

100

100

Exterior

(Substrato mineral)

Água

Solvente

75

450

40

430

Interior/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 comomaterial 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 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:

• 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, 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 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 – 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

Posição dos suportes de corpos-de-prova Ângulo dos suportes

Calibração Posição dos suportes

Seleção do dispositivo de ensaio Tempo de exposição

Condições ambientais no laboratório Seleção do local

Número de corpos-de-prova Número de corpos-de-prova



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 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

• Função protetora mais duradoura do que decorativa

• A superfície de aplicação tem elevada influência na durabilidade da

pintura



Durabilidade - degradação

• Luz: efeitos da radiação solar ( entre 290 a 3.000nm), principalmente

a ultravioleta (UV) ( entre 280-400nm) que provoca as reações

fotoquímicas. Quanto menor o 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 como a hidrólise ou acidólise

• 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

• Principal função: previsão do comportamento

• Critérios básicos

• Proteção da superfície

• Efeito estético

• Ensaios: realizados em condições padronizadas para

permitir 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

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

Quadro 6 – Ensaios na película seca para avaliação de desempenho ao longo do tempo –

durabilidade (ABNT, 2004)


Cor e diferença de cor NBR15077-04

Brilho NBR15299-05

Grau de empolamento NBR15381-06

Grau de craqueamento NBR14945-03

Grau de calcinação NBR15302-05

Crescimento de fungos em placas de Petri NBR14941-03

Crescimento de fungos em câmara tropical NBR15301-05

Envelhecimento acelerado (UV/condensação de água) NBR15380-06

Intemperismo natural (Exposição em estações) Proj. 02:115.29-029



Ensaios normalizados na película seca

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


Manchamento por água NBR15304-05

Poder de cobertura seca NBR14942-03

Abrasão úmida sem pasta abrasiva NBR15078-04

Abrasão com pasta abrasiva NBR14940-03

Dureza König NBR14946-03

Porosidade em película NBR14944-03

Permeabilidade 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

Quadro 8 – Critérios usados para a verificação da conformidade de tinta látex econômica nas

cores claras – NBR 15079 (ABNT, 2004)

Métodos de ensaios Requisitos mínimos

NBR14942-03: Poder de cobertura de

tinta seca

4,0 m2/l

NBR14943-03: Poder de cobertura de

tinta úmida

Razão de contraste

55%

NBR15078-04: Resistência à abrasão

úmida 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 cores

claras – Projeto 02:115.29-051 (ABNT, 2007)

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

Abrasão úmida s/

pasta abrasiva

Ciclos

NBR 15078 100 - -

Abrasão úmida c/

pasta abrasiva

Ciclos

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: Resistência

à abrasão

massa desbastada após (48

± 1) h de secagem: 10g



NBR15303-05: Absorção de

água





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