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Joana Marisa da Silva Gomes

outubro de 2015

Revestimentos baseados em Matérias-Primas de Fontes Renováveis

Universidade do MinhoEscola de Engenharia

Trabalho efetuado sob a orientação doProfessor Doutor José António Couto Teixeirae daEngenheira Inês Santos

Dissertação de Mestrado Mestrado Integrado em Engenharia Biológica Ramo de Tecnologia Química e Alimentar

DECLARAÇÃO

Nome

Joana Marisa da Silva Gomes

Título dissertação:

Revestimentos baseados em Matérias-Primas de Fontes Renováveis

Orientador(es):

Professor Doutor José António Couto Teixeira

Engenheira Inês Santos Ano de conclusão: 2015

Designação do Mestrado:

Mestrado Integrado em Engenharia Biológica

Ramo de Tecnologia Química e Alimentar

DE ACORDO COM A LEGISLAÇÃO EM VIGOR, NÃO É PERMITIDA A REPRODUÇÃO DE QUALQUER PARTE DESTA DISSERTAÇÃO

Universidade do Minho, ___/___/______

Assinatura: ________________________________________________

iii

Agradecimentos

Esta secção é destinada a todos aqueles que, de alguma forma, comigo se cruzaram neste

meu percurso de cinco anos de curso, mas, principalmente, nestes cinco meses de

desenvolvimento do presente projeto. Contudo, de entre todas, não posso deixar de destacar

aquelas pessoas que contribuíram para a minha motivação, de forma a produzir um bom

trabalho.

Ao Centro de I&D do Grupo CIN, na pessoa do Eng.º João Machado, pela oportunidade de

desenvolver a minha dissertação de mestrado em ambiente empresarial e por todo o

acompanhamento e recursos disponibilizados.

À minha orientadora na CIN, Eng.ª Inês Santos, pelos conhecimentos partilhados, pelo

acompanhamento diário, apoio, permanente disponibilidade, paciência e confiança depositada

em mim para o desenvolvimento deste projeto.

À Eng.ª Filomena Braga, pela preocupação e apoio, pelos conhecimentos partilhados e pela

confiança no desenvolvimento deste projeto.

Ao meu orientador da Universidade do Minho, o Professor Doutor José A. Teixeira, pela

orientação, disponibilidade e conhecimentos partilhados.

A todos os engenheiros e analistas do Centro I&D, nomeadamente à Ana Ferreira, Florisa

Pereira, Cristiana Alves e Manuel Pereira, por todo o apoio, colaboração, conhecimentos

partilhados, paciência, acompanhamento diário e boa disposição.

À Eng.ª Ana Teresa Almeida, aos engenheiros Carlos Pereira, Duarte Martins e Emanuel

Roriz, pelo apoio diário, companheirismo e pelos momentos de boa disposição e alegria

partilhados nas viagens entre Braga e o Centro I&D.

À pessoa mais importante da minha vida, a minha mãe, à minha irmã e ao Américo Cunha

pelo apoio incondicional, esforço, preocupação, compreensão, por ouvirem todos os meus

desabafos e por estarem sempre presentes, mesmo quando os dias eram difíceis. Obrigada por

fazerem parte da minha vida.

iv

Aos meus amigos, do ensino secundário, da universidade, do Pão de Forma, mas,

principalmente, às minhas Melhores Amigas, por todos os momentos de boa disposição, de

choro, de companheirismo, de apoio e por acreditarem sempre em mim.

Obrigada a todos!

v

“O êxito da vida não se mede pelo caminho que você

conquistou, mas sim pelas dificuldades que superou no

caminho.”

Abraham Lincoln

“Revestimentos baseados em Matérias-Primas de Fontes Renováveis”

vii

Sumário

Nos dias que correm, em qualquer indústria, há uma crescente preocupação com o impacto

dos seus produtos no meio ambiente e na saúde humana. No caso do mercado das tintas,

também existe essa preocupação, tendo-se desenvolvido tintas amigas do ambiente, com menor

teor em compostos orgânicos voláteis (COVs), que reduzam a pegada de carbono e que tentem

acompanhar e inovar nesta área, desenvolvendo novos produtos que marquem a diferença.

As matérias-primas com maior incidência na formulação do produto deste projeto são as

resinas alquídicas e é sobretudo nestas que há maior interesse, devido à possibilidade de

incorporar maior quantidade de material de origem natural, como óleos vegetais e ácidos gordos.

O principal objetivo do presente projeto é, pois, o desenvolvimento de uma tinta baseada em

matérias-primas renováveis (RRM), com uma relação RRM/qualidade/preço satisfatória. Na

persecução desse desiderato, foram desenvolvidas diversas tintas e no final foram comparadas

com tintas padrão (P1 e P2) e tintas da concorrência internacional (C1 e C2).

No decorrer do projeto foram testados antiespumas (AE1 e AE2), dispersantes (D1 e D2) e

diversas resinas alquídicas (A a F). Após a definição do antiespuma (AE2) e dispersante (D2) a

usar, foram testados diferentes teores de ligantes.

Perante os resultados obtidos é possível afirmar que as tintas padrão apresentam um melhor

desempenho em praticamente todos os ensaios, sendo que a tinta P2 tem melhor qualidade. No

entanto, estes produtos têm na sua constituição uma menor quantidade de RRM.

As tintas da concorrência internacional, de um modo geral, apresentaram performance

inferior às tintas experimentais para todos os testes realizados e, no caso das experimentais, o

produto com melhor comportamento corresponde à tinta 47 (Resina D). Esta apresenta um bom

desempenho nas diversas características testadas, sendo a mais resistente às cinzas (∆E = 1,6)

e à esfrega húmida, e a que apresenta melhor relação RRM/qualidade/preço, relativamente aos

produtos experimentais. Apresentando um teor de RRM igual a 51,8 % e em MBiobased igual a

20,3 %.


viii

Palavras-chave: Matérias-primas renováveis (RRM); resinas alquídicas; índice de brancura

e de amarelecimento.


ix

Abstract

Nowadays, in any industry, there is a growing concern with the negative impacts of its

products on the environment and human health. In the paint market, this concern it is also

present, promoting the development of environment friendly paints with low content of volatile

organic compounds (VOC’s), to reduce the carbon footprint and try to follow and innovate in this

area, developing new products that makes the difference.

The raw materials more focused on this project are the alkyd resins. These materials have

special interest to the project because they provide the possibility of incorporating greater amount

of natural material, such as vegetable oils and fatty acids.

The main goal of this project is the development of a paint based on renewable raw materials

(RRM), with a satisfactory relation RRM/performance/price. In pursuit of this goal, have been

developed different paints and compared with standard paints (P1 and P2) and with other of

international competition (C1 and C2).

During the project, were tested different antifoams (AE1 and AE2), dispersants (D1 and D2)

and various alkyd resins (A to F). After choosing the antifoam (AE2) and the dispersant (D2) to be

used, were produced paints with different concentrations of binder.

Analyzing the results, it is possible affirm that the standard paints have a better performance

in almost every tests and P2 has better quality. However, these products have a minor amount of

RRM in its composition.

The international competition paints, in general, have a lower performance comparatively to

the experimental paints at all the tests. In the case of experimental products, the product with

better quality corresponds to the paint 47 (Resin D). Presenting a good performance in the

multiple tests, being the most resistant to the ashes (∆E = 1,6) and to the scrub wet, and the

best relation RRM/performance/price, for experimental products. This product presents a RRM’s

proportion of 51,8 % and 20,3 % of MBiobased.


x

Key-words: Renewable Raw Materials (RRM); alkyd resins; whiteness and yellowness index.


xi

Notação e Glossário

ASTM – American Society for Testing and Materials

CE – Comissão Europeia

CEN – Comité Europeu de Normalização

CIN – Corporação Industrial do Norte, S. A.

COV – Composto Orgânico Volátil

∆E – diferença de cor

ENDS – Estratégia Nacional para o Desenvolvimento Sustentável

h – hora

ISO – International Standard Organization

PVC – Concentração Volumétrica de Pigmentos

PVCC – Concentração Volumétrica de Pigmentos Crítica

P/L – Razão Pigmento/Ligante

Mbio-based – Matéria bio-based

min - minuto

MN – Matéria Natural

NP – Norma Portuguesa

OMS – Organização Mundial de Saúde

P - Poise

RRM – Matéria-prima Renovável

t – tempo


xii

UK – Unidades de Krebs

Wi – Índice de brancura

Yi – Índice de amarelecimento


xiii

Índice Agradecimentos iii

Sumário vii

Abstract ix

Notação e Glossário xi

Índice xiii

Índice de Figuras xv

Índice de Tabelas xv

Índice de Equações xvi

Capítulo 1 – Introdução 1

1.1. Motivação e enquadramento 3

1.2. Apresentação da empresa 5

1.3. Contributos 6

1.4. Organização da tese 6

Capítulo 2 – Revisão da literatura 11

2.1. Definição de tinta 11

2.2. História da tinta 12

2.3. Composição de uma tinta 15

2.3.1. Extrato Seco 16

2.3.2. Resinas Alquídicas 20

2.4. Formação de filme de tinta 21

2.5. Processo de fabricação de uma tinta 23

2.6. Classificação das tintas 25

2.7. Parâmetros calculados para uma tinta 26

2.7.1. Teor de sólidos em peso e volume 26

2.7.2. P/L – Razão Pigmento/Ligante 27

2.7.3. PVC – Concentração Volumétrica de Pigmento 27

2.7.4. PVCC – Concentração Volumétrica de Pigmento Crítica 28

2.8. Matérias-primas Renováveis (RRM) 28

2.8.1. Legislação 29

2.8.2. Cálculo de teor em % MN, % RRM e % Mbio-based 32


xiv

2.8.3. Sustentabilidade 33

2.8.4. COV’s e Pegada de Carbono 34

2.8.5. Ecocert 36

Capítulo 3 – Descrição técnica 39

3.1. Matérias-primas experimentais 41

3.2. Composição das tintas padrão 41

3.3. Composição das tintas da concorrência internacional 41

3.4. Análises de caracterização das tintas 43

3.4.1. pH 44

3.4.2. Viscosidade 44

3.4.3. Massa Volúmica 46

3.4.4. Índice de Brancura (Wi) e Índice de Amarelecimento (Yi) 47

3.4.5. Brilho 48

3.4.6. Opacidade Seca (RC) 49

3.4.7. Secagem 50

3.4.8. Aspeto de película 50

3.4.9. Estabilidade Acelerada 50

3.4.10. Resistência às cinzas 51

3.4.11. Fissuração Mudcracking 52

3.4.12. Resistência às nódoas (manchamento) laboratorial e prática 52

3.4.13. Resistência aos polimentos seco e húmido em laboratório e práticos 53

3.4.14. Resistência à esfrega húmida 54

3.4.15. Aplicação e avaliação de uma tinta quando aplicada a rolo e à trincha 54

Capítulo 4 – Resultados e Discussão 55

4.1. Desenvolvimento do produto 57

4.2. Otimização – 10 % em teor de resina 57

4.3. Otimização – 15 %, 18 % e 20 % em teor de ligante 63

4.4. Análise económica, do teor RRM e COV’s 84

Capítulo 5 – Conclusão 87

Bibliografia 91

Anexos 97

Anexo A – Caracterização das tintas 97


xv

Índice de Figuras FIGURA 1 - EXEMPLO DE APLICAÇÃO DE TINTAS EM PINTURAS RUPESTRES NO PARQUE NACIONAL DA SERRA DA CAPIVARA, BRASIL.

(10) ..................................................................................................................................................... 13

FIGURA 2 - ESQUEMA REPRESENTATIVO DA CONSTITUIÇÃO DE UMA TINTA. (15) ................................................................. 15

FIGURA 3 - IMAGEM ILUSTRATIVA DO ASPETO FÍSICO DOS PIGMENTOS. (18) ....................................................................... 16

FIGURA 4 - ESQUEMA DE FORMAÇÃO DE FILME DE UM SISTEMA DE UMA DISPERSÃO POLIMÉRICA. (27) ..................................... 22

FIGURA 5 - GEOMETRIA DO EQUIPAMENTO PARA CONDIÇÕES ÓTIMAS DE DISPERSÃO. (30) .................................................... 24

FIGURA 6 – MEDIDOR DE PH UTILIZADO NOS ENSAIOS NO DEPARTAMENTO DE I&D DA CIN. ................................................. 44

FIGURA 7 - IMAGEM ILUSTRATIVA DO VISCOSÍMETRO STORMER UTILLIZADO NO DEPARTAMENTO DE I&D DA CIN. ......................... 45

FIGURA 8 - IMAGEM ILUSTRATIVA DO VISCOSÍMETRO ICI UTILIZADO NO DEPARTAMENTO DE I&D DA CIN. .................................. 46

FIGURA 9 - IMAGEM ILUSTRATIVA DO PICNÓMETRO (A) E DA BALANÇA (B) UTILIZADOS NO DEPARTAMENTO DE I&D DA CIN. ............ 47

FIGURA 10 - IMAGEM ILUSTRATIVA DE UMA MESA DE APLICAÇÃO (A), DE UM APLICADOR BIRD (B) E DE UMA CARTA LENETA (C)

UTILIZADOS NO DEPARTAMENTO DE I&D DA CIN. .............................................................................................. 48

FIGURA 11 - IMAGEM ILUSTRATIVA DE UM ESPECTROFOTÓMETRO UTILIZADO NO DEPARTAMENTO DE I&D DA CIN. ....................... 48

FIGURA 12 - IMAGEM ILUSTRATIVA DO MEDIDOR DE BRILHO UTILIZADO NO DEPARTAMENTO DE I&D DA CIN. .............................. 49

FIGURA 13 - IMAGEM ILUSTRATIVA DE UMA ESTUFA A 50 ᵒC UTILIZADA NO I&D DA CIN. ...................................................... 51

FIGURA 14 - EVOLUÇÃO DO WI EM EXPOSIÇÃO À LUZ AO LONGO DO TEMPO PARA TINTAS COM 10 % EM TEOR DE LIGANTE. ............ 59

FIGURA 15 - EVOLUÇÃO DO WI NO ESCURO AO LONGO DO TEMPO PARA TINTAS COM 10 % EM TEOR DE LIGANTE. ........................ 59

FIGURA 16 - EVOLUÇÃO DO YI EM EXPOSIÇÃO À LUZ AO LONGO DO TEMPO PARA TINTAS COM 10 % EM TEOR DE LIGANTE. ............. 60

FIGURA 17 - EVOLUÇÃO DO YI NO ESCURO AO LONGO DO TEMPO PARA TINTAS COM 10 % EM TEOR DE LIGANTE. ......................... 61

FIGURA 18 - EVOLUÇÃO DO WI EM EXPOSIÇÃO À LUZ AO LONGO DO TEMPO PARA AS TINTAS COM 15 % EM TEOR DE LIGANTE.......... 63

FIGURA 19 - EVOLUÇÃO DO WI NO ESCURO AO LONGO DO TEMPO PARA AS TINTAS COM 15 % EM TEOR DE LIGANTE. .................... 64

FIGURA 20 - EVOLUÇÃO DO YI EM EXPOSIÇÃO À LUZ AO LONGO DO TEMPO PARA AS TINTAS COM 15 % EM TEOR DE LIGANTE. ......... 65

FIGURA 21 - EVOLUÇÃO DO YI NO ESCURO AO LONGO DO TEMPO PARA AS TINTAS COM 15 % EM TEOR DE LIGANTE. ..................... 65









FIGURA 30 - GRÁFICO DA % BRILHO GANHO APÓS OS POLIMENTOS LABORATORIAIS PARA AS TINTAS COM 20 % EM TEOR DE LIGANTE.

........................................................................................................................................................... 77

FIGURA 31 - GRÁFICO DA % BRILHO GANHO APÓS OS POLIMENTOS PRÁTICOS PARA AS TINTAS COM 20 % EM TEOR DE LIGANTE. ...... 78

Índice de Tabelas TABELA 1 - COMPRIMENTO DE ÓLEO E RESPETIVO EFEITO NAS PROPRIEDADES DA RESINA (26) ............................................... 20

TABELA 2 – DIFERENTES VALORES DE PVC PARA DIFERENTES TIPOS DE TINTA (7) ............................................................. 28

TABELA 3 - CLASSIFICAÇÃO DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS COM BASE NO SEU PONTO DE EBULIÇÃO (40)................................... 35

TABELA 4 - DESCRIMINAÇÃO DAS MATÉRIAS-PRIMAS EXPERIMENTAIS UTILIZADAS ................................................................. 42

TABELA 5 - RESULTADOS OBTIDOS DA AVALIAÇÃO DA SECAGEM E DO ASPETO DE PELÍCULA PARA AS TINTAS COM 15 % EM TEOR DE

LIGANTE ................................................................................................................................................. 62


xvi

TABELA 6 - RESULTADOS OBTIDOS DA AVALIAÇÃO DA SECAGEM E ASPETO DE PELICULA PARA AS TINTAS COM 15 % EM TEOR DE LIGANTE

........................................................................................................................................................... 66

TABELA 7 - RESULTADOS OBTIDOS DA AVALIAÇÃO DA SECAGEM E DO ASPETO DE PELÍCULA DAS TINTAS COM 18 % EM TEOR DE LIGANTE

........................................................................................................................................................... 70

TABELA 8 - RESULTADOS OBTIDOS NA AVALIAÇÃO DA SECAGEM E ASPETO DE PELÍCULA PARA AS TINTAS COM 20 % EM TEOR DE LIGANTE

........................................................................................................................................................... 71

TABELA 9 - RESULTADOS DA MEDIÇÃO DE BRILHO DAS TINTAS COM 20 % EM TEOR DE LIGANTE .............................................. 72

TABELA 10 - RESULTADOS OBTIDOS DA APLICAÇÃO PRÁTICA DAS TINTAS EXPERIMENTAIS COM 20 % EM TEOR DE LIGANTE, TINTAS

PARÃO E DA CONCORRÊNCIA ........................................................................................................................ 76

TABELA 11 - RESULTADOS OBTIDOS NO TESTE DE ESFREGA HÚMIDA PARA AS TINTAS COM 20 % EM TEOR DE LIGANTE .................. 79

TABELA 12 - RESULTADOS OBTIDOS NO TESTE DE RESISTÊNCIA ÀS CINZAS E FISSURAÇÃO MUDCRACKING ................................. 79

TABELA 13 - RESULTADOS OBTIDOS NO TESTE DE RESISTÊNCIA ÀS NÓDOAS PARA AS TINTAS COM 20 % EM TEOR DE LIGANTE ......... 81

TABELA 14 - RESULTADOS OBTIDOS NO ENSAIO DE ESTABILIDADE PARA AS TINTAS COM TEOR EM 20 % DE LIGANTE ..................... 82

TABELA 15 - COMPARAÇÃO ENTRE RESULTADOS OBTIDOS PARA WI NA PÓS-PRODUÇÃO E PÓS ESTABILIDADE DAS TINTAS COM 20 % EM

TEOR DE LIGANTE ..................................................................................................................................... 83

TABELA 16 - COMPARAÇÃO ENTRE RESULTADOS OBTIDOS PARA YI NA PÓS-PRODUÇÃO E PÓS ESTABILIDADE DAS TINTAS COM 20 % EM

TEOR DE LIGANTE ..................................................................................................................................... 83

TABELA 17 - VALORES OBTIDOS PARA A ANÁLISE ECONÓMICA E % EM TEOR DE MN, RRM E MBIO-BASED PARA AS TINTAS COM 20 %

EM TEOR DE LIGANTE ................................................................................................................................. 85

TABELA A. 1. – RESULTADOS DA CARACTERIZAÇÃO DAS TINTAS EXPERIMENTAIS COM 10 % EM TEOR DE LIGANTE ........................ 97

TABELA A. 2. – RESULTADOS DA CARACTERIZAÇÃO DAS TINTAS EXPERIMENTAIS COM 15 % EM TEOR DE LIGANTE ........................ 98

TABELA A. 3. - RESULTADOS DA CARACTERIZAÇÃO DAS TINTAS EXPERIMENTAIS COM 18 % EM TEOR DE LIGANTE ......................... 98

TABELA A. 4. – RESULTADOS OBTIDOS DA APLICAÇÃO PRÁTICA DAS TINTAS COM 18 % EM TEOR DE LIGANTE ............................. 99

TABELA A. 5 - RESULTADOS DA CARACTERIZAÇÃO DAS TINTAS EXPERIMENTAIS COM 20 % EM TEOR DE LIGANTE .......................... 99

TABELA A. 6. – RESULTADOS DA CARACTERIZAÇÃO DAS TINTAS PADRÃO E DA CONCORRÊNCIA .............................................. 100

TABELA A. 7. – RESULTADOS DA CARACTERIZAÇÃO DAS TINTAS EXPERIMENTAIS COM 20 % EM TEOR DE LIGANTE, TINTAS PADRÃO E DA

CONCORRÊNCIA APÓS ESTABILIDADE ............................................................................................................ 100

Índice de Equações EQUAÇÃO 1 – EQUAÇÃO REPRESENTATIVA DA RAZÃO PIGMENTO/LIGANTE (P/L). (7) .......................................................... 27

EQUAÇÃO 2 – FÓRMULA QUE PERMITE CALCULAR O VALOR DE PVC. ............................................................................... 27

EQUAÇÃO 3 - FÓRMULA PARA CALCULAR A % MN DE UM PRODUTO. ................................................................................ 32

EQUAÇÃO 4 - FÓRMULA PARA CALCULAR A % RRM DE UM PRODUTO. .............................................................................. 32

EQUAÇÃO 5 - FÓRMULA PARA CALCULAR A % MBIOBASED DE UM PRODUTO. ..................................................................... 32

EQUAÇÃO 6 - EQUAÇÃO A PARTIR DA QUAL SE OBTÉM O VALOR DA MASSA VOLÚMICA PARA CADA TINTA PRODUZIDA. ..................... 46

EQUAÇÃO 7 - EQUAÇÃO A PARTIR DO QUAL SE OBTÉM O VALOR DE ∆E. ............................................................................ 52

EQUAÇÃO 8 - EQUAÇÃO A PARTIR DO QUAL SE OBTÉM O VALOR DE % GANHO DE BRILHO. ..................................................... 53

Capítulo 1 – Introdução


3

1.1. Motivação e enquadramento

O presente trabalho tem como tema “Revestimentos baseados em Matérias-Primas de

Fontes Renováveis”, ou seja, a produção de uma tinta tendo como matérias-primas as que

provêm de fontes renováveis. Tem como objetivos:

Desenvolver a formulação de uma tinta mate aquosa para interior, baseada na nova

geração de matérias-primas de fontes renováveis, permitindo a criação de um produto

que seja economicamente viável e ambientalmente apelativa, para minimizar a sua

contribuição para o aquecimento global;

Processar a formulação a nível laboratorial, realizar testes de avaliação de desempenho

e efetuar a comparação com outros produtos atualmente em comercialização: tintas

mate para interior, também baseadas em matérias-primas de fontes renováveis, e outras

tintas mate padrão para interior.

A parte de investigação deste trabalho foi realizada na empresa CIN (Corporação Industrial

do Norte, S.A.).

O estágio iniciou-se a dia 18 de Fevereiro de 2015 e, como já foi referido, foi desenvolvido

nas instalações da CIN, cidade da Maia. Teve a duração de aproximadamente cinco meses e, no

final desse tempo, era espectável ter, como produto final, uma tinta mate para interior elaborada

com base em matérias-primas renováveis.

As estratégias utilizadas para o desenrolar do estágio passaram pela pesquisa exaustiva de

toda a informação que se enquadrasse no tema, tal como produtos, semelhantes ou não, já

elaborados e presentes em mercado, matérias-primas e normas aplicáveis.

Para o desenvolvimento do projeto, o aproveitamento de todo o tempo disponível em

laboratório foi maximizado, assim como toda a ajuda do tutor interno da CIN, a Eng.ª Inês

Santos, bem como a ajuda dos restantes colaboradores do laboratório, e do tutor da

Universidade do Minho, o Professor Doutor José António Teixeira.

Nos dias que correm, em qualquer indústria, há uma crescente preocupação com o impacto

dos seus produtos no meio ambiente e na saúde humana. No caso do mercado das tintas


4

também existe essa preocupação, tendo-se desenvolvido tintas amigas do ambiente com menor

teor em compostos orgânicos voláteis (COVs).

A procura de matérias-primas com menor impacto ambiental aumentou, pelo que os

fornecedores das mesmas estão a tentar acompanhar e inovar nesta área, desenvolvendo novos

produtos que marquem a diferença.

As matérias-primas com maior impacto na formulação do produto deste projeto são as

resinas alquídicas e é sobretudo nestas que há maior interesse, pois há maior possibilidade de

incorporar matérias-primas de origem natural, como óleos vegetais e ácidos gordos, reduzindo o

seu impacto no meio ambiente e na saúde humana.

As primeiras resinas para tintas eram produzidas com matérias-primas de fontes naturais,

baseadas em produtos da indústria petroquímica e óleos vegetais, nomeadamente óleo de

linhaça. No final do século XIX, passou-se a utilizar outros veículos nas tintas e, posteriormente,

apareceram as resinas fenólicas e alquídicas.

Na categoria dos secantes, não existem alternativas renováveis. No entanto, foram impostas

limitações, por exemplo, quanto ao uso de cobalto na constituição dos mesmos. Isto deve-se ao

facto de o cobalto ser um metal pesado e, como tal, ser tóxico para a saúde humana e para o

meio ambiente.

No caso dos espessantes, recorre-se a produtos celulósicos, como por exemplo

metilcelulose (MC) e hidroxiletilcelulose (HEC).

Os primeiros bactericidas eram constituídos por produtos mercuriais. Estes eram muito

eficazes e tinham um efeito duradouro. No entanto, devido à sua elevada toxicidade, deixaram de

ser utilizados.

Atualmente, já se fabricam alguns produtos para o mercado dos revestimentos com baixo

impacto ambiental. Exemplos disso são: a TerraGreen Matt Coating G5/75 produzida pela

Actega na linha TerraGreen, sediada na Alemanha, e a Resen Zylone Sheen VOC Free, uma tinta

aquosa desenvolvida pela Resene.

A primeira é uma tinta de base aquosa e tem cerca de 90 % de matéria renovável. No estado

líquido, tem odor natural a madeira, mas, após a secagem, não apresenta qualquer odor. Revela


5

um efeito climatérico positivo, uma vez que emite apenas 0,2 % de COVs e é 75 % biodegradável.

As suas propriedades são comparáveis com as das outras tintas aquosas, mas tem o

inconveniente de amarelecer mais rapidamente. (1)

A Resene Zylone Sheen VOC Free aparece no mercado devido à crescente preocupação das

empresas com os impactos ambientais dos seus produtos e surge como um melhoramento da

Resene Zylone Sheen. Apresenta baixo odor, é lavável com água e pode ser aplicada em paredes

interiores. (2)

A empresa Benjamin Moore & Co desenvolveu, em 2008, a tinta Natura, cuja principal

característica é o facto de ter 0 % em teor de COVs. No entanto, em Fevereiro de 2014, a

mesma empresa, lançou no mercado a tinta Natura Renew. Este é o produto mais recente com

baixo impacto ambiental, sendo uma melhoria da tinta Natura. Apesar de ter um teor de COVs

de 0 %, contém cerca de 40 % de matérias-primas provenientes de fontes renováveis. Apresenta

odor quase neutro. (3)

1.2. Apresentação da empresa

A CIN é uma empresa que fabrica tintas, vernizes e produtos afins para interiores e

exteriores e que dedica a sua atividade a diferentes setores do mercado: Decorativos, Indústria,

Anticorrosão e Acessórios. Esta marca apareceu pela primeira vez em 1917 como Companhia

Industrial do Norte, CIN, e em 1926 foi constituída a CIN com a designação atual: Corporação

Industrial do Norte. Atualmente está sediada em dois continentes, Europa e África, e exporta os

seus produtos para vários mercados da Europa Central, América Latina, África e Ásia. Esta

empresa é líder de mercado em Portugal desde 1992 e líder do mercado ibérico desde 1995. (4)

(5)

A CIN ocupa o 53º lugar no ranking mundial de produtores de tintas e vernizes, segundo a

Coatings World Magazine de 2014. (6)

É de salientar a preocupação desta empresa com os impactos dos seus produtos no meio

ambiente e na saúde humana, demonstrada, por exemplo, com o desenvolvimento e

implementação de soluções tecnológicas para redução do teor de COVs.


6

1.3. Contributos

Com a crescente preocupação das entidades responsáveis e das indústrias com o meio

ambiente e os impactos dos produtos finais na saúde humana, o desenvolvimento de produtos

mais verdes está a crescer e a tornar-se uma mais-valia para as empresas.

O desenvolvimento de revestimentos produzidos a partir de matérias-primas de fontes

renováveis é uma vantagem na medida em que permite criar um produto inovador com menor

impacto no meio ambiente e na saúde humana.

1.4. Organização da tese

A presente dissertação de mestrado está organizada em sete capítulos:

Capítulo 1 – Introdução: neste capítulo, faz-se uma pequena apresentação do

projeto através do enquadramento do tema, salientando a sua importância e

necessidade, explicitando os desenvolvimentos até agora conseguidos nesta área. É

ainda apresentada a especificação dos objetivos a alcançar, a empresa e os

contributos deste projeto para a mesma e a organização da estrutura da tese.

Capítulo 2 – Revisão da Literatura: de uma forma geral, neste capítulo, apresentam-

se alguns conceitos gerais sobre tinta e RRMs, para que melhor se possa

compreender o conteúdo da presente dissertação. São, ainda, abordados alguns

materiais renováveis, que permitem a substituição de compostos nocivos para o

meio ambiente e para a saúde humana, bem como os COVs.

Capítulo 3 – Descrição Técnica: é o capítulo que se destina à apresentação de todos

os procedimentos experimentais realizados nas tintas produzidas, de forma a se

poder escolher a melhor formulação e compará-la com tintas já comercializadas.

Capítulo 4 – Discussão e Resultados: são apresentados e discutidos todos os

resultados obtidos com o desenvolvimento do presente projeto.

Capítulo 5 – Conclusão: neste capítulo, são apresentadas as principais conclusões

obtidas com este projeto, sendo ainda realizado um balanço global, evidenciando o


7

comportamento durante o tempo de estágio, os objetivos alcançados, as limitações

encontradas no decorrer do estágio e sugestões para trabalhos futuros.

O ponto 6 e 7 são, respetivamente, as referências bibliográficas da literatura

consultada para a realização da dissertação e os anexos, que funcionam como

complemento da informação apresentada ao longo da dissertação.

Capítulo 2 – Revisão da literatura

A forte ligação entre a indústria química e o uso de petróleo e seus derivados está a

contribuir profundamente para o aquecimento global. Pelo que, para diminuir os impactos

ambientais, o recurso às energias renováveis está a crescer assim como o reflexo da

preocupação das empresas com o desenvolvimento de produtos mais “amigos” do ambiente e

da saúde humana.

Os novos produtos desenvolvidos são considerados amigos do ambiente e produtos

“verdes”, na medida em que são constituídos, essencialmente, por produtos menos nocivos

para o ambiente e para a saúde humana.


11

2.1. Definição de tinta

As tintas são misturas homogéneas de diversos componentes, como pigmentos, solventes,

ligantes e aditivos, que são aplicadas como um revestimento sobre os mais variados substratos.

(7) Podem apresentar-se sob a forma de pó, líquido ou pasta. No caso das tintas líquidas, são

constituídas por duas fases: uma fase líquida (matéria volátil) e uma fase sólida (extrato seco). (7)

Existem diversas aplicações de tintas, como: (8)

Proteger uma superfície do ataque de microrganismos, produtos químicos e da ação

do meio ambiente;

Facilitar a limpeza e a manutenção das superfícies, assegurando a higienização

constante das mesmas;

Melhorar o aspeto decorativo e a iluminação dos espaços no interior das habitações,

sendo que, neste ponto, o aspeto decorativo também se aplica ao exterior das

habitações;

Exercer um papel de sinalização de alguns equipamentos, tais como passadeiras e

parques de estacionamento, etc;

Ter um papel fulcral na prática desportiva, tornando os equipamentos mais atrativos

e duráveis e permitindo a distinção das equipas adversárias, por exemplo;

Auxiliar na segurança dos seres humanos, como, por exemplo, as tintas

antiderrapantes, e na segurança dos edifícios, utilizando tintas retardadoras de fogo,

etc.

Podem ainda ser utilizadas para a criação de obras arte, à semelhança do que fizeram Pablo

Picasso, Leonardo da Vinci e Michelangelo, por exemplo. (8)

As propriedades mais importantes numa tinta dependem do âmbito da sua aplicação,

definindo uma tinta a nível da qualidade. As propriedades podem ser:

Elevado poder de cobertura/opacidade;

Boa aderência do filme da tinta à superfície;

Elasticidade e capacidade de elongação;

Resistência a fungos e bactérias;


12

Resistência a agentes químicos;

Resistência a condições adversas;

Impermeabilidade;

Facilidade de lavagem;

Máxima durabilidade;

Cor;

Bom poder decorativo.

Apesar das várias funções que uma tinta pode ter, a fundamental é o seu papel na proteção

das estruturas sob as quais é aplicada, como, por exemplo, a proteção dos metais perante a

oxidação, a prevenção do apodrecimento das madeiras devido à ação da humidade e proteção

das paredes perante a fissuração derivada da humidade.

2.2. História da tinta

O estabelecimento de uma data exata para assinalar o aparecimento da tinta é quase

impossível, uma vez que esta remonta a tempos muito recuados, ocupando um lugar

proeminente na história da humanidade. As primeiras aparições deste tipo de produto surgiram

pela necessidade do Homem em se expressar, mas logo se tornou um elemento decorativo,

tanto das habitações como de outros elementos decorativos e de corpos humanos. (9)

Na Pré-História, a tinta era utilizada com uma função puramente decorativa, era obtida a

partir de um procedimento muito arcaico, que recorria essencialmente a utensílios encontrados

na Natureza, como pedras, e os materiais coloridos (pigmentos) eram obtidos a partir de

materiais naturais, como, por exemplo, plantas e argila em pó às quais se adicionava água. (9) Na

Figura 1, pode observar-se um exemplo da aplicação das tintas nos tempos mais recuados, as

pinturas das cavernas.

Os egípcios também adotaram esta técnica de decoração e proteção das superfícies, mas,

apesar de num primeiro momento pintarem com materiais encontrados na Natureza, entre 8000

a 5800 a.C. descobriram os pigmentos sintéticos. Esta descoberta permitiu aumentar a panóplia


13

de cores disponíveis, sendo que também se procedia à importação de alguns materiais para a

produção da tinta. (9) (11)

Figura 1 - Exemplo de aplicação de tintas em pinturas rupestres no Parque Nacional da Serra da Capivara, Brasil. (10)

Depois dos egípcios, foi a vez de os chineses iniciarem as descobertas neste ramo, mais

concretamente nas tintas para escrita. Foram encontrados manuscritos no ano de 2000 a.C.

que continham vestígios de nanquim (pigmento extraído do polvo). (11)

Há cerca de 6000 anos, os europeus começaram a usar as primeiras tintas para construção

civil. O processo de obtenção da mesma consistia na queima de pedra calcária, misturavam-na

com água. Aplicavam a cal resultante nas suas casas de barro, para as protegerem e

decorarem.

Os romanos aprenderam a fabricar tintas com os egípcios, mas, após a queda do Império

Romano, a arte de produção de tintas perdeu-se, sendo redescoberta na Idade Média pelos

ingleses. Tornou-se costume, nessa altura, devido ao surgimento da preocupação com a

proteção das superfícies. Durante os séculos XV e XVI, os italianos fabricavam os pigmentos e

resíduos para as tintas. As formulações das tintas eram o segredo de cada artista. (9)


14

Ainda no século XV, os artistas começaram a utilizar óleos de secagem para pintar,

acelerando o processo de secagem, e adotaram o óleo de linhaça como solvente, que se

manteve o mais utilizado até ser substituído durante o século XX pelos solventes sintéticos. (12)

Em 1838 foi descoberto o primeiro polímero sintético – policloreto de vinil, PVC. Com a

revolução industrial, o processo de produção de matérias-primas tornou-se mecanizado, mas

apenas no século XIX, mais concretamente em 1867, os fabricantes de matérias-primas

começaram a introduzir no mercado as primeiras tintas. A mecanização do processo tornou

possível o aumento de escala da produção e é então que a indústria das tintas e revestimentos

começa uma evolução sem precedentes. (9)

A partir do início do século XX, mais precisamente com o desenrolar da primeira e segunda

guerras mundiais, ocorreu um grande desenvolvimento neste mercado devido ao aumento do

número de pesquisas na área da química e da engenharia.

Em 1920, surgiram as lacas e outros revestimentos tendo por base nitrocelulose e, em

1930, foram descobertas as primeiras resinas sintéticas. (13)

No final da década de 50, começaram a surgir novos produtos para revestimento de

superfícies, tais como tintas especiais para pintura de exteriores e novos tipos de esmaltes para

acabamento de automóveis. (14)

Na década de 60, as pesquisas incidiram na qualidade e variedade de resinas,

especialmente na sua capacidade de resistência a gases e agentes químicos, e, na década de

70, os governos de alguns países impuseram limitações no conteúdo de chumbo das tintas de

uso doméstico, devido a incidentes de envenenamento de crianças. (9)

A produção de tinta tornou-se uma das maiores atividades industriais do mundo e as

formulações de tintas tornaram-se cada vez mais complexas, de forma a não se destinarem

apenas ao embelezamento da superfície, mas a conferir-lhe algumas propriedades desejadas,

como, por exemplo, a impermeabilidade. Essas formulações têm ainda acompanhado as

preocupações com os seus impactos no meio ambiente e na saúde humana, como foi referido

anteriormente. Daí haver um grande investimento por parte da indústria das tintas e

revestimentos no desenvolvimento de produtos com menor impacto ambiental e na saúde

humana. Uma das grandes medidas para esta redução foi a limitação imposta pela legislação


15

referente ao teor de COVs emitidos, diminuindo-o drasticamente. Atualmente, as tintas de base

aquosa são muitas vezes utilizadas para a substituição das tintas de base solvente. (9)

As tintas e revestimentos desempenham um papel fulcral na proteção e embelezamento de

tudo o que nos rodeia, tal como eletrodomésticos, habitações, barcos, carros, bicicletas,

computadores e outros, colorindo a nossa vida como o faziam na Pré-História.

2.3. Composição de uma tinta

Na constituição de uma tinta encontram-se diferentes compostos com funções específicas.

(7) Esta é dividida em Extrato Seco (parte sólida), a qual engloba pigmentos, cargas, ligante e

alguns aditivos que ficam retidos na superfície de aplicação após a secagem, e Veículo Volátil

(parte volátil) constituído por solventes, diluentes e aditivos que representam o que é evaporado

durante o processo de secagem (Figura 2). (7) (15)

Figura 2 - Esquema representativo da constituição de uma tinta. (15)

A escolha das matérias-primas a utilizar depende do tipo de tinta que se pretende produzir,

da sua aplicação final e do seu preço de mercado.


16

2.3.1. Extrato Seco

O extrato seco é constituído por:

Pigmentos – são partículas sólidas e granulares (Figura 3), brancas ou coloridas,

que conferem cor, opacidade ou poder de cobertura, textura e tenacidade a uma

tinta. (16) São insolúveis em água, solventes e ligantes, permanecendo nestes em

suspensão. (7) Não devem ser confundidos com corantes, uma vez que os últimos

são solúveis no veículo. (17)

Figura 3 - Imagem ilustrativa do aspeto físico dos pigmentos. (18)

Atualmente, os pigmentos utilizados são, essencialmente, inorgânicos, de forma a garantir

constância na sua utilização e ação, a sua qualidade e a não ocorrência de problemas no

aumento de escala, no processo de fabrico.

A escolha dos pigmentos a usar depende da cor que se pretende fazer e das propriedades

do meio. Então, as características essenciais que um pigmento deve assegurar são: (7) (8) (19)

Cor – a composição química de um pigmento é o fator mais importante na

determinação da sua cor final. Esta resulta da absorção seletiva e consequente

reflexão de comprimentos de onda específicos do espetro de luz visível;


17

Opacidade ou poder de cobertura – propriedade do filme que impede a

passagem da luz e, assim, oculta a superfície de aplicação (substrato). Mais

concretamente, corresponde à maior ou menor capacidade para obliterar a cor

ou as diferentes cores de um substrato;

Força corante – representa a medida da capacidade de um pigmento para

transmitir cor e informa sobre a quantidade de pigmento branco que é

necessária adicionar para conseguir e/ou corrigir uma dada intensidade.

Geralmente, quanto menor a quantidade necessária de pigmento branco, maior

a força corante do pigmento;

Resistência à luz e intempérie – capacidade da tinta não ser danificada pela

incidência de radiação ultravioleta (UV) e pela exposição a condições

climatéricas adversas. Esta característica é especialmente importante na

escolha de matérias-primas para tintas de exterior;

Facilidade de dispersão – representa a capacidade para os pigmentos se

espalharem, formando o menor número e tamanho possível de aglomerados;

Resistência à temperatura – permite que a tinta mantenha as suas propriedades

e o aspeto de película quando ocorrem variações de temperatura;

Propriedades anticorrosivas – capacidade de a tinta não ser danificada pela

ação da humidade, água e gases que se possam infiltrar na mesma.

As propriedades apresentadas pelos pigmentos resultam da combinação de dois efeitos: a

absorção de luz (que determina a cor e é influenciada pela estrutura química do pigmento) e a

difração da luz visível com a qual interagem.

Os pigmentos podem ser orgânicos, quando são constituídos, essencialmente, por carbono e

hidrogénio, por exemplo ftalocianina, ou inorgânicos, os quais apresentam um elemento metálico

na sua constituição, como, por exemplo, o dióxido de titânio (pigmento branco), dióxido de

cobalto (pigmento azul) e óxido de crómio (pigmento verde). (7) Os pigmentos orgânicos conferem

mais brilho às cores, têm elevada cromaticidade mas menor resistência a ataques químicos e

físicos, enquanto os pigmentos inorgânicos, apesar de terem menor brilho, são mais resistentes

a ataques e, por isso, são os mais adequados para aplicação em ambientes de exterior. (20) (16)


18

Alguns pigmentos inorgânicos têm na sua composição chumbo, crómio e cádmio e, devido

aos perigos para o ambiente e saúde associados a estes elementos, tais pigmentos têm vindo a

ser substituídos.

Como foi supracitado, o poder de cobertura é uma das principais características desejadas

num pigmento e é diretamente proporcional ao índice de refração. Sendo que a elevada

opacidade das cores claras se deve à grande capacidade dos pigmentos responsáveis por essa

cor difratarem a luz e a elevada opacidade das cores escuras deve-se ao facto de esses

pigmentos absorverem a luz. (7)

Cargas, – ou pigmentos auxiliares, são substâncias inorgânicas de origem mineral

que podem ser utilizadas para ajustar e/ou matear o brilho, aumentar o teor de

sólidos e promover determinadas características, como resistência ao fogo e à

abrasão. Estas têm baixo poder de cobertura, baixo poder corante, pelo que não

interferem na cor das tintas, são insolúveis na resina e contribuem para o aspeto da

película. (7)

As principais características das cargas são a forma, o tamanho, a resistência mecânica e a

taxa de absorção de óleo. Distinguem-se facilmente dos pigmentos pelo facto de apresentarem

índices de refração mais baixos.

Estes constituintes podem ainda contribuir para a alteração da viscosidade e do preço da

tinta.

O comportamento das cargas é muito relevante para a qualidade e desempenho do produto

final, sendo que esse comportamento pode ser afetado pela cor e distribuição de tamanhos das

partículas. Relativamente à cor, estas podem ser brancas ou acinzentadas, dependendo do tipo

de carga e da quantidade de impurezas presentes. Podem ainda ser classificadas, de acordo

com a sua origem, como naturais ou sintéticas. Exemplos de cargas de origem natural são o

carbonato de cálcio (CaCO3), as sílicas, os talcos, e de cargas de origem sintética podem ser as

sílicas artificiais, o carbonato de cálcio precipitado, o sulfato de bário precipitado. (7) A escolha

adequada do tipo de carga a usar tem de ter em consideração alguns fatores: luminosidade,

absorção de óleo, contribuição para o poder de cobertura, resistência às condições do meio


19

exterior e tamanho médio das partículas. Isto deve-se ao facto de estes constituintes terem

impacto num elevado número de características da tinta, como o teor de sólidos, a densidade, a

reologia, o brilho, a resistência mecânica e o aspeto da película. (7)

Resina – é o composto químico responsável pela aglomeração (ligação) das partículas

sólidas, mantém a tinta ligada à superfície (aumenta a adesão) e é o componente mais

importante da formulação de uma tinta. (21) É ainda responsável pela formação,

integridade e robustez do filme seco de tinta. (16) A sua escolha é responsável pela

obtenção de uma tinta de boa qualidade e condiciona a seleção do solvente, ou seja,

determinam o nível de desempenho do produto. Pode ser constituído por uma ou mais

resinas em solução (em solventes orgânicos), ou por resinas em dispersão aquosa e

podem ainda ser de origem sintética ou natural. (7)

As resinas de origem sintética resultam de reações químicas de polimerização, como

poliadição. Uma reação de polimerização consiste na ligação de vários monómeros por meio de

grupos funcionais reativos ou ligações duplas. A poliadição consiste na formação de um centro

ativo num monómero, através de agentes químicos ou físicos, ao qual se ligam sucessivamente

outros monómeros, pela reação química de adição, dando origem ao polímero. Exemplos de

resinas sintéticas são as resinas acrílicas, poliuretânicas, poliésteres e vinílicas. (15)

As resinas de origem natural podem ser de origem animal e vegetal, resultantes de

secreções de animais e exsudações de árvores e de outras plantas, respetivamente. Podem

ainda ser de origem mineral, no caso de serem obtidas a partir de restos de animais fossilizados.

Exemplos são as resinas de colofónia, copais e goma-laca. (15)

A adição de pigmentos ao veículo fixo reduz o seu brilho, daí ser importante a medição da

concentração volumétrica de pigmentos (PVC). O valor de PVC permite retirar algumas

informações sobre a tinta que se espera obter, isto porque, com o seu aumento, há diminuição

do brilho, da durabilidade e da resistência à esfrega. (22)


20

2.3.2. Resinas Alquídicas

As resinas alquídicas são poliésteres modificados com ácidos gordos e/ou óleos vegetais,

podendo incorporar quantidades significativas de matérias-primas renováveis. (23)

Estes polímeros são obtidos através da reação de condensação entre polióis, álcoois

polihídricos, e poliácidos, ácidos polibásicos, na presença de ácidos gordos ou óleos.

Este tipo de material pode ser utilizado para produção de todo o tipo de revestimentos. Pode

decorar e proteger metal, mobiliário, veículos, edifícios, entre outros. Pode ainda ser usada como

camada isolante de fios esmaltados ou feitas em tinta de impressão para uso na indústria de

impressão e para fazer plásticos moldados. (24) É caracterizado pelas propriedades que confere

aos produtos finais, como brilho, secagem, adesão, molhabilidade, facilidade de aplicação,

excelente acabamento e grande compatibilidade com resinas de outra natureza química. No

entanto, a principal característica destas resinas é a sua polivalência, pois podem ser utilizadas

em variadas aplicações, dependendo da proporção das matérias-primas misturadas. (25)

Existem diferentes tipos de resinas alquídicas, sendo estes diferenciados quanto ao tipo e

quantidade de óleo ou ácido gordo utilizado na produção das mesmas. De acordo com o teor de

óleo, vulgarmente designado por comprimento de óleo, utilizado no processo de fabricação, as

resinas podem ser classificadas como curtas, médias ou longas e isto terá uma repercussão

direta nas propriedades do polímero final. Na tabela seguinte (Tabela 1) encontram-se

descriminados alguns efeitos do comprimento dos óleos nas propriedades da resina.

Tabela 1 - Comprimento de óleo e respetivo efeito nas propriedades da resina (26)

PROPRIEDADE RESINA CURTA RESINA MÉDIA RESINA LONGA

% ÓLEO OU ÁCIDO

GORDO

30-45 45-55 55-85

TIPO DE CURA

Química ou oxidativa;

secagem em estufa ou

ao ar

Oxidativa; secagem ao

ar

Oxidativa; secagem ao

ar

DUREZA Alta Moderada Moderada


21

O principal inconveniente das resinas alquídicas é a tendência para amarelecer,

nomeadamente na ausência de luz. Isto ocorre devido à natureza das mesmas.

2.4. Formação de filme de tinta

Os revestimentos são aplicados no estado líquido (à exceção das tintas em pó) e, após um

certo período de tempo, convertem-se numa película sólida, seca e contínua. (8)

O processo de secagem e endurecimento de uma película de tinta é complexo e por vezes

de difícil explicação, pois a estrutura macromolecular constituída a partir do ligante, englobando

em si partículas dos pigmentos, cargas e aditivos que foram adicionados com fins diversos é que

vai permitir a formação duma película seca, dura e contínua.

No entanto, de um modo simples pode-se explicar a formação de película seca pela

predominância de um dos seguintes mecanismos: evaporação de solventes, coalescência e

reações de polimerização auto-oxidativa.

2.4.1. Secagem por evaporação de solventes

É o mecanismo de formação de película mais simples, no qual a evaporação do diluente

e/ou solvente, iniciado durante a aplicação da tinta sobre uma superfície, conduz à formação da

película seca.

2.4.2. Secagem física por coalescência

Este tipo de secagem acontece em tintas ou vernizes baseados em polímeros em dispersão

aquosa.

Após a aplicação do produto aquoso sobre um substrato, inicia-se o processo de formação

da película seca que é dividida em três etapas (Figura 4): (27)


22

1. Concentração – após a aplicação das tintas de base aquosa, a água evapora e,

consequentemente, as partículas de pigmento e resina aproximam-se, diminuindo a

distância interpartícular e aumentando a concentração dos compostos. (8)

2. Compactação – aproximação das partículas de resina com maior intensidade devido

à tensão superficial exercida e à força capilar.

3. Coalescência – as forças de repulsão entre as partículas de resina são

ultrapassadas e estas unem-se, envolvendo as partículas de pigmentos e de cargas,

formando um filme contínuo. (8)

Figura 4 - Esquema de formação de filme de um sistema de uma dispersão polimérica. (27)

2.4.3. Secagem por polimerização auto-oxidativa

Em tintas em que predomina como ligante uma resina alquídica ou um óleo secativo, a

secagem do produto é devida principalmente à ocorrência da reação oxidativa ou de auto-

oxidação. Esta polimerização baseia-se no facto do ligante absorver o oxigénio do ar por um

processo auto oxidante.


23

2.5. Processo de fabricação de uma tinta

O objeto de estudo deste projeto são tintas de base aquosa. Este tipo de produtos utilizam a

água como alternativa aos solventes orgânicos e, como tal, permitem diminuir a emissão de

COVs para a atmosfera. Estas tintas têm sido amplamente estudadas porque são considerados

uma tecnologia funcional e com reduzido impacto ambiental. Para além disso, permitem

diminuir a intensidade e agressividade do cheiro característico das tintas com base em solventes

orgânicos. (28)

Os principais passos para produção de uma tinta de base aquosa são:

1. Controlo da matéria-prima, para garantir que esta está em conformidade com os

requisitos do produtor e garantir a qualidade do produto final;

2. Pesagem e doseamento rigoroso das matérias-primas, de acordo com a formulação,

podendo esta etapa ser realizada manual ou automaticamente;

3. Pré-mistura da água, pigmentos, cargas e aditivos – os aditivos adicionados nesta

etapa são, essencialmente, dispersantes, molhantes, biocidas e antiespumas.

A adição destes componentes não é aleatória, de forma a garantir uma homogeneização

mais rápida e eficiente, a ordem de adição é a seguinte: água -> aditivos -> pigmentos orgânicos

-> pigmento inorgânicos -> cargas;

4. Dispersão/Moagem – é o processo mecânico de desagregação dos pigmentos e

cargas. Pode ocorrer num dispersor, no caso da dispersão, e num moinho, no caso

da moagem.

A dispersão consiste na disseminação dos pigmentos e cargas no veículo. A adição das

partículas sólidas deve efetuar-se muito lentamente, de forma a evitar a formação de

aglomerados de maiores dimensões. No final desta etapa, é importante estabilizar a dispersão

para prevenir a posterior possível aglomeração das partículas dispersas. (29)

Para se obter o máximo de rendimento possível da etapa de dispersão é necessário

submeter a determinadas condições a cuba e o dispersor. O parâmetro que deve ser conhecido

é o diâmetro do disco (D) e, a partir deste, consegue-se estabelecer os limites para os outros

parâmetros. Então, o diâmetro da cuba deve ter um valor situado entre 1.3 D e 3 D, o


24

posicionamento do disco em relação à base da cuba deve compreender-se entre 0.25 D e 0.5 D

e o nível de enchimento da cuba deve fixar-se ente 0.5 D e 2 D. Na Figura 5, pode visualizar-se o

que foi referido anteriormente para o posicionamento do dispersor e dimensão dos

equipamentos de forma a funcionar nas condições que garantem a dispersão ótima.

Figura 5 - Geometria do equipamento para condições ótimas de dispersão. (30)

O sucesso desta etapa é avaliado pelo grau de dispersão da pasta. O grau de dispersão

avalia o nível de desagregação do pigmento ou a fineza da moagem, varia com o tipo de tinta e

permite avaliar a distribuição das partículas presentes na pasta de tinta. (29) Este é apurado

durante a produção e, para essa medição, recorre-se ao medidor de Hegman, vulgo medidor de

moagem.

Um medidor de moagem consiste num bloco de aço com uma série de ranhuras paralelas

muito pequenas, sendo que as ranhuras diminuem em profundidade de uma extremidade do

bloco para a outra, de acordo com uma escala colocada ao lado das ranhuras. É colocado uma

porção de tinta na extremidade mais profunda do bloco de aço e, com o auxílio de uma rasoira,

arrasta-se a tinta ao longo do bloco. A leitura é feita na escala marcada nas laterais do bloco

metálico, de acordo com a escala pretendida, em unidade Hegman (adimensional) ou em

micrómetros (µm).

A moagem é utilizada para colocar os materiais com o tamanho pretendido, pois, caso isso

não aconteça, pode haver alteração da qualidade da tinta. Existem diversos tipos moinhos, mas

a utilização de cada um implica a análise das propriedades pretendidas para a tinta.


25

5. Acabamento – é a etapa onde ocorre a estabilização da dispersão e onde se

adicionam os restantes componentes da formulação da tinta: resina, aditivos e água;

6. Controlo da qualidade – são testes baseados em análises rigorosas e normalizadas

de determinadas características físicas e químicas do produto, tais como a força

corante, cor, pH, viscosidade, tempo de secagem, dureza, flexibilidade, poder de

cobertura de uma superfície e brilho, para garantir que os produtos obtidos estão de

acordo com o pretendido. Caso esteja tudo em conformidade com o previsto, o

produto segue para a etapa seguinte;

7. Filtração do produto de forma a promover a remoção de partículas sólidas

indesejadas. É ação importante para diminuir as perdas de produto devido a

contaminações e deformações, promovendo um aumento da produtividade e

consequente diminuição de custos.

A filtração é uma operação unitária que consiste na separação de sólidos indesejáveis,

através da passagem da tinta por um meio permeável e poroso;

8. Enchimento, rotulagem, armazenamento e expedição. (12)

2.6. Classificação das tintas

A evolução das novas tecnologias e as descobertas na área da química e engenharia do

processo tornaram o público cada vez mais exigente. Esta dualidade funciona como uma bola de

neve, isto é, quanto maiores os progressos, maior o grau de exigência dos consumidores. Por

outro lado, os produtores almejam permanente evolução, de forma a combater os produtos

lançados pela concorrência.

Atualmente, o mercado das tintas apresenta uma grande diversidade de produtos que, de

certa forma, pretendem satisfazer todas as exigências dos consumidores.

A classificação das tintas pode ser feita com base no setor do mercado a que estas de

destinam: (7)


26

Tintas decorativas ou de construção civil, para paredes interiores e tetos,

produtos para fachadas e telhados, vernizes para soalhos e esmaltes para

madeira e metal;

Tintas industriais, para metais, madeira e plásticos;

Tintas para proteção anticorrosiva, para estruturas de aço e betão armado.

No caso da natureza do solvente, como foi referido anteriormente, as tintas podem ser tintas

de base aquosa ou de base de solvente.

2.7. Parâmetros calculados para uma tinta

A avaliação do nível de desempenho de uma tinta não é baseada apenas nas características

obtidas a partir das análises técnicas que esta apresenta. Existem alguns parâmetros que são

importantes para definir se uma tinta tem qualidade ou não e são característicos de cada

formulação. Esses parâmetros são:

Teor de sólidos em peso e volume;

P/L – Razão Pigmento/Ligante;

PVC – Concentração Volumétrica de Pigmento;

PVCC – Concentração Volumétrica de Pigmento Crítica;

Razão PVC/PVCC.

2.7.1. Teor de sólidos em peso e volume

O teor de sólidos, em peso e volume, representa respetivamente a massa e o volume de

sólidos da tinta após a evaporação da parte volátil da tinta. (22)

Este parâmetro, em termos físicos, representa, no caso do teor de sólidos em volume, a

espessura de uma película seca obtida quando se aplica 100 µm de tinta. Dando um exemplo

concreto, uma formulação com 40 % de sólidos em volume irá apresentar 40 µm de película

seca, quando se aplicam 100 µm de tinta. (7)


27

2.7.2. P/L – Razão Pigmento/Ligante

A razão Pigmento/Ligante representa a razão entre o peso dos pigmentos mais cargas e o

peso do ligante sólido (Equação 1). (7)

𝑃/𝐿 =𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑜 𝑝𝑖𝑔𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 + 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑠

𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑜 𝑙𝑖𝑔𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜

Equação 1 – Equação representativa da razão Pigmento/Ligante (P/L). (7)

2.7.3. PVC – Concentração Volumétrica de Pigmento

A quantidade e relação entre pigmentos, cargas e ligantes adicionados a uma tinta

influenciam o nível de desempenho da mesma.

Esta relação permite definir o PVC (Equação 2) como o quociente entre a fração do volume

total de pigmentos e cargas e o volume de sólidos da tinta, constituído por pigmentos, cargas e

ligante. O PVC é expresso em percentagem. (22) (7)

𝑃𝑉𝐶 (%) =𝑉𝑝𝑖𝑔𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠 + 𝑉𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑠

𝑉𝑝𝑖𝑔𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠 + 𝑉𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑠 + 𝑉𝑙𝑖𝑔𝑎𝑛𝑡𝑒× 100

Equação 2 – Fórmula que permite calcular o valor de PVC.

Este parâmetro depende fortemente do tipo de pigmentos e cargas utilizados, bem como da

sua quantidade e da quantidade de ligante.

Na Tabela 2, é apresentado o valor de PVC (%) para diferentes tipos de tinta. É de notar que

a tinta mate é menos rica em ligante que a tinta brilhante, mas a primeira tem um valor de PVC

superior.


28

Tabela 2 – Diferentes valores de PVC para diferentes tipos de tinta (7)

TIPO DE TINTA PVC (%)

TINTA MATE 50 – 75

TINTA ACETINADA 35 – 45

TINTA BRILHANTE 25 – 35

2.7.4. PVCC – Concentração Volumétrica de Pigmento Crítica

O valor deste parâmetro corresponde ao PVC de um filme de tinta, no qual a quantidade de

ligante presente é a quantidade mínima necessária para revestir todas as partículas de pigmento

e preencher completamente todos os espaços livres entre as mesmas.

Um aumento na quantidade de pigmentos, acima do PVCC, implica que a porosidade do

filme de tinta vai aumentar (aumentam os espaços vazios entre as partículas de pigmentos),

uma vez que todas as partículas de pigmentos não vão estar revestidas por ligante. (7) Isto trará

consequências ao nível da proteção do substrato, pois a permeabilidade da película à água e aos

gases aumenta.

Por outro lado, uma diminuição da quantidade de pigmento, abaixo do PVCC, é traduzida

numa situação em que a quantidade de ligante presente na formulação da tinta é suficiente para

revestir todas as partículas de pigmentos, diminuindo assim a porosidade do filme.

2.8. Matérias-primas Renováveis (RRMs)

Como tem sido referido ao longo da presente dissertação, atualmente existe uma crescente

preocupação por parte das empresas e entidades do setor com o impacto dos produtos no meio

ambiente e na saúde humana.

Uma nova geração de produtos está a chegar ao mercado, baseados em matérias-primas

provenientes da Natureza. Estes novos materiais podem ter diferentes denominações, consoante

a sua origem:


29

Matéria Natural (MN) – matéria derivada da Natureza;

Matéria Renovável (RRM) – matéria derivada da natureza que é continua e naturalmente

reposta a um ritmo superior ao do seu consumo; (31)

Matéria bio-based (Mbio-based) – produto fabricado com materiais alternativos

provenientes da agricultura, da silvicultura ou de ambos. Numa definição mais genérica,

é um produto derivado da biomassa, entendendo-se por biomassa material de origem

biológica, excluindo material envolvido em formações geológicas e/ou fossilizadas. (32)

Apesar da simplicidade destes conceitos, na prática a sua distinção é mais complexa. Por

isso, foi necessário criar normas para facilitar essa distinção, uniformizar os conceitos e ainda

permitir a quantificação destes materiais em cada produto.

2.8.1. Legislação

De forma a normalizar e tornar possível uma comparação entre as diferentes matérias-

primas e produtos, foram publicadas normas relativas ao vocabulário, conceitos e métodos de

determinação do teor bio-based.

2.8.1.1. Norma EN 16575:2014 – Produtos bio-based – Vocabulário

A Norma EN 16575:2014 é uma norma europeia, aprovada pelo Comité Europeu de

Normalização (CEN) a 21 de Junho de 2014. (31)

Esta norma surge com a necessidade de compreender a definição de produto bio-based e a

forma como este tem vindo a ser usado. No entanto, é possível encontrar a definição de variados

conceitos ligados a produtos bio-based. (31)

É ainda de salientar a referência à importância de quantificar o teor em biomassa de um

produto, através da quantificação de matéria bio-based de cada produto ou do conteúdo de

carbono bio-based. (31)


30

2.8.1.2. Norma CEN/TS 16766:2015 – Solventes bio-based – Requisitos e métodos de teste

A Norma CEN/TS 16766:2015 foi aprovada pelo CEN a 25 de Novembro de 2014. Foi

desenvolvida com o objetivo de definir como os critérios de desempenho, saúde, segurança e

ambientais podem ser determinados para o posicionamento dos solventes bio-based no

mercado. (33)

Apesar de ao longo deste projeto, se ter utilizado unicamente como solvente a água, é

importante salientar que atualmente já existem alternativas bio-based para os solventes.

2.8.1.3. Norma CEN/TR 16721:2014 – Produtos bio-based – Visão geral sobre os métodos de determinação do conteúdo bio-based

A Norma CEN/TR 16721:2014, aprovada pelo CEN a 21 de Julho de 2014, tem como

objetivo fornecer uma visão geral sobre os métodos de determinação do conteúdo bio-based de

produtos sólidos, líquidos e gasosos. (34)

Atualmente a quantificação do conteúdo em matéria bio-based é obtida através da

quantificação do isótopo Carbono 14 (14C), de acordo com a norma ASTM D6866-12. O carbono

tem um isótopo, 14C, que permite estabelecer distinção entre o carbono proveniente de

substâncias derivadas da biomassa e o carbono proveniente de substâncias de origem fóssil.

Devido ao decaimento radioativo deste isótopo, as substâncias de origem fóssil, que se

formaram entre vinte e trinta mil anos atrás, já não o apresentam na sua constituição. Por outro

lado, as substâncias recentes derivadas da biomassa terão o isótopo na sua constituição,

derivado do dióxido de carbono (CO2) atmosférico assimilado. Então, o isótopo 14C permite

identificar os produtos recentemente sintetizados com CO2 atmosférico. (34)

Neste documento são apresentadas três metodologias diferentes para determinar o mesmo:

(34)

1. Método utilizando a análise do carbono radioativo e análise elementar – este método

é baseado na verificação da composição dos produtos.


31

A abordagem baseada na análise do carbono radioativo permite determinar apenas o

conteúdo bio-based em carbono de um produto, mas não quantifica o oxigénio, azoto ou

hidrogénio. Por outro lado, a abordagem elementar permite determinar o conteúdo de cada

elemento, no entanto não consegue fazer distinção entre a origem bio-based ou fóssil dos

recursos em estudo.

2. Métodos baseados na medição da razão estável isotópica – este método é utilizado

para rastrear e autenticar produtos alimentícios ou ingredientes. Contudo era uma

mais valia avaliar o potencial deste método para determinar o conteúdo bio-based de

um produto. Para tal era necessário criar uma base de dados de impressões digitais

isotópicas de matérias-primas e, assim, poder-se-ia rastrear esses materiais e

quantifica-los.

3. Método baseado no balanço material – o balanço material é feito com base na

criação de um fluxo de materiais bio-based. Nos casos em que se aplica este

método, as matérias-primas utilizadas devem estar bem caracterizadas, deve ser

fornecida informação sobre o seu teor bio-based.

2.8.1.4. Norma CEN/TS 16640:2014 – Produtos bio-based – Determinação do teor de carbono bio-based usando o método do carbono radioativo

A Norma CEN/TS 16640:2014, aprovada pelo CEN a 9 de Dezembro de 2013, foi

desenvolvida com o propósito de minuciar o método de determinação do conteúdo de carbono

bio-based em produtos usando o método do 14C e de funcionar como referência para

laboratórios, produtores, fornecedores e vendedores de materiais e produtos bio-based. (35)

Este método consiste na aplicação de métodos analíticos para determinar a idade dos

materiais que contêm carbono. (35)


32

2.8.1.5. Norma ASTM D6866-12: Métodos de ensaio normalizados para determinação do conteúdo bio-based de amostras sólidas, líquidas ou gasosas usando a análise de carbono radioativo

A norma ASTM D6866-12 é muito semelhante à CEN/TR 16721:2014, uma vez que ambas

retratam os mesmos métodos para determinação do conteúdo bio-based de amostras sólidas,

líquidas ou gasosas. No entanto, a norma ASTM D6866-12 surgiu com o intuito de normalizar

esses métodos, uma vez que atualmente não existem normas ISO que o façam. (32)

2.9. Cálculo de teor em % MN, % RRM e % Mbio-based

Como foi supracitado, os conceitos de MN, RRM e Mbio-based são distintos e, como tal, a

forma de determinar as respetivas percentagens num produto também diferem. Contudo esta

diferença é relativa apenas às matérias-primas que contribuem para cada percentagem. Por

exemplo, a água é uma matéria natural, um recurso renovável mas não é uma matéria bio-

based, portanto apenas será contabilizada nas percentagens de MN e RRM. Em seguida são

apresentadas as fórmulas utilizadas para a determinação de cada percentagem. Estas foram

retiradas da norma CEN/TR 16721:2014. (34)

%𝑀𝑁 = ∑(%𝑀𝑁𝑖)

𝑛

𝑖

Equação 3 - Fórmula para calcular a % MN de um produto.

%𝑅𝑅𝑀 =∑ (%𝑅𝑅𝑀𝑖 × 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎𝑖)𝑛

𝑖

𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑎𝑠 𝑚𝑎𝑡é𝑟𝑖𝑎𝑠 𝑝𝑟𝑖𝑚𝑎𝑠

Equação 4 - Fórmula para calcular a % RRM de um produto.

%𝑀𝑏𝑖𝑜𝑏𝑎𝑠𝑒𝑑 =∑ (%𝑀𝑏𝑖𝑜𝑏𝑎𝑠𝑒𝑑𝑖

𝑛𝑖 × 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎𝑖)

𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑎𝑠 𝑚𝑎𝑡é𝑟𝑖𝑎𝑠 𝑝𝑟𝑖𝑚𝑎𝑠

Equação 5 - Fórmula para calcular a % Mbiobased de um produto.


33

2.10. Sustentabilidade

Desenvolvimento sustentável, ou sustentabilidade, foi definido no Relatório de Brundtland

como o desenvolvimento que satisfaz as necessidades do presente sem comprometer a

capacidades das gerações futuras satisfazerem as suas próprias necessidades. (36) Atingir um

desenvolvimento sustentável implica o compromisso e parceria entre a administração e todos os

outros setores da sociedade, de forma a promover a qualidade de vida interligando à escala

local, regional, nacional e mundial as preocupações ambientais, sociais e económicas.

Entre 3 e 14 de Junho de 1992, realizou-se a Conferência das Nações Unidas para o Meio

Ambiente e o Desenvolvimento, no Rio de Janeiro, que teve com principal objetivo relacionar o

crescimento socioeconómico com o desenvolvimento, manutenção e proteção dos ecossistemas

da Terra. (37)

Com o crescente desenvolvimento das cidades e o impacto que este poderia ter nos

ecossistemas, em 2004 foram definidos e aprovados os Compromissos de Aalborg, que visam a

implementação prática de dez princípios de sustentabilidade: (37)

1. Administração;

2. Gestão local para a sustentabilidade;

3. Bens comuns naturais;

4. Consumo responsável e opções de estilo de vida;

5. Planeamento e desenho urbano;

6. Melhor mobilidade e menos trânsito;

7. Ação local para a saúde;

8. Economia local dinâmica e sustentável;

9. Equidade e justiça social;

10. Do local para o global.

Em Portugal, o desenvolvimento sustentável também é uma preocupação e, como tal, foi

criado um documento denominado Estratégia Nacional para o Desenvolvimento Sustentável

(ENDS). (37) A ENDS representa um conjunto de medidas que, partindo da atual situação do país,

permitam, num horizonte de doze anos, alcançar um rápido e notório crescimento económico,

uma maior coesão social e uma elevada preocupação com a proteção ambiental. (38) Neste


34

documento é possível encontrar as estratégias utlizadas para alcançar a qualificação da

população ativa, um crescimento mais rápido da economia portuguesa, para assegurar um

modelo de desenvolvimento que integre a proteção ambiental, para contribuir a redução do

impacto negativo do posicionamento periférico de Portugal na Europa, para assegurar que as

instituições responsáveis pela satisfação de necessidades básicas consigam suportar as

exigências da população e para garantir a cooperação internacional em torno da sustentabilidade

global. (38)

A indústria das tintas também contribui para o desenvolvimento sustentável através da

disponibilização de produtos que têm sido fabricados com a possibilidade de se recriar o seu

ciclo de vida, que tenham em atenção o seu impacto ambiental e os resíduos que irão gerar pós-

utilização e que sejam produzidos com matérias-primas bio-based, como alternativa a outras de

origem escassa e poluentes. (39)

Atualmente, as entidades responsáveis estão preocupadas com o teor em COVs das tintas e

impuseram limitações a esse valor.

2.11. COVs e Pegada de Carbono

Os compostos orgânicos são constituídos, essencialmente, por uma cadeia carbónica e

hidrogénio. Estes compostos encontram-se em grande abundância no meio que nos rodeia,

podendo ter origem natural ou artificial, consoante o método de obtenção. Devido à emergente

preocupação com os impactos ambientais dos produtos orgânicos e sua diversidade e através de

estudos da qualidade do ar, em 1989, a Organização Mundial de Saúde (OMS) classificou os

compostos orgânicos com base no seu ponto de ebulição, como se pode observar na Tabela 3.

De todas as classes de compostos apresentadas anteriormente, a que tem maior relevância

para o mercado das tintas são as classes 2 e 3: os COVs e COSV.

Os COVs são hidrocarbonetos voláteis e são considerados gases com efeito de estufa, uma

vez que reagem com a luz solar e outros compostos da atmosfera, participando em reações

fotoquímicas, o que contribui para o aumento do aquecimento global. (14) Estes compostos são


35

libertados para o meio durante o processo de pintura, sendo que a percentagem de emissão dos

mesmos depende do tipo de solvente que se está a utilizar. (11)

Tabela 3 - Classificação dos compostos orgânicos com base no seu ponto de ebulição (40)

CATEGORIA DESCRIÇÃO ABREVIATURA INTERVALO DE PONTO

DE EBULIÇÃO (ᵒC)

1 Composto orgânico muito

volátil (gasoso)

COVV < 0 até 50 – 100

2 Composto orgânico volátil COV 50 – 100 até 240 –

260

3 Composto orgânico semi-

volátil

COSV 240 – 260 até 380

– 400

4

Compostos orgânicos

associados com partículas

ou matéria orgânica

particulada

MOP

> 380

A quantidade de COVs permitida numa tinta aquosa mate para interior tem de ser igual ou

inferior a 30 g/L, de acordo com a Diretiva 2044/42/CE. (7)

Como foi referido anteriormente, os COVs têm um impacto ambiental e na saúde humana

muito relevante. Para além do impacto na qualidade do ar, estes compostos podem também

contaminar os lençóis de água. Ao nível da saúde humana, os COVs podem provocar irritações

cutâneas, nos olhos e vias respiratórias, podem ainda acarretar problemas cardíacos, hepáticos,

digestivos e efeitos carcinogénicos. (14) Por exemplo, o benzeno, formaldeído e cloreto de vinilo

podem causar cancro e a acetona, o xileno e o hexano podem causar irritações cutâneas, dos

olhos e das vias respiratórias. No entanto, como os efeitos dos COVs não se revelam a curto

prazo, muito profissionais que trabalham com tintas não se protegem e, sendo assim, expõe-se

aos efeitos nocivos dos produtos. (11)


36

A pegada de carbono é, segundo a Plataforma da Comissão Europeia para avaliação do Ciclo

de Vida, a quantidade global emitida de CO2 e outros gases com efeito de estufa (metano, por

exemplo) associada a um produto no decurso do seu ciclo de vida. Entende-se por ciclo de vida

de um produto todas etapas desde a extração e conversão das matérias-primas até à sua

eliminação e dos resíduos por ele produzidos.

O CO2 é um gás com efeito de estufa e, por isso, contribui para o aumento do aquecimento

global. Ao longo deste projeto tem vindo a ser relembrado que as entidades responsáveis, os

produtores, fornecedores e consumidores estão cada vez mais preocupados com o impacto dos

seus produtos no meio ambiente e, como tal, têm tentado encontrar estratégias para diminuir ou

eliminar as emissões de carbono.

A indústria das tintas desempenha um pequeno papel no aquecimento global, no entanto é

importante reduzir ou eliminar a sua contribuição para esta maleita da atualidade. Uma das

estratégias encontradas para a reduzir é o desenvolvimento de novas matérias-primas amigas do

ambiente, sendo as resinas alquídicas a principal novidade nesta área.

2.12. Ecocert

O Ecocert é um organismo especializado no controlo e certificação dos requisitos para um

desenvolvimento sustentável. Esta empresa foi criada em França, em 1991, sendo sediada em

Portugal em 1994. Atualmente, a Ecocert está presente em mais de oitenta países. (41)

Como foi referido anteriormente, é um organismo capaz de certificar produtos e empresas e,

como tal, está sob um controlo apertado das entidades responsáveis. Para poder manter a sua

atividade, a Ecocert tem de cumprir os requisitos da norma ISO 17065, que exige

independência, competência e imparcialidade.

Esta empresa foi criada com o intuito de controlar a agricultura biológica, bem como os

produtos dela obtidos, de forma a respeitar o meio ambiente. No entanto, com o evoluir do

tempo, a Ecocert alargou a sua política e experiência a outras áreas, tais como detergentes,

cosméticos, entre outros, mantendo sempre como principal objetivo diminuir ou eliminar o

impacto ambiental dos produtos e serviços por ela certificada. (42)


37

Em Novembro de 2011, publicou um referencial denominado “Revestimentos e tintas de

origem natural”, cujo objetivo é definir níveis de qualidade mais elevados que os das normas em

vigor, promovendo o recurso a substâncias naturais e processos ecológicos em toda a linha de

produção. Os produtos rotulados com o logótipo da Ecocert são sinónimo de transparência, pois

exibem a composição e origem das matérias-primas. (41)

Os principais princípios deste referencial são: (41)

Proteger o Planeta e os seus recursos;

Proteger e informar o consumidor;

Garantir o desempenho dos produtos rotulados com o seu logótipo.

Como foi antes referido, este referencial tem como objetivo elevar o nível de qualidade

exigido pelas normas em vigor. Alguns dos requisitos requeridos pela Ecocert para certificar os

produtos são: (41)

Teor de matérias naturais superior ou igual a 95 %;

Lista muito restrita das matérias petroquímicas utilizadas no desenvolvimento dos

produtos;

Limitação do conteúdo e emissão de COVs, sendo este igual ou inferior a 3 g/L;

Limitação da quantidade de dióxido de titânio utilizada;

O desempenho e a eficiência do produto são testados.

É ainda de salientar a diferença que a Ecocert estabelece entre matéria natural e matéria de

origem natural. Segunda esta entidade, uma matéria natural é uma substância que sofreu

apenas transformações físicas, mantendo a sua estrutura molecular intacta, e uma matéria de

origem natural é uma substância que passou, no mínimo, por um processo químico, implicando

então uma alteração na sua estrutura molecular original.(41)

Capítulo 3 – Descrição técnica

Após a produção das tintas experimentais, estas foram sujeitas a um conjunto de testes de

caracterização específicos e normalizados, de modo a avaliar o seu desempenho e as suas

propriedades. Estes ensaios são importantes para controlar e garantir a qualidade dos produtos

experimentais.

Por motivo de confidencialidade as matérias-primas utilizadas estão codificadas, não sendo

indicado em parte alguma do presente projeto o seu significado.


41

3.1. Matérias-primas experimentais

Como foi referido anteriormente, foram estudadas diferentes matérias-primas provenientes

de fontes renováveis. Apesar de o principal alvo de estudo ter sido encontrar a resina com

melhor desempenho na formulação da tinta, foram estudados aditivos também provenientes de

fontes renováveis. Então, no geral estudaram-se seis resinas alquídicas (A a F), dois dispersantes

(D1 e D2), dois antiespumas (AE1 e AE2) e um espessante celulósico (E1).

Na Tabela 4 encontram-se descriminadas as matérias-primas experimentais utilizadas, bem

como as informações relevantes sobre estas e o seu teor de MN, RRM ou MBio-based expresso

em percentagem.

3.2. Composição das tintas padrão

No decorrer deste projeto, foram utilizadas duas tintas mate aquosas como padrão de

comparação, sendo essas tintas são denominadas por P1 e P2.

A tinta P1 é baseada numa resina estireno acrílica e tem 9,7 g/L em teor de COVs, enquanto a

tinta P2 é baseada num copolímero de acetato de vinilo e veova e tem um teor de COVs igual a

9,3 g/L.. A única matéria-prima renovável presente na constituição destas tintas é a água.

3.3. Composição das tintas da concorrência internacional

No decorrer deste projeto foram utilizadas para comparação duas tintas mate aquosas

existentes em comercialização no mercado internacional, sendo essas tintas denominadas por

C1 e C2.

A tinta C1 tem um teor de 99 % de MN e é baseada na resina E, a qual foi também testada

neste projeto. Tem um teor de COVs igual a 0,1 g/L e segue os requisitos da Ecocert.


42

A tinta C2 é formulada com uma resina alquídica vegetal, constituída por 97 % de MN e tem

um teor de COVs inferior a 1 g/L.

Tabela 4 - Descriminação das matérias-primas experimentais utilizadas

MATÉRIA-

PRIMA

NOTAS % MN % RRM % MBIO-

BASED

RESINA A - Emulsão aquosa alquídica

- Não necessitam de secantes s.i. 95 47,5*

RESINA B

RESINA C - Reduzida pegada de carbono

- Necessita de secantes s.i. 100 s.i.

RESINA D

- Emulsão aquosa com óleos de

cadeia curta

- Necessita de secantes

s.i. s.i. 97,0*

RESINA E

- Emulsão aquosa com óleos e

resinas vegetais


- Zero COVs

99,6 s.i. s.i.

RESINA F

- Emulsão alquídica com óleos de

cadeia média


s.i. 97 s.i.

E1 - Espessante celulósico s.i. 52 s.i.

AE1 / s.i. 100 s.i.

AE2 / s.i. 100 s.i.

D1 / s.i. 83 s.i.

D2 - É obtido com a mesma tecnologia

que as resinas A e B s.i. 95 s.i.

*Valor obtido segundo a Norma ASTM D6866-12

s.i. – sem informação disponível por parte dos fornecedores


43

3.4. Análises de caracterização das tintas

Como foi referido anteriormente, o principal objetivo do presente projeto é a produção de

uma tinta formulada com o máximo de matérias renováveis possíveis. Após a produção das

diversas tintas experimentais, era necessário testar e caracterizar a tinta a nível laboratorial. Os

ensaios realizados tiveram por base as normas internas da empresa, as normas nacionais (NP)

e/ou normas internacionais (ISO).

Os testes realizados foram:

pH;

Viscosidade Stormer;

Viscosidade ICI – Cone & Prato;

Massa Volúmica;

Brilho;

Índice de Brancura (Wi);

Índice de Amarelecimento (Yi);

Poder de Cobertura ou Razão de Contraste (RC);

Secagem;

Aspeto de película;

Estabilidade Acelerada;

Resistência às cinzas;

Fissuração Mudcracking;

Resistência às nódoas (manchamento) laboratorial e prática;

Resistência aos polimentos secos e húmidos em laboratório e práticos;

Resistência à esfrega húmida;

Aplicação e avaliação de uma tinta quando aplicada a rola e à trincha.

Estes testes de caracterização da tinta serão descritos em seguida.


44

3.4.1. pH

A medição do valor de pH para as diferentes tintas foi feita com recurso ao medidor de pH

(Figura 6). O controlo deste parâmetro é importante, uma vez que os revestimentos têm

estabelecido um intervalo de pH.

Figura 6 – Medidor de pH utilizado nos ensaios no Departamento de I&D da CIN.

O funcionamento do aparelho baseia-se na medição da diferença de potencial entre um

elétrodo de vidro e um elétrodo de referência mergulhados na tinta a avaliar.

3.4.2. Viscosidade

Uma das propriedades mais importantes na caracterização e avaliação da qualidade de uma

tinta é a viscosidade. Esta propriedade representa a resistência interna de um fluido face ao

movimento. Sendo que o seu valor é inversamente proporcional ao fluxo do fluido. Outras

propriedades dos fluidos, como por exemplo a temperatura, também influenciam a viscosidade

dos mesmos.


45

Existem variadas metodologias para medir a viscosidade de um fluido, sendo que cada uma

se destaca pela função e aplicação. No presente trabalho utilizaram-se dois tipos de

viscosímetros: viscosímetro Stormer e viscosímetro ICI – Cone & Prato.

3.4.2.1. Viscosímetro Stormer

A viscosidade Stormer foi medida com recurso a um viscosímetro Stormer (Figura 7) e os

resultados obtidos a partir deste estão expressos em Unidades de Krebs (UK).

Figura 7 - Imagem ilustrativa do viscosímetro Stormer utilizado no Departamento de I&D da CIN.

3.4.2.2. Viscosímetro ICI – Cone & Prato

A viscosidade ICI foi medida, com recurso a um viscosímetro ICI (Figura 8) e os resultados

obtidos a partir deste estão expressos em Poise (P).


46

Figura 8 - Imagem ilustrativa do viscosímetro ICI utilizado no Departamento de I&D da CIN.

3.4.3. Massa Volúmica

A massa volúmica das diferentes tintas foi determinada segundo um dos métodos definidos

na norma NP EN ISO 2811-1:2012, ou seja, segundo o método do picnómetro. Este método

implica o recurso a um picnómetro de aço inoxidável de volume conhecido e à balança (Figura

9).

O valor da massa volúmica da tinta foi calculado posteriormente com recurso à seguinte

equação:

𝜚 =𝑚

𝑣

Equação 6 - Equação a partir da qual se obtém o valor da massa volúmica para cada tinta produzida.


47

Figura 9 - Imagem ilustrativa do picnómetro (a) e da balança (b) utilizados no Departamento de I&D da CIN.

3.4.4. Índice de Brancura (Wi) e Índice de Amarelecimento (Yi)

Os índices de brancura e de amarelecimento, como os próprios nomes indicam, permitem

avaliar a brancura e o amarelecimento do filme de tinta ou revestimento ao longo do tempo.

Permitem, assim, retirar conclusões e prever o comportamento da tinta em estudo após a sua

aplicação final.

Na sua determinação recorre-se a uma mesa de aplicação, a um aplicador Bird, a cartas

Leneta (Figura 10) e a um espectrofotómetro (Figura 11).

Os valores de Wi e Yi são obtidos diretamente do espectrofotómetro.

O amarelecimento das tintas brancas ao longo do tempo é uma característica muito

importante a ter em conta neste projeto, uma vez que foi avaliada introdução de RRM’s na

constituição das tintas, sendo as principais matérias-primas as resinas alquídicas. Estas resinas

têm tendência para amarelecer ao longo do tempo dado a sua natureza. É ainda relevante o

facto de esse amarelecimento ser mais notório na ausência de luz, por isso neste projeto é

estudado Wi e Yi de cada tinta em exposição à luz e no escuro.


48

Figura 10 - Imagem ilustrativa de uma mesa de aplicação (a), de um aplicador Bird (b) e de uma carta Leneta (c) utilizados no

Departamento de I&D da CIN.

Figura 11 - Imagem ilustrativa de um espectrofotómetro utilizado no Departamento de I&D da CIN.

3.4.5. Brilho

O brilho de uma película seca de tinta representa a capacidade da mesma para refletir a luz

incidente, num determinado ângulo, sobre a superfície de aplicação. No caso das tintas mate, o


49

ângulo de maior interesse é o de 85ᵒ uma vez que permite aumentar a proporção de luz

refletida.

O valor desta propriedade é determinado através da implementação da norma NP EN ISO

2813:2001 com recurso a um medidor de brilho (Figura 12), que é expresso em unidades de

brilho, bem como a uma mesa de aplicação, a um aplicador Bird e a uma placa de vidro.

Figura 12 - Imagem ilustrativa do medidor de brilho utilizado no Departamento de I&D da CIN.

Segundo a Norma NP EN ISO 13300:2004, para uma tinta ser classificada como mate, o

valor de brilho deve ser inferior ou igual a 10 unidades de brilho.

3.4.6. Opacidade Seca (RC)

A Opacidade Seca ou Razão de Contraste de uma tinta representa a capacidade do filme ou

revestimento obliterar a superfície sobre a qual foi aplicada, impedindo a passagem de luz. Uma

tinta apresenta uma boa razão de cobertura quando a película oculta a cor base da superfície de

aplicação.

Na determinação desta propriedade da tinta recorre-se a uma mesa de aplicação, a um

aplicador Bird, a cartas Leneta e a um espectrofotómetro.

Os valores de opacidade seca são obtidos diretamente do espectrofotómetro.


50

3.4.7. Secagem

A secagem consiste na aplicação de tinta num vidro e avaliar o tempo que esta demora a

secar.

Existem três tipos de secagem:

1. Superficial – avalia se a película está seca apenas na superfície através do toque com

o dedo.

2. Endurecimento – avalia se não há marcas na película de tinta devido à pressão da

mesma com o dedo.

3. Em profundidade – avalia se o filme está totalmente seco através da pressão e torção

da película de tinta com o dedo. Para o filme estar totalmente seco não pode ser

visível qualquer marca.

3.4.8. Aspeto de película

O teste de aspeto de película, com o próprio nome indica, consiste na avaliação da película

de tinta quanto à sua formação. Como em todas as tintas de alto desempenho, pretende-se que

estas não sujem e se desagreguem ao toque. Por isso, após a secagem do filme de tinta,

avaliou-se o revestimento quanto à capacidade de formação de uma película coesa sem indícios

de farinação.

3.4.9. Estabilidade Acelerada

Este método destina-se a avaliar as alterações que um produto poderá sofrer quando sujeito

a armazenamentos prolongados. Esta avaliação ocorre à temperatura de 50 ᵒC durante

aproximadamente trinta dias.

Após o tempo de armazenamento, procede-se à avaliação e comparação das principais

características da tinta, como viscosidade Stormer, viscosidade ICI, pH, massa volúmica, brilho,


51

razão de contraste, índice de amarelecimento e de brancura, com os valores obtidos no controlo

um dia após o fabrico da tinta em questão.

Os equipamentos requeridos neste processo são os referidos anteriormente para a avaliação

de cada característica individualmente, acrescidos de uma estufa a 50 ᵒC (Figura 13).

Figura 13 - Imagem ilustrativa de uma estufa a 50 ᵒC utilizada no I&D da CIN.

3.4.10. Resistência às cinzas

A avaliação da resistência da película a este reagente implica a aplicação de tinta num vidro.

Esta avaliação só pode ser realizada sete dias após a secagem do filme sob condições de

humidade e temperatura controladas. Este teste baseia-se medição de ∆E (diferença de cor)

entre a zona do vidro onde são aplicadas as cinzas e uma zona que está coberta com papel de

alumínio, antes e após a lavagem das cinzas.

Os valores de ∆E são obtidos diretamente do espectrofotómetro, sendo os valores finais

obtidos pela seguinte equação:


52

∆E = ∆E 𝑓 − ∆E 𝑖

Equação 7 - Equação a partir do qual se obtém o valor de ∆E.

O objetivo do teste de resistência às cinzas é avaliar a captação da sujidade pelas tintas. Por

isso, quanto maior o valor de ∆E, maior a captação da sujidade.

3.4.11. Fissuração Mudcracking

Para a concretização desta norma é necessário recorrer a uma placa de vidro, a um

aplicador Bird e a um frigorífico ou câmara de refrigeração.

Os resultados obtidos podem encontrar-se entre 1 e 5, sendo que o 1 representa fissuras a

olho nu e o 5 representa o estado em que a película se encontra isenta de fissurações.

3.4.12. Resistência às nódoas (manchamento) laboratorial e prática

Na realização deste ensaio, sujeita-se a tinta ao contacto com diversos produtos durante um

dado período de tempo. Os testados foram:

Café;

Vinho tinto;

Azeite com acidez 1 %;

Mostarda;

Ketchup;

Batom;

Sumo de laranja;

Graxa preta;

Creme das mãos;

Lápis de cera azul;

Lápis de cor violeta;

Lápis com dureza HB;


53

Caneta azul;

Marcador azul.

A avaliação da ação de cada reagente é realizada 24 h após a realização do ensaio numa

escala de 0 a 2, onde 0 representa ausência de qualquer alteração; 1 alteração moderada e 2

uma alteração muito profunda na película. Os defeitos que podem aparecer no filme de tinta são

amolecimento, amarelecimento, esbranquiçamento, empolamento.

3.4.13. Resistência aos polimentos seco e húmido em laboratório e práticos

A resistência ao polimento seco e húmido consiste na medição do aumento de brilho de

uma película de tinta após a abrasão com uma compressa de gaze, seca ou húmida, sob

condições controladas. Estes ensaios são realizados após vinte e oito dias da aplicação da tinta

numa carta Leneta, no caso dos polimentos em laboratório, e após vinte e oito dias da aplicação

da tinta numa placa de Pladur, no caso dos polimentos práticos.

Na resistência aos polimentos práticos, seco e húmido, é utilizada uma esponja macia para

limpar a superfície revestida com tinta e um medidor de brilho.

É de salientar que quanto maior a variação de brilho da película, menor a resistência ao

polimento húmido e seco.

Os resultados obtidos dos polimentos, seco ou húmido, são expressos em % Ganho de

Brilho. A Equação 8 representa a forma de cálculo desses valores.

% 𝐺𝑎𝑛ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝐵𝑟𝑖𝑙ℎ𝑜 85° =𝐵𝑟𝑖𝑙ℎ𝑜 85°𝑓 − 𝐵𝑟𝑖𝑙ℎ𝑜 85°𝑖

𝐵𝑟𝑖𝑙ℎ𝑜 85°𝑖

Equação 8 - Equação a partir do qual se obtém o valor de % Ganho de Brilho.


54

3.4.14. Resistência à esfrega húmida

A resistência à esfrega consiste na pesagem da massa de uma película de tinta antes e após

este ser submetido a 200 ciclos num aparelho de esfrega, sob condições controladas. Este

ensaio é realizado após vinte e oito dias da aplicação da tinta numa carta Leneta.

O procedimento deste ensaio é baseado na norma NP EN ISO 11998 e neste está indicado

que, através da determinação da perda de massa, é ainda possível determinar a perda média de

espessura da película. É ainda de salientar que quanto menor a perda de espessura média de

um substrato revestido com tinta, maior é a resistência deste à esfrega húmida.

3.4.15. Aplicação e avaliação de uma tinta quando aplicada a rolo e à trincha

Este método descreve o procedimento para avaliar as propriedades de aplicação de uma

tinta e as aplicações devem ser realizadas pela mesma pessoa, de forma a permitir testes de

comparação entre as diferentes aplicações.

Neste ensaio é avaliada a aplicabilidade, o espalhamento, a brancura, a opacidade seca e

húmida, aspeto da película e salpicos.

Capítulo 4 – Resultados e Discussão

O presente capítulo destina-se à apresentação e discussão dos resultados obtidos ao longo

do desenvolvimento do projeto. Num primeiro subcapítulo serão apresentados, comparados e

discutidos os valores obtidos nos ensaios de caracterização das diferentes tintas e,

seguidamente, serão apresentados os valores de teor em MN, RRM e MBio-based bem como a

avaliação económica tendo em conta o custo de produção das diferentes tintas.


57

4.1. Desenvolvimento do produto

De forma a desenvolver uma tinta mate aquosa para interiores com matérias-primas de

fontes renováveis, produziram-se quarenta e oito tintas diferentes.

A primeira parte do desenvolvimento do presente projeto foi uma pesquisa intensa de

aditivos e resinas que poderiam ser utilizados como alternativa aos estudados anteriormente

(informação apresentada na Tabela 6). Após a receção das matérias-primas alternativas, iniciou-

se uma fase de teste da viabilidade e adaptação das formulações às mesmas.

As formulações diferiam no tipo de cargas e respetivas quantidades e na percentagem de

água.

As primeiras quinze tintas foram produzidas com o intuito de otimizar as formulações. A

quantidade de resina utilizada em cada formulação manteve-se constante (10 %), alterando-se

apenas a percentagem de água, de espessante e dispersante. Estudou-se assim a ação dos

antiespumas, sendo que o antiespuma com melhor desempenho foi o AE2, uma vez que diminui

a incorporação de ar.

É de salientar que, após a produção de cada formulação, as tintas foram caracterizadas

quanto ao pH, viscosidade de Stormer, viscosidade ICI, massa volúmica, brilho, razão de

contraste, índice de amarelecimento e de brancura em exposição à luz e no escuro, teste de

secagem, e estabilidade acelerada.

4.2. Otimização – 10 % em teor de resina

Após a escolha da formulação mais adequada para as matérias-primas em estudo, iniciou-se

a fase de avaliação e otimização do desempenho das mesmas.

Esta fase do projeto destinou-se a alterar o dispersante utilizado, bem como ajustar a

quantidade de secante utilizado para todas as tintas com 10 % de resina. No total foram

produzidas dezassete tintas experimentais nesta fase.


58

Nas tintas produzidas na fase de desenvolvimento do produto utilizou-se o Dispersante 1

(D1). No processo de otimização começou-se a utilizar o Dispersante 2 (D2), pois este promoveu

uma dispersão mais eficiente das cargas. Estes dispersantes diferem, essencialmente, na

quantidade de matéria renovável sendo que D1 tem 83 % e D2 tem 95 %, o que implica uma

maior contribuição para o teor renovável das tintas por parte de D2.

A resina A e B são fabricadas com recurso a uma nova tecnologia adequada para resinas

alquídicas convencionais ou bio-based e pode ser aplicada para tintas mate, acetinadas ou

brilhantes, de acordo com as preocupações e limitações ambientais. (43)

Alguns dos benefícios que esta tecnologia acarreta para os produtos desenvolvidos com ela

são:

Não necessitar da adição de secantes, permitindo, para além de uma secagem mais

rápida, a não adição de secantes baseados em cobalto (substâncias tóxicas para o

meio ambiente);

Desenvolver elevada dureza;

Desenvolver a reatividade dos óleos naturais;

Aplicabilidade em sistemas aquosos;

Melhorar a durabilidade e desempenho das resinas.

Devido ao uso desta tecnologia, as resinas A e B não necessitam de agentes secantes na

sua formulação, pelo que foram avaliadas apenas pela alteração do dispersante. Das restantes

resinas em estudo, apenas para a Resina C, D e F é aconselhado o recurso a secantes.

Como foi já afirmado, foram fabricadas dezassete versões das tintas experimentais nesta

fase do projeto. Estas tintas foram ainda caracterizadas quanto ao pH, viscosidade Stormer,

viscosidade ICI, massa volúmica, brilho e razão de contraste (Tabela A.1.).

Simultaneamente à caracterização inicial das tintas, procedeu-se à sua avaliação quanto ao

Wi e Yi, em exposição à luz e no escuro, ao longo de trinta dias.

Nas Figuras 14 e 15, é possível observar respetivamente os gráficos da evolução do Wi em

exposição à luz e no escuro ao longo do tempo para as tintas experimentais, tintas padrão e

tintas da concorrência.


59

Figura 14 - Evolução do Wi em exposição à luz ao longo do tempo para tintas com 10 % em teor de ligante.

Figura 15 - Evolução do Wi no escuro ao longo do tempo para tintas com 10 % em teor de ligante.

Pela análise dos gráficos das Figuras 14 e 15, é possível concluir que, tal como esperado, o

Wi em exposição à luz e no escuro diminui ao longo do tempo.

70

72

74

76

78

80

82

84

86

0 5 10 15 20 25 30 35

Wi e

m e

xpo

siçã

o à

luz

t/dia

C1

C2

P1

P2

16

17

30

26

27

28

68

70

72

74

76

78

80

82

84

86

0 5 10 15 20 25 30 35

Wi n

o e

scu

ro

t/dia

C1

C2

P1

P2

16

17

30

26

27

28


60

Nas duas condições, as tintas padrão apresentam um valor de Wi mais elevado e constante,

sendo que P2 apresenta melhor desempenho. Estes valores eram espetáveis, uma vez que estas

tintas não são constituídas por resinas alquídicas e têm apenas água como RRM. A tinta P2

apresenta performance mais elevada que a tinta P1.

As tintas da concorrência apresentam um desempenho abaixo do esperado, uma vez que

são tintas já comercializadas. A tinta C1 é a que apresenta valores de Wi mais baixos para

ambas as condições.

De entre as tintas experimentais, a que apresenta melhor desempenho é a tinta 26 (Resina

D), pois é a que tem valores de Wi mais elevados para ambas as condições e estes são

praticamente constantes ao longo do tempo de análise. É de salientar que todas as tintas

experimentais apresentam um comportamento superior ao das tintas da concorrência.

Nas Figuras 16 e 17, é possível observar os gráficos da evolução do Yi em exposição à luz e

no escuro ao longo do tempo para as tintas experimentais produzidas até esta fase, tintas

padrão e tintas da concorrência.

Figura 16 - Evolução do Yi em exposição à luz ao longo do tempo para tintas com 10 % em teor de ligante.

0

1

2

3

4

5

6

7

0 5 10 15 20 25 30 35

Yi e

m e

xpo

siçã

o à

luz

t/dia

C1

C2

P1

P2

16

17

30

26

27

28


61

Figura 17 - Evolução do Yi no escuro ao longo do tempo para tintas com 10 % em teor de ligante.


Yi em exposição à luz e no escuro aumenta ao longo do tempo, sendo o Yi no escuro a atingir

valores mais elevados.

Nas duas condições, as tintas padrão apresentam um valor de Yi mais baixo e constante ao

longo do tempo. Estes valores eram de esperar, uma vez que estas tintas não são constituídas

por resinas alquídicas e, como tal, não têm tendência para amarelecer.

As tintas da concorrência apresentam um desempenho abaixo do esperado ao atingirem

valores de amarelecimento muito elevados. A tinta C2 é a que apresenta valores de Yi mais

elevados para ambas as condições.


D), pois é a que apresenta valores de Yi mais baixos para ambas as condições. No entanto, é

notória uma maior variação dos valores obtidos no escuro e uma constância nos valores obtidos

em exposição à luz. É ainda importante salientar que todas as tintas experimentais apresentam

um comportamento superior ao das tintas da concorrência.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 5 10 15 20 25 30 35

Yi n

o e

scu

ro

t/dia

C1

C2

P1

P2

16

17

30

26

27

28


62

Após a caracterização das tintas experimentais, avaliou-se a secagem e verificou-se que

também era necessário secante na resina E. O aspeto de película também foi estudado para

estas tintas. Na Tabela 5, encontram-se os resultados obtidos para ambos os testes realizados

às tintas experimentais, tintas padrão e tintas da concorrência após o ajuste das formulações.

Tabela 5 - Resultados obtidos da avaliação da secagem e do aspeto de película para as tintas com 15 % em teor de ligante

TINTA RESINA SUPERFICIAL

(10 min)

ENDURECIMENTO

(1 h)

PROFUNDIDADE

(6 h)

ASPETO

PELÍCULA

16 A + + + X

17 B + + + X

30 C + + - X

26 D + + + X

27 E + + + X

28 F + + + X

P1 / + + + ↑

P1 / + + + ↑

C1 / + + + ↑

C2 / + + + X

+: seco; -: húmido; ↑: bom; X: mau

Analisando os resultados apresentados na Tabela 5, é possível concluir que existe um

problema com a formulação da tinta, pois no teste de aspeto de película é notório um elevado

grau de farinação. A farinação resulta da deficiência em quantidade de ligante da formulação

para envolver todas as partículas de cargas e pigmentos. Então, isto permite afirmar que as

tintas têm um problema de resistência mecânica e, por isso, o próximo passo é o ajuste das

formulações quanto ao teor de ligante e secante para eliminar esse problema.


63

4.3. Otimização – 15 %, 18 % e 20 % em teor de ligante

Nesta fase do projeto fez-se um aumento progressivo do teor de ligante das tintas

experimentais: 15 %, 18 % e 20 % em teor de ligante.

4.3.1. 15 % de teor em ligante

As tintas com 15 % em teor de ligante foram, inicialmente, caracterizadas quanto ao pH,

viscosidade Stormer, viscosidade ICI, massa volúmica, brilho e razão de contraste (Tabela A.2.).

Após a caracterização inicial das tintas, voltou-se a avaliar o Wi e Yi durante trinta dias. Nas

Figuras 18 e 19 são apresentados os gráficos da evolução do Wi em exposição à luz e no escuro

ao longo do tempo para as tintas experimentais produzidas nesta fase, tintas padrão e tintas da

concorrência.

Figura 18 - Evolução do Wi em exposição à luz ao longo do tempo para as tintas com 15 % em teor de ligante.

60

65

70

75

80

85

90

0 5 10 15 20 25 30 35

Wi e

m e

xpo

siçã

o à

luz

t/dia

C1

C2

P1

P2

33

34

35

36

37

38


64

Figura 19 - Evolução do Wi no escuro ao longo do tempo para as tintas com 15 % em teor de ligante.


Wi diminui ao longo do tempo.

De entre as tintas experimentais a que apresenta melhor desempenho é a tinta 36 (Resina

D), pois é a que apresenta valores de Wi mais elevados para ambas as condições e, apesar de

estes se manterem quase constantes, nota-se uma maior variação no Wi para as tintas com 15

% em teor de resina que nas com 10 %. É de salientar que todas as tintas experimentais

apresentam um comportamento superior ao das tintas da concorrência, exceto a tinta 35

(Resina C), contudo o desempenho das tintas padrão é superior.

Nas Figuras 20 e 21 é possível observar os gráficos da evolução do Yi em exposição à luz e

no escuro para as tintas experimentais produzidas nesta fase, tintas padrão e tintas da

concorrência.

60

65

70

75

80

85

0 5 10 15 20 25 30 35

Wi n

o e

scu

ro

t/dia

C1

C2

P1

P2

33

34

35

36

37

38


65

Figura 20 - Evolução do Yi em exposição à luz ao longo do tempo para as tintas com 15 % em teor de ligante.

Figura 21 - Evolução do Yi no escuro ao longo do tempo para as tintas com 15 % em teor de ligante.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 5 10 15 20 25 30 35

Yi e

m e

xpo

siçã

o à

luz

t/dia

C1

C2

P1

P2

33

34

35

36

37

38

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 5 10 15 20 25 30 35

Yi n

o e

scu

ro

t/dia

C1

C2

P1

P2

33

34

35

36

37

38


66


Yi aumenta ao longo do tempo para ambas as condições, sendo que Yi no escuro atinge valores

mais elevados.


D), pois é a que tem valores de Yi mais baixos. É de salientar que todas as tintas experimentais

apresentam um comportamento superior ao das tintas da concorrência, exceto a tinta 35

(Resina C), mas a performance das tintas padrão é superior.

Após a caracterização das tintas experimentais, avaliou-se a secagem e o aspeto de película,

de forma a perceber se o problema de resistência ainda se mantém. Os resultados obtidos são

apresentados na Tabela 6.

Tabela 6 - Resultados obtidos da avaliação da secagem e aspeto de pelicula para as tintas com 15 % em teor de ligante


(10 min)

ENDURECIMENTO

(1 h)

PROFUNDIDADE

(6 h)

ASPETO

PELÍCULA

33 A + + + X

34 B + + + X

35 C + + + X

36 D + + + X

38 E + + + X

37 F + + + X


Através dos resultados apresentados na Tabela 6, é possível concluir que ainda há farinação

da película. Pelo que, é conveniente continuar a aumentar a quantidade de ligante na

formulação das tintas.


67

4.3.2. 18 % em teor de ligante

Nesta fase do projeto foram fabricadas seis versões das tintas experimentais com 18 % em

teor de ligante. Estas tintas foram ainda caracterizadas quanto ao pH, viscosidade Stormer,

viscosidade ICI, massa volúmica, brilho e razão de contraste (Tabela A.3.).

Após a caracterização das tintas, iniciou-se a avaliação do Wi e Yi. Nas Figuras 22 e 23 é

possível observar, respetivamente, os gráficos da evolução do Wi em exposição à luz e no escuro

ao longo do tempo para as tintas experimentais produzidas nesta fase, tintas padrão e tintas da

concorrência.


60

65

70

75

80

85

90

0 5 10 15 20 25 30 35

Wi e

m e

xpo

siçã

o à

luz

t/dia

C1

C2

P1

P2

39

40

41

42

43

44


68



Wi em exposição à luz e no escuro diminui ao longo do tempo.

Relativamente às tintas experimentais, a que apresenta melhor desempenho é a tinta 42

(Resina D), pois é a que apresenta valores de Wi mais elevados para ambas as condições. É de

salientar que, apesar de as tintas experimentais terem um desempenho superior ao das tintas da

concorrência, as últimas estão a manter um comportamento mais constante ao longo do tempo,

isto é, há uma menor variação do Wi ao longo do tempo nas duas condições comparativamente

com as tintas experimentais.

Nas Figuras 24 e 25, é possível observar, respetivamente, os gráficos da evolução do Yi em

exposição à luz e no escuro ao longo do tempo para as tintas experimentais produzidas nesta

fase, tintas padrão e tintas da concorrência.

50

55

60

65

70

75

80

85

90

0 5 10 15 20 25 30 35

Wi n

o e

scu

ro

t/dia

C1

C2

P1

P2

39

40

41

42

43

44


69



0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 5 10 15 20 25 30 35

Yi e

m e

xpo

siçã

o à

luz

t/dia

C1

C2

P1

P2

39

40

41

42

43

44

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 5 10 15 20 25 30 35

Yi n

o e

scu

ro

t/dia

C1

C2

P1

P2

39

40

41

42

43

44


70


Yi em exposição à luz e no escuro aumenta ao longo do tempo, sendo o Yi no escuro a atingir

valores mais elevados.


D). É de salientar que as tintas experimentais têm uma maior variação de Yi ao longo do tempo

do que as tintas da concorrência, isto deve-se ao facto de se ter aumentado a quantidade de

ligante.

Seguidamente, realizou-se a avaliação da secagem e aspeto de película. Observou-se uma

grande diminuição no grau de farinação quando se realizou a avaliação do aspeto de película, no

entanto este ainda não se encontra conforme o pretendido, isto é, sem que ocorra desagregação

dos constituintes da tinta. Na Tabela 7, são apresentados os resultados da avaliação da secagem

e aspeto de película.

Tabela 7 - Resultados obtidos da avaliação da secagem e do aspeto de película das tintas com 18 % em teor de ligante


(10 min)

ENDURECIMENTO

(1 h)

PROFUNDIDADE

(6 h)

ASPETO

PELÍCULA

39 A + + + X

40 B + + + X

41 C + + + X

42 D + + + X

43 E + + + X

44 F + + + X


De forma a avaliar o comportamento das tintas na prática, procedeu-se à aplicação prática

destas mesmas. Através da análise dos resultados obtidos da aplicação prática (Tabela A.4.),

excluiu-se a tinta 41 – Resina C –, devido à aplicabilidade deficiente, que é visível pela fraca

cobertura da superfície, mau espalhamento e no mau aspeto da película. Excluiu-se ainda a tinta

44 – Resina E – porque, apesar do aumento da quantidade de ligante, o grau de farinação

mantém-se elevado.


71

Avaliou-se o aspeto de película nas restantes aplicações práticas e concluiu-se que, apesar

de a pulverulência, ter diminuído significativamente, era necessário aumentar mais uma vez o

teor de ligante.

4.3.3. 20 % em teor de ligante

Esta é a última etapa do projeto e nela foram fabricadas quatro versões finais das tintas

experimentais com 20 % em de teor de ligante. Estas tintas foram ainda caracterizadas quanto

ao pH, viscosidade Stormer, viscosidade ICI, massa volúmica, brilho e razão de contraste (Tabela

A.5.).

Avaliou-se a secagem e o aspeto de película das tintas com 20 % em teor de ligante. Os

resultados obtidos foram os desejáveis e já não é observável a desagregação de partículas de

tinta, quer na aplicação em vidro quer na aplicação prática. Neste ensaio, observou-se que o

tempo de secagem superficial aumentou, foram necessários 15 min para a película secar

superficialmente, isto deve-se ao facto de se ter aumentado o teor de ligante. Os resultados

obtidos para estes ensaios encontram-se na Tabela 8.

Tabela 8 - Resultados obtidos na avaliação da secagem e aspeto de película para as tintas com 20 % em teor de

ligante


(15 min)

ENDURECIMENTO

(1 h)

PROFUNDIDADE

(6 h)

ASPETO

PELÍCULA

45 B + + + ↑

46 A + + + ↑

47 D + + + ↑

48 F + + + ↑


A tinta que se pretende produzir é uma tinta classificada como mate. Para tal, os valores de

brilho das mesmas têm de ser iguais ou inferiores a 10 unidades de brilho, segundo a norma NP


72

EN 13300:2004. Na Tabela 9, encontram-se os resultados da medição de brilho das tintas

experimentais, padrão e da concorrência.

Tabela 9 - Resultados da medição de brilho das tintas com 20 % em teor de ligante

TINTA BRILHO 85° (UNIDADES DE

BRILHO)

DESIGNAÇÃO

P1 3,5 Mate

P2 2,2 Mate

C1 3,6 Mate

C2 6,7 Mate

45 2,8 Mate

46 2,9 Mate

47 4,0 Mate

48 4,3 Mate

Como se pode ver pela análise da Tabela 9, todas as tintas têm brilho a 85° inferiores a 10

unidades de brilho, segundo a norma NP EN 13300:2004. Pelo que, todas são designadas por

tintas mate.

Simultaneamente à caracterização inicial das tintas iniciou-se a avaliação das tintas quanto

ao Wi e Yi, em exposição à luz e no escuro, ao longo de trinta dias.

Nas Figuras 26 e 27, é possível observar os gráficos da evolução do Wi em exposição à luz e

no escuro ao longo do tempo para as tintas experimentais finais produzidas, tintas padrão e



73

65

67

69

71

73

75

77

79

81

83

85

0 5 10 15 20 25 30 35

Wi n

o e

scu

ro

t/dia

C1

C2

P1

P2

45

46

47

48



Pela análise dos gráficos das Figuras 26 e 27, é possível concluir que, tal como esperado, Wi

diminui ao longo do tempo.

65

67

69

71

73

75

77

79

81

83

85

0 5 10 15 20 25 30 35

Wi e

m e

xpo

siçã

o à

luz

t/dia

C1

C2

P1

P2

45

46

47

48


74

De entre as tintas experimentais a que apresenta melhor desempenho é a tinta 47 (Resina

D), o que se comprovou em todos os ensaios anteriores com esta resina, uma vez que é a tinta

que apresenta valores de Wi mais elevados para ambas as condições e com menor variação. É

de salientar que, apesar de as tintas experimentais terem um desempenho superior ao

desempenho das tintas da concorrência, as últimas estão a manter um comportamento mais

constante ao longo do tempo, isto é, há uma menor variação do Wi ao longo do tempo nas duas

condições comparativamente com as tintas experimentais. A tinta 45 (Resina B) apresenta um

desempenho inferior ao desempenho das tintas da concorrência.

As tintas padrão mantêm um desempenho superior às tintas experimentais, no entanto as

tintas padrão não têm na sua constituição resinas alquídicas.

É relevante realçar que a variação de Wi é mais notória no escuro que na exposição à luz,

resultado que era esperado, uma vez que, como foi referido anteriormente, as resinas alquídicas

tendem a escurecer na ausência de luz.

Nas Figuras 28 e 29, é possível observar os gráficos da evolução do Yi em exposição à luz e

no escuro ao longo do tempo para as tintas experimentais finais produzidas, tintas padrão e



0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 5 10 15 20 25 30 35

Yi e

m e

xpo

siçã

o à

luz

t/dia

C1

C2

P1

P2

45

46

47

48


75

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 5 10 15 20 25 30 35

Yi n

o e

scu

ro

t/dia

C1

C2

P1

P2

45

46

47

48


Pela análise dos gráficos das Figuras 28 e 29, conclui-se que, tal como esperado, o Yi em

exposição à luz e no escuro aumenta ao longo do tempo, sendo o Yi no escuro a atingir valores

mais elevados.

Nas duas condições, as tintas padrão apresentam um valor de Yi mais baixo e constante ao

longo do tempo, sendo as tintas com desempenho mais elevado.


D). É de salientar que as tintas experimentais têm maiores variações de Yi ao longo do tempo

que as tintas da concorrência, isto deve-se ao facto de a sua quantidade de ligante ser superior.

As tintas 46 (Resina A) e 48 (Resina F) apresentam desempenho inferior ao desempenho das


No caso das resinas alquídicas o amarelecimento ao longo do tempo é o grande

inconveniente para o seu uso. No entanto, os valores de Wi e Yi alcançados são aceitáveis e

pode-se afirmar que as tintas experimentais finais alcançadas têm bom desempenho, sendo a

tinta 47 (Resina D) a que apresenta melhor avaliação em relação aos ensaios de Wi e Yi.


76

A avaliação da aplicação prática das tintas é um fator muito importante para a determinação

do seu desempenho, pois permite simular o seu comportamento quando aplicadas numa

situação real. Os resultados obtidos para este ensaio aplicado às quatro tintas experimentais

finais, tintas padrão e da concorrência são apresentados na Tabela 10.

Através da análise da Tabela 10, é possível concluir que, entre as tintas padrão, a que

apresenta melhor desempenho é a P2, uma vez que apresenta avaliação superior à da tinta P1

em todas as características em estudo.

Em relação às tintas da concorrência, a tinta C2 tem melhor desempenho que a tinta C1 à

exceção da aplicabilidade.

A tinta 46 (Resina A) e a tinta 47 (Resina D) são as que apresentam melhor desempenho na

aplicação prática entre as tintas experimentais. Estas têm melhor performance que as tintas da

concorrência.

Tabela 10 - Resultados obtidos da aplicação prática das tintas experimentais com 20 % em teor de ligante, tintas parão e da

concorrência

CARACTERÍSTICA

A AVALIAR

TINTA

45

TINTA

46

TINTA

47

TINTA

48

P1 P2 C1 C2

Resina B Resina A Resina D Resina F - - E -

APLICABILIDADE 4 4,5 4 3 4 4 4 3

ASPETO DE

PELÍCULA

3 4 3 3 4 4 2 4

ESPALHAMENTO 3 3,5 2 2 3 4 2 4

BRANCURA 3,5 3 4 2 3,5 4 1 2

OPACIDADE

HÚMIDA

3 3 3 3 3 3,5 2,5 3

OPACIDADE

SECA

3,5 4 4

3,5 3,5 4 1 4

SALPICOS 2 3 2,5 2 4 4 3 2

escala de avaliação: 1 – mau; 2 – medíocre; 3 – satisfaz; 4 – bom; 5 – muito bom.


77

Após a avaliação da aplicação prática, realizaram-se os ensaios de polimentos laboratoriais e

práticos, cujos resultados são apresentados nas Figuras 30 e 31, respetivamente.

Através da análise dos gráficos das Figuras 30 e 31, é possível concluir que a % de Brilho

ganho é menor nos polimentos práticos. Este fator é importante, uma vez que os polimentos

práticos têm o objetivo de simular uma situação real que pode ser, por exemplo, a limpeza de

uma parede. Nesse caso não é desejável que, após a limpeza, haja zonas com brilhos diferentes

ou que o brilho da parede aumente, alterando a característica de ser mate.

No geral, as tintas experimentais têm melhor desempenho que as tintas da concorrência

para os polimentos secos e inferior para os polimentos húmidos.

No caso dos polimentos laboratoriais, a tinta com melhor desempenho é a tinta 48 (Resina

F). Por outro lado, nos polimentos práticos a tinta com melhor desempenho é a tinta 47 (Resina

D). Como os polimentos práticos têm um peso superior na avaliação do desempenho das tintas

experimentais, conclui-se a tinta 47 (Resina D) é a que tem melhor desempenho neste ensaio.

Figura 30 - Gráfico da % Brilho ganho após os polimentos laboratoriais para as tintas com 20 % em teor de ligante.

0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

45 46 47 48 C2 C1 P1 P2

% B

rilh

o

Tinta

Brilho a 85º PS

Brilho a 85º PH


78

0

25

50

75

100

45 46 47 48 C2 C1 P1 P2

% B

rilh

o

Tinta

Brilho a 85º PS

Brilho a 85º PH

Figura 31 - Gráfico da % Brilho ganho após os polimentos práticos para as tintas com 20 % em teor de ligante.

Após a realização dos testes de polimentos, procedeu-se ao teste de esfrega húmida. Neste

ensaio, avaliou-se a perda de espessura média da película de tinta. Os resultados obtidos no

mesmo são apresentados na Tabela 11.

Através da análise da Tabela 11, conclui-se que, de todas as tintas, tinta P2 é a que

apresenta menor perda de espessura e, por isso, é classificada como classe 1.

Em relação às tintas experimentais, a tinta com menor perda de espessura é a tinta 47

(Resina D). Pelo que se pode afirmar que é a tinta com maior resistência à esfrega húmida. Este

ensaio é importante para definir se uma tinta resiste à lavagem, pois, quando aplicada numa

situação real, numa habitação, por exemplo, é conveniente essa resistência.

É de salientar que as tintas da concorrência têm desempenho inferior às tintas

experimentais e às tintas padrão, o que é um ponto a favor do trabalho desenvolvido neste

projeto.


79

Tabela 11 - Resultados obtidos no teste de esfrega húmida para as tintas com 20 % em teor de ligante

TINTA

RESINA

VALOR MÉDIO DE

PERDA DE

ESPESSURA (µm)

CLASSE*

P1 - 6,34 2

P2 - 1,56 1

C1 E 13,25 2

C2 - 10,09 2

45 B 2,54 1

46 A 3,76 1

47 D 2,42 1

48 F 5,66 2

*Classificação efetuada segundo a Norma NP EN ISO 13300:2004.

Seguidamente, efetuaram-se os testes de resistência às cinzas e Fissuração Mudcracking.

Os resultados obtidos para os diferentes testes são apresentados na Tabela 12.

Tabela 12 - Resultados obtidos no Teste de resistência às cinzas e fissuração Mudcracking

TINTA

RESISTÊNCIA

ÀS CINZAS

MUDCRACKING

∆E

P1 2,7 5

P2 1,5 5

C1 4,3 5

C2 3,8 5

45 3,3 5

46 2,6 5

47 1,6 5

48 1,7 5


80

Como se pode concluir, a partir dos resultados obtidos na Tabela 12, todas as tintas têm

valor 5 no teste de Fissuração Mudcracking, o que significa que não há aparecimento de

deformações da película de tinta quando a formação do filme ocorre a baixas temperaturas e

com espessura elevada.

No teste de resistência às cinzas, o resultado mais favorável entre as tintas experimentais foi

obtido para a tinta 47 (Resina D), pois é a que apresenta o valor mais baixo de ∆E e, quanto

mais baixo o valor de ∆E, maior a resistência da tinta às cinzas, ou seja, menor a capacidade de

captação de sujidade da tinta. Então, é possível afirmar que a tinta 47 é a que apresenta maior

resistência às cinzas.

O teste de resistência às nódoas (manchamento) foi realizado em laboratório (L) e na prática

(P). Os resultados obtidos para as tintas experimentais finais são apresentados na Tabela 13.


81

Tabela 13 - Resultados obtidos no teste de resistência às nódoas para as tintas com 20 % em teor de ligante

NÓDOA

P1 P2 C1 C2 TINTA 45

RESINA B

TINTA 46

RESINA A

TINTA 47

RESINA D

TINTA 48

RESINA F

L P L P L P L P L P L P L P L P

CAFÉ 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

VINHO 0 0 0 0 1 0 1 0 2 0 1 1 0 0 0 1

AZEITE 1 1 1 1 2 1 2 1 0 1 1 1 0 1 0 0

MOSTARDA 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

KETCHUP 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

BATOM 2 1 1 1 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 2 1

SUMO DE

LARANJA 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0

GRAXA 2 1 2 1 2 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2

CREME 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0

LAPIS DE

CERA 0 0 0 0 1 1 1 1 2 0 1 0 0 0 2 0

LÁPIS DE

COR 1 0 0 0 2 1 1 1 2 0 1 0 0 0 2 0

LÁPIS DE

CARVÃO 1 1 0 0 2 1 1 1 2 0 1 0 0 0 2 0

CANETA 1 1 1 0 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 0 0

MARCADOR 1 1 1 0 2 2 2 2 2 1 2 1 2 0 0 1

MÉDIA 0,6 0,4 0,4 0,2 1,2 0,9 1,1 0,9 1,2 0,4 0,9 0,5 0,5 0,4 1,0 0,4


82

0: sem alteração da película; 1: alteração moderada; 2: alteração profunda da película.

Analisando a Tabela 13, podemos concluir que atinta P2 é a que tem maior resistência ao

manchamento. As tintas experimentais apresentam melhor desempenho neste teste que as

tintas da concorrência, sendo que a tintas experimentais apresentam maior resistência no

manchamento prático. No geral, as nódoas mais difíceis de limpar são as de café, azeite, graxa,

batom, caneta e marcador. As tintas experimentais mais resistentes às nódoas são a tinta 47

(Resina D) e a tinta 48 (Resina F).

O último ensaio realizado foi a estabilidade acelerada. Como foi referido anteriormente, após

os trinta dias na estufa a 50 °C, as tintas são caracterizadas quanto ao pH, viscosidade Stormer,

viscosidade ICI, massa volúmica, brilho, índice de brancura e de amarelecimento e razão de

contraste (Tabela A.7.).

Na Tabela 14, são apresentados os resultados obtidos de viscosidade Stormer, viscosidade

ICI e brilho a 85° antes e após o ensaio de estabilidade.

Tabela 14 - Resultados obtidos no ensaio de estabilidade para as tintas com teor em 20 % de ligante

TINTA

VISCOSIDADE

STORMER

(UK)

VISCOSIDADE ICI (P) BRILHO 85°

Inicial Final Inicial Final Inicial Final

45 88 92 0,9 0,8 2,8 2,9

46 95 97 1,1 1,1 2,9 3,1

47 96 100 1,6 1,6 4,0 3,7

48 100 104 1,2 1,2 4,3 4,3

Pela análise da Tabela 14, é possível afirmar que não há alterações significativas nas

características das tintas antes e após estabilidade, sendo que todas as tintas mantêm a

designação mate.


83

Após a caracterização inicial, avaliaram-se as tintas experimentais com 20 % em teor de

ligante, as tintas padrão e as da concorrência quanto aos valores de Wi e Yi em exposição à luz e

no escuro. Os resultados obtidos para Wi e Yi para o ensaio de estabilidade acelerada estão

representados nas Tabelas 15 e 16, respetivamente, em comparação com os valores obtidos

após a aplicação das tintas acabadas de produzir.

Tabela 15 - Comparação entre resultados obtidos para Wi na pós-produção e pós estabilidade das tintas com 20 % em teor de

ligante

TINTA

WI EXPOSIÇÃO À LUZ WI NO ESCURO

Inicial Final ∆W Inicial Final ∆W

45 77,35 73,01 4,34 77,21 72,66 4,55

46 77,15 71,60 5,55 76,76 71,31 5,45

47 81,24 79,13 2,11 80,95 78,64 2,31

48 76,02 71,59 4,43 73,04 69,84 3,20

Tabela 16 - Comparação entre resultados obtidos para Yi na pós-produção e pós estabilidade das tintas com 20 % em teor de

ligante

TINTA

YI EXPOSIÇÃO À LUZ YI NO ESCURO

Inicial Final ∆Y Inicial Final ∆Y

45 4,70 6,32 1,62 4,72 6,52 1,80

46 4,71 6,85 2,14 4,89 6,90 2,01

47 3,15 4,03 0,88 3,30 4,10 0,80

48 4,86 6,67 1,81 6,03 7,03 1,00

Analisando a Tabela 15, é possível concluir que há uma diminuição de cerca de 2 a 5

valores de Wi nas duas condições da pós-produção para pós-estabilidade nas tintas

experimentais. No entanto, o desempenho destas é superior ao desempenho das tintas da

concorrência, uma vez que a variação nestas está compreendida entre 6 e 8 valores de Wi nas

duas condições. A tinta experimental com melhor desempenho, isto é, com menor variação de


84

Wi após a estabilidade acelerada, é a tinta 47 (Resina D), apresentando uma variação de apenas

2 valores de Wi nas duas condições de avaliação.

Na Tabela 16, observa-se um aumento de cerca de 1 a 2 valores de Yi nas duas condições

da pós-produção para pós-estabilidade nas tintas experimentais. A tinta experimental com melhor

desempenho após o ensaio de estabilidade acelerada é a tinta 47 (Resina D), pois apresenta um

valor de variação aproximadamente de a 0,8 nas duas condições.

O desempenho das tintas da concorrência é inferior ao desempenho das tintas

experimentais, uma vez que a variação é de cerca 3 valores de Yi nas duas condições.

É ainda possível afirmar que todas as tintas têm estabilidade.

4.4. Análise económica, % RRM e teor em COVs

Um dos objetivos do presente projeto é a produção de uma tinta constituída por matérias-

primas de fontes renováveis com uma boa relação RRM/qualidade/preço e que respeite as

limitações ambientais.

Devido à forte recessão que a economia mundial atravessa e à crise na área da construção

civil, bem como à redução do poder de compra dos consumidores, a indústria das tintas em

Portugal entrou em queda, em 2010. (44) No entanto, esse mau momento neste setor do

mercado parece ultrapassado e, em 2014, o mercado das tintas e vernizes cresceu 3 % face ao

ano anterior. (45)

Uma das formas que as grandes empresas de tintas encontraram para superar as

dificuldades foi apostar em produtos inovadores, novos mercados, satisfazer as exigências dos

consumidores, eliminar as lacunas do mercado e apresentar novas soluções, tendo em conta o

binómio qualidade/preço. (44) (46)

Deste modo, atendendo à inovação que representam os revestimentos produzidos neste

projeto, realizou-se a avaliação económica, considerando como referência o preço da formulação

e da resina da Tinta P1, e calcularam-se as percentagens de teor em MN, RRM e Mbio-based


85

com base nas equações 3, 4 e 5, respetivamente. Na Tabela 17, são apresentados os resultados

obtidos para esta análise.

Tabela 17 - Valores obtidos para a análise económica e % em teor de MN, RRM e Mbio-based para as tintas com 20 % em teor

de ligante

TINTA

RESINA

PREÇO DA

RESINA

(RELATIVO A P1)

PREÇO DA

FORMULAÇÃO

(RELATIVO A P1)

MN

(%)

RRM

(%)

MBIO-

BASED

(%)

COVS*

(g/L)

P1 - 1 1 77,5 30,9 0,00 8,7

P2 - 1,03 1,51 57,7 24,4 0,00 8,1

C1 E 4,95 s.i. 97,0 s.i. s.i. 0,1

C2 - s.i. s.i. 99,0 s.i. s.i. <1

45 B 3,35 2,08 99,1 51,5 10,4 0,9

46 A 3,35 2,08 99,1 51,5 10,4 0,9

47 D 2,36 1,90 98,9 51,8 20,3 0,2

48 F 3,76 2,40 98,6 51,5 s.i. 0,7

*Valor limite para a categoria A/a – Tinta mate para paredes e tetos interiores - 30 g/L, segundo a Diretiva 2004/42/CE

Através da análise da informação apresentada na Tabela 17, conclui-se que o preço das

resinas com base em matérias-primas renováveis é muito superior ao preço das resinas

convencionais. Pelo que é de esperar que o preço da formulação das tintas experimentais seja

superior ao das tintas padrão, mesmo que estas apresentem um desempenho superior.

No início do presente projeto, definiram-se limites para o preço das tintas experimentais,

devendo situar-se entre o preço de P1 e P2. No entanto, devido ao elevado custo das resinas

provenientes de fontes renováveis, os limites para o custo da formulação tiveram de aumentar.

Assim, relativamente aos resultados obtidos, a formulação mais barata é a da tinta 47 (Resina

D), pois é a que apresenta o valor relativo a P1 mais baixo, 1,90.

A % de teor em MN é a mais elevada porque contabiliza quase todos os constituintes das

tintas, uma vez que as matérias-primas são quase todas provenientes de fontes renováveis.


86

A % de teor em RRM é mais baixa que a % MN, porque contabiliza apenas as matérias-

primas provenientes de fontes renováveis, tal como a água. A percentagem mais elevada é a

correspondente à tinta 47 (Resina D) com um valor de 51,8 %.

A % de teor em Mbio-based é a mais baixa, porque apenas contabiliza as matérias-primas

provenientes de fontes bio-based ou a percentagem bio-based das matérias-primas. Este fator

acarreta um problema na sua determinação porque nem todos os fornecedores de matérias-

primas estão familiarizados com a legislação atual, nomeadamente a Norma ASTM D6866-12,

que determina o método de determinação do teor bio-based de um material. A tinta com maior

percentagem de Mbio-based é a tinta 47 (Resina D) com um valor de 20,3 %.

O teor de COVs é respeitado em todas as formulações, sendo inferior a 30 g/L como é

exigido na Diretiva 2004/42/CE para a categoria A/a.

Deste modo é possível concluir que, nesta análise, a tinta com o preço mais favorável

corresponde à tinta com maior % em teor de RRM e Mbio-based, ou seja, a tinta 47 (Resina D).

Em suma, a tinta experimental que apresenta as melhores propriedades físicas, químicas,

características de resistência e aplicabilidade, preço e maior teor em RRM é a tinta 47. Então

relativamente aos produtos experimentais, a tinta 47, formulada com a resina D, apresenta uma

melhor relação para a relação RRM/qualidade/preço.

Capítulo 5 – Conclusão


89

Finalizada a fase de apresentação e discussão dos resultados experimentais obtidos, conclui-

se que o principal objetivo do presente projeto foi alcançado, isto é, produziu-se uma tinta

constituída por matérias-primas renováveis com uma boa relação RRM/qualidade/preço.

No desenvolvimento do projeto, foram produzidas quarente e oito tintas, que foram

comparadas com duas tintas padrão (P1 e P2) e duas tintas da concorrência internacional (C1 e

C2).

Perante os resultados obtidos, é possível afirmar que as tintas padrão são as que

apresentam desempenho mais elevado, ou seja, têm valores de Wi mais elevados e valores de Yi

muito baixos, sendo que a tinta P2 é a tinta com melhor qualidade. No entanto, estas tintas

apenas têm na sua constituição água como RRM.

As tintas experimentais, de um modo geral, apresentaram uma performance superior às

tintas da concorrência internacional. Relativamente às tintas experimentais, aquela que

evidenciou melhores resultados foi a tinta 47 (Resina D).

Nos testes de resistência às nódoas, resistência aos polimentos, resistência à esfrega

húmida, resistência às cinzas e Fissuração Mudcracking, a tinta experimental que apresentou

melhor desempenho foi a tinta 47 (Resina D). É de salientar que nestes ensaios o desempenho

das tintas experimentais é superior ao desempenho das tintas da concorrência atualmente

comercializadas.

Todas as tintas experimentais têm estabilidade. Na análise de todos os resultados obtidos,

foi possível excluir três resinas, escolhendo uma para o produto final:

Tinta 45 e 46 – Resina B e A, respetivamente – apesar de apresentarem uma

aplicação prática satisfatória, têm um desempenho inferior ao da tinta 47,

relativamente ao Wi e Yi e restantes testes de resistência mecânica;

Tinta 48 – Resina F – apresenta a brancura e espalhamento medíocres, bem como

desempenho inferior ao da tinta 47 em todos os testes de resistência.

Então, é possível afirmar que em termos de desempenho, qualidade e eficiência a tinta

experimental escolhida é a tinta 47, que é formulada com a resina D.

Por último realizou-se uma análise económica, ao teor em % MN % RRM e % Mbio-based e ao

teor de COVs. Perante os resultados obtidos, é possível afirmar que os produtos formulados com


90

RRMs têm um custo de produção superior ao dos produtos convencionais. Pode-se ainda

concluir que a tinta com custo de formulação mais baixo e maior % RRM e % Mbio-based é a

tinta 47 (Resina D). Quanto à análise do teor de COVs, todas as tintas estão dentro do limite

estabelecido pela Diretiva 2004/42/CE, o teor de COVs deve ser inferior a 30 g/L para a

categoria A/a.

Em suma, a tinta experimental que apresenta as melhores propriedades físicas, químicas,

características de resistência e aplicabilidade, preço e maior teor em RRM é a tinta 47, sendo

considerado o produto experimental final do presente projeto.

As principais limitações encontradas no desenrolar do projeto foram: o atraso na receção

das matérias-primas, bem como a informação referente às mesmas; a falta de legislação

universal que facilite a uniformização dos conceitos de MN, RRM e Mbio-based; e a escassez do

tempo para a realização de todos os testes de caracterização das tintas.

Em termos académicos, a realização deste projeto contribuiu imenso não só para aplicar,

numa vertente prática, conhecimentos teóricos, como também adquirir e aprofundar novos

conhecimentos científicos em áreas muito distintas daquelas que havia estudado até ao

momento. Para além disto, a nível pessoal, contribuiu para o amadurecimento, reforço de

autonomia, responsabilidade, experiência e capacidade de superar obstáculos inesperados,

devido ao contacto com pessoas, ambientes e realidades distintas, como foi o caso do ambiente

empresarial/industrial.

Como sequência do trabalho realizado, recomenda-se: o melhoramento da tinta ótima

alcançada neste projeto quanto à resistência às nódoas; o estudo de antiespumas alternativos,

de forma a reduzir ou eliminar a mínima incorporação de ar que ocorre na produção da tinta;

encontrar alternativas renováveis que permitam aumentar a percentagem de teor em RRM e

Mbio-based da tinta produzida e reduzir o custo do produto.


91

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52. Solventes verdes. Oxiteno. [Online] [Citação: 10 de Fevereiro de 2015.]

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53. Salasar, C. J. Estudo sobre emissão de compostos orgânicos voláteis (COVs) em tintas

imobiliárias a base de solvente e água. Londrina, Brasil : Universidade Estátual de Londrina -

Departamento de Química, 2006.

54. Material didático, elaborado por transposição didática, do artigo: Hidrocarbonetos

policíclicos aromáticos da pirólise da madeira na produção de carvão em fornalhas – do

saber científico ao sábio, de autoria da Profa. Dra. Nilva Ré Poppi – UFMS. kimica. [Online]

[Citação: 10 de Fevereiro de 2015.] http://www.kimica.pro.br/3-mate8.jpg.

55. Diluente. Wikipedia. [Online] 28 de Março de 2013. [Citação: 3 de Março de 2015.]

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56. Alua, P. Optimização da Opacidade de Tintas Aquosas. Lisboa, Portugal : Dissertação de

Mestrado em Engenharia Química no Instituto Superior Técnico - Unversidade de Lisboa,

2012.


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57. Resiquímica. Tintas Plásticas para Construção Civil. 2001.

58. Fazenda, J. M. R. Tintas & Vernizes Ciência e Tecnologia. São Paulo : Edgard Blucher,

2005.


97

Anexos

Anexo A – Caracterização das tintas

Utiliza-se a formulação base definida na secção 4.1. do Capítulo 4 para produzir as tintas

experimentais com os diferentes teores em % de ligante e, 24 h após a sua produção, as tintas

são caracterizadas quanto pH, viscosidade Stormer; viscosidade ICI, massa volúmica, brilho e

razão de contraste. Nas Tabelas A.1., A.2., A.3., A.5. e A.6. encontram-se os resultados da

caracterização das tintas e na Tabela A.4. são apesentados os resultados da aplicação prática

das tintas experimentais com 18 % em teor de ligante. Na Tabela A.7. encontram-se os valores

da caracterização pós estabilidade das tintas experimentais com 20 % em teor de ligante, tintas

padrão e tintas da concorrência.

Tabela A. 1. – Resultados da caracterização das tintas experimentais com 10 % em teor de ligante

TINTA

PH

µSTORMER (UK)

µICI (P)

Ρ

(g/cm3)

BRILHO 85°

(UNIDADES DE

BRILHO)

% RC

16 8 88 1,1 1,469 4,4 98,6

17 8 88 0,8 1,467 4,2 97,4

26 8 91 1,2 1,466 5,2 97,2

27 8 89 1,2 1,4444 4,8 98,0

28 8 91 1,2 1,466 5,2 97,2

30 8 89 1,2 1,444 4,8 98,0


98

Tabela A. 2. – Resultados da caracterização das tintas experimentais com 15 % em teor de ligante

TINTA

PH

µSTORMER

(UK)

µICI (P)

Ρ (g/cm3)

BRILHO 85°

(UNIDADES DE

BRILHO)

% RC

33 8 89 1,0 1,463 3,5 97,4

34 8 79 0,8 1,478 3,2 96,5

35 8 120 2,3 1,464 9,5 93,1

36 8 94 1,3 1,480 5,5 97,2

37 8 92 0,9 1,474 48 96,4

38 8 90 1,4 1,475 4,4 97,0

Tabela A. 3. - Resultados da caracterização das tintas experimentais com 18 % em teor de ligante

TINTA

PH

µSTORMER

(UK)

µICI (P)

Ρ (g/cm3)

BRILHO 85°

(UNIDADES DE

BRILHO)

% RC

39 8 88 1,0 1,466 3,1 96,5

40 8 83 0,8 1,470 3,0 96,6

41 8 106 2,2 1,407 10,1 88,4

42 8 77 13 1,433 3,6 95,8

43 8 86 1,0 1,437 61 95,3

44 8 89 1,4 1,444 4,8 96,5


99

Tabela A. 4. – Resultados obtidos da aplicação prática das tintas com 18 % em teor de ligante

CARACTERÍSTICA

A AVALIAR

TINTA

39

TINTA

40

TINTA

41

TINTA

42

TINTA

43

TINTA

44

Resina A Resina B Resina C Resina D Resina E Resina F

APLICABILIDADE 4 4 2 4+ 4 3

ASPETO DE

PELÍCULA

4 4 2 4 3 3

ESPALHAMENTO 4 3,5 1 4 2 2,5

BRANCURA 4 4 3 4 4 3

OPACIDADE

HÚMIDA

3 3 2 3 2,5 2,5

OPACIDADE

SECA

3,5 3 2 4 4,5 4,5

SALPICOS 2 2 2 3 2- 2-

escala de avaliação: 1 – mau; 2 – medíocre; 3 – satisfaz; 4 – bom; 5 – muito bom.

Tabela A. 5 - Resultados da caracterização das tintas experimentais com 20 % em teor de ligante

TINTA

PH

µSTORMER

(UK)

µICI (P)

Ρ (g/cm3)

BRILHO 85°

(UNIDADES DE

BRILHO)

% RC

45 8 88 0,9 1,472 2,8 94,7

46 8 95 1,1 1,465 2,9 95,5

47 8 92 1,6 1446 4,0 94,7

48 8 100 1,2 1,445 4,3 95,4


100

Tabela A. 6. – Resultados da caracterização das tintas padrão e da concorrência

TINTA

PH

µSTORMER

(UK)

µICI (P)

Ρ (g/cm3)

BRILHO 85°

(UNIDADES DE

BRILHO)

% RC

P1 8 113 1,2 1,350 3,5 93,6

P2 8 118 1,6 1,379 2,2 95,7

C1 8 100 1,4 1,371 3,6 95,7

C2 9 120 2,0 1,587 6,7 94,6

Tabela A. 7. – Resultados da caracterização das tintas experimentais com 20 % em teor de ligante, tintas

padrão e da concorrência após estabilidade

TINTA

PH

µSTORMER

(UK)

µICI (P)

Ρ (g/cm3)

BRILHO 85°

(UNIDADES DE

BRILHO)

% RC

P1 8 122 1,3 1,600 3,6 94,4

P2 8 134 2,7 1,390 2,2 94,6

C1 8 106 1,4 1,393 3,0 94,2

C2 8 125 2,1 1,585 6,3 94,4

45 8 92 0,8 1,457 2,9 95,2

46 8 97 1,1 1,453 3,1 95,3

47 8 100 1,6 1,447 3,7 95,8

48 8 104 1,2 1,454 4,3 95,7