“SUSTENTABILIDADE E BAIXO VOC NA PINTURA E ADESÃO E M PISOS ASFÁLTICOS E DE CONCRETO – FORMULANDO SISTEMAS ALQU ÍDICOS E EPOXÍDICOS PARA ASFALTO E CONCRETOS COM POLÍMEROS A BASE DE ÁGUA E DE ALTO TEOR BIORRENOVÁVEL” Palestrante: André Luiz de Oliveira Empresa: Reichhold do Brasil SUMÁRIO Os conceitos de sustentabilidade estão atingindo todos os segmentos da indústria de tintas, fazendo com que a pesquisa e o desenvolvimento sejam constantes na busca de tecnologias de matérias-primas que possam atender essa crescente necessidade. Desta forma, este trabalho técnico vem mostrar possibilidades de tecnologias poliméricas que trazem os segmentos imobiliário, industrial e de demarcação de tráfego, as opções para formuladores poderem criar produtos com elevado teor biorrenovável e/ou com baixo VOC e de alto desempenho. A utilização de polímeros alquídicos base água (látexes alquídicos), polímeros epoxídicos base água (epóxi acrílico modificado base água) e a união destas tecnologias com o látex alquídico epóxi modificado, é o alicerce das formulações, que variam desde seladores para asfalto, passando por bonding primer até sistemas de embelezamento tipo wet look de pedras de calçadas. Estas tecnologias agregam alto ”teor verde” por possuir matérias-primas de fontes renováveis, que variam entre 30% e 60% de sua composição polimérica. Já o baixo VOC é comprovado nas formulações de testes que podem atingir valores abaixo de 100 g/l e são totalmente solúveis em água, atendendo a diversas exigências ambientais internacionais. O polímero alquídico modificado utilizado no selador preto para asfalto, é avaliado em diversas condições extremas como: as avaliações de resistência química a vários agentes, resistência a passagem de pneu a quente e resistência a abrasão. No caso do polímero epóxi acrílico modificado base água, tem como principal aplicação a formulação de bonding primer e, tem como maior diferencial elevada aderência em concretos, promovendo também aumento da aderência de acabamentos ou pintura comprovados nos testes de alta resistência chamado de PATTI Pull Test (avaliação com alta pressão) a seco e úmido. E por fim, o sistema látex alquídico epóxi modificado, que permite a formulação de seladores para pedras de calçadas e pavimentos que oferecem elevado nível de embelezamento garantindo o aspecto “molhado” ou wet look por muito mais tempo e também apresentando alto nível de resistência a abrasão e de aderência no PATTI Pull Test (avaliação com alta pressão). Assim as comprovações são realizadas avaliações citadas e em diversas outras, mostrando que estas tecnologias estão prontas para atender às mais variadas exigências de mercado e adicionam a vantagem de formarem composições mais “verdes”.

DESCRIÇÃO DO TRABALHO

1. SISTEMA ALQUÍDICO BASE ÁGUA

REVISANDO CONCEITO DE LÁTEX ALQUÍDICO:

Processo único que permite a formação de uma “concha” que permite a proteção do polímero orgânico, dando as seguintes propriedades:

� Concentração de água no núcleo orgânico é minimizada; � Hidrólise do poliéster é dificultada; � Mantém os benefícios tradicionais das resinas alquídicas.

.

Dentre as propriedades típicas das resinas alquídicas estão a formação de filme e a reticulação por oxidação:

O2 + secantes

Reticulação

LLáátteexx AAllqquuííddiiccoo:: Baixo MW & cadeia de polímero flexível

Excelente molhabilidade por causa do baixo MW e baixa Tg

Reticulação por oxidação aumenta MW e o desempenho da tinta

NNúúcclleeoo ccoomm PPoollíímmeerroo OOrrggâânniiccoo

H2O

““CCoonncchhaa”” SSuurrffaaccttaannttee

H2O

H2O

H2O

H2O H2O

H2O

VANTAGENS:

• Nova plataforma de baixo VOC. Utiliza polímero alquídico como base em sistema totalmente em água, permitindo atingir baixos níveis de VOC dentro dos mais exigentes mercados globais.

• Desenvolvido para substituir as tecnologias base solventes existentes de alto VOC.

Por apresentar desempenho semelhante aos sistemas base solvente orgânicos, tem potencial de ser utilizado em condições de aplicação e exigências semelhantes, adicionando baixo VOC e maior sustentabilidade.

• Feito com matérias-primas de fontes renováveis.

• Livre de Alquil fenol etoxilado.

• Custo competitivo quando comparado a outros sistemas de baixo VOC.

• Combinação de desempenho com responsabilidade ambiental.

1.1 SELADOR PRETO ACABAMENTO PARA ASFALTO

FORMULANDO E APLICANDO

• O polímero utilizado é a base de alquídico modificado com acrílico. • Os secantes metálicos tem que ser específicos para sistemas base água. • A utilização de estabilizador orgânico de secagem permite maior estabilidade

do produto em sua embalagem.

FORMULAÇÃO:

Materiais Quantidade

Látex Alquídico (Beckosol AQUA ® 510) 51,06

Octoato de Cobalto 5% - base água 0,25

Estabilizador / acelerador de secagem orgânico 0,06

Octoato de Zircônio 12% - base água 0,53

Misturar sob agitação media por 5 minutos

Água 26,39

Propileno glicol 1,36

Anti espumante base silicone 0,10

Agente fosqueante a base de sílica 3,17

Misturar sob agitação media por 5 minutos

Colorante base água universal - preto 4,22

Água 10,56

Modificador reológico uretânico 2,30 TOTAL 100,00

PROPRIEDADES:

N.V Peso % 38%

VOC g/L 89

Viscosidade Brookfield, cP 660

Viscosidade Stormer, KU 75.8

Secagem livre de taque (Minutos) 75

Brilho 60 0/ 850 1/5

Aderência – marca de teste pneu quente Nenhuma

Resistência a borracha quente por 1 Hora a 650C (B-1000) Excelente

30 Dias – Aderência Excelente

30 Dias – Abrasão – 500 ciclos Excelente

4 Horas – Resistência Química (1-10 10=melhor)

Óleo (10W-40) 9

Anti-Freeze 10

Fluido de Freio 9

Gasolina 9

H2O DI Não coberto 9

H2O DI Coberto 9

Figura 1.

• Uma demão de cada formulação foi aplicada com pincel em Março de 2009 no

estacionamento da Reichhold na Carolina do Norte – EUA. • Fotografia de Fevereiro de 2010. • Podemos ver que a formulação que utilize o látex alquídico modificado

apresenta melhor desempenho e durabilidade que as demais tecnologias colocadas na comparação.

1.2 - SELADOR “WET LOOK” (ASPECTO MOLHADO) PARA PA VIMENTOS

DEFINIÇÕES:

• “Wet Look" ou aspecto molhado é o efeito escurecedor observado quando colocamos água sobre uma superfície porosa.

• Selador “Wet look” – evidencia a cor natural do piso sem impactar no brilho. • O aspecto variará de substrato para substrato.

– Exemplo: Pavimentos coloridos, concretocolored pavers, lajes e ardósias terão aspecto mais escurecidos.

• Este látex alquídico modificado com epóxi foi desenvolvido para promover excelente penetração e molhabilidade de substrates porosos.

– O que resulta em um excelente aspecto molhado ou “Wet Look” e também elevada proteção.

Exemplos de aplicações:

FORMULANDO E APLICANDO:

• Há necessidade de introduzir secantes metálicos para sistemas base água para garantir cura do filme por oxidação.

• A cera se faz necessária para aumentar ainda mais a repelência a água. • Anti espumante necessário para reduzir a formação de bolhas e espuma

durante o processo de mistura e fabricação.

PROPRIEDADES DO LÁTEX ALQUÍDICO UTILIZADO (BECKOSO L AQUA 521):

• Látex alquídico modificado com epóxi. • Desenvolvido para substratos porosos.

Aspecto Líquido leitoso

Teor de Sólidos (%) 51

Viscosidade Brookfield, 50 RPM, spindle #3

230 cps

pH 8.3

Formulação – Selador Wet Look

Materiais Quantidade Látex Alquídico (Beckosol AQUA 521) 47,53

Octoato de cobalto 5% base água 0,24 Estabilizador/acelerador para secantes base água 0,05 Cera a base de óleo linhaça em emulsão anionica 1,37 Anti espumante 0,30 Água 50,50 Total: 100

Propriedades da Formulação :

Teor de sólidos 25%

VOC, g/L 69,8

pH 8,7

Viscosidade Stormer, KU 47,0

PROTOCOLO DE TESTES:

• ∆L do filme ( comparação de diferentes sistemas). • Aderência, úmida e seca. • Resistência a Abrasão - Taber abrasion. • Resistência Química. • Esbranquiçamento com água. • QUV-A.

“WET LOOK” – CONSIDERAÇÕES ESTÉTICAS E ∆∆∆∆L. • L é a medida entre de quão claro ou escuro está o material que varia de 0 a

100. • Quanto maior o valor de L, mais claro o material. • Medir o valor de L do substrato sem selador, então medir do material aplicado.

– A diferença é o ∆L. • O objetivo é obter por um valor negativo . • Quanto mais negativo o valor, melhor sera o aspecto estético de “molhado” ou

“Wet Look”. COMPARAÇÃO VISUAL – PAVIMENTO COM E SEM APLICAÇÃO D O SELADOR

AVALIAÇÕES E RESULTADOS:

Látex Alquídico Sistema base solvente de

mercado

Sistema base água de mercado

VOC, g/L 69,8 726 124

∆L (rolo ) -3,67 -3,82 -0,64

Spot de Óleo , 10 dias Nenhum efeito Nenhum efeito Levemente

atacado

PATTI Adhesion

Seco

PSI 733,7 733,7 621,5

Tipo de Falha 100% falha do concreto

100% falha do concreto

15% falha do concreto

Úmido

PSI 713.3 835.8 N/A

Tipo de Falha 75% falha do concreto

70% falha do concreto

Perdeu aderencia no momento de anexar o pistão

COMPARAÇÃO VISUAL - ESTÉTICA

2 - SISTEMA ÉSTER DE EPÓXI ACRÍLICO MODIFICADO BAS E ÁGUA – BONDING PRIMER O “Bonding Primer” é um produto aplicado sobre o concreto antes da aplicação da tinta acabamento, e tem como objetivo promover maior aderência e resistência a todo o sistema. O polímero utilizado (EPOTUF 38-698) é uma dispersão aquosa de éster de epóxi modificado com acrílico em água, e tal combinação de monômeros e polímeros traz ao sistema elevado nível de aderência sobre concreto. FORMULANDO E APLICANDO:

• Os secantes metálicos tem que ser específicos para sistemas base água. • A utilização de estabilizador orgânico de secagem permite maior estabilidade

do produto em sua embalagem.

FORMULAÇÃO DO “BONDING PRIMER”:

Materiais Quantidade

Dispersão aquosa de Éster de epóxi acrílico (EPTOUF 38-698) 40,79

Octoato de cobalto 5% base água 0,17

Estabilizador/acelerador para secantes base água 0,04

Água 59,00

Total: 100

Propriedades da Formulação :

Teor de sólidos 17,30%

VOC, g/L 77,1

Viscosidade Stormer, KU 45,60

RESULTADOS:

Produto mercado #1

Produto mercado #2

EPOTUF 38-698

Viscosidade Stormer, KU 59,4 42,3 45,0

pH 7,61 8,86 8,57

Tempo de secagem, 75 micra sobre placa de vidro.

Secagem Circular Gardner Circular, horas

Toque 1 1 0.5

Manuseio 5 1 0.5

Final 12 2 1

Produto mercado #1

Produto mercado #2

EPOTUF 38-698

Secagem – livre de taque - Zapon, horas

0 g <24 1 0.75

200 g >24 1 1.25

500 g >24 1 2

Propriedades do filme

Dureza Sward (após 1/3/7 dias) 6 / 8 / 8 52 / 52 / 52 26 / 26 / 34

Dureza Konig (após 1/3/7 dias) 9 / 18 / 27 24 / 35 / 34 63 / 75 / 97

Dureza Lápis (após 1/3/7 dias)

<4B / <4B / <4B B / F / HB B / B / HB

APLICAÇÕES:

• Preparação dos Painéis de Concreto: – Uma demão de primer foi aplicada por rolo sobre placas de concreto e

deixada para secar por 24 horas. – Uma demão de tinta de garage foi aplicada por rolo sobre o primer e

deixada secar por 24 horas. – Segunda demão de tinta foi aplicada. – As placas de concreto foram deixadas para secagem em uma sala de

temperatura controlada por 7 dias.

• Testes de aderência pelo método ASTM D4541 – PATTI Pull – foram realizados após os 7 dias de secagem e também em áreas dos filmes que foram submetidas por ataques de água para teste úmido. Neste teste, quanto mais concreto for retirado e menos tinta, significa melhor resultado. Conforme abaixo:

RESULTADOS:

Produto mercado #1

Produto mercado #2

Bonding Primer EPOTUF 38-698 Somente Tinta

Seco PSI 815,4 682,7 814,8 550,1 %remoção do concreto 30% 100% 100% 80%

Produto mercado #1

Produto mercado #2

Bonding Primer EPOTUF 38-698 Somente Tinta

ÚMIDO

PSI 754,1 560,3 662,3 305,2

%remoção do concreto 80% 60% 100% Falha coesiva

COMPARAÇÃO COM E SEM PRIMER:

Como podemos observar, o teste de adesão por pressão mostra que com o uso do Bonding Primer feito com a tecnologia de dispersão de éster de epóxi acrílico, a tinta permanece no concreto, mesmo com elevada pressão de remoção. Mas sem este produto a tinta sai com facilidade. CONCLUSÕES: Os sistemas apresentados a base de látex alquídicos (BECKOSOL AQUA 510 e BECKOSOL AQUA 521) demonstraram resultados iguais ou superiores nas diversas aplicações apresentadas, tanto em asfalto quanto em pavimentos. Comprovando que a questão técnica e/ou estética podem ser cumpridas e melhoradas com uso de produtos de baixíssimo VOC e de elevada quantidade de matérias-primas renováveis. No caso dos primers para pintura de concreto ou “Bonding Primer”, a utilização do sistema de dispersão aquosa de éster de epóxi acrílico (EPOTUF 38-698) apresentou desempenho muito superior aos demais produtos de mercado, mostrando capacidade de melhorar a durabilidade de pinturas feitas sobre concretos, principalmente em aderência.