Materiais Industriais II - Tintas e Verniz

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Tópico de Tintas e Verniz, da materia Materiais Industriais II, do curso de Desenho Industrial da FATEA, 2001.

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Materiais Industriais II - Tintas e Verniz

  1. 1. TINTAS E VERNIZES IntroduçãoUma das maneiras de se combater a deterioração de materiais é proteger suassuperfícies, através da deposição de uma película resistente, que impeça a açãodos agentes destruidores, podendo ser obtida pela aplicação de tintas, vernizes,lacas ou esmaltes. Então, compreende-se por tintas e vernizes todo material derevestimento, de consistência líquida ou pastosa, apto a cobrir, proteger e colorir asuperfície de um material. Conforme sua aplicação podem ser com brilho, opacos,transparentes ou não, coloridos, incolores, bem como possuir resistência à algumtipo de agente. Assim, as funções principais são a de proteger e a de embelezar,podendo também, de atuar como elemento de sinalização, identificação epropaganda. A composição é influenciada pelas funções, ou seja pelo emprego datinta, pois, enquanto que em uma torre de transmissão de energia necessita-se deproteção, na parede de uma sala, perfeitamente impermeabilizada, tem-se comointeresse a beleza. Funções das Tintas e VernizesSem dúvida, os prejuízos por deterioração são amplamente compensados comum tratamento prévio de pintura e, portanto, a preservação de superfícies contra aação das intempéries é um fator a ser considerado.Tem-se também, que levar em consideração a possibilidade de criar reaçõessubjetivas pré-determinadas nas pessoas através da pintura, visto que coresdiferentes processam reações diferentes nas pessoas. Assim, o vermelho, olaranja e o amarelo são cores quentes, excitantes, vibrantes, enquanto que overde e o azul claro são cores frias, dado a sensação de tranqüilidade emonotonia e o azul escuro e o cinza quietude e suavidade. Além disso, as corestêm peso e dimensão, as escuras dão maior sensação de peso e as claras maiordimensão às superfícies. Processamento da PinturaÉ grande o número e a variedade de objetos que podem ser pintados, umaclassificação simples de superfícies pode ser:a)madeirab)alvenariac)concretod)metais ferrosose)metais não ferrososf)plásticosg)cerâmicasO processamento de uma pintura realiza-se através das etapas:1)preparação da superfícies
  2. 2. 2)aplicação eventual de fundos, massa e condicionador3)aplicação da tinta de acabamentoA aplicação de fundos, massas e condicionador pode não estar presente algumasvezes. Nas aplicações sobre madeira, em exteriores, não se deve aplicar fundo.Aplica-se a primeira demão de tinta afinada, a fim de que penetre o melhorpossível na madeira, dando boa aderência. A segunda demão aplica-se semafinar obtendo-se um filme de tinta de uma única e mesma espécie, com apossibilidade de dilatar e contrair igualmente ao longo do filme. Preparação de SuperfíciesCada superfícies exige um preparo especial, adequado, que depende do estadoem que se encontra e do material de que é constituída. A principal causa da curtaduração da película de tinta é a má qualidade da primeira demão de fundo ou anegligência no preparo de uma boa base para a tinta. A preparação dassuperfícies tem por objetivo, então, deixá-las nas melhores condições possíveispara receber a tinta. A superfícies deve ser limpa, seca, lisa e geralmente plana.Quanto à limpeza, estar isenta de graxas, óleos, ceras, resinas, sais solúveis,ferrugem e poeiras. A superfície deve estar absolutamente seca e lisa, aporosidade, quanto muito exagerada, deve ser corrigida. Ondulações devem serreparadas.No caso de paredes com reboco devem ser limpas secas e isentas desubstâncias que possam apresentar incompatibilidade físico-química com oscomponentes da tinta. Aplicam-se a seguir as seguintes demãos, após reboco finoe desempeno feltrado:a)selador - líquido que visa reduzir e uniformizar a absorção inútil e excessiva;b)emassado - para fechar-se rachaduras e buracos menores que ficaram nasuperfícies e que só aparecem após a primeira demão de selador;c)aparelhamento - aparelhar a base é mudar as condições da superfícies,alisando-a ou dando-lhe uma textura especial.As superfícies de madeira devem ser preparadas pelo emprego de lixas, cada vezmais finas, até obter-se superfícies planas e lisas, observando-se que, asmadeiras naturais contém grande número de substâncias, inclusive materiaisfenólicos, alguns dos quais podem interferir na secagem das tintas.Nos metais, após a limpeza da peça ou de um tratamento fosfatizante oupassivante, deve-se aplicar as seguintes demãos:a)fundo antióxido de ancoragem(zarcão, cromato de zinco)b)seladorc)emassadod)fundo mateA preparação se faz principalmente atendendo ao desengraxe e a eliminação deferrugem, sendo os seguintes os métodos utilizados para limpeza:
  3. 3. 1)métodos mecânicos: abrasão manual ou mecânica, chama, jato de areia.2)métodos químicos: limpeza por solventes, alcalina, por emulsão, decapagem,fosfatização apassivadora.Na abrasão basicamente emprega-se lixas, rebolos e escova de aço de maneiramanual ou através de algum dispositivo mecânico. É um processo que nãoremove os materiais líquidos ou pastosos, como óleos e graxas, assim bem comoos agentes de ferrugem, o que causará a decomposição da tinta e adesãoinadequada da tinta.A chama produzida pela queima de oxiacetileno é passada sobre a ferrugemfazendo com que esta salte, crepitando, devido a diferença de coeficientes dedilatação. Materiais orgânicos são eliminados pela queima e durabilidade dapelícula de tinta é determinada pela remoção dos agentes causadores daferrugem.O jato de areia é ótimo na remoção de ferrugem grossa e limpeza de ferrofundido. Deixa a superfícies irregular, devido ao impacto da sílica, proporcionandoancoragem adequada à adesão da tinta. No entanto, pode ativar o início doprocesso de ferrugem e dificulta a obtenção de uma superfícies de acabamentolisa.Antigamente eram usados como solventes a gasolina e querosene pois dissolvembem as graxas, apesar de apresentarem o perigo de inflamar, o que levou aserem substituídos por solventes clorados não inflamáveis (tricloroetileno epercloroetileno). Estes produtos são tóxicos e de alto custo fazendo com quesejam utilizados em equipamentos próprios para pintura, na remoção de óleos egraxas de peças pequenas.Normalmente é utilizada a soda cáustica, com ou sem detergentes, sob a formade jato ou banho em tanques, com aquecimento ou não. Sendo um processo debaixo custo, é usado na remoção de óleos, graxas e sujidades em sistemasindustriais para a preparação de superfícies. É necessário lavar as superfíciesmetálicas para a remoção do material alcalino que fica aderido, lavagem em águaquente seguida de lavagem em água fria.São empregadas emulsões de misturas de derivados de petróleo ou clorados eagentes emulsionantes sintéticos, em banhos ou jato, em temperaturas da ordemde 100°C, fazendo com que óleos e graxas sejam emulsionados.A decapagem é um processo que usa a ação de um ácido mineral diluído,principalmente o ácido sulfúrico, sobre a ferrugem. Podem ser usados os ácidosclorídrico e nítrico, que no entanto, são mais caros e desprendem vapores tóxicose corrosivos. Os sulfatos, cloretos e nitratos de ferro, sais solúveis na água,resultantes da ação dos ácidos sobre a ferrugem, têm de ser efetivamenteremovidos, por lavagem posterior. caso contrário, podem ser solubilizados pelaumidade do ar causando falta de adesão da tinta.
  4. 4. O ácido fosfórico, através do processo de pickling fosfórico, também éempregado, apesar de mais caro, no entanto forma com ferro sais insolúveis, enão desprende vapores tóxicos e corrosivos.Na fosfatização as superfícies isentas de óleos, graxas e agentes de ferrugem sãobanhadas em solução de fosfato de zinco, fosfato de manganês ou de ferro, quese depositam nas superfícies do metal. Em seguida dá-se um banho apassivantede ácido crômico para reduzir a atividade química da superfícies, antes daaplicação da tinta. Dá excelente durabilidade a camada de tinta. Fundos, Massas e CondicionadorOs fundos são normalmente aplicados com o intuito de melhorar a adesão da tintade acabamento, isolar a superfície da tinta e inibir o desenvolvimento da ferrugem.O isolamento visa o aumento do rendimento, principalmente na aplicação de tintasobre superfícies porosas e absorventes, como chapas de fibras prensadas eparedes de alvenaria.Para inibir o aparecimento de ferrugem são empregados pigmentos anticorrosivos,zarcão (óxido vermelho de zinco), cromatos de zinco e condicionador ‘washprimer’.O condicionador reage quimicamente com a superfícies, ao contrário das demaistintas, que apenas se depositam mecanicamente, possibilitando a aplicação sobrezinco, estanho, alumínio e cobre, impedindo o desenvolvimento de óxido do metalque impede a aderência da tinta.As massas têm como finalidade corrigir pequenos defeitos, sendo aplicadas emcamadas finas. TintasAs tintas são constituídas de pigmentos, veículos, solventes e aditivos. Ospigmentos, partículas opacas, sólidas e insolúveis, estão em suspensão noveículos na forma de pó. Podem ser divididos em dois grandes grupos: ativos einertes. Os pigmentos ativos conferem cor e poder de cobertura à tinta, enquantoos inertes, cargas, proporcionam lixabilidade, dureza, consistência e outrascaracterísticas. Uma tinta pode ter vários pigmentos. O veículo é constituído porresinas, sendo responsável pela formação da película protetora na qual seconverte a tinta após a secagem, aglutinando as partículas. Os solventes sãoempregados pelo fabricante nas diversas fases da fabricação da tinta de modo afacilitar o empastamento dos pigmentos, para regular a viscosidade da pasta demoagem, para facilitar a fluidez dos veículos e das tintas prontas na fase deenlatamento. O usuário emprega o solvente para adequar a tinta às condições depintura, visando a facilidade de aplicação, alastramento, etc.. Entre os solventesmais comuns estão a água, aguarrás, álcoois, cetonas, xilol e outros. Aditivos sãocompostos que entram em pequena quantidade na formulação da tinta.Geralmente são produtos químicos sofisticados, com alto grau de eficiência,capazes de modificar significativamente as propriedades da tinta. Os aditivos mais
  5. 5. comuns são os secantes, molhantes, antiespumantes, antisedimentantes,plastificantes, dispersantes, engrossantes, bactericidas, fungicidas,luminescentes, anticombustão, etc..Pigmentos é todo elemento opaco, estrutura amorfa, de coloração própria,componente essencial das tintas, as quais diferem dos vernizes pela opacidadecausada pelo pigmento. Os pigmentos podem ser de origem natural ou sintética,orgânicos ou inorgânicos e além da cor e aparência, dão corpo à tinta e reforçamsua ação protetora especialmente aos raios ultravioleta. as principaispropriedades são poder de cobertura, endurecimento, estabilidade e capacidadede proteger os aglomerantes orgânicos do veículo, dos raios nocivos do sol,devendo apresentar compatibilidade com os óleos secantes e solventes.Veículos são a parte líquida das tintas, parte volátil e não volátil. A volátil oudissolvente facilita a aplicação da tinta e, por evaporação, facilita a secagem. Anão volátil é o ligante ou aglomerante formador da plícuka, que entra si aspartículas do pigmneto, responsável pela aderência pelas qualidades protetoras ede duração da tinta. São em geral óleos ou resinas secantes, ou mistura dos doise do solvente.Veículos não voláteis - A secagem da tinta não significa apenas a evaporação daparte volátil, mas também a pega e o endurecimento dos óleos secantes,decorrente da oxudaçào do óleo ou da sua oxidação, ou então a combinaçãodestes efeitos.Os formadores de filmes podem ser divididos em 3 grupos: com oxidação epolimerização, somente polimerização ou sem transformação química.a)com oxidação e polimerizaçãoa1)óleos secativos: linhaça, tungue(China), mamona elasticidade e durabilidadea2)resinas alquídicas; médias e longas, em óleo aumentam a durabilidade das tintas a óleo, do brilhob)com polimerizaçãob1)resinas fenólicas (melhoram a adesão quando juntas à outras resinas e dão resistência a ácidos fracosb2)resinas epóxie: (grande resistência a ácidos e bases fracas e médias)b3)resinas vinílicas: (filmes incolores e mias permeáveis)b4)silicosas: )repelentes a água e resistentes a temperaturas elevadas)c)sem transformação química:c1)resinas derivadas da celulose: (boa dureza e durabilidade)c2)resinas de estireno, butadieno (borracha sintética): resistência excepcional aálcalis baixa permeabilidade)c3)resinas vinílicas polimerizadas:(usadas em dispersão aquosa nas tintas à based’água)
  6. 6. c4)resinas acrílicas: (preço elevado, excelentes qualidades, boa adesão,incolores)Diluentes e solventes voláteis: ambos têm como finalidade permitir a secagem doverniz ou tinta. O diluente é líquido leve, volátil à temperatura ambiente, menosvolátil que os solventes, com a função de aumentar a fluidez para facilitaraplicação do verniz ou tinta em camadas finas. Os solventes, além da secagem,têm qualidades aditivas de modo a facilitar a disposição dos componentes fixos doverniz e garantir o homogeneidade do conjunto. Não pode ter volatilidade altaporque é preciso que o produto seja fluido durante aplicação, e varia segundo anatureza oleosa do produto. Para tintas à óleo usa-se a terebentina e a aguarrás. Classificação das TintasPor exemplo pode-se ter a classificação abaixo:a)tinta fosca de base alquídica para interiores;b)tinta à óleo para acabamentos brilhantes;c)tinta à óleo foscad)esmalte sintético para ferro;e)tinta guache para cartazes;f)tinta mineral para cerâmica;g)tinta para pintura artística;h)tintas vinílicasi)tintas fenólicas;j)lacas para automóveis e aviões;l)tintas para navios;m)tintas e emulsionáveis em água para exteriores e interiores.Tinta à óleo - Composição: veículos, solventes, secantes, pigmentos,reforçadores, e carga. Os veículos são óleos secativos; quando expostos ao arcom camadas finas, formam uma película sólida, relativamente, flexível eresistente, aderente à superfície, aglutinante do pigmento. Os principais óleosnaturais, são secativos ou transformáveis em secativos, empregados nafabricação de tintas são: óleo de linhaça, de tungue, de soja, de mamona deoiticica. a função essencial dos solventes é baixar a viscosidade do veículo demodo a facilitar aplicação da tinta, pois é conveniente estocar as tintas na formade mistura de alta viscosidade e diluí-las no momento da aplicação, pois assim,evita-se a sedimentação de pigmentos em camada endurecida. Deve-se dissolveros vários óleos e resinas empregados, a alta ou baixa viscosidade das soluçõesobtidas comparadas com outros solventes e também quanto de não solvente podeser tolerado sem haver precipitações ou outros efeitos indesejáveis. Tambémdeve possuir volatilidade, ou seja, possuir uma velocidade de evaporação. Osolvente mais antigo usado em tintas à óleo é a aguarrás. Os secantes são oscatalisadores da absoçào química de oxigênio e se excessivo ocasionam películasduras e quebradiças. Os pigmentos consistem de pequenas partículas cristalinasque devem ser insolúveis nos demais componentes da tinta e têm por finalidadesdar cor e opacidade à película. São na maioria substancias inorgânicas, óxidos ,
  7. 7. zarcão, negro de fumo. As propriedades que os pigmentos conferem às tintas são:cor, poder de cobertura, absorção de óleo e características de escoamento. A coré caracterizada pela absorção e reflexão relativas das radiações luminosas, porexemplo, um pigmento azul reflete a parte azul do espelho absorvendo o verdeamarela e vermelha.Tintas plásticas emulsionáveis - Basicamente são aquelas em que uma resina nãosolúvel em água ou uma solução de tais resinas em solventes é convertida emuma emulsão, na qual a água é a fase de dispersão, um sistema de dois líquidosimicísveis onde com um deles está disperso no outro na forma de pequenasgotas. Os agentes emulsionantes são sabões, gelatina, albumina, goma arábicaque tendem a formar películas protetoras em torno das pequenas gotas. Oscomponentes são: látex de acetato de polivinila, plastificante, pigmento, carga,emulsionante, sequestrante, solvente coalescedor, fungicida, água.Tintas para caiação - O componente principal extinta Ca(OH)2 cujas propriedadesvariam conforme o seu modo de obtenção. No processo correto a água molha acal. Espera-se o recrudescimento do processo exotérmico denotado pelaformação de vapor d’água sobre alguns pedaços da cal. Pequenas quantidadesd’água são espargidas sobre os blocos fumegantes com a finalidade de diminuir atemperatura e proporcionar mais água para a reação. Quando a massa está todaativa adiciona-se mais água, agitando-se a mistura, afim de que os pedaçosreativos fiquem sempre úmidos. O calor gerado faz a água entra em ebulição naspartes quentes, indicando a necessidade de uma agitação constante. Noscanteiros de obra, aproximadamente meia hora depois do início do processoexotérmico, a fase reação intensa e violenta abranda-se e na caixa de extinçãofica uma massa lamosa branca (leite espesso) mais ou menos fluida, conforme aquantidade de água empregada. Se a água adicionada no início for muita a calficará inundada e se hidratará lentamente em água fria, resultando numadispersão pouco plástica. Ao contrário, se pouca água for adicionada, ou sedescuidar da agitação, formar-se-ão nos blocos de CaO manchas reativas deCa(OH)2 seco em temperaturas altas, ocasionando diminuição da plasticidade dapasta final. Nestes casos a cal extinta terá baixas qualidades aglutinantes e assim,a tinta preparada com essa cal não apresentará boa aderência e não dará umbranco luminosos de bom poder de cobertura. O leite de cal, a dispersão aquosade Ca(OH)2 pode ser usada diretamente como tinta de caiação, obetendo-se umacabamento branco luminoso. As tintas coloridas são obtidas com a adição depigmentos ou corantes resistentes ou estáveis à cal. Pode-se aumentar aaderência e durabilidade da película com a adição de cola de caseína, cola decarpinteiro, etc.. As caiações exigem duas demãos, a primeira sendo dada commais ou menos a metade da quantidade de cal extinta da demão final, sem adiçãode fixadores. Tintas EspeciaisResistentes ao Calor - As temperaturas elevadas causam a destruição das tintascomuns. As tintas e esmaltes resistentes ao calor são formuladas com veículos à
  8. 8. base de siliconas, pós metálicos e pigmentos estáveis ao calor. Normalmente sãoempregadas em fornos, chaminés, colunas de destilação, câmaras de combustão,etc..Retardadoras de combustão - Materiais combustíveis podem torna-se menosinflamáveis pela impregnação com compostos adequados ou pela aplicação detintas retardadoras de combustão. A tinta até se altera com a temperatura, sendoque a efetividade depende da decomposição dos componentes da tinta pelo calor.Os componentes durante o aquecimento produzem amônia NH3, água, dióxido decarbono CO2, que são agentes de extinção, evitam o acesso do O2 a superfície.Há, também, elementos que se fundem formando uma camada vítrea, assimcomo veículos resistentes ao fogo e não combustíveis juntamente complastificantes estáveis ao calor.Indicadoras de Temperatura - São empregados materiais que apresentammudança de cor em temperaturas definidas, podendo ser usados para indicarpontos quentes, eficiência de isolamento. Os compostos utilizados são os saiasduplos e amino-sais de ferro, cobalto, manganês, níquel, cobre, cromo,molibdênio e urânio.Anticondensação - Diminuem a tendência apresentada por algumas superfícies,principalmente em navios, ao se molharem. A camada aplicada consiste em umapasta fibrosa, que pode ser também retardadora de combustão, a qual absorvegrandes quantidades de umidade antes de se apresentar molhada.Inibidoras de Organismos - Tintas especialmente utllizadas na construção navalpois previnem o ataque aos navios e ancoradouros pelas larvas marinhas, fungos,algas, mariscos e outros organismos. Os pigmentos e veículos contêmsubstâncias tóxicas, sendo um dos melhores aditivos o pentaclorofenól, que nãosó previne a putrefação provocada pelo desenvolvimento de bactéria e fungos,mas é também efetivo contra carunchos e insetos xilófagos (que vivem damadeira). Um tratamento preliminar da superfície com uma solução a 0.03% decloreto de mercúrio (sublimado corrosivo) extermina da superfície os fungos etodos esporos aderentes, a superfície seca é então pintada com a tinta fungicida.Luminescentes - São as tintas fluorescentes, que absorvem a radiação ultravioletae emitem luz no espectro visível apenas quando irradiadas, e as fosforescentes,que continuam a brilhar por algumas horas depois que a radiação cessou. Podemse misturar materiais radioativos com pigmentos (mostradores de instrumentos,relógios, etc.) para agirem como fontes de irradiação contínua. Vernizes, Lacas e EsmaltesOs vernizes são soluções de gomas ou resinas, naturais ou sintéticas em umveículo (óleo secativo, solvente volátil), soluções estas que são convertidas emuma película útil, transparente ou translúcida, após a aplicação em camadas finas.São encontrados dois tipos de vernizes: à base de óleo e à base de solventes. Os
  9. 9. primeiros contêm uma resina e óleo secativo como elementos básicos paraformação de película, sendo transformados em película útil por reações químicascom O2 do ar, por exemplo. Os segundos são convertidos em película útilprincipalmente pela evaporação do solvente.As propriedades dependerão da natureza da resina e do óleo no qual ela sedissolve. Um verniz contendo uma alta proporção de óleo em relação à resinaapresenta maior flexibilidade do que o que possui porcentagem menor de óleo (oscomponentes do veículo podem funcionar como plastificante), aliás o grandeavanço apresentado na fabricação de vernizes lacas e esmaltes é decorrente doadvento do baquelite (polímero fenolformaldeído) e de outras resinas sintéticas.Sendo assim a enorme variedade de resinas existentes atualmente e asmodificações que se podem introduzir com os diversos tipos de óleos, os vernizese as lacas podem ser preparados para atender as mais diversas condições. Deve-se sempre empregar o tipo de verniz ou laca adequado para cada caso especial,um verniz que possua alta resistência à água pode ser muito quebradiço para usoem assoalhos, ou um verniz para interiores pode ser inadequado para exteriores.As lacas são compostas de um veículo volátil, uma resina sintética, umplastificante, cargas e corantes (ocasionalmente). Os solventes são ésteres, óleode banana, acetato de amila, cetonas e álcoois. As cargas são líquidos de baixocusto, geralmente não solventes das resinas, e têm por finalidade diminuir aviscosidade, álcoois e hidrocarbonetos. Os plastificantes são para se obterpelículas flexíveis, agindo como lubrificantes internos das macromoléculas dopolímero ou resina, óleo de mamona, poliésteres, etc..A laca trouxe grande desenvolvimento à indústria automobilística pois proporcionauma coberturas resistente, brilhante, fácil aplicada e de secagem relativamenterápida.As películas de algumas lacas, vernizes e esmaltes podem sofre curas térmica,resina termofixas, formando inúmeras ligações cruzadas dando origem a umapelícula rígido e estável (protegendo o interior de carros tanques-esmalte à basede epóxie). As de automóvel são a base de metacrilato de metila pois dão altobrilho, praticamente não extinguível.Os esmaltes são obtidos adicionando-se pigmentos aos vernizes ou lacas,resultando uma tinta capaz de formar um filme excepcionalmente liso.

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