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Comparação da Aderência entre

Tintas Epóxi Base Água e Epóxi

Novolac Base Solventes Orgânicos.

MATERIAIS DE REVESTIMENTO

Autores:

Agnus Rogerio Rosa

Andiara Reis

Izabel Anghinetti

Lucas Carvalho Cateb

Orientadores:

Prof. Dr. Antônio Neves. Carvalho Júnior

Prof. Dr. White José dos Santos

ABSTRACT

As tintas são consideradas o material de revestimento

mais amplamente utilizado, tem por função a proteção

do substrato contra agentes agressivos, além de

propiciar uma condição estética agradável.

O uso de tintas epóxi vem cada vez mais ganhando

espaço tanto na construção comum como nas áreas

industriais, devido à sua grande capacidade de proteção.

Em um paralelo entre as tintas epoxídicas e as tintas

alquídicas, por exemplo, as tintas epóxi apresentam

melhores resultados em pinturas de pisos de concreto,

interiores de caixas de agua e em ambientes com alta

agressividade.

As tintas epóxi à base de água, chamadas em inglês de

WB – Water Borne ou Water Based, apesar da grande

evolução mostrada nos últimos anos, ainda não são

capazes de substituir os tradicionais epóxis à base de

solventes orgânicos, nos casos específicos citados

acima. No entanto, em outras aplicações, as WB são

equivalentes ou superiores às tradicionais (GNECCO

2007).

Este estudo tem por finalidade avaliar a aderência das

tintas epoxídicas base solvente orgânico e base água

sobre um substrato de concreto aparente.

Os estudos foram realizados utilizando teste de

aderência através de fita filamentosa e através do ensaio

pull off.

Neste estudo não foi avaliada a resistência química das

tintas tanto base solvente como base água.

Um dos fatores de maior importância para o bom

desempenho da pintura é o preparo da superfície.

As tintas aderem aos substratos por ligações físicas,

químicas ou mecânicas. As duas primeiras ocorrem

através de grupos de moléculas presentes nas resinas

das tintas que interagem com grupos existentes nos

substratos. A ligação mecânica se dá sempre associada

a uma das outras duas e implica na necessidade de certa

rugosidade na superfície

1- Tintas Epóxi

1.1- Selador epóxi curadas com poliamidas

Tem viscosidade apropriada para permitir excelente

penetração em superfícies de concreto, rebocos em

alvenaria, cimento amianto ou madeira. Sela essas

superfícies, evita a absorção excessiva e propicia a

aderência do sistema de pintura.

As tintas epóxi curadas com poliamida têm ótima

resistência à umidade, imersão em água, flexibilidade e

aderência em aço carbono ou concreto, conferidas pelo

agente de cura à base de resina poliamida. Entre muitas

aplicações, a mais notável é a conveniência para a

pintura interna de reservatórios de água potável em

temperaturas de até 55oC.

1.2- Tintas Epóxi Hidrossolúveis

São as chamadas tintas WB (water based ou water

borne). As características destas tintas são: facilidade de

diluição (utiliza água limpa), limpeza dos

equipamentos, baixo nível de odor e emissão de

solventes próximos de zero (low VOC) São

recomendadas para superfícies de concreto, ou de aço

carbono em ambientes de baixa e média agressividade.

São utilizadas na pintura das paredes de indústrias

alimentícias, de laboratórios farmacêuticos, de hospitais

etc., quando há restrição à evaporação de solventes.

Essas tintas não são recomendadas para trabalhos de

imersão

1.3- Tintas Epóxi Fenólico Novolac

Epóxis fenólicos novolac curados com amina, de alta

espessura, bi componentes, são revestimentos de alta

resistência química, térmica, alta dureza e altíssima

resistência à abrasão. São formuladas com baixo teor de

compostos orgânicos voláteis (low VOC), para uso

como um revestimento interno de tanques para resistir

óleo cru e a maioria dos produtos refinados do petróleo

incluindo gasolina sem chumbo, MTBE, solventes

aromáticos e a maioria dos octanos combinados.

Também formulado para a proteção de tanques

contenção secundária.

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2- METODOLOGIA

Para desenvolvimento deste estudo foram montados 8

corpos de prova pintados em blocos de concreto para

alvenaria estrutural. Em cada bloco foram pintados 3

quadros medindo 10cm x10 cm. As tintas foram

aplicadas utilizando trinchas de pelo natural.

Foi definida, para fins de estudo, que a espessura final

de película seca da tinta para as tintas com base em

solventes seria 300µ, de 200µ para as tintas base água

e de 75µ para o verniz selador. O controle final das

espessuras foi feito utilizando-se o pente espessura

úmida.

Para se calcular a espessura úmida, deve-se aplicar a

seguinte fórmula:

EPU =

Onde:

SV = sólidos por volume (em %)

ESP = espessura da película seca (em µ)

EPU = espessura da película úmida (em µ)

Sólidos por volume das tintas utilizadas:

Epóxi Base Água: 43%

Epóxi Fenólico Novolac: 75%

Verniz Epóxi Selador: 98%

Fig. 1. Pintura dos corpos de Prova -1Demão de Selador

e 1 Demão de Epóxi Fenólico Novolac.

Fonte: Autores [2015]

As séries de corpos de prova foram preparadas com as

seguintes especificações de pintura:

Sistema1

- 1 demão de Verniz Epóxi com 75µ

- 1 demão de Epóxi Fenólico Novolac com 300µ

Sistema2

- 2 demãos de Epóxi Fenólico Novolac com 150µ por

demão.

Sistema3

- 2 demãos de Epóxi Base Água com 100µ por demão.

Fig. 2. Medição da Espessura Úmida

Fonte: Autores [2015]

Os sistemas de pintura foram aplicados obedecendo os

intervalos entre demãos especificados pelo fabricante

das tintas:

1- Aplicação do verniz Epóxi: Mínimo 6 horas à

temperatura 25°C Máximo de 24 horas;

2- Aplicação do Epóxi Fenólico: Mínimo 18 horas à

temperatura 25°C Máximo de 30 dias;

3

3- Aplicação do Epóxi Base Água: 24 horas à

temperatura 25°C Máximo de 72 horas;

Os corpos de prova preparados foram devidamente

identificados para cada sistema de pintura aplicado.

As tintas aplicadas foram curadas por um período de 15

dias.

Fig.3. Identificação dos Corpos de Prova para

Pintura. Fonte: Autores [2015]

3- Ensaios Realizados:

3.1- Ensaio de Aderência Norma ABNT 11003

Executar os cortes segundo a norma e avaliar

Se o resultado for negativo, isto é, destacamento

igual ou acima de X3 ou Y3 a aderência não é

satisfatória e o sistema de repintura não é viável

Se o resultado for negativo, isto é, destacamento

igual ou acima de X1 ou Y1 a aderência é satisfatória

e o sistema de repintura é viável.

Atenção aos procedimentos da norma

O corte em X deve ser feito com dois cortes de 40 mm

cada, interceptados ao meio

O menor ângulo de corte que deve ser entre 35º e 45º

Cada corte do X deve ser feito em uma só vez,

devendo alcançar o substrato em um movimento

uniforme e contínuo. Utilizar lupa com 7 X de aumento

para verificar se o substrato foi atingido de modo

satisfatório

Cortes conforme a norma Sugestão de gabarito

Fig.4. Execução dos Cortes para Teste Aderência

Fonte: ABNT NBR 11003 [2015]

A ferramenta de corte deve ser estilete com lâmina de

10 mm de largura, mantida sempre afiada.

Fita deve ter adesividade de 32 + 4 g/mm

Verificar o prazo de validade no anel da fita

Alisar a fita depois de colocada sobre o X, primeiro

com o dedo e em seguida com borracha para lápis

Esperar de 1 a 2 minutos para a fita esfriar depois de

ter sido esfregada

Arrancar a fita com um movimento firme e ligeiro

com velocidade de 20 cm/s em um ângulo tão próximo

de 180 graus quanto possível (dorso sobre dorso), sem

tranco.

Fig.5. Arrancamento da Fita Adesiva-

Ensaio de Aderência. Fonte: ABNT 11003

Errado

4

Certo

Fig.6. Arrancamento da Fita Adesiva- Ensaio de

Aderência. Fonte: ABNT 11003

Fig.7. Execução do Corte em X para Teste de

Aderência. Fonte: Autores (2015)

Fig.8. Execução do Teste de Aderência.

Fonte: Autores (2015

Fig.9. Análise do Teste de Aderência.

Fonte: Autores (2015)

3.2- Análise dos Resultados do Ensaio de Aderência

Norma ABNT 11003

Todas as amostras ensaiadas apresentaram aderência

adequada tanto no Eixo X quanto no Eixo Y.

Os parametros estabelecidos para aceite neste Estudo

foram definidos como X0 e Y0.

Resultados da norma ABNT NBR 11003

A norma não julga se o resultado da aderência é bom ou

ruim, apenas padroniza o método para sua execução. O

especificador e o fornecedor das tintas e o executor das

pinturas, deverão estabelecer os limites para aceitação.

O critério adotado para o recebimento de uma pintura

após execução dos testes poderá ser como estabelecido

neste estudo ou seja: X0 e Y0.

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Fonte: ABNT NBR 11003

2 mm

4 mm

6 mm

Y0

Nenhum destacamento na intersecção.

Y1

Destacamento até 2 mm em um ou em

ambos os lados da intersecção.

Y2



Y3



Y4

Destacamento acima de 6 mm em um ou

em ambos os lados da intersecção.

Código Figura

Tabela 1 – Destacamento na intersecção

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Fonte: ABNT NBR 11003

3.3- Ensaios de Aderência “Pull Off” ASTM D4541

Aderência por tração ASTM D 4541-2 (pull-off test)

O método estabelece o procedimento para avaliar a aderência (pull-off strength) de uma tinta sobre substratos rígidos, como aço, concreto ou madeira. O teste consiste em colar uma pastilha metálica à superfície pintada. Depois da cura do adesivo epóxi, a pastilha é arrancada do substrato, com um dos aparelhos previstos na norma, de acordo com os seguintes Métodos: A – alinhamento fixo - aparelho tipo I B – alinhamento fixo - aparelho tipo II C – auto-alinhamento - aparelho tipo III D – auto-alinhamento - aparelho tipo IV E – auto-alinhamento - aparelho tipo V

Os aparelhos tipo II e tipo IV são os mais usados em inspeções no campo ou em testes de laboratório. É aplicada carga no aparelho que faz esforço no sentido de arrancar a pastilha perpendicularmente ao substrato e é anotada a carga máxima necessária para o rompimento, isto é o destacamento da pastilha.

O resultado do teste é expresso em MPa. 1MPa = 10kgf/cm

2.

As cargas máximas para o rompimento dependem do tipo de tinta e são fixadas em especificações ou determinadas através de estudos.

Fig. 13. Descrição do Equipamento Pull Off

Fonte: ASTM D 4541-2

Fig. 14. Equipamento Pull Off Tipo I

Fonte: ASTM D 4541-2

1 mm

X0

Nenhum destacamento ao longo das

incisões.

X1

Destacamento até 1 mm ao longo das

incisões.

X2


incisões

X3


incisões

X4

Destacamento acima de 3 mm ao longo

das incisões

Código Figura

Tabela 2 – Destacamento ao longo das incisões

2 mm

3 mm

7

3.4- Execução dos Ensaios de Aderência “Pull Off”

ASTM D4541

Foram executados 8 testes de pull off nos corpos de

prova preparados.

As pastilhas escolhidas possuíam diâmetro de 50mm, e

foi utilizado adesivo estrutural epóxi com as seguintes

características técnicas:

Resistência de Aderência: Norma ASTM C882

Concreto: 18,4 MPa (14 dias)

Concreto: 3,80 MPa (7 dias)

Aço: 3,30 MPa (7 dias)

Resistência à Compressão: Norma ASTM D695

1 dia: 60 MPa (25°C; 50% u.r.a)

7 dias: 90 MPa (25°C; 50% u.r.a)

Fig. 15. Colagem das Pastilhas para Pull Off Teste


Fig. 16. Montagem do Aparelho Pull Off


Fig. 17. Execução do Pull Off Teste

Descolamento da Pastilha Após Esforço


8

3.5- Análise dos Resultados do Ensaio de Aderência

“Pull Off” ASTM D4541



Epóxi base Água Aplicado Diretamente Sobre Bloco de

Concreto Alvenaria Estrutural




Epóxi base solvente curado com poliamina aplicado

diretamente sobre bloco de concreto estrutural




Epóxi Base Solvente Curado com Poliamina Aplicado

Sobre Verniz Selador Epóxi Curado com Poliamida

Aplicado Sobre Bloco de Concreto Alvenaria Estrutural


A seguir é apresentado gráfico comparativo dos ensaios

realizados pelos autores com finalidade de elucidar

quantitativamente os valores encontrados nos ensaios de

Pull Off.

Na formatação apresentada os grupos de amostras são

identificados como:

BA – Base Água (Epóxi base agua curado com

poliamiada aplicado diretamente sobre bloco de

concreto estrutural);

BS – Base Solvente (Epóxi base solvente curado com

poliamina aplicado diretamente sobre bloco de concreto

estrutural);

BS-S – Base Solvente com Selador (Epóxi base

solvente curado com poliamina aplicado sobre selador

epóxi curado com poliamida aplicado diretamente sobre

bloco de concreto estrutural).

9

Fig. 20. Possíveis Locais Onde Pode Haver

Rompimento Na Execução do Pull Off Teste

Gráfico 1. Resultado do ensaio Pull Off para os grupos

de amostras.

Desta forma, pode-se comprovar para as amostras

ensaiadas que a aplicação de epóxi base solvente curado

com poliamina aplicado sobre selador epóxi curado

com poliamida apresentou uma eficiência 53,3% maior

que a mesma película aplicada diretamente sobre o

bloco de concreto estrutural.

BS-S BS BA

Média Amostral 5,15 3,36 1,65

Limite Inferior 5,13 2,27 1,44

Limite Superior 5,18 4,46 1,86

Desvio padrão amostral 0,01 0,44 0,08

Intervalo de Confiança 95% 95% 95%

Tabela 3. Análise de confiança e variação das amostras

do ensaio de Pull Off.

A consistência dos resultados do ensaio de

arrancamento para cada grupo de amostras, constata que

os valores obtidos são representativos das metodologias

adotadas pelos autores na aplicação das películas e

garante a confiabilidade da análise numérica.

3.6- CONCLUSÃO

Analisando os resultados obtidos nos dois ensaios de

aderência da película de tinta podemos concluir que a

as amostras apresentaram 100% de aderência nos testes

realizados com a fita adesiva conforme norma ABNT

NBR 11003 mostrando que tanto os epóxis base água

aplicados diretamente sobre o substrato de bloco de

concreto de alvenaria estrutural, quando os epóxis base

solventes orgânicos, aplicados sobre verniz selador

epóxi e aplicados diretamente sobre o substrato

apresentam excelente desempenho no quesito aderência.

Na análise dos resultados utilizando o equipamento

“Pull Off” podemos avaliar com melhor precisão o

comportamento de cada sistema de revestimento

aplicado.

No Sistema 1 obtivemos os melhores resultados ,ver

figura 19 , o ensaio encerrou-se com rompimento por

falta de coesão do substrato.

No sistema 2 o ensaio também encerrou-se com

rompimento por falta de coesão do substrato.

Ao compararmos os dois ensaios porem verificamos

que para o Sistema 1 o rompimento deu-se 5,15 MPa

enquanto no Sistema 2 o rompimento deu-se com 3,36

MPa, valor 35% inferior.

Analisando as amostras verificamos que o no Sistema 1

o verniz selador epóxi penetrou no substrato por um

profundidade de até 3mm, enquanto no Sistema 2 a

tinta penetrou no máximo 0,5mm no substrato, Isto nos

levou a concluir que no Sistema 1 além de uma ótima

aderência o verniz selador promoveu um ganho de

resistência a tração do substrato da ordem de 1,79 MPa.

Nas amostras com Sistema 3 , ver figura 17 o ensaio

encerrou-se com o rompimento por falta de coesão da

tinta. Este é o resultado normalmente esperado. A

resistência a tração obtida foi da ordem de 1,65 MPa.

Comparando os três sistemas, apenas no quesito de

aderência, concluímos que o Sistema 1 apresenta o

melhor desempenho.

BIBLIOGRAFIA

ABNT NBR 11003 – Abril 1990 – Tintas Determinação

da Aderência.

ABNT NBR 15877 – Outubro 2010 – Tintas Ensaio de

Aderência por Tração.

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