FACULDADE SENAI DE TECNOLOGIA AMBIENTAL TECNOLOGIA EM POLMEROS

GILVAN GUSTAVO ZIMIANI DA SILVA

Influncia da gua na composio de esmalte sinttico alqudico.

SO BERNADO DO CAMPO 2011

GILVAN GUSTAVO ZIMIANI DA SILVA

Influncia da gua na composio de esmalte sinttico alqudico.

Monografia apresentada Faculdade SENAI de Tecnologia Ambiental, no Curso Superior de Tecnologia em Polmeros - SBC, como requisito da Unidade Curricular de Desenvolvimento de Produtos e Processos, sob a Orientao do Prof MSc. Fernando Codelo Nascimento; CoOrientao da Prof. MSc. Ana Cllia Babetto Ferreira e Coordenao Geral da Prof. Dr Baltus Cornelius Bonse.

So Bernardo do Campo 2011

667.6:556 SILVA, Gilvan Gustavo Zimiani da S586i Influncia da gua na composio de esmalte sinttico alqudico / Gilvan Gustavo Zimiani da Silva. - So Bernardo do Campo, 2011. 87 p. il. Monografia (Graduao) apresentada na disciplina de Desenvolvimento de Produtos e Processos Faculdade SENAI de Tecnologia Ambiental / SBC Curso Superior de Tecnologia em Polmeros. Orientador: Prof. MSc Fernando Codelo Nascimento Co-orientador: Prof. MSc. Ana Cllia Babetto Ferreira. Coordenador: Prof. Dr. Baltus Cornelius Bonse 1. Esmalte 2. Alqudico 3. gua I. Ttulo. CDU

DedicatriaA Deus. Aos meus pais Deneide e Gilvan, que sempre olharam por mim e me apoiaram nos meus estudos, meus irmos Andr, Amanda e Daniel. A Elisabete por toda a pacincia e apoio.

AgradecimentosAo professor Fernando Codelo pelo apoio, ensinamentos e dedicao. A professora Ana Cllia por trabalhar em prol do Curso de Tecnologia em Polmeros com muita dedicao. Aos meus amigos da Rua Muritiba por toda amizade ao longo dos 29 anos que moro l. Aos colegas de classe pela ajuda nas horas que mais precisei. Meus colegas da empresa Max-Pac por deixar o laboratrio disponvel, e fornecer as matrias primas. Ao pessoal da empresa Universo Tintas e Vernizes, pela oportunidade de adquirir conhecimento durante os anos que por l atuei. Ao pessoal do Laboratrio de Tintas do SENAI, principalmente ao Jurandir pela dedicao na anlise das amostras. Todos os professores do curso pelos ensinamentos e dedicao ao longo dos trs anos. E por todos que de alguma forma me ajudaram a chegar at aqui

RESUMOO esmalte sinttico alqudico um produto utilizado como revestimento em substratos de metais, madeiras e alvenarias. O projeto cujo tema A influncia da gua na composio de esmalte sinttico alqudico teve como objetivo estudar a diferena de qualidade entre um esmalte sinttico sem adio de gua e trs esmaltes sintticos com adio de 10%, 20% e 30% de gua. A metodologia utilizada para desenvolver o trabalho foi estudo de caso. Para mensurar as diferenas de qualidade entre os esmaltes sintticos estudados foram efetuados os seguintes ensaios laboratoriais: massa especfica, viscosidade, teor de slidos, tempo de secagem por medida instrumental, resistncia ao intemperismo acelerado, poder de cobertura da pelcula seca, brilho, aderncia, flexibilidade da pelcula e corroso exposio do ambiente. Dentre os principais resultados obtidos, se destacam a influncia da gua no retardamento do tempo de secagem, a pequena corroso na exposio da tinta ao meio ambiente causada pela gua e o aumento da viscosidade e massa especfica com o aumento do teor de gua. Com os dados obtidos no presente trabalho pode-se concluir que a gua no influencia em parmetros ligados a pelcula seca de esmalte sinttico alqudico, e sim, tem influncia nos parmetros relacionados ao esmalte sinttico ainda no estado lquido at a secagem. Palavras chaves: Esmalte; Alqudico; gua.

ABSTRACTThe synthetic alkyd enamel is a product used as a coating on substrates of metal, wood and masonry. The project theme is "The influence of water on the composition of synthetic enamel alkyd" aims to study the difference in quality between a synthetic enamel without addition of water and three synthetic enamel with the addition of 10%, 20% and 30% water . The methodology used to develop the case study project was. To measure the quality differences between the studied synthetic enamels were made the following laboratory tests: density, viscosity, solids content, drying

time by instrumental power of the dry

measurement, accelerated film, gloss,

weathering resistance, hiding of the film

adhesion, flexibility

and exposure to environmental corrosion. Among the main results, we highlight the influence of water on delaying the drying time, the small paint corrosion on exposure to the environment caused by water and the increase in viscosity and density with increasing water content. With the data obtained in this project can be concluded that the water does not influence on parameters related to dry film of synthetic alkyd enamel, but has influence on the parameters related

to synthetic enamel still in a liquid state until drying. . Keywords: Enamel; Alkyd; Water.

NDICE DE FIGURASFigura 1 Exemplo de pintura em construo civil, exemplo de pintura automotiva e exemplo de cores de tintas.............................................................. 3 Figura 2 Linha do tempo referente a histria das indstrias de tintas no Brasil...................................................................................................................... 4 Figura 3 Estrutura qumica do cido acrlico...................................................... 8

Figura 4 Estrutura do acetato de celulose......................................................... 9 Figura 5 Estrutura Qumica de resina hidrocarbnica........................................ 10 Figura 6 Estrutura do policloropreno, exemplo de borracha clorada................. 10 Figura 7 Resina epxi ster vinlica, exemplo de resina epoxdica................... 11 Figura 8 Reao de obteno da uretana, composto utilizado na reao poliuretnica........................................................................................................... 12 Figura 9 Estrutura do polmero uria-formaldedo, exemplo de resina amnica................................................................................................................... 13 Figura 10- Estrutura do fenol-formaldedo, exemplo de resina fenlica............... 14 Figura 11 Estrutura do poli (acetato de vinila), exemplo de polmero vinlico.... 15

Figura 12 Exemplos de pigmentos..................................................................... 16 Figura 13 Estrutura do hexano, exemplo de solvente aliftico.......................... 19 Figura 14 Estrutura do o-xileno, m-xileno e p-xileno, exemplos de solventes aromticos..............................................................................................................19 Figura 15 Estrutura do pentanol, exemplo de lcool.......................................... 20

Figura 16 Exemplos de compostos carbonlicos................................................ 21 Figura 17 Estrutura do tetracloreto de carbono, exemplo de solvente halogenado............................................................................................................ 21 Figura 18 Estrutura geral dos sulfxidos............................................................ 22 Figura 19 Estrutura geral das sulfonas.............................................................. 22

Figura 20 - Exemplos de tacho............................................................................. 26 Figura 21 - Dispersor utilizando disco cowles....................................................... 27

Figura 22 Disco tipo cowles, o dispersor mais comum na indstria de tintas.... 28 Figura 23 Movimento de vrtice do produto sendo disperso............................. 29 Figura 24 - Moinho vertical de bancada, utilizado em laboratrio para moer pigmentos.............................................................................................................. 30 Figura 25 Grindmetro, equipamento utilizado para medir o grau de disperso............................................................................................................... 31 Figura 26- Estrutura Qumica do triglicerdeo....................................................... 34 Figura 27 Estrutura cis e trans de cidos graxos............................................... 35 Figura 28 Estruturas do etileno glicol, glicerina e pentaretritol.......................... 36 Figura 29 Estrutura do anidrido maleico, cido benzico e anidrido ftlico....... 36 Figura 30 Esquematizao da reao de alcolise........................................... 37 Figura 31 Esquema da reao de poliesterifio............................................... 38

Figura 32 Equipamento de medio de brilho................................................... 42

Figura 33 Equipamento de determinao do tempo de secagem..................... 43 Figura 34 Picnmetro com tampa e balana.................................................... 44 Figura 35 Disco tipo cowles e dispersor de bancada......................................... 45 Figura 36- Verificao do grau de disperso (fineza) do concentrado de dixido de titnio................................................................................................................ 46 Figura 37 Etapa de mistura da amostra............................................................. 48 Figura 38 Picnmetro com tampa de 100 cm3................................................... 50 Figura 39 Viscosmetros utilizados no ensaio.................................................... 51 Figura 40 Estufa com circulao de ar............................................................... 51

Figura 41 Espectrofotmetro.............................................................................. 52 Figura 42 Equipamento para medio do tempo de secagem e extensor de pelcula de tinta...................................................................................................... 53 Figura 43 Cmara de intemperismo acelerado.................................................. 53 Figura 44 Corpos de prova do ensaio de brilho................................................ 54

Figura 45 Corte tipo grade............................................................................... 54 Figura 46 Corpos de prova do ensaio de poder de cobertura das amostras..... 61 Figura 47 Ensaio do tempo de secagem das amostras..................................... 63

Figura 48 Comparao de um corpo de prova antes e depois do ensaio......... 66 Figura 49 Corpos de prova do ensaio de aderncia aps o ensaio................... 67

Figura 50 Corpos de prova das amostras aps o ensaio de flexibilidade.......... 68 Figura 51 Corpos de provas das amostras que ficaram expostas ao Ambiente................................................................................................................ 69

NDICE DE TABELASTabela 1- Volume de tintas produzidas por segmento no Brasil............................ 06

Tabela 2 - Faturamento da indstria de tinta por segmentos.... ............................ 06

Tabela 3 - Formulao utilizada para se obter a pasta de TiO2............................. 46

Tabela 4 Formulao utilizada para preparar a amostra sem gua.................... 47 Tabela 5 Formulaes utilizadas para preparar as amostras com 10%, 20% e 30% de gua.......................................................................................................... 49 Tabela 6 Resultado de massa especfica das amostras de tinta........................ 56 Tabela 7 Resultados de viscosidade das amostras............................................ 57 Tabela 8- Teor de slidos das amostras de tinta................................................... 58 Tabela 9 Resultados do ensaio de poder de cobertura de tinta seca das amostras................................................................................................................. 60 Tabela 10 Resultado de tempo de secagem das amostras de tinta................... 62 Tabela 11 Brilho inicial de cada amostra em unidades de brilho....................... 63 Tabela 12 Resultados do brilho final de cada amostra em unidades de brilho....................................................................................................................... 63 Tabela 13 Perda de brilho percentualmente das amostras................................. 64 Tabela 14 Resultados da diferena de cor das amostras aps o teste de intemperismo acelerado......................................................................................... 65 Tabela 15 Resultados de determinao do brilho das amostras........................ 66

NDICE DE GRFICOSGrfico 1 Percentual de volume e faturamento das indstrias de tintas por 05 segmento no Brasil.............................................................................................. Grfico 2 Resultado de massa especfica das amostras analisadas............... Grfico 3 Viscosidade das amostras............................................................... Grfico 4 Representao dos resultados de teor de slidos........................... Grfico 5 Resultado de determinao do poder de cobertura das amostras.. Grfico 6 Resultados do tempo de secagem................................................... Grfico 7 Diferena percentual da perda do brilho nas amostras.................... Grfico 8 Resultado da diferena de cor das amostras aps exposio ao intemperismo acelerado....................................................................................... Grfico 9 Comparao grfica da anlise de brilho das amostras.................. 65 67 56 57 59 60 62 64

NDICE DE EQUAES

Equao 1 Clculo do teor de slidos...............................................................42 Equao 2 Clculo da massa especfica...........................................................44

NDICE DE QUADROSQuadro 1 Principais cargas e suas respectivas frmulas qumicas.................17 Quadro 2 Exemplo de agentes de conservao...............................................25

SUMRIOINTRODUO ................................................................................................... 1 1 TINTAS ........................................................................................................... 3 1.1Conceito ........................................................................................................ 3 1.2 Histria da indstria de tintas no Brasil ........................................................ 4 1.3 Os nmeros da indstria de tintas no Brasil ................................................. 5 1.4 Composio ................................................................................................. 7 1.4.1 Resina ....................................................................................................... 7 1.4.2 Pigmentos ............................................................................................... 15 1.4.3 Cargas minerais ...................................................................................... 16 1.4.4 Solventes................................................................................................. 18 1.4.5 Aditivos .................................................................................................... 22 1.5 Processos de fabricao ............................................................................ 25 1.5.1 Separao das matrias primas e pesagem ........................................... 26 1.5.2 Pr-disperso .......................................................................................... 27 1.5.3 Disperso ou moagem ............................................................................ 29 1.5.4 Completagem .......................................................................................... 31 1.6 Mecanismos de formao de filme ............................................................. 31 2 RESINA ALQUDICA .................................................................................... 33 2.1 Conceito ..................................................................................................... 33 2.1.1 Aplicaes ............................................................................................... 33 2.2 Matrias-Primas ......................................................................................... 34 2.2.1 leos ....................................................................................................... 34 2.2.2 cido graxo ............................................................................................. 35 2.2.3 Poliis ...................................................................................................... 35 2.2.4 Policidos ................................................................................................ 36 2.3 Processo de obteno ................................................................................ 37 3 CONTROLE DE QUALIDADE ...................................................................... 39 3.1 Conceitos de qualidade .............................................................................. 39 3.2 Programa Setorial de Qualidade em Tintas e Vernizes .............................. 39

3.3 Principais ensaios de qualidade em esmaltes sintticos ............................ 41 4 MATERIAIS E MTODOS ............................................................................ 45 4.0 Equipamento para preparao das amostras ............................................. 45 4.1 Preparao das amostras .......................................................................... 45 4.1.1 Preparao da amostra sem adio de gua .......................................... 46 4.1.2 Preparao das amostras com adio de gua ...................................... 48 4.2 Anlises Efetuadas ..................................................................................... 50 4.2.0 Ensaio de massa especfica .................................................................... 50 4.2.1 Determinao de viscosidade ................................................................. 50 4.2.2 Determinao do teor de slidos ............................................................. 51 4.2.3 Ensaio do poder de cobertura da tinta seca ............................................ 52 4.2.4 Tempo de secagem ................................................................................. 52 4.2.5 Resistncia ao intemperismo acelerado .................................................. 53 4.2.6 Determinao de brilho ........................................................................... 54 4.2.7 Determinao de aderncia .................................................................... 54 4.2.8 Determinao de flexibilidade da pelcula de tinta .................................. 55 4.2.9 Exposio da pintura ao ambiente para verificao de corroso ............ 55 5 RESULTADOS E DISCUSSES .................................................................. 56 5.0 Ensaio de determinao da massa especfica ........................................... 56 5.1 Determinao de viscosidade .................................................................... 57 5.2 Determinao do teor de slidos ................................................................ 58 5.3 Determinao do poder de cobertura da tinta seca .................................... 59 5.4 Determinao do tempo de secagem por medida instrumental ................. 61 5.5 Resistncia ao intemperismo acelerado ..................................................... 63 5.5.1 Diferena de brilho aps o intemperismo acelerado ............................... 63 5.5.2 Diferena de cor aps o intemperismo acelerado. .................................. 65 5.6 Determinao de brilho .............................................................................. 66 5.7 Determinao de aderncia ....................................................................... 67 5.8 Determinao da flexibilidade da pelcula de tinta ..................................... 68 5.9 Exposio da pintura ao ambiente para verificao de corroso ............... 68 CONCLUSO .................................................................................................. 70

REFERENCIAIS ............................................................................................... 71 APNDICE ....................................................................................................... 76 Apndice A - Relatrios de ensaios do Laboratrio de Tintas Imobilirias SENAI ............................................................................................................. 76

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INTRODUOO esmalte sinttico alqudico faz parte de um grupo de produtos utilizados para pintura imobiliria que inclui tintas acrlicas e vinlicas a base dgua, massas niveladoras, preparadores de superfcie, texturas decorativas, entre outros. Os produtos utilizados na pintura imobiliria tm como funes principais a proteo da superfcie e a decorao do ambiente. Esmaltes sintticos alqudicos so largamente usados na pintura imobiliria, em superfcie de madeira, metais e alvenaria. A formulao do esmalte sinttico alqudico consiste na combinao de resina alqudica, solventes, secantes, pigmentos, cargas minerais, antiespumante, antipele, dispersante e anti-

sedimentante. A utilizao da combinao gua e resina em forma de emulso na formulao de esmaltes sintticos uma alternativa da indstria para diminuio de preo e aumento da competitividade do produto em relao aos concorrentes. A adio de gua na formulao de esmalte sinttico alqudico pode alterar as propriedades do produto. Para verificao dos efeitos causados da gua na formulao de esmaltes sintticos este trabalho visou fazer um comparativo de qualidade entre o esmalte alqudico com gua e um esmalte alqudico sem a adio de gua na formulao, por meio de um estudo de caso, desenvolvido em uma indstria de tintas localizada em Diadema SP, no perodo de julho a novembro de 2011. Utilizou-se como metodologia para o trabalho um estudo de caso. Objetivou-se identificar, por meio de testes laboratoriais, as diferenas entre diversos parmetros medidos, como: tempo de secagem, teor de slidos, massa especfica, intemperismo acelerado, aderncia, poder de cobertura da pelcula seca, exposio da pintura ao ambiente para verificao de corroso, determinao de brilho e flexibilidade do filme de tinta. Considera-se como relevncia deste trabalho, o fornecimento de dados s indstrias produtoras de tintas sobre a influncia da gua na composio do esmalte estudado alm de permitir a verificao se ocorre prejuzo ao consumidor final. Em virtude da preocupao com a qualidade do esmalte sinttico alqudico problematizou-se de que maneira medir a interferncia da gua na formulao de esmaltes sintticos alqudicos?

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Como soluo para o problema, optou-se por testar trs formulaes com teores diferentes de gua e uma formulao sem adio de gua, e assim identificar por meio de anlises laboratoriais o quanto a gua influencia nas caractersticas do produto. Os principais referenciais utilizados para elaborao da pesquisa foram FAZENDA (2009), FAZANO (1995), CIMINELLI (1989) e GARBELOTTO (2007). O estudo desenvolvido se apresenta em cinco captulos, no qual o primeiro captulo aborda tintas, histria das tintas no Brasil, conceito de tintas, dados de mercado e fabricao. J o segundo trata resinas alqudicas em relao a conceito, estruturas qumicas e forma de obteno. Qualidade, aplicao de qualidade em tintas e vernizes e os principais parmetros de qualidade utilizados no mercado de tintas o assunto do terceiro captulo, no quarto captulo so descrito os materiais e mtodos utilizados para realizao do estudo e por fim, no ltimo so apresentados os resultados e discusses.

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1 TINTAS1.1Conceito As tintas esto presentes na maioria dos segmentos ligados sociedade moderna, como por exemplo: construo civil, embalagens, indstria automotiva, indstria naval entre outras. Tinta uma composio lquida, geralmente viscosa, constituda de um ou mais pigmentos disperso em um aglutinante lquido, que ao sofrer um processo polimerizao quando estendida em pelcula fina, forma um filme opaco e aderente ao substrato. Esse filme tem a finalidade de proteger, embelezar, higienizar e iluminar as superfcies. (FAZENDA, 2009) No caso dos vernizes so tintas sem pigmento que servem para proteo e embelezamento da superfcie aplicada. Fazano (1995) define tinta como uma disperso pigmentria em um meio aglomerante em lquido ou p que, ao ser aplicado a uma superfcie ou substrato, passando por um processo de polimerizao, formando uma camada termoplstica ou termofixa. As caractersticas da tinta so definidas pelo formulador de acordo com as exigncias de aplicao solicitada pelos clientes ou segmento que se destina, e das normas tcnicas vigentes que regem suas propriedades. A Figura 1 mostra um exemplo de pintura na construo civil, pintura automotiva e varias cores armazenadas em embalagens de tinta.

Figura 1 Exemplo de pintura em construo civil, exemplo de pintura automotiva e exemplo de cores de tintas. Fonte: AUTOS; LOJASINTERNET, 2011

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1.2 Histria da indstria de tintas no Brasil apresentado neste item um histrico resumido da indstria de tintas no Brasil. O comeo da indstria de tintas no pas foi marcado pelo empreendorismo e iniciativas. Em 1806 foi fundada em Blumenau a Tintas Hering e praticamente um sculo mais tarde em 1904 no Rio de Janeiro fundada a Usina So Cristovo. Na dcada de 1920 as Tintas Internacional e Tintas Atlantis no Brasil so implantadas, em 1927 fundada a Tintas Renner no Rio Grande do Sul e em 1944 ocorre instalao da Sherwin-Williams no Brasil. A entrada da Sherwin-Williams marca o comeo da implantao de indstrias modernas no pas, com projetos prprios, planejamento mercadolgico e tecnologia avanada. Na dcada de 1950 implantada a American Marietta no Brasil e em 1967 ocorre a instalao da Glasurit no Brasil; A partir da segunda metade da dcada de 1960, a internacionalizao do mercado de tintas bastante marcante, com aquisies e fuses entre empresas. Hoje o mercado contempla trs tipos de empresas: Grandes conglomerados nacionais e internacionais; empresas de porte mdio, com administrao de carter familiar; e pequenas e mdias indstrias que atendem segmentos especficos do mercado. (ABRAFATI, 2011). Na Figura 2 podem-se observar atravs da linha do tempo os eventos e comportamentos mais marcantes da indstria de tintas no Brasil.

Tintas Renner

Figura 2 Linha do tempo referente histria das indstrias de tintas no Brasil.

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1.3 Os nmeros da indstria de tintas no Brasil O Brasil um dos cinco maiores mercados mundiais para tintas. Fabricam-se no pas tintas destinadas s mais variadas aplicaes, com tecnologia de ponta e grau de competncia tcnica comparvel dos mais avanados centros mundiais de produo. H centenas de fabricantes, espalhados por todo o pas. Os dez maiores fabricantes respondem por 75% do total das vendas. Os grandes fornecedores

mundiais de matrias-primas e insumos para tintas esto presentes no pas, de modo direto ou atravs de seus representantes, juntamente com empresas nacionais, muitas delas detentoras de alta tecnologia e com perfil exportador. (ABRAFATI, 2011) O faturamento lquido em 2010 foi de US$ 3,9 bilhes com o volume produzido de 1,359 bilho de litros. A previso de crescimento para 2011 de 6,7%. A indstria de tintas no Brasil emprega cerca de 18 mil funcionrios diretos e a capacidade instalada de mais de 1,4 bilho de litros ano. (ABRAFATI, 2011) O Grfico 1 apresentado a seguir, mostra como se encontra a diviso da indstria e a participao no mercado por percentual de volume e faturamento.

Grfico 1 Percentual de volume e faturamento das indstrias de tinta por setor Fonte: ABRAFATI, 2011.

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Devido economia aquecida e o tamanho do Brasil em populao e territrio, o mercado est em constante crescimento. Na ultima ocorreu uma crescente na demanda de tintas e vernizes no pas. A Tabela 1 mostra esse crescimento em volume de litros produzido e a Tabela 2 em faturamento. TABELA 1 - Volume de tintas produzidas por segmento no Brasil. VOLUME (milhes de litros) Repintura Ind.Automotiva 51 50 47 46 49 48 45 42 40 40 40 39 37 37 34 31 33 30 32 30 30 28 Fonte: ABRAFATI, 2011

ANO 2010 2009 2008 2007 2006 2005 2004 2003 2002 2001 2000

Imobiliria 1.083 982 975 800 741 722 701 662 663 654 653

Ind. Geral 174 157 171 158 147 141 138 133 131 127 119

TOTAL 1359 1232 1243 1045 968 942 913 860 857 843 830

Tabela 2 - Faturamento da indstria de tinta por segmentos. .FATURAMENTO (milhes de dlares) Imobiliria Repintura Ind.Automotiva Ind. Geral 2.470 310 270 850 1.936 246 204 648 1.983 262 221 727 1.448 223 171 600 1.206 191 152 501 1.110 180 135 455 888 139 107 366 792 119 79 330 672 101 67 280 837 128 90 350 910 140 90 380 Fonte: ABRAFATI, 2011

ANO 2010 2009 2008 2007 2006 2005 2004 2003 2002 2001 2000

TOTAL 3.900 3.033 3.193 2.442 2.050 1.880 1.500 1.320 1.120 1.405 1.520

As tintas imobilirias apresentam maior volume de fabricao e maior faturamento, apesar disso, o valor agregado pelas tintas imobilirias o mais baixo em relao a outros segmentos de tintas mais especializados e com menor demanda. O crescimento de produo e faturamento visvel at 2008, em 2009 o mercado

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sofreu uma pequena retrada gerada pela crise financeira internacional, mas em 2010 o crescimento foi retomado. Mas mesmo assim em 10 anos o crescimento no faturamento das tintas imobilirias foi de 271% enquanto o volume produzido cresceu 166%.

1.4 Composio Os componentes bsicos da tinta so resinas, pigmentos, cargas, solventes e aditivos e sero detalhadas no texto.

1.4.1 Resina A resina o componente principal da tinta, sendo esta quimicamente definida como polmero. A palavra polmero origina-se do grego poli (muitos) e mero (unidade de repetio), que no segmento de tintas. Assim, um polmero uma macromolcula composta por muitas (dezenas de milhares) de unidades de repetio denominadas meros, ligados por ligao covalente. A matria-prima para a produo de um polmero o monmero, isto , uma molcula com uma (mono) unidade de repetio (CANEVAROLO, 2002) A resina a parte no voltil da tinta, que tem a funo de aglomerar as partculas de pigmentos e formar o filme de tinta. A resina tambm responsvel por dar nome ao tipo de tinta ou revestimento. Assim, por exemplo, tm-se as tintas acrlicas, alqudicas, epoxdicas, entre outras. Todas levam o nome da resina bsica que a compem. Antigamente as resinas eram base de compostos naturais, vegetais ou animais. Hoje em dia so obtidas atravs de produtos sintetizados na indstria qumica ou petroqumica por reaes complexas, originando polmeros que conferem s tintas propriedades de resistncia e durabilidade muito superiores s antigas. (FAZENDA, 2009) Os compostos qumicos utilizados como resinas so polmeros que tem a capacidade de formar pelcula. As principais resinas utilizadas em tintas esto descritas neste trabalho.

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a) Resinas acrlicas

Resinas do tipo acrlicas so copolmeros de alta massa molecular com dois ou trs tipos de meros, sendo um deles, composto acrlico que contm grupos reativos como hidroxila, carboxila ou amida e o outro, um ster acrlico, e um terceiro opcional, que pode ser um monmero tipo estireno. (SILVA et. al., 2000) Polmeros formados pela polimerizao de monmeros acrlicos e metacrlicos, por vezes o estireno copolimerizado com estes monmeros. (GUIA, 2006) A Figura 3 mostra a estrutura qumica do cido acrlico

Figura 3 Estrutura qumica do cido acrlico. Fonte: FELTRIN, 2004

b) Resinas celulsicas

Os polmeros base de celulose so usados nas mais diversas etapas da fabricao de revestimentos orgnicos, podendo atuar tanto como substncia de carter espessante, como por exemplo, o ter carboximetil celulose, at como compostos com excelentes propriedades de filme, como a dureza e a secagem ao ar, onde se destacam os steres de acetato e nitrato de celulose. (FAZANO, 1995) Os polmeros celulsicos utilizados no campo de tintas e seus derivados so, na sua maioria, steres celulsicos. Estes polmeros se destacam por no sofrerem modificaes qumicas na formao do filme. So termoplsticos de alta massa molar cujo filme se forma pela evaporao do solvente. (FAZENDA, 2009) steres de celulose so polmeros derivados da celulose com maior nmero de aplicaes tecnolgicas Estes derivados de celulose so largamente utilizados em formulaes de tintas e revestimentos base de solventes orgnicos para melhorar as propriedades reolgicas (viscosidade), a capacidade de polimento, estabilidade radiao ultravioleta, resistncia ao amarelecimento, resistncia fissura no filme e

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disperso dos pigmentos. Os steres de celulose mais utilizados em revestimentos so acetato de celulose, propionato acetato de celulose e butirato acetato de celulose. Na formulao de revestimentos metlicos para a indstria automotiva, a presena de butirato acetato de celulose ajuda na orientao paralela das partculas metlicas. No segmento de tintas decorativas butirato acetato de celulose tem sido usado como compatibilizante e agente promotor de reteno de cor, flexibilidade e resistncia umidade. (EDGAR apud AMIM et. al., 2010) A Figura 4 mostra a estrutura qumica do acetato de celulose, tipo de ster celulsico.

Figura 4 Estrutura do acetato de celulose. Fonte: TXTIL, 2011

c) Resinas hidrocarbnicas

Resinas hidrocarbnicas so resinas aromticas derivadas do petrleo sintetizadas a partir da copolimerizao do estireno, indeno e derivados. (VEDOY, 2006) A famlia de resinas hidrocarbnicas caracteriza-se pelo estado fsico resinoso (de onde provm o nome genrico de resinas) e uma composio exclusivamente formada por hidrocarbonetos. (FAZENDA, 2009). A Figura 5 mostra a estrutura qumica de uma resina hidrocarbnica.

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Figura 5 Estrutura Qumica de resina hidrocarbnica. Fonte: VEDOY, 2006

d) Borracha clorada

Borrachas naturais e sintticas so produtos de alta massa molar. Essas resinas so termoplsticas com limitaes de utilizao dependendo da temperatura em que ir atuar, so solveis em solventes orgnicos exceto em hidrocarbonetos aromticos e lcoois de baixa massa molar. Apresentam uma forte fora de ligao intermolecular entre as molculas que fazem parte do polmero e para aumentar sua flexibilidade so adicionados plastificantes. Suas principais aplicaes so em revestimentos martimos e revestimentos que atuaro imersos, tais como: casco externo de embarcaes; estruturas de ao e concreto submerso em gua do mar, piso de conveses com antiderrapantes, tintas de demarcao e porta corta chamas, por possuir a molcula de cloro se torna auto-extinguvel no caso de incndio. (PETRUCCI apud MEDEIROS, 2010) Os revestimentos base de borracha clorada resistem a temperaturas de 80C e decompem-se acima de 130C, sem fundir. (FAZENDA, 2009) A Figura 6 apresenta a estrutura qumica do policloropreno, um tipo de borracha clorada existente no mercado.

Figura 6 Estrutura do policloropreno, exemplo de borracha clorada. Fonte: CTB, 2011

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e) Resinas epoxdicas As resinas epxi so resinas sintticas, cujo nome de origem grega, significa: [epi] fora de; e [oxi ] oxignio. Esta denominao coincide exatamente com a forma do grupo qumico epxi, epxido, oxirano ou etano epxi. A resina epxi comercial basicamente obtida atravs da reao do bisfenol e da epicloridrina de trs formas: e.1) atravs de dehidrohalogenao da cloridrina obtida pela reao da epicloridrina com adequado di ou polihidroxi ou qualquer outra molcula contendo hidrognios ativos; e.2) atravs da reao de olefinas com compostos contendo oxignio, tais como perxidos e percidos; e.3) atravs de hidrohalogenao de cloridrinas obtidas por outros mecanismos diferentes dos dois anteriores. (CANEVAROLO, McDERMOTT apud SILVEIRA, 2009) Dentre os polmeros, a resina epxi uma das que mais se destacam por suas propriedades, bem como por sua grande produo industrial e custo relativamente baixo. Apresenta vrias vantagens como resistncia a solventes e a agentes corrosivos, excelente adeso a diversos substratos, boa estabilidade trmica e dimensional, boas propriedades mecnicas e eltricas e facilidade de

processamento em uma ampla faixa de condies. O que lhe assegura larga aplicao em laminados, adesivos, desenvolvimento de revestimentos para ambientes altamente agressivos, utilizao como matrizes para compsitos de fibra em aplicaes aeroespaciais (MUSTO apud MEDEIROS, 2010). A Figura 7 apresenta a estrutura qumica da resina epxi ster vinlica, exemplo de resina epoxdica.

Figura 7 Resina epxi ster vinlica, exemplo de resina epoxdica. Fonte: ESTERVINILICA, 2011

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f) Resinas Poliuretnicas

O grupo isocianato (-N=C=O) muito reativo com tomos, que tenham um par de eltrons disponvel, ligado ao tomo de hidrognio ativo, como o nitrognio (N-H) e o oxignio (O-H). Os isocianatos esto presentes na preparao de uma importante famlia de polmeros denominados poliuretnicos que tem um papel importante na indstria de tintas, e se caracterizam pela reao do grupo isocianato com o grupo hidroxlico, comumente denominado reao uretnica; essa reao importante tanto na obteno da resina quanto na cura dos respectivos revestimentos. (FAZENDA, 2009) As tintas poliuretnicas podem ser apresentadas na forma de monocomponentes ou bicomponentes. No primeiro caso, o grupo isocianato est bloqueado e liberado no momento da cura para reagir com outro componente do sistema de resinas. No segundo caso, os poliuretanos apresentam uma grande importncia, devido grande variedade de polmeros que podem reagir com os grupos isocianatos presentes nos outros polmeros que faam parte da composio do revestimento (acrlicos, alqudicos, epxis). (VERGS, 2005) A Figura 8 pode se observar a reao do isocianato com a hidroxila para a formao da uretana.

Figura 8 Reao de obteno da uretana, composto utilizado na reao poliuretnica. Fonte: SILVA et. al , 2003

g) Resinas Amnicas

O termo resina amnica usado para descrever uma extensa gama de polmeros resultantes da reao de aminas, amidas e imidas com formaldedo, seguida de

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polimerizao por condensao dos grupos metilol (hidroximetila). Outra reao importante que, em geral, ocorre simultaneamente polimerizao a esterificao de parte do grupo metiol com lcoois adequados. (FAZENDA, 2009) Dentre as resinas amnicas se destacam as resinas uricas e melamnicas.Resina de melamina formaldedo eterificada tem sido largamente usada como agente reticulante em tintas termocurveis por mais de 60 anos (HILL apud BATISTA, 2004). Os sistemas polister/melamina e acrlico/melamina tm sido muito utilizados na indstria de tintas de altos slidos, tanto na forma pigmentada como na forma de verniz. J o revestimento acrlico/melamina e mais empregado na indstria automobilstica. (BECHARA apud BATISTA, 2004). A Figura 9 mostra a estrutura do polmero uria formaldedo.

Figura 9 Estrutura do polmero uria-formaldedo, exemplo de resina amnica. Fonte: ROCHA, 2011

h) Resinas Fenlicas

A grande maioria das resinas fenlicas obtida a partir da reao bsica entre um fenol e um aldedo. Alm do fenol propriamente dito, so usados outros fenis, cada um dos quais responsvel pelas propriedades fundamentais de uma determinada resina. (FAZENDA, 2009) As resinas fenlicas apresentam atualmente uma grande variedade de usos industriais: compostos para moldagem, laminados, adesivos, tintas e vernizes, etc. Em tintas e vernizes so usadas para modificar outros polmeros (principalmente resinas alqudicas) ou como agentes de reticulao durante a cura com outros polmeros: epxis, vinlicos, entre outros. (FAZENDA, 2009) Um exemplo de resina fenlica o fenol formaldedo conhecido comercialmente como baquelite, que um polmero com pouca resistncia e baixa flexibilidade,

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quebradio, porm bastante empregado na eletrotcnica para fabricao de placas e cabos de panelas (FERNANDES apud MEDEIROS, 2010). A Figura 10 apresenta a estrutura qumica da resina fenol-formaldedo como exemplo de uma resina fenlica.

Figura 10 - Estrutura do fenol-formaldedo, exemplo de resina fenlica. Fonte: ROCHESTER (2011)

i) Resinas Vinlicas

As resinas vinlicas so obtidas pela copolimerizao de cloreto de vinila e acetato de etila. So normalmente duras, quebradias e devem ser plastificadas por um aditivo (inerte) para proporcionar uma pintura satisfatria. Uma das principais caractersticas dessas resinas a sua excelente resistncia abraso e a boa resistncia qumica e gua, particularmente em condies cidas. Porm, possui a tendncia ao amarelamento e deteriorao da superfcie do filme de tinta pela ao das intempries, quando aplicadas em exteriores, motivo pelo qual sua utilizao recomendada em ambientes de mdia agressividade. Essas resinas apresentam boa resistncia corroso (DORNELES apud MEDEIROS, 2010). As resinas vinlicas podem se apresentar na forma de emulso aquosa, na soluo a molcula do polmero constitui a menor unidade, isto , est completamente rodeada pelo solvente, que no caso a gua. (FAZENDA, 2009) A principal vantagem da emulso vinlica utilizar gua como solvente, o que possibilita uma tinta menos txica e mais adequada aos aspectos ambientais. A Figura 11 apresenta a estrutura qumica do poli (acetato de vinila).

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Figura 11 Estrutura do poli (acetato de vinila), exemplo de polmero vinlico. Fonte: MARTINS, 2004

1.4.2 Pigmentos

Material slido finamente dividido, insolvel no meio. Utilizados para conferir cor, opacidade, certas caractersticas de consistncia e outros efeitos. So divididos em pigmentos coloridos (conferem cor), no coloridos e anticorrosivos (conferem proteo aos metais). (FAZENDA, 2009) Para aplicao industrial, os pigmentos so analisados de acordo com vrias caractersticas fsicas, qumicas e fsico-qumicas, das quais as principais so: Poder de tingimento: definido como o quanto de sua prpria cor o pigmento transmite para um branco-padro; a) Poder de cobertura: determinado em funo da rea coberta por unidade de massa do pigmento existente no revestimento. O poder de cobertura pode ser influenciado por fatores como tamanho e forma das partculas e ndice de refrao do conjunto pigmento/veculo; b) Solidez luz: a capacidade que um pigmento tem de reter a sua cor quando exposto incidncia luminosa. A solidez luz geralmente influenciada pela estrutura qumica, pelo grau de pureza ou mesmo pelas condies de exposio do pigmento; c) Acidez e basicidade: indicadas pelo pH, so caractersticas qumicas importantes, pois permitem verificar a compatibilidade do pigmento com determinados tipos de veculos; d) Absoro de leo: pode ser definida como a quantidade de leo necessria para umectar perfeitamente todas as partculas de uma determinada massa de pigmento.

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Permite uma avaliao preliminar do comportamento do pigmento quanto cor ou textura, ou mesmo consistncia da tinta acabada. Sangramento a solubilidade do pigmento em determinados tipos de veculos. (FAZANO, 1995) Alm de conferir cor, os pigmentos podem aumentar o brilho, aumentar a opacidade ou ter outros efeitos aditivos como, por exemplo, estabilidade radiao ultravioleta. Este ltimo o caso do negro de fumo, que atua simultaneamente como pigmento preto, estabilizante de luz e reforo em muitos polmeros. Os pigmentos podem ser subdivididos em quatro categorias que so: pigmentos orgnicos, pigmentos inorgnicos, pigmentos solveis e pigmentos especiais. (RABELLO, 2000) A Figura 12 apresenta exemplos de pigmentos em p.

Figura 12 Exemplos de pigmentos. Fonte: JAILSONGABY, 2011

1.4.3 Cargas minerais So substncias que servem para melhorar certas caractersticas ou simplesmente, baixar o custo por peso ou volume de um determinado tipo de tinta. (FAZANO, 1995) Corresponde a minerais, ou rochas encontradas na natureza, tais como calcrio (calcita, dolomita), o filito, a mica (muscovita, flogopita, biotita), slica (quartzo, zelita), talco, pirofilita (agalmotolito), gesso, barita, wolastonita, esmectita (bentonita, montmorilonita, hectorita, saponita) e ilita. (LEWIN et al; apud LIMA, 2007) O Quadro 1 apresenta as principais cargas minerais, e pode ser observado a ampla gama de minerais para aplicao em tintas e revestimentos.

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Nome da carga mineral Carbonato de clcio natural e precipitado Talco Alumina hidratada (gibbisita) Amianto (Crisotila) Diatomita Feldspato e Nefelina Dolomita Mica - moscovita Silicato de alumnio caulim, caulim Calcinado Slicas - amorfas, gel, cristalinas naturais e sintticas Silicatos Sintticos Sulfato de brio barita natural e sinttica Wollastonita Bentonita - argilas especiais

Frmula Qumica CaCO3 Mg3(Si4O10)(OH)2 Al(OH)3 Mg6(Si4O10)(OH)8 SiO2 Na1-xCaxAl(Si3-xAl)O8 (Ca,Mg)(CO3) KAl2(AlSi3O10)(OH)2 Al4(Si4O10)(OH)8 SiO2 SixOy BaSO4 CaSiO3 --

Quadro 1 - Principais cargas minerais e suas respectivas frmulas qumicas Fonte: CIMINELLI, 1989

Dentro de uma viso mais ampla todas as cargas minerais interferem, embora diferentemente, com as vrias propriedades das tintas. Algumas das propriedades das tintas mais sensveis ao carregamento so listadas a seguir. a) Resistncia mecnica do filme; b) Resistncia qumica e s intempries; c) Porosidade; d) Permeabilidade; e) Lavabilidade; f) Poder de cobertura; g) Brilho; h) Lustre; i) Reteno, uniformidade e desenvolvimento de cor; j) "Dry-Hiding" (mudana de cobertura entre a pelcula molhada e seca); k) Enamel Holdout" (mancha na pelcula seca quando molhada); l) Disperso; m) Sedimentao; n) Reologia na produo, estocagem e aplicao.

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Um nico produto mineral no normalmente capaz de conferir todas as propriedades requeridas por um determinado sistema de tintas. Uma mistura de cargas deve ser desenvolvida para se atingir um compromisso timo de propriedades. De modo geral a formulao final definida por um processo de "tentativa e erro". O processo de escolha dos tipos de cargas minerais e especificaes a serem testadas iro depender da cultura, know-how e experincia acumulada da empresa e de sua equipe tcnica e de suprimentos. Empresas mais conservadoras tendem a resistir muito a quaisquer modificaes de suas formulaes padres, mesmo diante de grandes inovaes nas caractersticas das cargas convencionais que seguramente trariam importantes benefcios de desempenho e consistncia de qualidade. (CIMINELLI, 1989) Nos esmaltes sintticos alqudicos as cargas minerais, como o carbonato de clcio natural e precipitado, so utilizadas tambm como agente fosqueante, ou seja, para diminuir o brilho da pelcula de tinta.

1.4.4 Solventes Lquido voltil, geralmente de baixo ponto de ebulio, utilizado nas tintas e correlatos para dissolver a resina. (FAZENDA, 2003) Constituinte da tinta que tem como finalidade solubilizar o veculo e ajustar a viscosidade para aplicao. (NBR 15156:2004) Os solventes podem ser classificados de acordo com sua estrutura qumica e sero apresentados no decorrer do texto. a) Hidrocarbonetos: so compostos qumicos constitudos exclusivamente por carbono e hidrognio e podem ser classificados em alifticos e aromticos Os alifticos no possuem anel aromtico e podem ser classificados em cclicos ou acclicos, lineares ou ramificados e saturados ou insaturados. A Figura 13 apresenta a estrutura qumica de um hexano como exemplo de solvente hidrocarboneto.

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Figura 13 Estrutura do hexano, exemplo de solvente aliftico Fonte: NUTES, 2011

Os aromticos possuem uma estrutura especial, o anel aromtico tambm chamado de anel benznico. (GARBELOTTO, 2007) A Figura 14 apresenta as estruturas qumicas dos xilenos orto, meta e para como exemplo de solventes aromticos.

Figura 14 Estrutura do o-xileno, m-xileno e p-xileno, exemplos de solventes aromticos Fonte: SOQ, 2011

b) Oxigenados: compostos oxigenados podem ser considerados todos aqueles que so formados por carbono e hidrognio, mas contm em sua estrutura pelo menos um tomo de oxignio. Esta classificao engloba uma grande srie de funes qumicas que se diferem entre si pela forma que o oxignio est ligado ao restante da estrutura da molcula. (GARBELOTTO, 2007)

b.1) lcoois, steres e acetais: lcoois so compostos que apresentam uma hidroxila ligada a uma cadeia carbnica aliftica, ou seja, h um oxignio presente na molcula ligado simultaneamente a um tomo de hidrognio e a um tomo de carbono aliftico. Os alcois so classificados em primrios, secundrios e tercirios dependendo do carbono, ao qual a hidroxila est ligada. lcoois com duas hidroxilas

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ligadas cadeia aliftica so chamados de diis e mais comumente glicis. (GARBELOTTO, 2007) A Figura 15 apresenta a estrutura qumica do pentanol, exemplo de lcool e solvente que tem oxignio em sua estrutura.

Figura 15 Estrutura do pentanol, exemplo de lcool. Fonte: ACADEMIC, 2011

Os teres apresentam um tomo de oxignio ligado a dois diferentes tomos de carbono. Como no h ligao, O-H teres tendem a serem molculas bastante apolares. (GARBELOTTO, 2007) Acetais so molculas que possuem dois tomos de oxignios ligados

simultaneamente por uma ligao simples ao mesmo tomo de carbono. Cada tomo de oxignio pode ainda estar ligado a outro tomo de carbono ou a um hidrognio, neste caso a molcula pode se chamar hemicetal. (GARBELOTTO, 2007) b.2) Compostos carbonlicos: molculas que apresentam pelo menos um tomo de oxignio ligado a um tomo de carbono atravs de ligao dupla so chamadas de compostos carbonlicos. A estrutura C=O chamada carbonila. Existem diversas funes qumicas que apresentam carbonila, dentre estas funes podemos citar algumas mais comuns tais como, cetonas, aldedos, steres, cidos carboxlicos e anidridos. (GARBELOTTO, 2007). Alguns exemplos de compostos carbonlicos esto demonstrados na Figura 16.

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Figura 16 Exemplos de compostos carbonlicos

c) Solventes halogenados: Compostos organo-halogenados so constitudos por carbono, hidrognio e possui na sua estrutura pelo menos um tomo de halognio ligado a cadeia carbnica. Apesar de possurem elementos bastante eletronegativos no h ligao entre hidrognio e halognio neste tipo de composto e, portanto, no h formao de pontes de hidrognio. As interaes moleculares so do tipo dipolodipolo com excees para molculas completamente simtricas como o tetracloreto de carbono. (GARBELOTTO, 2007) A Figura 17 apresenta a estrutura qumica do tetracloreto de carbono.

Figura 17 Estrutura do tetracloreto de carbono, exemplo de solvente halogenado. Fonte: GRUPO, 2011

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d) Solventes nitrogenados e sulfurados: Compostos nitrogenados so aqueles que possuem em sua estrutura o nitrognio e compostos sulfurados so aqueles que possuem o enxofre. O uso deste composto como solvente, em comparao aos hidrocarbonetos e compostos oxigenados, bem mais restrito. Dentre os compostos nitrogenados usados como solventes os mais comuns so os sulfxidos, especificamente dimetilsufxido e as sulfonas, especificamente sulfolano. (GARBELOTTO, 2007). A Figura 18 apresenta a estrutura geral dos sulfxidos.

Figura 18 Estrutura geral dos sulfxidos Fonte: FARMACOS, 2011

As sulfonas tm a mesma estrutura dos sulfxidos com um oxignio extra ligado duplamente ao enxofre. (GARBELOTTO, 2007) A Figura 19 apresenta a estrutura geral das sulfonas.

Figura 19 Estrutura geral das sulfonas Fonte: ESACADEMIC, 2011

1.4.5 Aditivos

Ingredientes que, adicionados s tintas, proporcionam caractersticas especiais s mesmas ou melhoria nas suas propriedades. Utilizado para auxiliar nas diversas

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fases de fabricao e conferir caractersticas necessrias a aplicao. (FAZENDA, 2009) Existe uma variedade enorme de aditivos usados na indstria de tintas e vernizes, a saber: secantes, anti-sedimentantes, niveladores, antipele, antiespumantes, entre outros. Os aditivos so substncias ou misturas de substncias utilizadas de acordo com a necessidade da formulao da tinta, ou seja, com o objetivo de melhorar ou contribuir, com certas caractersticas fsico-qumicas ou propriedades, das tintas a serem aplicadas. (FAZANO apud VILLAS, 2006)

a) Secantes: produto que promove ou acelera a secagem, cura ou endurecimento de resinas base de leos vegetais que tem a formao de filme promovida atravs da oxidao. Os produtos mais utilizados como secantes so solues de sais metlicos de cido monocarboxlico em hidrocarbonetos, com contedo metlico preestabelecido. A maioria dos metais empregados na sntese de secantes so elementos de transio e os mais importantes so base de cobalto, mangans, chumbo, zinco, ferro e zircnio. (FAZENDA, 2009) So aditivos muito utilizados em tintas base de resinas alqudicas.

b) Antipeles: so aditivos que tem a propriedade de prevenir a formao de nata na superfcie das tintas nas latas antes do seu uso. (NBR 15156, 2004) Antipeles so antioxidantes volteis, isto , retardam a formao de pele, porm volatilizam quando a tinta aplicada sobre a superfcie, permitindo que seque naturalmente. (FAZENDA, 2009) A pele geralmente caracterstica em tintas de secagem ao ar devido ao processo de oxidao. Dentre as substncias inibidoras da formao de pele em revestimentos orgnicos cita-se o metil-etil-cetoxima, alm de alguns derivados fenlicos. (FAZANO, 1995)

c) Dispersantes e umectantes: a disperso dos pigmentos um processo bsico e muito importante empregado constantemente na fabricao de revestimentos orgnicos que por sua vez, est intimamente ligado ao comportamento do sistema pigmento/veculo. Desta maneira, as partculas slidas da matria corante, varivel

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quanto forma e granulometria, esto ligadas por foras coesivas que tendem a formar aglomerados. (FAZANO, 1995) Os aditivos umectantes e dispersantes so imprescindveis durante a etapa de disperso no processo de fabricao de tintas, etapa esta que pode ser dividida em trs fases:

c.1) Umectao dos aglomerados de pigmentos: a umectao dos aglomerados de pigmentos a fase inicial do processo de disperso, onde o aditivo umectante atua na reduo da tenso interfacial entre a fase lquida da tinta e a superfcie das partculas slidas. (UMECTANTES, 2005)

c.2) Quebra dos aglomerados de pigmentos: a umectao permite que o lquido chegue aos interstcios dos aglomerados e acelere sua quebra, que acontece essencialmente atravs de foras de cisalhamento. (UMECTANTES, 2005)

c.3) Estabilizao da disperso de pigmentos: A estabilizao da disperso feita atravs do uso de dispersantes que so adsorvidos na superfcie das partculas mantendo-as separadas atravs de dois mecanismos: repulso eletrosttica e ou impedimento estrico (UMECTANTES, 2005) Os principais dispersantes so a lecitina de soja, o naftenato de zinco e o resinato de zinco. (FAZANO, 1995)

d) Antiespumantes: so aditivos utilizados com o objetivo de impedir a formao de espumas durante o processo de fabricao das tintas ou mesmo evitando bolhas durante o processo de aplicao do revestimento. (FAZANO, 1995) Quase todos os componentes das tintas podem afetar no comportamento das bolhas positiva ou negativamente. Adicionalmente, o substrato a ser aplicado e o mtodo de aplicao tambm afetam o comportamento das bolhas. (FAZENDA, 2009) Os princpios ativos geralmente citados em patentes de antiespumantes so as siliconas, politeres, lcoois, steres graxos e slicas silanizadas. Estes compostos esto, na maioria das citaes, emulsificados. (VENTURELLI, 2008)

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e) Agentes de conservao: so agentes qumicos que interferem nas funes metablicas dos microorganismos, controlando ou eliminando sua ao

biodegradante sobre um revestimento orgnico, sendo assim, respectivamente, designados como bacteriostticos ou bactericidas. (FAZANO, 1995) Alm de controlar a proliferao de microorganismo sobre o revestimento orgnico, os bactericidas e fungicidas tambm tem a funo de conservar a tinta durante a estocagem dentro da embalagem e so muito utilizadas em tintas base dgua que tem facilidade de proliferao dos microorganismos. Os principais agentes de conservao esto descritos no Quadro 2.

Princpio ativo Mercrio Estanho Halognios Nitrogenados Derivados de enxofre Compostos suforados/nitrogenados

Exemplos Acetato de fenilmercrio xido de tributil estanho Tetracloro isoftalonitra 3-iodo Amidas e nitrilas diversas Diiodometil p-toluil sufona Sulfamidas, sulfonamidas, tiazis,

isotiazolonas, tioftalamidas. Quadro 2 Exemplos de conservao. Fonte: FAZENDA, 2009

f) Espessantes: so agentes derivados de produtos celulsicos como a metilcelulose, a hidroxietilcelulose, o carboximetilcelulose e lcoois polivinlicos aplicados na proporo de 3 a 5% em relao a formulao da tinta e usados para melhorar as caractersticas da suspenso da pasta na moagem dos pigmentos. (FAZANO, 1995)

1.5 Processos de fabricao As operaes envolvidas so relativamente simples, com utilizao de mquinas e equipamentos de baixa sofisticao e, geralmente, em sistema de bateladas. Podese dizer que o cerne do processo consiste na obteno da disperso estvel dos pigmentos, no veculo que a compe. (ADAMI, 2002)

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A seguir ser apresentada uma descrio das etapas de um processo de produo mais comum encontrado no Brasil.

1.5.1 Separao das matrias primas e pesagem A separao das matrias primas feita com o auxilio da ordem de produo que contm a formulao da tinta a ser fabricada. Geralmente as matrias primas em p se encontram no estoque dispostos em sacos empilhados e as matrias primas lquidas se encontram em tambores ou tanques de armazenamento. A pesagem consiste na dosagem mssica, em balanas adequadas, dos materiais que compem a massa de moagem: resina, solvente, aditivos, umectantes e pigmentos, em um recipiente cilndrico chamado de tacho. (ADAMI, 2002) Algumas empresas fazem o fracionamento volumtrico de matria-prima lquida ou em lama que ficam armazenadas em grandes reservatrios para facilitar a produo de grandes lotes. A adio de resinas acondicionadas em tambor muitas vezes exige o aquecimento do tambor, isso acontece no caso em que resinas com viscosidade muito alta esto acondicionadas, o aquecimento do tambor facilita o fluxo da resina, assim agilizando o processo de pesagem. A Figura 20 apresenta um tanque suspenso em um mezanino para fabricar grandes volumes de tintas.

Figura 20 - Exemplos de tanque para fabricao de tintas. FONTE: SILVA, 2011

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1.5.2 Pr-disperso Tambm conhecido como pr-mistura, os insumos so adicionados em um tanque seguindo a ordem de fabricao e com agitao constante durante um perodo prdeterminado. (GUIA, 2006) A Figura 21 mostra um dispersor com disco cowles comum em indstrias de tintas e vernizes. O dispersor configurado por um motor que transmite a fora e velocidade de giro para um eixo onde est alocado o disco, alm de um pisto que pode ser hidrulico, mecnico ou pneumtico para fazer a regulagem da altura do eixo, o que necessrio para facilitar a disperso da massa no tacho, o sistema do dispersor tambm dotado de ajuste da velocidade do motor, para regulagem necessria durante a disperso.

Figura 21: Dispersor utilizando disco cowles. Fonte: SILVA, 2011

Os cowles consistem em um disco dentado, montado sobre um eixo com cabea mvel, que pode operar a vrias velocidades. A velocidade mais baixa de aproximadamente 600 rpm utilizada durante a adio dos ps (pigmentos e cargas), e as velocidades mais altas, acima de 1000 rpm, para realizar efetivamente a pr-disperso (LZARO apud ADAMI, 2002). A Figura 22 apresenta um disco tipo cowles.

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Figura 22 Disco tipo cowles, o dispersor mais comum na indstria de tintas Fonte: SILVA, 2011

A adio das matrias primas em p muitas vezes requer a utilizao de um exaustor para evitar ou diminuir a quantidade de partculas slidas suspensa no ar da fbrica, e o operador de produo dever utilizar mscara para evitar contaminao. A elevao da temperatura durante o processo normal e desejvel, indicando a eficincia da mquina; porm, caso a temperatura aumente demais, o fluxo torna-se turbulento em funo da reduo da viscosidade do material. A viscosidade da massa condiciona a transmisso de potncia do motor massa, e, portanto, tambm deve ser ajustada, a fim de obter-se a velocidade necessria a uma boa prdisperso (LZARO apud ADAMI, 2002). Em alguns casos a temperatura dever ser controlada atravs de tachos com trocador de calor para evitar degradao da resina durante o processo de fabricao da tinta. O melhor movimento para dispersar quando o lquido forma um vrtice, que termina no disco cowles conforme mostra a Figura 23.

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Figura 23 Movimento de vrtice do produto sendo disperso. Fonte: SILVA, 2011

aconselhvel deixar-se a pasta obtida em repouso durante um tempo, para que os solventes penetrem nos agregados de pigmento ainda existentes. Com este procedimento a etapa seguinte, de moagem, fica bastante facilitada. (LZARO apud ADAMI, 2002)

1.5.3 Disperso ou moagem

Aps sair da pr-mistura, o produto passado por moinhos adequados. Os moinhos mais utilizados so os horizontais e verticais, que podem ter como meio de moagem a areia, zirconita entre outros materiais. (GUIA, 2006) Os moinhos so equipamentos de maior eficincia que os cowles, permitindo a obteno de produtos com elevado grau de disperso. Existem moinhos de diversos tamanhos e tipos, podendo ser: contnuos ou descontnuos, abertos ou fechados, e verticais ou horizontais. (LZARO apud ADAMI, 2002) Os moinhos verticais, por exemplo, consistem em uma cavidade cilndrica de ao inoxidvel e um eixo rotativo na parte central, com discos espaados. O interior recheado com micro-esferas de vidro ou zircnio, que realizam a separao dos aglomerados de pigmentos e cargas por choque e por frico. A alimentao realizada por meio de bombas que proporcionam a entrada da tinta pela parte

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inferior, sendo a retirada pela parte superior, atravs de uma tela, que separa as esferas da pasta. O cilindro envolto por uma camisa para circulao de gua, que visa o resfriamento do equipamento, a fim de evitar queda na viscosidade e perdas excessivas de solvente (FAZENDA, 2009). A viscosidade da massa de moagem deve ser adequada ao fluxo de moagem. Ela no pode ser muito baixa, pois a pasta passaria muito rapidamente, diminuindo a frequncia de choques / frico das partculas, prejudicando assim a disperso. A viscosidade tambm no pode ser muito alta, o que ocasionaria uma moagem muito lenta, com superaquecimento da pasta. O fluxo atravs do moinho pode ser controlado manualmente, pela variao da velocidade do disco agitador, ou ento pela bomba de deslocamento positivo. Quanto mais lento o fluxo, maior ser o tempo de residncia da massa no interior do moinho e, portanto, um maior trabalho de moagem ser executado (FAZENDA, 2009). Passa-se a massa de moagem pelo moinho a quantidade de vezes necessria para alcanar-se o grau de disperso requerido. Ao final da disperso, geralmente lava-se o interior do moinho com a passagem atravs deste de resina e/ou solvente, integrantes da frmula. Esta lavagem, aps a passagem pelo moinho, geralmente recolhida ao lote em produo. (LZARO apud ADAMI, 2002) A Figura 24 apresenta um moinho de bancada utilizado em laboratrio de desenvolvimento, mas com a mesma finalidade e mecanismo de funcionamento do moinho utilizado na fbrica.

Figura 24: Moinho vertical de bancada, utilizado em laboratrio para moer pigmentos. Fonte: SILVA, 2011

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Para analisar o grau de fineza muito comum utilizar o equipamento chamado grindmetro, basicamente consiste em uma superfcie de metal com um canal usinado que comece com zero e termina com geralmente 250 ou 500m. Anlise feita atravs da extenso de um filme dentro do canal com auxilio de uma rgua, e a verificao do grau de disperso obtido na parte do canal em que comeam a aparecer pequenos pontos no filme de amostra. A Figura 25 mostra o grindmetro.

Figura 25 Grindmetro, equipamento utilizado para medir o grau de disperso Fonte: SILVA, 2011

1.5.4 Completagem

Na seqncia do processo de fabricao de tintas, tem-se a etapa chamada de completagem. Uma vez obtida a disperso dos ps (cargas e pigmentos), restam a adio e homogeneizao dos demais itens da formulao. (FAZENDA, 2009) Em um tanque com agitao ou no tacho em que est sendo fabricada a tinta, so misturados de acordo com a frmula, o produto proveniente da disperso e o restante dos componentes para se obter a tinta, e tambm feito os acertos de parmetros de qualidade determinados para o produto. (GUIA, 2006)

1.6 Mecanismos de formao de filme A formao do filme a etapa mais importante aps a aplicao da tinta no substrato e depende principalmente do tipo de resina utilizada, os principais mecanismos de formao de filme sero abordados no trabalho. a) Evaporao do solvente: este mecanismo basicamente utiliza produtos j

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polimerizados e solubilizados com auxilio de solventes. Quando o tinta aplicada os solventes se evaporam, deixando sobre a superfcie do substrato a pelcula slida e adesiva. (GENTIL, 2003)

b) Oxidao: Este mecanismo de formao de filme ocorre nas tintas a leo e leo modificada. A formao de filme consiste na oxidao dos leos secativos ao contato com o ar aps aplicao, formando uma pelcula slida pela entrada do oxignio entre as molculas do leo. (NUNES; LOBO, 1998) O mecanismo ocorre em duas etapas, primeiramente ocorre a evaporao dos solventes e em seguida ocorre a reao de oxidao da resina ao ar.(GENTIL, 2003)

c) Ativao trmica: Este mecanismo utilizado em pr-polmeros dissolvidos em solventes que quando aplicado ao substrato recebe uma energia de ativao no caso trmica, que inicia o processo de polimerizao por condensao e formao da pelcula. (GENTIL, 2003)

d) Coalescncia: As partculas da resina geralmente na forma esfrica ficam dispersas no solvente, e com a evaporao do solvente as partculas se aglomeram formando o filme, a aglomerao das partculas acontece sob a ao do solvente coalescedor (GENTIL, 2003)

No captulo 1 foi abordado tintas, histrico das tintas no Brasil, os nmeros das tintas Brasil, composio das tintas e processo de fabricao. No captulo 2 ser abordado resina alqudica, conceito da resina alqudica, composio e processo de obteno de resinas alqudicas.

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2 RESINA ALQUDICA2.1 Conceito As resinas alqudicas so produtos da condensao de um dicido ou anidrido com compostos contendo mais de duas hidroxilas, o que permite a formao de ligaes cruzadas. Tais compostos so, portanto, polisteres reticulados. (MARINHO, 2005) As resinas alqudicas surgiram da necessidade de se melhorar as propriedades fsico-qumicas dos leos utilizados em tintas. Os leos tinham o inconveniente de apresentar secagem muito lenta, baixa resistncia s intempries, amolecimento e termoplasticidade (amolecimento com calor) entre outros. Com o advento das resinas alqudicas, muitas dessas propriedades foram melhoradas em virtude da ampla possibilidade de combinao de matrias-primas. A palavra alqudica originase do ingls Alkyd (Alcohol and acid) e se refere a polisteres que so modificados por leos e/ou cidos graxos. (FAZENDA, 2009) Resinas alqudicas so muito versteis, apresentando alto brilho e excelente adeso, caractersticas essenciais para um bom revestimento. As deficincias tcnicas podem ser minimizadas atravs da misturas destas com outros tipos de resinas, j que as alqudicas apresentam compatibilidade com diversos tipos de sistemas. (HARE apud VERONA, 2004)

2.1.1 Aplicaes As resinas alqudicas podem apresentar baixo, mdio e alto teor de leo, e isso implica na aplicao da resina ao tipo de tinta a ser fabricada, so apresentadas no texto, as aplicaes mais usuais para cada tipo. Baixo teor de leo esmaltes industriais de secagem ao ar e estufa, acabamento automotivo, esmalte metalogrfico. Mdio teor de leo esmaltes industriais e de aplicao a pincel, esmalte. metalogrfico, tintas de manuteno, tintas de trfego, esmaltes alqudicos fosco; Alto teor de leo vernizes para papel, esmaltes arquiteturais, esmaltes foscos, tintas martimas. (MARINHO, 2005)

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2.2 Matrias-Primas As matrias primas mais comumente empregadas na fabricao de resinas alqudicas so os leos vegetais, os poliis e policidos. (FAZENDA, 1993) As resinas alqudicas so polmeros de condensao, obtidos a partir da reao de poliis, policidos e leos ou cidos graxos, reao esta denominada de poliesterificao. (WICKS apud VERONA, 2004)

2.2.1 leos

Substncia natural, extrada de cereais e sementes, como soja, linhaa, coco e mamona. Confere as insaturaes necessrias para a reticulao de filmes de sistemas alqudicos, assim tambm determinando o carter secativo da resina, de acordo com o tipo de leo empregado secativo, semi-secativo ou no-secativo dependendo do grau de insaturao deste. Os leos conferem flexibilidade, poder de umectao a pigmentos, porm reduzem a resistncia intempries do filme. O teor de leo classifica as resinas em longas (> que 55% de leo), mdias (de 35 a 55% de leo) e curtas ( Acessado em 09 de out. 2011. FARMACOS. Reacciones orgnicas. Disponvel em: < http://sintesisdefarmacos-mayra.blogspot.com/>. Acesso em 01 set. 2011. FAZANO, Carlos Alberto T. V.. Tintas: Mtodos de controle de pintura e superfcie. 4 Edio. So Paulo: Hemus, 1995. FAZENDA, Jorge M. R.. Tintas: cincia e tecnologia. 4 Edio. So Paulo: Blucher, 2009. FELTRIN, Suzana M. Tramontin. Implementao de ensaios para avaliao de desempenho de tintas imobilirias. Florianpolis, 2004. 29 f. Relatrio de estgio supervisionado (Estagio Supervisionado do curso de Qumica) Universidade Federal de Santa Catarina. GARBELOTTO, Paulo.. Solventes industriais: Seleo, formulao e aplicao. 1 Edio. So Paulo: Blucher, 2007. GARCIA, Carlos Eduardo R.. Lipdios em alimentos. Universidade Federal Tecnolgica do Paran. Disponvel em: . Acesso em 10 set. 2011. GENTIL, Vicente. Corroso. 4 edio. Rio de Janeiro: LTC, 2003. GRUPO. Solventes Industriales. Disponvel em: GUIA tcnico ambiental tintas e vernizes: Srie P+L. So Paulo: FIESP, 2006. JAILSONGABY. Funo dos pigmentos na colorao. Disponvel em: Acesso em 14 de nov. 2011. LIMA, Antnio Bastos Torres. Aplicaes de cargas minerais em polmeros. So Paulo, 2007. 67 f.. Dissertao de Mestrado (Engenharia Mineral) - Universidade de so Paulo. LOJAS. Lojas de tintas. Disponivel em: . Acesso em: 17 nov. 2011.

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APNDICEApndice A - Relatrios de ensaios do Laboratrio de Tintas Imobilirias SENAI

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