Curso Técnico em Química
Componente Curricular: Processos Industriais
Primeira Edição - 2007
Tintas
MÓDULO II
NOME DO ALUNO : ..........................................................................
TURMA: .................... NÚMERO: ...................
Produção e digitação: Profº. Marcelo Antunes Gauto.
Proibida reprodução total ou parcial desta obra sem autorização prévia do autor.
Gravataí, Março de 2007.
Processos Industriais - Tintas
1. NOÇÕES DE FABRICAÇÃO DE TINTAS INDUSTRIAIS
As fábricas de tintas recebem, normalmente, as matérias-primas (veículos,
solventes, pigmentos) em condições de efetuar as misturas, de acordo com a formulação
desejada.
As fases de fabricação são as seguintes:
- pesagem das matérias-primas de acordo com a formulação;
- pré-mistura: consiste na formação de pastas do veículo e pigmento (dispersão);
- moagem: consiste na passagem da pré-mistura em moinhos, em especial moinhos de
areia;
- completagem: consiste na adição e no ajuste dos constituintes, especialmente solvente, até
a proporção desejada;
- acertos finais: consiste na adição de aditivos, acertos de cores e outros necessários para
definição do produto final.
Para execução destas operações, uma fábrica de tintas é, em geral, constituída de
tanques de armazenagem de matérias-primas, tanques de mistura, moinhos para dispersão
de pigmentos no veículo (moinhos de areia; os de rolos e bola são eventualmente usados),
tanques de completagem e ajustes finais e unidade de enlatamento e embalagem. A Figura
1 mostra de forma esquemática a seqüência de operação em uma fábrica de tintas.
Figura 1 - Esquema Simplificado das Operações em Fábrica de Tintas.
Profº Marcelo Antunes Gauto
2
Processos Industriais - Tintas
2. TINTAS - ESQUEMASDE PINTURA
Dentre as técnicas de proteção anticorrosiva existentes, a aplicação de tintas ou
esquemas de pintura é uma das mais empregadas. A pintura, como técnica de proteção
anticorrosiva, apresenta uma série de propriedades importantes, tais como facilidade de
aplicação e de manutenção, relação custo-benefício atraente, e pode proporcionar, além
disso, outras propriedades em paralelo como, por exemplo:
• Finalidade estética - tornar o ambiente agradável;
• auxílio na segurança industrial;
• sinalização;
• identificação de fluidos em tubulações ou reservatórios;
• impedir a incrustação de microrganismos marinhos em cascos de embarcações;
• impermeabilização;
• permitir maior ou menor absorção de calor, através do uso correto das cores;
• diminuição da rugosidade superficial.
Apesar de a pintura ser uma técnica bastante antiga, o grande avanço tecnológico
das tintas só ocorreu nos século XX, em decorrência do desenvolvimento de novos
polímeros (resinas), conforme mostrado a seguir.
Nos últimos anos, o desenvolvimento tecnológico neste setor tem sido intenso, não
só no que diz respeito a novos tipos de resina e de outras matérias-primas empregadas na
fabricação das tintas, mas, também, em relação a novos métodos de aplicação das mesmas.
Um outro aspecto importante a ressaltar é que as restrições impostas pelas leis ambientais
têm levado os fabricantes a desenvolver novas formulações de tintas com teores mais
baixos de compostos orgânicos voláteis que, como conseqüência, possuem teor de sólidos
mais alto. Ainda neste campo, pode-se mencionar as tintas em pó que, além de serem
isentas de solventes, apresentam excelentes características de proteção anticorrosiva, e as
tintas anticorrosivas solúveis em água, já disponíveis no mercado, com baixíssimo índice
de toxicidade. Ainda no campo da proteção anticorrosiva, novos equipamentos e métodos
de preparação de superfície menos agressivos ao meio ambiente e à saúde dos trabalhadores
foram desenvolvidos. Por exemplo, o surgimento de equipamentos para limpeza de
superfícies metálicas por meio de hidrojateamento a hiperalta pressão (> 170 MPa, > 5.000
psi) é um exemplo típico neste sentido.
No que diz respeito aos equipamentos de aplicação de tintas, grandes avanços têm
sido realizados no sentido de se melhorar a produtividade e a qualidade da película final.
Neste campo pode-se mencionar a pintura eletrostática, para a qual foram desenvolvidos
Profº Marcelo Antunes Gauto
3
Processos Industriais - Tintas
pistolas e equipamentos especiais que, além de melhorar o rendimento da tinta, permitem
obter um recobrimento uniforme da peça, principalmente em regiões difíceis de ser
pintadas, como é o caso de arestas ou cantos vivos. No setor automobilístico, a aplicação
das tintas por eletrodeposição veio contribuir substancialmente para a melhoria da proteção
anticorrosiva dos automóveis.
2.1 CONSTITUINTES DAS TINTAS
Os constituintes fundamentais de uma tinta líquida são veículo fixo, pigmentos,
solventes (veículo volátil) e aditivos.
As tintas em pó contêm todos os constituintes menos, evidentemente, os solventes;
o mesmo ocorre com as conhecidas tintas sem sol ventes. Os vernizes, do ponto de vista
técnico, possuem todos os constituintes de uma tinta, menos os pigmentos.
Na formulação e fabricação de uma tinta, esses constituintes são rigorosamente
selecionados, qualitativa e quantitativamente, a fim de que o produto final atenda aos
requisitos técnicos desejados.
2.1.1 Veículo Fixo ou Veículo Não-volátil
O veículo fixo ou não-volátil, VNV, é o constituinte ligante ou aglomerante das
partículas de pigmento e o responsável direto pela continuidade e formação da película de
tinta. Como conseqüência, responde pela maioria das propriedades físico-químicas da
mesma. O veículo fixo, de uma forma geral, é constituído por um ou mais tipos de resina,
que em sua maioria são de natureza orgânica. Portanto, as características das tintas, em
termos de resistência, dependem em muito does) tipo(s) de resina empregado(s) na sua
composição. Como exemplos de veículos fixos, podemos citar:
•
•
•
•
•
óleos vegetais (linhaça, soja, tungue);
resinas alquídicas;
resinas acrílicas;
resinas epoxídicas;
resinas poliuretânicas.
Profº Marcelo Antunes Gauto
4
Processos Industriais - Tintas
Outro aspecto a destacar é que o nome da tinta associa-se normalmente ao da resina
presente em sua composição, como, por exemplo:
• tinta alquídica – resina alquídica
• tinta acrílica – resina acrílica
2.1.2 Solventes
Os solventes são substâncias puras empregadas tanto para auxiliar na fabricação das
tintas, na solubilização da resina e no controle de viscosidade, como em sua aplicação.
Dentre o grande número de solventes utilizados na indústria de tintas, podemos citar:
•
•
•
•
•
•
•
Hidrocarbonetos alifáticos – nafta e aguarrás mineral;
Hidrocarbonetos aromáticos – tolueno e xileno;
Ésteres - acetato de etila, acetato de butila e acetato de isopropila;
Álcoois - etanol, butanol e álcool isopropílico;
Cetonas - acetona, metiletilcetona, metilisobuti1cetona e cicloexanona;
Glicóis - etilglicol e butilglicol;
Solventes filmógenos - são aqueles que, além de solubilizarem a resina, se
incorporam à película por polimerização, como por exemplo, o estireno.
Os solventes podem ser classificados em:
•
•
•
Solventes verdadeiros - são aqueles que dissolvem, ou são miscíveis, em quaisquer
proporções, com uma determinada resina. Tem-se, como exemplo, a aguarrás solvente para óleos vegetais e resinas modificadas com óleo - e as cetonas –
solventes para resinas epóxi, poliuretana e acrílica;
Solventes auxiliares - são aqueles que sozinhos não solubilizam o veículo, ou
resina, mas aumentam o poder de solubilização do solvente verdadeiro;
Falso solvente - substância que possui baixo poder de solvência do VNV, usado
normalmente para reduzir o custo final das tintas.
Os diluentes são compostos elaborados com diferentes solventes utilizados para ajustar
a viscosidade de aplicação da tinta, em função do equipamento de aplicação. Normalmente,
são fornecidos junto com a tinta.
Apesar de os solventes serem substâncias voláteis, portanto não fazem parte da película
seca, muitos problemas durante a aplicação da tinta são decorrentes de um balanço
inadequado dos mesmos na formulação. Por exemplo, uma tinta que contenha um teor
excessivo de solventes de evaporação muito rápida pode ocasionara formação de overspray
na película, se aplicada por meio de pistola convencional, e um nivelamento deficiente. Ao
contrário, se for utilizada uma quantidade excessiva de solventes de evaporação muito
lenta, poderá ocorrer um retardamento na secagem da tinta e a retenção de solventes no
revestimento.
Profº Marcelo Antunes Gauto
5
Processos Industriais - Tintas
2.1.3 Aditivos
São os compostos empregados, em pequenas concentrações, nas formulações das
tintas com o objetivo de lhes conferir, ou às películas, determinadas características que sem
eles seriam inexistentes. Dentre os aditivos mais comuns empregados nas formulações de
tintas, podem-se citar:
. secantes - têm como principal finalidade melhorar a secatividade das películas de tinta, ou
seja, reduzir seu tempo de secagem. São empregados basicamente nas tintas a óleo,
alquídicas e óleo-resinosas em geral, em que o mecanismo deformação da película é por
oxidação. Os secantes mais empregados são os naftenatos ou octoatos de cobalto, chumbo,
manganês, cálcio e zinco;
. anti-sedimentantes - reduzem a tendência de sedimentação dos pigmentos, impedindo
assim que se forme um sedimento duro e compacto no fundo do recipiente durante o
período de estocagem da tinta;
. antinata ou antipele - esse fenômeno costuma ocorrer nas tintas cujo mecanismo de
formação da película é por oxidação e pode ser detectado ao se abrir a lata de tinta, quando
se observa uma película ou pele cobrindo a superfície da tinta. (Os aditivos empregados
para evitar a formação de pele possuem características antioxidantes, sendo os mais comuns
à base de cetoximas, p. ex., metiletilcetoxima.);
. plastificantes - compostos incorporados às formulações das tintas com o objetivo de
melhorar ou conferir flexibilidade adequada às películas. Os plastificantes mais comuns são
os óleos vegetais não-secativos, p. ex., óleo de mamona, os ftalatos, (como o dibutil e o
dioctil), os fosfatos (como o tricresil e o trifenil) e os hidrocarbonetos clorados (como a
parafina clorada);
. nivelantes- conferem às películas melhores características de nivelamento ou
espalhamento, principalmente na aplicação por meio de trincha, em que há uma redução
das marcas deixadas por suas cerdas;
. antiespumantes - evitam a formação de espuma, tanto na fabricação como na aplicação
das tintas, sendo os mais empregados à base de silicones;
. agentestixotrópicos - utilizados principalmente nas tintas de alta espessura, a fim de que
possam ser aplicadas na espessura correta, evitando-se escorrimento em superfícies
verticais. Entre esses agentes estão silicatos orgânicos e amidas de baixo peso molecular;
. antifungos - são empregados para prevenir a deterioração por fungos e/ou bactérias da
tinta dentro da embalagem ou da película aplicada. Os aditivos mais comuns são os sais
orgânicos de mercúrio como, por exemplo, acetato ou propionato de fenilmercúrioe fenóis
clorados em geral.
2.1.4 Pigmentos
Os pigmentos são partículas sólidas, finamente divididas, insolúveis no veículo fixo,
utilizados para se obter, entre outros objetivos, proteção anticorrosiva, cor, opacidade,
impermeabilidade e melhoria das características físicas da película. De uma forma simples,
podem-se classificar os pigmentos em três grupos:
Profº Marcelo Antunes Gauto
6
Processos Industriais - Tintas
. anticorrosivos - são os pigmentos que, incorporados à tinta, conferem proteção
anticorrosiva ao aço por mecanismos químicos ou eletroquímicos como, por exemplo,
zarcão (Pb3O4), cromato de zinco, molibdatos de zinco e de zinco e cálcio, fosfato de zinco
e pó de zinco;
. opacificantes coloridos - conferem cor e opacidade à tinta. É importante não confundir
pigmentos opacificantes com corantes ou anilinas, que são solúveis no veículo da tinta,
conferem cor, mas não conferem opacidade;
.cargas ou extensores - não conferem cor nem opacidade às tintas. Apontam-se diversas
razões para seu emprego na composição das tintas, como reduzir o custo final do produto;
melhoraras propriedades mecânicas da película,como abrasão pela incorporação de quartzo
(SiO2)ou óxido de alumínio (α-Al2O3); obter determinadas propriedades, como por exemplo
o fosqueamento de uma tinta; aumentar o teor de sólidos no caso das tintas de alta
espessura.
Além dos pigmentos citados, existem outros tipos chamados funcionais porque não
se enquadram nos grupos anteriores. Como exemplo, podem-se mencionar o óxido cuproso
ou óxido de cobre (I), Cu2O, empregado nas tintas antiincrustantes, os pigmentos
fosforescentes, fluorescentes, perolados, etc., que são empregados para proporcionar efeitos
especiais à película de tinta.
Os pigmentos podem ser de natureza inorgânica ou orgânica. Os inorgânicos, por
sua vez, podem ser naturais ou sintéticos. Os naturais estão disseminados pela crosta do
globo terrestre. Apresentam-se, em geral, sob forma microcristalina e por vezes associados
à sílica.Os sintéticos apresentam-se sob forma mais pura, rede cristalina mais regular e
tamanho de partícula mais uniforme. Os pigmentos inorgânicos, forma geral, possuem
melhor resistência à radiação solar, em especial aos raios ultravioleta, do que os orgânicos
que, por sua vez, para determinadas cores, possuem melhor resistência química do que os
inorgânicos. Entre os grupos importantes de pigmentos inorgânicos, podem-se destacar:
•
•
Dióxido de titânio (TiO2)- dentre os pigmentos brancos esse é, sem dúvida alguma,
o mais utilizado pela indústria na fabricação de tintas de cor branca e daquelas de
tons claros em geral. Possui elevado poder de cobertura ou opacidade, quando
comparado a outros pigmentos brancos, decorrente do seu alto índice de refração e
do tamanho médio das partículas(≈0,3µm). Além disso, possui excelente resistência
química, exceto aos ácidos sulfúrico e fluorídrico concentrados. O dióxido de titânio
pode ser encontrado sob duas formas de estrutura cristalina: rutilo e anatásio. O
rutilo é o mais utilizado na fabricação de tintas, pois possui inúmeras vantagens em
relação ao anatásio, como índice de refração mais alto (rutilo = 2,71; anatásio =
2,55), o que lhe confere maior opacidade ou poder de cobertura (30-40%superior), e
melhor resistência à radiação solar.
Alumínio (Al) - dentre os pigmentos metálicos, o alumínio é um dos mais
utilizados na fabricação de tintas, principalmente daquelas destinadas à proteção
anticorrosiva de superfícies metálicas. Possui altíssimo poder de cobertura e a sua
cor é bem característica do metal. Uma das propriedades mais importantes do
alumínio é o formato lamelar (em forma de placas) das partículas. No que diz
respeito ao aspecto de proteção anticorrosiva, os pigmentos com estrutura lamelar
Profº Marcelo Antunes Gauto
7
Processos Industriais - Tintas
conferem à película de tinta ou aos revestimentos por pintura uma maior resistência
à penetração de umidade e, portanto, contribuem para melhorara proteção
anticorrosiva por barreira.A Fig. 24.1 mostra, de forma esquemática, duas películas
de tinta com e sem
a presença de pigmentos lamelares. Como pode ser observado, no caso daquela com
pigmentos lamelares, a água terá que percorrer um caminho muito maior para atingir o
substrato, em relação àquela com pigmentos não-lamelares. Em outras palavras, ma
estrutura lamelar do pigmento dificulta o acesso do eletrólito ao substrato.
. óxidos de ferro - esses pigmentos são largamente utilizados na indústria de tintas. A
maioria deles é de origem mineral,n sendo que alguns são obtidos por processos industriais
(óxidos de ferro sintéticos). Os mais importantes dentro deste grupo são:
- óxido de ferro vermelho (Fe2O3): no campo das tintas anticorrosivas, é um dos
pigmentos mais utilizados, principalmente, na fabricação de tintas de fundo ("primers") e
intermediária. Possui uma cor avermelhada bem característica do óxido, além de excelente
poder de cobertura ou opacidade. Também apresenta resistência química bastante
satisfatória e um custo relativamente baixo, se comparado ao de outros pigmentos
opacificantes. Estes fatores técnicos e econômicos justificam, plenamente, a sua grande
utilização na fabricação de tintas;
- óxido de ferro micáceo: o óxido de ferro micáceo também possui a fórmula química
Fe2O3. Entretanto, ele difere do óxido anterior em vários aspectos.Trata-se de um óxido
cujas partículas têm formato lamelar, ou seja, em forma de placas. O termo micáceo,
inclusive, é utilizado para indicar a sua semelhança com a mica no que diz respeito à
estrutura das partículas. Além disso, possui cor cinza-chumbo e com aspecto cintilante. É
um pigmento bastante utilizado na fabricação de tintas anticorrosivas, principalmente das
intermediárias. A estrutura lamelar das partículas, a exemplo do que já foi descrito no caso
do alumínio, é uma propriedade bastante importante, em tintas anticorrosivas, pois confere
ao revestimento uma melhor resistência à penetração de eletrólito. Uma outra característica
importante deste pigmento é que ele contribui para melhorar a aderência mecânica entre as
demãos de tintas, pois, dependendo da concentração utilizada, a película pode apresentar
uma certa rugosidade superficial;
Profº Marcelo Antunes Gauto
8
Processos Industriais - Tintas
- óxidos de ferro preto e amarelo: os óxidos de ferro preto (Fe2O3) e amarelo (Fe2O3.
H2O) são utilizados como pigmentos opacificantes coloridos nas composições das tintas,
visando à obtenção de determinadas cores. Deve-se chamar a atenção para duas relações
utilizadas pelos fabricantes de tintas e que expressam a influência que exercem os
pigmentos sobre certas propriedades do revestimento de superfície. Essas relações são:
.P/B - relação entre quantidade de pigmento e veículo fixo, calculada em volume (pigmentbinder ratio);
.PVC (pigment volume concentration), que é a concentração volumétrica do pigmento
expressa em porcentagem, em relação ao volume total de película seca.
Não se pode encerrar este item sem chamar a atenção para alguns mecanismos que
explicam o importante papel desempenhado pelos pigmentos na inibição da corrosão. Esses
mecanismos variam de acordo com as propriedades do pigmento, conforme detalhado a
seguir.
Mesmo que o pigmento tenha solubilidade limitada em água, a concentração de íons
formados é suficiente para gerar um mecanismo de inibição acentuado, propriedade comum
aos cromatos metálicos dos tipos comerciais cromato de zinco, tetroxicromato de zinco,
cromato de estrôncio e cromato básico de chumbo, sendo os mais eficientes os dois
primeiros. Vale a pena mencionar que uma solubilidade muito grande do pigmento poderá
ocasionar sua extração completa da película do revestimento, possibilitando empolamento.
Quando o pigmento é suficientemente alcalino, ao ser moído em conjunto com uma
composição que contenha óleos vegetais secativos, forma sabões. Na presença de água e
oxigênio, esses sabões podem sofrer auto-oxidação, fornecendo produtos de degradação
solúveis em água e com propriedades inibidoras.Como exemplo, pode-se citar o zarcão,
Pb3O4 (ou 2PbO.PbO2) na presença de óleo de linhaça.
Um pigmento metálico poderá ser usado, desde que satisfaça requisitos como ser
obtido de um metal que ocupe uma posição menos nobre do que o ferro na escala de
potenciais, de forma a poder funcionar como anodo (p.ex., o alumínio, o magnésio e o
zinco); as partículas de pigmento devem ter contato entre si, bem como com o ferro a ser
protegido (apenas o zinco satisfaz tal condição, pois é o único pó metálico que pode ser
incorporado em um veículo orgânico em concentração suficiente, a fim de que a solução de
continuidade do fluxo de elétrons não sofra interrupção). Entre os pigmentos inorgânicos
mais conhecidos, estão os citados a seguir.
O pó de zinco é usado na forma metálica, como partículas esféricas, variando seu
diâmetro de 1 a 10 µm. Para ser eficiente, deve estar presente em altas concentrações na
película seca das tintas. Admite-se que tintas com teor de zinco abaixo de 85% em peso na
Profº Marcelo Antunes Gauto
9
Processos Industriais - Tintas
película seca não são tão eficientes (exceção para silicato de etila, que funciona bem a partir
de 75% de zinco).As tintas de fundo ricas em zinco mais utilizadas nos esquemas de pintura
para atmosferas agressivas são à base de resinas epóxi e de silicatos (inorgânicos alcalinos e
de etila).
O zarcão (Pb3O4 ou 2PbO.PbO2) é um dos pigmentos anticorrosivos mais antigos e
eficientes, dentre aqueles utilizados pela indústria de tintas. Trata-se de um pigmento que,
na presença de ácidos graxos de óleos vegetais, em especial o óleo de linhaça, confere
proteção anticorrosiva ao aço pelo mecanismo de passivação ou inibição anódica. Possui
cor laranja e uma massa específica bastante alta (~ 8,1g/cm3).Apesar das suas excelentes
propriedades anticorrosivas, o zarcão está sendo abandonado na fabricação de tintas, em
função de ser um pigmento tóxico e bastante pernicioso à saúde.
O cromato de zinco (4ZnO.K2O.4CrO3.3H2O) é um dos pigmentos mais eficientes
na proteção anticorrosiva do aço. O mecanismo básico de proteção é o de passivação ou
inibição anódica, devido à sua solubilidade limitada em água (1,1g de CrO/L), da qual
resulta a liberação do íon cromato (CrO42-;), que é um excelente inibidor anódico.
O tetroxicromato de zinco (4,5ZnO.CrO3) possui solubilidade menor que o
anterior e é mais utilizado na fabricação das tintas chamadas wash-primers, que atuam
como condicionadoras de aderência em superfícies de aço galvanizado e de alumínio. Os
cromatos de zinco possuem uma coloração amarela e, apesar de suas excelentes
propriedades anticorrosivas, estão, praticamente, fora de uso na fabricação de tintas por
serem materiais extremamente nocivos à saúde humana.
O fosfato de zinco (Zn3(PO4)2.2H2O) é um pigmento anticorrosivo atóxico
relativamente novo na indústria de tintas. O seu desenvolvimento foi substancialmente
influenciado pela necessidade de substituição dos pigmentos tóxicos como os cromatos de
zinco e o zarcão. O seu mecanismo de proteção anticorrosiva é ode passivação ou inibição
anódica. É importante destacar que as empresas de pigmentos esforçaram-se e vêm se
esforçando ainda mais no sentido de melhorar a eficiência anticorrosiva do fosfato de zinco.
Como resultado, já existem no mercado fosfatos de zinco modificados capazes de
proporcionarem às tintas boas propriedades anticorrosivas. O fosfato de zinco é um pó
branco que não possui opacidade. Portanto, nas composições das tintas ele sempre estará
associado a pigmentos opacificantes, como óxido de ferro vermelho, dióxido de titânio, etc.
A cor pode não ser a mais importante propriedade do pigmento, mas sem dúvida é a
que mais chama a atenção. Os pigmentos que oferecem as propriedades tintoriais são de
várias cores e, para se obter uma determinada cor, quase sempre, são usadas 1nisturas de
pigmentos. Além disso, outra propriedade a ser oferecida por um pigmento tintorial é o seu
poder de cobertura ou opacidade, o que significa que a película por ele formada, ao ser
aplicada sobre uma superfície, mascare-a bem, mesmo sendo a mais fina possível.
Outra qualidade do pigmento tintorial é a retenção de cor, de modo a que seja
mantida por longo período.
Os pigmentos de maior uso são:
• branco - di óxido de titânio (rutilo e anatase) e óxido de zinco;
Profº Marcelo Antunes Gauto
10
Processos Industriais - Tintas
•
•
•
•
•
•
•
•
preto- negro de fumo, óxido de ferro preto;
amarelo- amarelo Hansa, amarelo de cromo;
laranja - cromatos e molibdatos de chumbo, laranja azo;
vermelho- óxido de ferro, vermelho toluidina, vermelho cinquásia, vermelho
molibdato;
violeta- violeta cinquásia;
verde- verde de cromo, verde ftalocianina;
azul- azul da Prússia, azul ftalocianina;
metálico- pó de alumínio, com folheamento (leafing) e sem folheamento (nonleafing).
Como descrito anteriormente, as cargas são pigmentos que não conferem cor nem
opacidade às tintas, sendo empregadas tanto por motivos técnicos como econômicos. Em
sua maioria, são de origem mineral e dentre as mais importantes podem-se destacar:
2.3 PELÍCULAS DE TINTAS
A película que se forma sobre a base ou substrato (superfície na qual a tinta foi
aplicada) deve ser considerada de grande importância, pois, em razão de suas
características, um sistema de pintura anticorrosiva pode ou não apresentar desempenho
satisfatório.
Chama-se pintura a um conjunto de operações que visam a depositar, sobre uma
superfície, metálica ou não, uma película de viscosidade moderada, que tende a endurecer
com o tempo ou com a aplicação de meios auxiliares (p. ex., aquecimento).Essa película é
formada por vários constituintes, que podem ser orgânicos ou inorgânicos.
2.3.1 Princípios de Formação da Película
A formação de uma película depende fundamentalmente de dois fatores- coesão
entre os constituintes do revestimento e adesão do revestimento ao substrato - antagônicos,
ainda que isso pareça paradoxal. Dessa forma, caso a coesão entre os diversos constituintes
seja máxima, a adesão será nula. Assim, para que uma tinta esteja bem formulada, é
necessário obter-se grande aderência, sem prejuízo da sua coesão molecular, para resultar
em películas resistentes e flexíveis.
Profº Marcelo Antunes Gauto
11
Processos Industriais - Tintas
As forças coesivas e adesivas podem apresentar-se, distintamente, como forças
mecânicas e forças moleculares.
Forças mecânicas
Partindo da pressuposição de que as superfícies a serem revestidas não possuam
áreas de repelência, o revestimento penetra nas suas irregularidades e endurece, formando
um elo que permite uma boa aderência da tinta ao substrato.
Forças moleculares
Todos os sistemas fechados tendem para uma desordem molecular cada vez maior,
isto é, um aumento de entropia. Qualquer processo antagônico requer energia, que pode ser
traduzida pelas forças que se desenvolvem entre as moléculas. Tais forças, que têm função
definida na formação de película e influenciam o equilíbrio coesão-adesão, são:
! eletrostáticas, Van der Waals e London, metálicas e iônicas.
Forças eletrostáticas. Todos os metais são cobertos por uma película de óxido de
maior ou menor espessura. Essas películas podem variar desde acidorresistentes, aderentes
e transparentes nos metais preciosos, passando por películas de óxido de alta resistência à
tensão como no alumínio, às películas de óxido solúveis em água como nos metais
alcalinos. Portanto, a adesão deve ocorrer entre uma película de revestimento e uma
película de óxido, e se pressupõe que se passa através de grupos polares. Na prática, esse
mosaico de óxido, que se estende ao longo da superfície dos metais, adsorve gases (ar e
vapor d'água). A eficiência com que um revestimento de superfície desloca esses
gases adsorvidos está diretamente relacionada a uma formulação bem equilibrada à base de
matérias-primas adequadas.
Forças de van der Waals e London. A atração ocorre entre as moléculas ao se
aproximarem uma das outras. Num revestimento de superfície, com a gradual evaporação
do sistema solvente, as moléculas vão se aproximando (o fenômeno é traduzido por
aumento gradual de viscosidade) e, quanto mais próximas e ordenadas se acomodarem,
tanto maior será a interação entre as mesmas.
Forças metálicas e iônicas. Quase não têm importância em revestimentos de superfície.
2.3.2 Mecanismos de Formação da Película
Entende-se como mecanismo de formação da película a forma pela qual um filme
úmido de tinta se converte num filme sólido com as propriedades desejadas.
A formação da película pode ocorrer por diversos mecanismos filmógenos, alguns
dos quais são apresentados a seguir.
Profº Marcelo Antunes Gauto
12
Processos Industriais - Tintas
Evaporação de solventes
Utilizam-se produtos já polimerizados e solubilizados com auxílio de solventes.
Quando a solução é aplicada sobre uma superfície, os solventes se evaporam, deixando
sobre a superfície uma película sólida, adesiva e contínua, desde que haja equilíbrio entre as
forças adesivas e coesivas. Como veículos típicos desse mecanismo têm-se as resinas
acrílica, vinílica, borracha clorada e acetato de celulose, bem como asfalto e alcatrão. As
tintas, cujo mecanismo de formação da película é pela simples evaporação de solventes,
apresentam algumas vantagens como o fato de serem monocomponentes e apresentarem
boa aderência entre demãos (o intervalo máximo para repintura não é crítico). Como
desvantagem apresentam fraca resistência a solventes.
Oxidação
Neste tipo de mecanismo, a formação da película ocorre através da evaporação dos
solventes e da reação da resina com o oxigênio do ar, através das duplas ligações existentes
nas moléculas dos óleos vegetais normalmente empregados, como os desidratados de
linhaça, tungue, soja, oiticica, coco e mamona. Como se observa, neste mecanismo o
veículo fixo contém óleos vegetais e, portanto, duplas ligações.
O mecanismo de formação de película por oxidação é discutível, havendo várias
hipóteses, como:
. formação de um peróxido
que reagiria com outra dupla ligação de uma molécula próxima, dando início ao processo
de polimerização. Assim:
.formação de hidroperóxido não-adjacente à dupla ligação,mas sim ao carbono vizinho da
dupla ligação, que se acredita tenha sido ativado, assim:
Profº Marcelo Antunes Gauto
13
Processos Industriais - Tintas
A fim de explicar como a polimerização se inicia a partir deste ponto, adotou-se a
teoria do radical livre. Este radical livre é formado pela decomposição de hidroperóxido,
que pode ser da forma que se segue:
ROOH ! RO' + 'OH
Outra molécula de ácido graxo pode ser ativada:
RH + RO' ---+ ROH + R'
E da mesma forma
RH + 'OH ! R' + H2O
Têm-se agora presentes três radicais livres: RO', R' e OH' que podem reagir entre si
para formar novos produtos, que podem apresentar os seguintes tipos de moléculas:
RO' + RO' ! R- O - O –R... ligação peróxido
RO' + R' ! R- O –R.... ligação éter
R' + R' ! R- R.... ligaçãocarbono-carbono
R' + OH' ! R- OH.... éster hidroxilado.
E de fato todos esses produtos de oxidação foram identificados em películas
polimerizadas.
Como se observa, para que este mecanismo aconteça, há necessidade da presença de
duplas ligações no veículo fixo da tinta. Realmente, as resinas que fornecem esse tipo de
película são óleos ou derivados de óleos. As mais usuais são: óleos secativos, resinas
alquídicas oleomodificadas, ésteres de epóxi e oleofenólicas.
Ativação térmica
Existem resinas nas quais a polimerização se processa
ativação, geralmente térmica. Aplica-se um pré-polímero,
apropriados, sobre um substrato, seguido de aquecimento:
condensação e formação de película. Resinas desse tipo são
alquídicas-melaminas, silicones, etc.
Profº Marcelo Antunes Gauto
com auxílio de energia de
dissolvido em solventes
ocorre polimerização por
fenólicas, epóxi-fenólicas,
14
Processos Industriais - Tintas
Polimerização à temperatura ambiente – condensação
As tintas, cujas películas são formadas por este mecanismo, são normalmente
fornecidas em dois ou mais componentes, tendo-se a resina e o agente de cura ou
endurecedor, que também é uma resina. No momento do uso, os componentes são
misturados em proporções adequadas, começando, então, a reagir quimicamente entre si. A
cura completa da película, em geral, ocorre dentro de sete a dez dias. As tintas cujas resinas
formam a película por este mecanismo são as epoxídicas e as poliuretânicas, sendo os
endurecedores mais usuais as poliaminas e poliamidas para as primeiras e os
poliisocianatos para as segundas.
Hidrólise
A formação da película ocorre através da reação da resina da tinta com a umidade
do ar. Uma das resinas que formam a película por este mecanismo é a de silicato de etila,
amplamente empregada na fabricação de tintas de fundo ricas em zinco. Existem ainda
certas resinas uretânicas, utilizadas na fabricação de tintas de poliuretano
monocomponente, que reagem com a umidade do ar para formar a película.
Coalescência
Nesse caso, as partículas de resina, geralmente de forma esférica, ficam dispersas no
solvente (na realidade dispersante). Com a evaporação desse, as partículas aglomeram-se,
vindo a formar películas coesas e, geralmente, bastante plásticas. As resinas mais
importantes dessa classe são a emulsão aquosa de acetato de polivinila (PVA) e as
emulsões acrílicas.
Solvente como fator de formação da película
Os mais importantes revestimentos dessa classe são os poliésteres. Esses são
polímeros de condensação entre um ácido polibásico e um glicol. O éster assim formado
pode ser entrecruzado por um solvente não-saturado como o monômero estireno. O
entrecruzamento processa-se pelo mecanismo do radical livre, usando peróxidos orgânicos
e naftenato de cobaIto como iniciadores.
Fusão térmica ou com aquecimento
Este tipo de formação de película ocorre com as resinas empregadas na fabricação
das tintas em pó. As resinas mais empregadas atualmente são epóxi, poliéster e epóxipoliéster (híbrido). As tintas em pó são aplicadas por meio de pistolas eletrostáticas. As
partículas de tinta, carregadas negativamente, são atraídas para a peça metálica. Após ser
totalmente recoberta, a peça é levada para uma estufa a aproximadamente 230°C, dentro da
qual ocorre a fusão do pó e a conseqüente formação da película. Em geral obtêm-se
películas com excelentes propriedades mecânicas, anticorrosivas e estéticas.
Profº Marcelo Antunes Gauto
15
Processos Industriais - Tintas
2.4 MECANISMOS BÁSICOS DE PROTEÇÃO
Os mecanismos de proteção anticorrosiva, conferidos por uma tinta ou sistema de
pintura, são definidos tomando-se o aço como substrato de referência. Nesse sentido,
existem basicamente três mecanismos de proteção: barreira, inibição (passivação anódica) e
eletroquímico (proteção catódica).
2.4.1 Barreira
Colocação, entre o substrato e o meio corrosivo, de uma película, a mais
impermeável possível, introduzindo-se no sistema substrato-meio corrosivo uma altíssima
resistência, que abaixe a corrente de corrosão a níveis desprezíveis. Sabe-se, porém, como
exemplificado na Tabela 24.1, que todas as películas são parcialmente permeáveis. Desse
modo, com o tempo, o eletrólito alcança a base, e o processo corrosivo tem início.
Neste tipo de mecanismo, a eficiência da proteção depende da espessura do
revestimento e da resistência das tintas ao meio corrosivo.
2.4.2 Inibição - Passivação Anódica.
Neste tipo de mecanismo, as tintas de fundo contêm determinados pigmentos
inibidores que dão origem à formação de uma camada passiva sobre a superfície do metal,
impedindo a sua passagem para a forma iônica, isto é, que sofra corrosão. Os pigmentos
mais comuns são o zarcão, os cromatos de zinco e os fosfatos de zinco. A passivação
conferida pelo cromato de zinco é atribuída à sua solubilidade, limitada em água, na qual
ocorre a liberação de íon cromato (CrO42-) que é excelente inibidor anódico.
A passivação conferida pelo zarcão deve-se às suas características básicas ou
alcalinas. Na reação com os óleos vegetais (p.ex., óleo de linhaça) ocorre a formação de
sabões metálicos que, na presença de água e oxigênio que podem penetrar pela película de
tinta, liberam inibidores de corrosão como, por exemplo, o azelato de chumbo.
2.4.3 Eletroquímico - Proteção Catódica
Sabe-se que, para proteger catodicamente um metal, a ele deve-se ligar um outro
que lhe seja anódico, sendo o circuito completado pela presença do eletrólito. Como,
industrialmente, o metal que mais se procura proteger é o ferro (aço), pode-se supor que
tintas formuladas com altos teores de zinco, alumínio ou magnésio confiram proteção
Profº Marcelo Antunes Gauto
16
Processos Industriais - Tintas
catódica ao aço. Na prática, entretanto, apenas o zinco se mostra eficaz, quando disperso
em resina, geralmente epóxi, ou em silicatos inorgânicos ou orgânicos.
As tintas ricas em zinco são assim chamadas devido aos elevados teores desse
metal nas películas secas das mesmas.Um alto teor de zinco metálico na película seca
possibilita a continuidade elétrica entre as partículas de zinco e o aço, bem como
proporciona a proteção desejada, pois quanto maior o teor de zinco melhor a proteção
anticorrosiva. Por outro lado, se a quantidade de zinco for excessiva, a tinta pode não ter a
coesão adequada. Os valores mais adequados se situam entre 80-93% em peso. As tintas
ricas em zinco além da proteção por barreira conferem também a proteção catódica.
Admite-se, ainda, a formação de sais básicos de zinco, pouco solúveis, como carbonato de
zinco, que tendem a bloquear os poros do revestimento.
2.5 CARACTERÍSTICAS DOS
CONSTITUINTES DAS TINTAS
VEÍCULOS
FIXOS
OU
NÃO-VOLÁTEIS
Como já vimos, o veículo fixo é um dos principais constituintes das tintas, já que é
o responsável pela formação da película e, portanto, pela maioria das propriedades físicoquímicas da mesma. Como ele é formado por um ou mais tipos de resinas, as propriedades
finais da película dependem basicamente do tipo de resina empregada na formulação da
tinta. A seguir são apresentadas, em função do mecanismo de formação da película, as
características das principais resinas empregadas na fabricação de tintas.
2.5.1 Resinas que Formam a Película por Evaporação de Solventes
Vinílicas
Do ponto de vista químico, as resinas vinílicas são aquelas que contêm na sua
estrutura o grupamento vinil (H2C=CH2). No campo da proteção anticorrosiva, as resinas
vinílicas de maior interesse são os copolímeros obtidos a partir dos monômeros cloreto e
acetato de vinila. As tintas vinílicas fabricadas com esses copolímeros destacam-se por sua
elevada resistência química a ácidos, álcalis e sais. Em atmosferas agressivas (marinha e
industrial) essas tintas têm-se constituído num dos principais revestimentos anticorrosivos.
Como desvantagem, elas apresentam baixa resistência térmica. Não é recomendável aplicálas em estruturas que ficarão sujeitas a temperaturas superiores a 70°C, sob risco de se ter a
degradação da resina com a liberação de ácido clorídrico. Quando expostas ao exterior
apresentam tendência ao gizamento (chalking).
No grupo das resinas vinílicas pode-se destacar ainda a resina de polivinilbutiral,
que é empregada na fabricação das chamadas tintas wash-primers. Essas tintas têm a
função de promover a aderência de sistemas de pintura sobre superfícies de aço
galvanizado e de alumínio. Elas são normalmente fornecidas em dois componentes (A e B):
o componente A contém a resina polivinilbutiral, tetroxicromato de zinco e álcoois e o
componente B, uma solução alcoólica com cerca de 3,5% de ácido fosfórico. Esses dois
componentes são misturados, por ocasião da aplicação, em proporções indicadas pelo
fabricante. O mecanismo de aderência dessa tinta, sobre os substratos de aço galvanizado,
envolve a reação entre o ácido fosfórico, o tetroxicromato de zinco e o zinco da superfície
Profº Marcelo Antunes Gauto
17
Processos Industriais - Tintas
metálica. Algumas hipóteses propostas para explicar a função de cada um dos componentes
do wash-primer quando aplicado sobre aço são:
•
•
•
reação do ácido fosfórico com a superfície metálica;
formação de película de fosfato à semelhança dos processos convencionais de
fosfatização;
uma película sobreposta de polivinilbutiral que protege e age como adesivo das
películas inorgânicas formadas, servindo ainda de base para aplicação das demãos
subseqüentes.
Dentre as resinas vinílicas amplamente empregadas pelas indústrias de tintas, porém
de pouca importância no campo da proteção anticorrosiva, estão aquelas à base de acetato
de polivinila, PVA, empregadas na fabricação de tintas para a construção civil com
finalidades decorativas.
Acrílicas
São resinas obtidas a partir dos ácidos acrílico e metacrílico, através de
esterificação. São resinas versáteis, podendo ter elevada elasticidade, ou então certos tipos
podem ser tão rígidos que admitem usinagem. Essas resinas são desenvolvidas em dois
grupos:
•
•
as termoestáveis (termorrígidas), que curam com auxílio de energia térmica;
as termoplásticas, que formam a película por evaporação de solventes. Podem
também apresentar mecanismo filmógeno por coalescência. Sua principal
característica é a excelente retenção de cor, não amarelando quando exposta às
intempéries. Os tipos termoplásticos não resistem obviamente a solventes, em
função do mecanismo de formação da película.
As resinas acrílicas, devido a sua grande resistência à decomposição pelos raios
ultravioleta, bem como resistência a óleos e graxas, quando incorporadas em formulações
com outras resinas, conferem ao conjunto todas essas propriedades.Tintas acrílicas e epóxi,
solúveis em água vêm sendo empregadas quando existe problema de poluição ambiental,
como na pintura em ambientes confinados ou com baixa ventilação. Essas tintas, chamadas
tintas de emulsão aquosa, usam água como uma das fases. Com a evaporação da água,
ocorre a coalescência e conseqüente interligação das partículas dos constituintes das tintas e
formação de película contínua, uniforme e protetora. Foram desenvolvidas, também, tintas
de emulsão aquosa de poli (acetato de vinila) (PVA), de estirenobutadieno, de ésteres
acrílicos e de epóxi.
Na formulação das tintas de fundo acrílicas solúveis em água, é importante a adição
de pigmentos inibidores para evitar o flashrust, isto é, a corrosão superficial do aço devida
à presença de água. Na realidade essas tintas de emulsão aquosa deveriam ser chamadas de
tintas de dispersão aquosa, pois não se tem realmente uma emulsão, e sim uma dispersão.
As tintas acrílicas solúveis em água também são usadas com bom desempenho na pintura
Profº Marcelo Antunes Gauto
18
Processos Industriais - Tintas
de concreto, pois apresentam aderência sobre substrato alcalino, como é o caso de concreto,
e não são saponificáveis. Apresentam ainda a propriedade de permitir a passagem de vapor
d' água, mas não de água no estado líquido, possibilitando a saída de umidade interna do
concreto sem que haja empolamento da película de tinta.
Borracha clorada
A borracha clorada é uma resina obtida por cloração da borracha natural Apresenta
um teor de cloro de cerca de 67% e é obtida em pó granular branco:
A borracha clorada é solúvel em hidrocarbonetos aromáticos, ésteres, cetonas e
solventes clorados. Como é dotada de alta força de coesão entre as moléculas, há
necessidade da incorporação de um plastificante compatível a fim de melhorar a adesão da
película.
Sob a ação da radiação UV, ela possui a natural tendência de se decompor, com
liberação de ácido clorídrico, HCI. Assim sendo, estabilizadores como epicloridrina e óxido
de zinco são adicionados às tintas. O contato com superfícies ferrosas e de estanho acelera a
decomposição. Outro fator que provoca a decomposição é a temperatura. Dessa maneira,
uma película de borracha clorada, exposta a temperaturas elevadas, começa a se decompor
liberando HCI que pode, inclusive, atacar a chapa de aço sobre a qual a película está
aplicada. Na prática, não se recomenda a utilização de tintas de borracha clorada para
superfícies com temperatura acima de 65°C. Vários casos de falhas prematura sem sistemas
de pintura à base de borracha clorada já foram detectados, havendo formação de ácido
clorídrico proveniente da decomposição da resina. Hoje em dia, é prática comum não
aplicar essas tintas diretamente sobre superfícies ferros as, e sim sobre uma tinta de fundo
epóxi, a fim de se evitar o contato direto da borracha clorada com o aço.
As tintas de borracha clorada têm sido utilizadas em vários segmentos industriais e a
elas são creditadas propriedades importantes, tais como:
• boa resistência a produtos químicos;
• boa resistência à umidade;
• baixa permeabilidade ao vapor d' água;
• não são inflamáveis (película seca).
A película é extremamente impermeável, sendo aconselhado o seu uso para
revestimentos de equipamentos que trabalhem em imersão constante, mesmo em água
salgada. É também resistente às soluções de ácidos e bases, assim como aos óleos
minerais.Os óleos animais e vegetais, entretanto, amolecem a película.
As tintas de borracha clorada são utilizadas em atmosferas industriais, revestimento de
concreto, demarcação de tráfego e revestimento de piscinas.
Profº Marcelo Antunes Gauto
19
Processos Industriais - Tintas
Os plastificantes devem ser insaponificáveis. As parafinas cloradas são as mais
empregadas para essa finalidade. A combinação de borracha clorada com resinas alquídicas
melhora a aderência da tinta, as características de aplicação e a resistência aos raios
ultravioleta. Entretanto, reduz a resistência química da película.
2.5.2 Resinas que Formam a Película por Oxidação
Óleos vegetais
Os óleos vegetais têm se destacado ao longo de toda a história da indústria de tintas.
Nas chamadas tintas a óleo são empregados como veículo fixo único na formulação de
tintas. Entretanto, devido a sua secagem lenta e tendência ao amarelecimento da película,
essas tintas estão sendo cada vez menos empregadas. A combinação de óleos vegetais com
resinas sintéticas resulta em veículos fixos com melhores propriedades para a fabricação de
tintas para os diversos setores da indústria.
As tintas a óleo, apesar dos inconvenientes citados, são produtos que conferem uma
boa proteção anticorrosiva ao aço em atmosferas não muito agressivas, pois a sua
resistência química não é elevada. Nesse sentido, cabe ressaltar a importância das tintas à
base de zarcão e óleo de linhaça, que são produtos amplamente conhecidos em termos de
eficiência anticorrosiva para superfícies ferrosas.
Os óleos de maior uso na indústria de tintas são o óleo de linhaça, óleo de tungue,
óleo de soja, óleo de oiticica, óleo de coco e óleo de mamona. Eles podem ser classificados
em secativos, semi-secativos e não-secativos, de acordo com o grau de insaturação
(presença de duplas ligações, -C=C-) que pode ser avaliado pelo índice de iodo.
Resinas alquídicas modificadas com óleos vegetais
As resinas alquídicas são poliésteres resultantes da reação entre álcoois poliídricos
(glicerol, pentaeritritol) com poliácidos ou seus anidridos (anidrido ftálico) modificados
com ácidos graxos livres ou contidos em óleos vegetais. Atualmente, esses últimos são os
mais utilizados como fonte de ácidos graxos.
As resinas alquídicas podem ser classificadas com base nos seguintes parâmetros:
.secatividade - secativas e não-secativas, sendo definidas pelo tipo de óleo empregado;
.teor ou comprimento em óleo - nesse caso, elas podem ser curta, média curta, média,
média longa, longa e muito longa, conforme teores mostrados a seguir:
Profº Marcelo Antunes Gauto
20
Processos Industriais - Tintas
As tintas com resinas alquídicas curtas em óleo possuem secatividade mais rápida.
Quanto maior o teor em óleo na resina, mais lenta será a secagem da tinta e tanto menor
será a qualidade do produto em termos de resistência a agentes químicos.
As tintas alquídicas, também conhecidas no mercado como tintas sintéticas, apesar
de possuírem resistência química superior à das tintas a óleo, também são passíveis de
serem saponificadas. Não são indicadas para atmosferas muito agressivas quimicamente.
Entretanto, em atmosferas rural, urbana, industrial leve, etc., são produtos que apresentam
bom desempenho, além de possuírem custo inferior ao das outras tintas anticorrosivas, e de
serem de fácil aplicação. São muito utilizadas em manutenção industrial, construção civil,
indústria mecânica pesada e pintura doméstica.
Resinas fenólicas modificadas com óleos vegetais
São as resinas obtidas da reação de condensação de um fenol com um aldeído,
como, por exemplo:
As resinas fenólicas, modificadas com óleos vegetais, são resultantes da reação
entre uma resina fenólica propriamente dita e óleos vegetais como linhaça, tungue e
oiticica. As tintas formuladas com esse tipo de resina apresentam resistência química,
térmica e a água, superior à das tintas alquídicas. Atualmente, essas resinas são empregadas
na fabricação de tintas pigmentadas com alumínio, obtendo-se as chamadas tintas de
alumínio fenólicas. Não se produzem tintas de cores claras com essa resina pelo fato de
amarelecerem rapidamente ao exterior, principalmente devido à alta reatividade do óleo de
tungue.
Profº Marcelo Antunes Gauto
21
Processos Industriais - Tintas
2.5.3 Resinas que Formam a Película por Polimerização à Temperatura Ambiente
Resinas epoxídicas ou epóxi
As resinas epóxi ou epoxídicas são, sem dúvida alguma, dos mais importantes
veículos com que se conta atualmente para um efetivo combate aos problemas de corrosão.
Essa importância é derivada de suas boas propriedades de aderência e de resistência
química. Além disso, apresentam alta resistência à abrasão e ao impacto.
As resinas epóxi são polímeros obtidos por condensação e podem ser preparadas
com estrutura e pesos moleculares predeterminados, obtendo-se resinas sólidas (pesos
moleculares acima de 900) e líquidas (pesos moleculares da ordem de 380).Elas possuem o
característico grupamento epoxídico:
As matérias-primas ou monômeros normalmente usados são a epicloridrina e o
difenilolpropano (ou bisfenol-A):
Os revestimentos à base de resina epóxi podem apresentar-se de várias formas,
como visto a seguir. Sistemas de estufa. Nesses sistemas, a formação de polímero
entrecruzado é induzida por calor. Em geral, as resinas co-reagentes (fenólicas, amínicas,
alquídicas, etc.) possuem oxidrilas que reagem com o grupamento terminal epóxi, dando
lugar à formação de ligações cuja estabilidade química é conhecida. Entre esses sistemas,
podem-se destacar:
•
•
sistema de três componentes- é uma composição de resinas epóxi, alquídica e
melamina-formaldeído numa proporção aproximada de 1:2:1, respectivamente.
Além de excelente adesão, essas composições têm excelente resistência a água,
álcalis e detergentes;
epóxi/uréia-formaldeído e epóxi/melamina-formaldeído – esses sistemas são
apresentados de uma forma geral na proporção de 70:30 - resina epóxi/resinas
amínicas. Esses sistemas, de custo muito alto, apresentam excelente resistência
Profº Marcelo Antunes Gauto
22
Processos Industriais - Tintas
•
química, flexibilidade e adesão, sendo usados em primers para aparelhos
eletrodomésticos, onde o máximo de qualidade é necessário;
.epóxi/fenólica - também são apresentados de uma forma geral numa proporção de
70:30 - resina epóxi/resina fenólica, e com este sistema alcança-se o máximo em
resistência química. (A única desvantagem é que com eles não se podem fazer
revestimentos de cor clara, devido à resina fenólica ser escura).
Sistemas de dois componentes. Nesses sistemas, a formação do polímero entrecruzado é
devida à reação entre a resina epóxi e um agente endurecedor ou agente de cura que
também é uma resina. A reação pode-se dar à temperatura ambiente e os endurecedores
mais empregados são as poliaminas e as poliamidas.
São as chamadas tintas a dois componentes, nas quais a resina e o endurecedor ou
agente de cura são misturados pouco antes da aplicação. Depois da mistura, a tinta tem um
tempo durante o qual a sua aplicação pode ser feita e, após esse tempo, a tinta endurece,
não mais permitindo sua utilização. Esse tempo é chamado de pot-life da tinta.
As tintas epoxídicas curadas com aminas ou poliaminas (aduto epóxi-amina
alifática) são, em geral, produtos que apresentam melhor resistência a substâncias químicas
(álcalis, ácidos, solventes) do que aquelas curadas com poliamidas. Já as tintas epoxídicas
curadas com poliamidas apresentam melhor resistência a água e ambientes úmidos do que
aquelas curadas com poliaminas, além de serem mais flexíveis.
As tintas epoxídicas curadas com poliisocianatos são produtos de elevada
resistência química. Uma das tintas indicadas como condicionadora de aderência de
sistemas de pintura em superfícies de aço galvanizado é formada pelo sistema de resina
epóxi e poliisocianato alifático.
Como características gerais, as tintas epoxídicas de dois ou mais componentes
apresentam excelentes propriedades mecânicas, como dureza, resistência à abrasão e ao
impacto. Podem ser empregadas como tintas de fundo, intermediária e de acabamento
quando se deseja alta resistência à corrosão em meios agressivos. Vale, entretanto, destacar
que as tintas epoxídicas, quando expostas ao intemperismo natural (ao exterior),
apresentam fraca resistência aos raios ultravioleta, presentes no espectro solar, e, como
conseqüência, perdem brilho e cor muito rapidamente. Além disso, apresentam a formação
de gizamento (chalking), fenômeno que corresponde a uma degradação superficial da resina
pelos raios ultravioleta, fazendo com que o pigmento fique solto na superfície. Em
princípio, o gizamento altera basicamente as propriedades estéticas da película. Limpandose a superfície empoada (pó esbranquiçado), nota-se que o sistema retém a sua cor natural e
não se observam falhas na película do revestimento. Entretanto, tem sido observado em
certas regiões, onde chove muito, que a redução de espessura da película, devido a este
fenômeno, é bastante considerável e, portanto, podendo reduzir a proteção anticorrosiva. A
adição de resina acrílica nas formulações aumenta a resistência ao empoamento. Quando
necessário maior resistência aos raios ultravioleta são indicadas as tintas de poliuretano
alifático.
As resinas epóxi apresentam ainda um campo de aplicação acentuado na fabricação
de tintas de fundo ricas em zinco, para sistemas de pintura de alto desempenho em
atmosferas de alta agressividade. O teor de zinco metálico na película seca dessas tintas é
superior a 88%.
Profº Marcelo Antunes Gauto
23
Processos Industriais - Tintas
Tintas epóxi curadas com poliaminas aromáticas, contendo pigmentos lamelares
como, por exemplo, alumínio, e aplicadas em alta espessura (120-150µm), são produtos
indicados para proteção anticorrosiva de superfícies ferrosas não-jateadas, quando esse
processo de limpeza não puder ser empregado. O mecanismo básico de atuação está na boa
aderência desse revestimento ao substrato metálico e boas características de proteção por
barreira, principalmente devido à presença de pigmentos lamelares. Não poderiam deixar
de ser citadas as tintas à base de epóxi/alcatrão de bulha (coal-tar epoxi), que constituem
excelente combinação entre as propriedades mecânicas e químicas da resina epóxi com a
excelente resistência do alcatrão à água. Isto possibilita a aplicação deste sistema a um semnúmero de casos, como em tanques para armazenamento, instalações industriais, tubulações
de adução de água, comportas de represas, etc. Podem ser obtidas altas espessuras numa só
aplicação: 120 a 200 micrômetros.
As tintas epóxi sem solvente, resinas epóxi líquidas, juntamente com agentes
endurecedores ou de cura, têm sido usadas para aplicação sem solvente, permitindo a
obtenção de revestimentos de alta espessura de película e bastante resistentes aos agentes
químicos.
Resinas poliuretânicas
Os poliuretanos são polímeros obtidos a partir da reação de compostos
poliidroxilados (polióis) com poliisocianatos:
Atualmente, os polióis mais empregados são os poliésteres poliidroxilados e as
resinas acrílicas poliidroxiladas. Com relação aos poliisocianatos, os dois mais empregados
são os tipos alifáticos (cadeia linear), como o diisocianato hexametileno, e o aromático,
como o 2,4-toluenodiisocianato e o 2,6-toluenodiisocianato(TDI).
As tintas de poliuretano, a exemplo das tintas epóxi, são fornecidas em dois
componentes (A e B). Normalmente, o componente A contém a resina poliidroxilada
(poliéster ou acrílica) e o componente B (agente de cura) contém o poliisocianato alifático
ou aromático. Essas tintas caracterizam-se pelas excelentes propriedades anticorrosivas, em
meios de alta agressividade, bem como por suas notáveis propriedades físicas da película,
como dureza, resistência à abrasão, etc.
As tintas de poliuretano alifático são produtos que apresentam excelente resistência
aos raios ultravioleta, razão pela qual são as tintas de acabamento que apresentam melhor
retenção de cor e brilho quando expostas ao intemperismo natural. Além disso, dificilmente
apresentam gizamento. Com relação às tintas de poliuretano aromático, são mais indicadas
para ambientes internos, pois quando expostas ao intemperismo natural mostram fraca
retenção de cor e brilho e apresentam a formação de gizamento.
Profº Marcelo Antunes Gauto
24
Processos Industriais - Tintas
As tintas de poliuretano monocomponente são produtos que reagem com a umidade
do ar para dar origem à formação da película. As resinas para essa finalidade têm sido mais
empregadas em tintas de fundo, principalmente pigmentadas com zinco e, também, em
combinação com resinas betuminosas.
2.5.4 Resinas que Formam a Película por Polimerização Térmica – Silicones
Os silicones são polímeros semi-orgânicos, que podem ser obtidos sob as formas de
fluidos, elastômeros e resinas. Os silicones têm um esqueleto inorgânico, alternando átomos
de oxigênio e silício, muito semelhante à sílica, e que é responsável pelo seu
comportamento inerte e pela resistência ao longo de uma larga faixa de temperaturas.
Completando a estrutura das polioxissiloxanas (silicones), têm-se vários tipos de radicais
orgânicos:
Nos casos de fluidos e elastômeros, esses radicais (R) sãona maioria grupos metila;
no caso de resinas, uma combinação de radicais metila e fenila. As polioxissiloxanas são
obtidas a partir das organoclorossilanas de fórmula geral RnSiCl4-n, onde R é um grupo
metila ou fenila, e se podem ter valores que variam de 0 a 3. O átomo de cloro das
organoclorossilanas reage facilmente com água formando o composto hidroxilado
correspondente:
R2SiCl2+ 2H2O ! R2Si(OH)2+ 2HCl
As hidroxissilanas sob influência de temperatura, em presença de HCl, polimerizam
rapidamente a polioxissiloxanas.
As resinas silicone são fornecidas em soluções de hidrocarbonetos aromáticos em
concentrações que variam de 50 a 80%. O peso molecular médio varia de 1.000 a 5.000, e o
tempo de vida útil das soluções pode chegar a dois anos. As propriedades principais dos
revestimentos à base de silicones são resistência ao aquecimento e resistência à exposição
prolongada ao tempo.
Revestimentos à base de silicones podem ser usados em temperaturas da ordem de
350°C, ou mesmo superiores, apresentando razoável vida protetora. Oferecem resistência à
exposição prolongada ao tempo devido à resistência à radiação ultravioleta e repelência à
água.
No que diz respeito à resistência química, deixam um pouco a desejar quando
comparadas com as melhores resinas usadas em revestimentos de superfícies. No entanto,
Profº Marcelo Antunes Gauto
25
Processos Industriais - Tintas
resistem bem a todos os tipos de soluções aquosas, sendo os silicones inferiores às resinas
orgânicas em várias propriedades, como resistência aos solventes, adesão, resistência
mecânica, facilidade de polimerização. Por outro lado, sendo polímeros de alto custo,
surgiu o interesse de fazer a modificação dos silicones com resinas orgânicas. Essas
modificações podem ser feitas de duas formas:
.composição física - os silicones são compatíveis com resinas alquídicas curtas e médias
em óleo, ésteres de epóxi, resinas amínicas, fenólicas solúveis em óleo, resinas cumaronaideno, acrílicos, etc., e podem ser com estas compostas por simples mistura física;
.composição química - aquecendo silicones com resinas orgânicas que têm oxidrilas livres,
podem-se formar compostos do tipo Si-O-C, de excelente resistência a agentes químicos,
sem maior prejuízo das outras qualidades inerentes aos silicones.
Na cura dos silicones, a fim de se formar um polímero termoestável, são necessárias
temperaturas da ordem de 300°C. O aquecimento deve ser feito à base de 50°C/hora até
250°C e depois permanecer três horas nessa condição ou subir lentamente a temperatura
aproximadamente 50°C/hora até alcançar temperatura de operação.
Segundo alguns fabricantes, as tintas à base de silicone-alumínio protegem o ferro
contra oxidação até a temperatura de 600°C. Naturalmente, a este nível de temperatura, a
resina silicone é destruída lentamente, enquanto o alumínio "sinteriza" o ferro, formando
uma camada protetora contínua. Supõe-se que a sílica proveniente da resina tem papel
preponderante na junção do alumínio ao ferro. Primers à base de pó de zinco-silicone
podem ser utilizados até temperaturas da ordem de 400°C; um primer de zinco-silicone,
seguido de um acabamento de alumínio-silicone, também pode resistir até temperaturas da
ordem de 600°C.
É, portanto, bastante difundido este revestimento para proteger chaminés, tubos de
escapamento de gases quentes, tubulações que transportam produtos a altas temperaturas,
etc. Como revestimentos decorativos, são usados principalmente em aparelhos
eletrodomésticos, tais como aquecedores, ferros de engomar, etc.
2.5.5 Resinas que Formam Películas pelo Mecanismo de Hidrólise
Silicato de etila
A resina de silicato de etila é largamente empregada na fabricação de tintas de fundo
ricas em zinco. A formação da película ocorre através da reação com a umidade do ar, por
isso a velocidade de curada película depende em muito dessa umidade. Do ponto de vista
da aplicação, esse tipo de mecanismo é extremamente importante, pois a cura da película
não é afetada se a umidade relativa do ar atingir níveis elevados após a aplicação.
Essas tintas são fornecidas em duas embalagens. Uma contém o zinco em pó, ou na
forma pré-dispersa, e a outra, a solução da resina. São produtos empregados em sistemas de
pintura de alto desempenho para proteção anticorrosiva de superfícies ferrosas expostas em
atmosferas de elevada agressividade, como marinha e industrial. Uma das características
principais das tintas ricas em zinco é o fato de elas conferirem ao aço o mecanismo
Profº Marcelo Antunes Gauto
26
Processos Industriais - Tintas
de proteção catódica na presença de eletrólito. O teor de zinco metálico na película seca de
tinta silicato de etila-zinco é superior a 75%. Nos sistemas de pintura, elas reduzem
substancialmente o avanço da corrosão sob o revestimento nas áreas danificadas. Além das
características citadas, são tintas que possuem excelente resistência térmica (temperatura
até 400°C).
Silicatos inorgânicos alcalinos
Essas resinas, a exemplo da resina de silicato de etila, são empregadas na fabricação
de tintas de fundo ricas em zinco, para sistemas de alto desempenho em atmosferas de
elevada agressividade. Tais tintas, enquanto líquidas, são diluíveis em água. As mais
empregadas são as resinas de silicatos alcalinos de lítio, potássio ou sódio, fornecidas em
duas embalagens, uma contendo o pó de zinco e a outra a solução da resina.
O mecanismo de formação da película está relacionado com a reação entre o pó de
zinco, o silicato alcalino e o substrato, havendo a formação de um silicato de ferro e zinco
próximo ao substrato, e um polímero de sílica-oxigênio-zinco em toda a película.
Essas tintas também conferem ao aço o mecanismo de proteção catódica, em
presença de eletrólito, devido ao alto teor de zinco na película seca. São tintas cujas
películas possuem boa resistência térmica, até aproximadamente 600°C.
Profº Marcelo Antunes Gauto
27
Processos Industriais - Tintas
3. PROCESSOS DE PINTURA
Os processos para a aplicação de uma tinta sobre uma superfície são basicamente
quatro: imersão, aspersão por meio de pistola convencional ou por meio de pistola sem ar
(airless spray), a trincha, a rolo. Pode-se incluir, ainda, a aplicação eletrostática de
revestimentos à base de pós (powder coating).
3.1 Imersão
Pode ser dividida em dois processos, descritos a seguir.
Imersão simples
É o processo em que se mergulha a peça a ser revestida em um "banho" de uma tinta
contida em um recipiente. Normalmente, esse recipiente possui uma região para
recuperação da tinta que se escoa da peça, após sua retirada do "banho". Tal processo
oferece uma série de vantagens, como economia, por minimização de perdas (apesar da
evaporação que, entretanto, só desperdiça solvente); fácil operação; utilização mínima de
operadores e equipamentos; aproveitamento de pessoal não-especializado e qualificado; a
peça fica completamente recoberta, não havendo pontos falhos sem aplicação de tinta. As
desvantagens são espessura irregular, pois, quando a peça é retirada do banho, a tinta
escorre pela superfície e, conseqüentemente, as partes de cima sempre terão menor
espessura que as partes de baixo; tendência a apresentar escorrimentos, principalmente nos
pontos onde existam furos, depressões ou ressaltos na peça, prejudicando o aspecto
estético; baixa espessura de película (salvo em casos especiais), etc.
Pintura eletroforética
É o processo em que se mantém o mesmo princípio da imersão simples. As tintas
usadas possuem, porém, uma formulação especial, que permite sua polarização. Usando
esta propriedade, a peça é ligada a retificadores e estabelece-se, entre a peça e a tinta onde
ela está mergulhada, uma diferença de potencial, de modo a que a tinta seja atraída pela
peça (que, obviamente, tem de ser metálica).Dessa forma, toda a peça fica recoberta com
uma camada uniforme e aderente de tinta, com espessura na faixa 20-40µm.O excesso de
tinta, não aderida, é removido por posterior lavagem, após o que a peça é introduzida em
estufa para que a película venha a se formar por ativação térmica.
Tanto para a imersão simples quanto para a eletroforética, deve-se manter o banho
em constante agitação, para que os sólidos (principalmente pigmentos) fiquem em
suspensão. Daí a necessidade de tais tintas possuírem baixo teor de pigmentação, para que a
suspensão seja facilitada.
A imersão é usada tanto em pequenas peças como até em carrocerias de automóveis.
A pintura eletroforética está sendo aplicada principalmente na indústria
automobilística.
Profº Marcelo Antunes Gauto
28
Processos Industriais - Tintas
3.2 Aspersão
É o processo em que se usa o auxílio de equipamentos especiais e ar comprimido,
para forçar a tinta a passar por finos orifícios, onde se encontra um forte jato de ar.
Chocando-se com o filete de tinta, o ar atomiza as partículas que são então lançadas sobre a
superfície que se deseja revestir. Neste processo obtêm-se películas com ótimo aspecto
estético, exigindo porém aplicadores treinados. A aplicação por aspersão é particularmente
recomendada para locais onde não haja ventos, pois isto acarreta grandes perdas de tinta. É
também recomendado para grandes superfícies planas. A viscosidade da tinta, medida em
Copo Ford n.° 4, a 2SOC, deve estar situada na faixa 20-30 segundos (20-30" FC4). A
aplicação por meio de pistola (aspersão) pode ser feita por quatro processos principais:
simples, a quente, sem ar e eletrostático.
Na aspersão simples, a tinta é aplicada apenas com o uso dos equipamentos
convencionais, descritos adiante.
Na aspersão a quente, a tinta é aquecida antes de sua aplicação. A finalidade é
aplicar produtos com maior viscosidade, que possam fornecer películas mais espessas,
devido ao fato de ser a viscosidade uma variável inversamente proporcional à temperatura
(salvo casos específicos). Dessa forma, obtém-se uma tinta com viscosidade conveniente
para aplicação, sem necessidade de diluição.
Na aspersão sem ar (airless) ou com pistola de alta pressão ou hidráulica, o
processo de atomização das partículas é diferente. Em vez de usar um jato de ar para esta
finalidade, o filete de tinta é impulsionado para fora do equipamento com uma velocidade
extremamente grande, conseguindo-se isto com pressões elevadas de impulsionamento
(cerca de 30 MPa ou 300kg/cm2). Ao sair do equipamento impulsionador, o filete de tinta
sofre uma expansão brusca que ocasiona a pulverização da tinta, sendo então lançada sobre
a peça a ser revestida. A quantidade de tinta lançada é extremamente grande, aumentando a
velocidade de trabalho. Além disso, a viscosidade não precisa estar na faixa 20-30" FC4,
podendo-se aplicar até produtos pastosos. Este processo é particularmente vantajoso para
ser usado em superfícies planas e de grandes dimensões, como na pintura de grandes
tanques e na indústria naval. O custo do equipamento é bastante elevado, em comparação
aos convencionais, e exige maiores cuidados de segurança, pois se trabalha com pressões
elevadas.
Na aspersão eletrostática, estabelece-se, entre a tinta e a peça, uma ddp, que faz
com que as partículas do revestimento sejam atraídas para a superfície, permitindo um
melhor aproveitamento da tinta e completo revestimento da peça.
Os equipamentos usados para o processo de aspersão, de um modo geral, são os seguintes:
.pistola - é uma ferramenta usinada e que se divide em corpo, gatilho e cabeçote. O
cabeçote, por sua vez, contém a capa de ar, que é a responsável pela pulverização da tinta; o
bico de fluido, que dirige o filete de tinta em direção ao jato de ar de atomização; e a
agulha, que é o elemento de vedação. O gatilho possui duas posições de acionamento,
sendo uma para abriro jato de ar e a outra para abrir o filete de tinta;
Profº Marcelo Antunes Gauto
29
Processos Industriais - Tintas
.compressor - fornece o ar necessário à impulsão do filetede tinta e também à sua
pulverização, quando for o caso;
. mangueiras- usadas para conduzir a tinta e o ar de seus reservatórios para a pistola. As
mangueiras de tinta devem possuir revestimento interno resistente aos solventes, para evitar
não só sua deterioração prematura, como também o entupimento da pistola;
.reservatórios - são tanques pressurizados, ou canecas, que contêm a tinta a ser aplicada.
3.3 Trincha
Em equipamentos industriais de médio porte e situados ao ar livre, o uso de trincha
é bastante generalizado, devido à não-exigência de grande preparo profissional por parte do
aplicador, como é o caso da aplicação à pistola. Além disso, é um método de aplicação
bastante eficiente na pintura de tubulações de pequeno diâmetro em locais sujeitos a muito
vento, para cordões de solda, cantos vivos, arestas, bem como para ambientes com pouca
ventilação. Como desvantagem, apresenta baixo rendimento. O acabamento obtido tem
aspecto grosseiro, não servindo para serviços que exijam grandes efeitos estéticos. A
película obtida é razoavelmente espessa, sendo o rendimento bem mais baixo que o da
aspersão. Apesar de bastante simples, o bom uso da trincha depende do conhecimento de
pequenos "segredos”, como, por exemplo, não mergulhar por completo as cerdas da trincha
na tinta, pois a parte superior, não sendo usada, acarreta perdas (embora pequenas) e
estraga prematuramente a trincha; a transferência da tinta para a superfície deve ser feita
por pequenas passadas por áreas ainda não pintadas, após o que se alastra o material.
Após o uso, as cerdas devem ser limpas com solvente adequado, secas e guardadas
envoltas em papel impermeável ou plástico.
3.4 Rolo
Para superfícies planas e de áreas relativamente grandes, o rolo é recomendado, pois
apresenta bom rendimento. O acabamento obtido é pior que o da aspersão e melhor que o
da trincha. A desvantagem deste método é a dificuldade de se controlar a espessura da
película. Em geral, não se consegue obter em uma demão espessuras elevadas como às
vezes se deseja.
3.5 Revestimentos à Base de Pós (Powder Coating)
O princípio básico é formular uma tinta na forma de um pó seco; a película é
formada pela fusão da resina. Da mesma forma que as tintas convencionais, podem
apresentar-se de duas formas: não-conversível (termoplástica) e conversível
(termoestável).
Os pós termoplásticos são produzidos principalmente pela indústria de plásticos, ao
passo que os mais recentes pós termoestáveis são produzidos pela indústria de tintas. Os
pós termoplásticos são ã base de poli (cloretode vinila) (PVC),polietileno, acetato, butirato
Profº Marcelo Antunes Gauto
30
Processos Industriais - Tintas
de celulose e poliamidas. Os pós são obtidos dispersando-se os pigmentos no polímero,
moendo em seguida e peneirando.
A maioria dos pós termoestáveis são baseados em resina epóxi, e são também de
composição mais complexa, pois devem ter incorporado um agente endurecedor
apropriado. Prepara-se misturando-se os componentes a frio: resina, endurecedor,
pigmentos, cargas, materiais auxiliares e, em aquecendo-se a composição, faz-se a cura
avançar ao estágio seguinte, e joga-se em bandejas. Ao esfriar, a composição solidifica e
está pronta para ser moída e peneirada. O pó obtido tem uma vida útil que pode variar de
três a seis meses.
Esses tipos de revestimentos podem ser aplicados pelos seguintes métodos:
. Leitofluidizado(fluidisedbed)- consiste, em termos simples, numa caixa com fundo falso
poroso, através do qual é insuflado ar à pressão constante. A função do ar é manter o pó em
suspensão, de forma que um objeto aquecido, quando mergulhado no pó, seja devidamente
recoberto.
.Pistola eletrostática - consiste em passar o pó através de uma pistola especial que na sua
saída forma um campo magnético, o qual carrega as partículas negativamente de forma que
estas, quando orientadas em direção a um objeto ligado à terra, cobrem-no totalmente.
Apresenta a vantagem de não se precisar aquecer previamente o objeto, bastando colocá-lo
em estufa para que a película seja formada.
4. ESQUEMAS DE PINTURA
Chama-se esquema de pintura ao conjunto de operações realizadas para a aplicação
de um revestimento à base de tintas.Compreende o preparo e o condicionamento da
superfície e a aplicação de tinta propriamente dita.
Para uma tinta aderir bem a uma superfície, deve-se aplicá-la sem que existam impurezas
sobre a última, como ferrugem ou outros óxidos, sais solúveis, poeira, óleos e graxas, restos
de pintura desagregados ou em desagregação, umidade, produtos químicos, carepa de
laminação, etc.
Evidentemente, no caso geral, os equipamentos que vão ser pintados possuem uma
ou mais dessas impurezas, o que é prejudicial à aderência da tinta e, com o tempo,
provocará a falha do revestimento. É óbvio, então, que a remoção dessas impurezas tem de
ser efetuada antes da pintura. Cita-se a aplicação de tintas sobre camadas oxidadas, tendo
como condição que a ferrugem seja limpa, compacta e aderente à superfície metálica.
Tintas convertedoras de ferrugem são as que podem ser aplicadas sobre
superfícies oxidadas, isto é, com ferrugem, Fe2O3 ou FeOOH, compacta e aderida à
superfície do aço. Geralmente elas contêm em sua formulação compostos como tanino, ou
ácido oxálico, capazes de reagir com o óxido de ferro, complexando-o, e tendo aderência ao
substrato. Essas tintas têm seu campo de aplicação quando da impossibilidade da limpeza
por jateamento abrasivo.
Profº Marcelo Antunes Gauto
31
Processos Industriais - Tintas
5. INSPEÇÃO DE PINTURA - CONTROLE DE QUALIDADE
A inspeção deve ter três fases distintas: a das tintas recebidas; a de limpeza e
aplicação; e a de manutenção ou de desempenho.
A inspeção das tintas recebidas é importante, pois vai evitar que tintas que não estão
em conformidade com as especificações sejam aplicadas, o que, certamente, levará a falhas
na proteção anticorrosiva. No laboratório, os ensaios mais comuns são:
a) sólidos por peso - indica o percentual de não-voláteis em peso existentes na tinta e serve
para mostrar a quantidade de solventes existentes na tinta;
b) sólidos por volume - indica o volume de sólidos existentes na tinta e serve como dado
para o cálculo do rendimento teórico de uma tinta, de acordo com a fórmula:
R, = rendimento teórico (m2/L)
V, = teor de sólidos em volume (%)
E = espessura de película seca (µm)
c) viscosidade - propriedade relacionada com a consistência da tinta, bastante útil na
aplicação das tintas;
Fig. 24.9a - viscosímetros – copos ford
d) peso específico (densidade) - propriedade importante no controle de qualidade das tintas,
já que essas são fabricadas com matérias-primas com diferentes densidades.
Fig. 24.9b - picnômetros metálicos
e) tempos de secagem - propriedade relacionada com os diferentes estágios de formação da
película. Indica, por exemplo, em quanto tempo a película está seca ao toque, em quanto
tempo uma nova demão pode ser aplicada sobre a anterior e o tempo de secagem completa
da película para manuseio da peça. Têm-se:
Profº Marcelo Antunes Gauto
32
Processos Industriais - Tintas
.secagem ao toque - ao se tocar suavemente a película de tinta, não há transferência dessa
para o dedo;
.secagem à pressão - a película está seca para o manuseio da peça;
.secagem para repintura - mostra qual o intervalo para aplicação de uma nova demão de
tinta;
.secagem completa - é o tempo mínimo que se deve esperar para que o equipamento entre
em operação.
t) dureza - mostra a resistência da película a riscos ou a fraturas por impacto;
g) flexibilidade - indica o poder da película de se moldar às deformações do substrato;
h) espessura por demão - indica o valor mínimo de espessura que se obtém ao se aplicar a
tinta por determinado processo;
i) identificação da resina da tinta;
j) opacidade ou poder de cobertura;
Fig.29.4c Criptômetro de Pfund
Fig.29.4d – cartolinas de ensaio
k) teor de zinco metálico na película seca (para tintas ricas em zinco);
1) brilho e cor.
Fig.29.4e – Câmara de luz
Profº Marcelo Antunes Gauto
33
Processos Industriais - Tintas
" Para pesquisar: como são aplicados os seguintes testes de controle de qualidade de
uma tinta: poder de cobertura, aderência, viscosidade e natureza da resina?
A inspeção de aplicação deve ser efetuada para verificar se a tinta é aplicada dentro
dos melhores preceitos da técnica. Antes, entretanto, que a aplicação seja permitida, o
inspetor deve verificar se a tinta foi armazenada dentro da especificação do material e se o
prazo concedido para armazenagem não foi ultrapassado.
Também antes da aplicação deve ser verificado se a superfície foi convenientemente
tratada, se a diluição da tinta foi corretamente efetuada e se houve perfeita homogeneização
para remoção do "fundo". A umidade relativa também deve ser verificada, pois acima de
85% a pintura com tintas convencionais não é aconselhável, da mesma forma que a
temperatura do substrato, que deve estar entre 10 e 50°C. Durante a aplicação, alguns
pontos importantes devem ser observados, como por exemplo:
a) que a aplicação da primeira demão de tinta de fundo seja efetuada o mais rápido
possível, após o preparo da superfície, para evitar oxidação e contaminação da mesma;
b) se a tinta for de dois componentes, não aplicá-la após o tempo de vida útil da mistura
(pot-life) ter sido ultrapassado.Deve-se verificar, ainda, se a proporção da mistura foi feita
conforme as instruções do fabricante;
c) que a viscosidade seja a ideal - se a diluição da tinta foi feita de acordo com o boletim
técnico do produto e se o diluente empregado é do mesmo fabricante da tinta;
d) se na aplicação da tinta a espessura úmida está sendo controlada;
e) se a espessura seca obtida em cada demão de tinta está em conformidade com a
especificação;
f) se a aderência de cada demão de tinta está satisfatória;
g) que a dureza de película é aceitável;
h) que a película não seja porosa. Isto é verificado com o uso do detetor de porosidade
(Holiday detector), que aplica uma ddp entre o metal-base e a película. Caso se verifique
contato elétrico, comprova-se existência de porosidade.
Após a aplicação de cada demão de tinta a película deverá estar isenta de defeitos,
tais como: escorrimento, enrugamento, empolamento (bolhas), fendimento, corrosão,
crateras, porosidade, impregnação de abrasivo e de outros materiais sólidos (p.ex., pêlos
dos instrumentos de aplicação), descascamento, nivelamento deficiente (p.ex., casca de
laranja e marcas acentuadas de trincha), sangramento, overspray e excesso ou insuficiência
de espessura.
Após a pintura final, devem ser programadas inspeções periódicas de manutenção
visando manter sempre integral a película inicial de tinta. Três a seis meses depois de
Profº Marcelo Antunes Gauto
34
Processos Industriais - Tintas
aplicada a pintura, e com a estrutura ou equipamento operando, é usual proceder-se à
inspeção do esquema aplicado. Em seguida, proceder a inspeções periódicas a cada seis a
doze meses, dependendo da agressividade do meio.
6. FALHAS EM ESQUEMAS DE PINTURA ANTICORROSIVA
Um revestimento por pintura pode deixar de exercer as suas funções básicas (p.ex.,
proteção anticorrosiva, sinalização e estética) por duas razões, a saber:
a) a vida útil do mesmo atingiu o seu limite máximo de durabilidade. Neste estágio,
recomenda-se, então, executar os serviços de manutenção na pintura para que se obtenha
novamente as propriedades desejadas;
b) devido a falhas prematuras no mesmo, oriundas de vários fatores relacionados com as
diversas etapas de especificação e aplicação dos esquemas de pintura.
Dentre as duas razões citadas, a segunda é realmente aquela que mais preocupa, pois
uma falha prematura, além de comprometer as funções do revestimento, acarreta sérios
prejuízos às empresas, tanto de natureza técnica (parada de equipamentos) como econômica
(gastos adicionais para se refazer o trabalho). Para minimizar os riscos de ocorrência de
falhas prematuras nos revestimentos por pintura, é importante considerar uma série de
fatores, como por exemplo:
.o projeto dos equipamentos e das estruturas metálicas: neste sentido é importante que
na fase de projeto dos mesmos, sempre que possível, sejam evitados, por exemplo, locais
que permitam a estagnação de água, a presença de frestas e de cantos vivos ou arestas
pontiagudas. Estes cuidados, além de contribuírem para aumentar a durabilidade dos
revestimentos, certamente acarretarão uma redução substancial nos custos inicial e de
manutenção da pintura;
.as condições prévias do substrato: por exemplo, é importante que os cordões de solda
sejam contínuos e bem acabados (livres de aspereza, de reentrâncias, etc.). Além disso, os
cordões de solda e as áreas adjacentes têm que estar isentas de respingos e de fluxo de
solda. As frestas, se existentes, devem ser adequadamente vedadas ou preenchidas, a fim de
evitar o desenvolvimento prematuro de corrosão dentro das mesmas;
.a preparação da superfície: esta é uma das etapas mais importantes para que um
revestimento por pintura apresente o desempenho esperado, principalmente no que diz
respeito ao aspecto da proteção anticorrosiva. Ela visa remover os contaminantes da
superfície (sais, produtos de corrosão, óleos, graxas, tintas velhas ou antigas, etc.), bem
como propiciar condições de aderência para os revestimentos por pintura;
.a especificação do esquema de pintura: é de suma importância que o esquema de pintura
seja especificado para resistir às condições de trabalho e de exposição das estruturas e dos
equipamentos. Por exemplo, um esquema de pintura alquídico pode proteger de forma
satisfatória uma estrutura metálica ou um equipamento numa atmosfera urbana. Entretanto,
se eles possuírem, por exemplo, regiões que permitam a estagnação de água, ou que
estejam sujeitos a esforços mecânicos (abrasão, impacto, etc.), certamente o esquema terá
que ser alterado para resistir a estas condições de exposição;
Profº Marcelo Antunes Gauto
35
Processos Industriais - Tintas
.a aplicação das tintas: muitas falhas e defeitos nos revestimentos por pintura são
decorrentes de uma má aplicação das tintas. A qualidade final da película do revestimento é
um fator extremamente importante, sob todos os aspectos, para o bom desempenho dos
esquemas de pintura. Neste sentido, a aplicação correta das tintas é uma etapa que merece,
também, uma atenção especial. Para isso, é fundamental que o pintor seja um profissional
qualificado e tenha conhecimento técnico do produto que vai ser aplicado;
.a qualidade e as características técnicas dos produtos: é importante que as tintas dos
esquemas de pintura sejam de boa qualidade e que possuam, principalmente, resistência
adequada às condições de trabalho e de exposição. De nada adianta especificar
corretamente o esquema de pintura se as tintas a serem aplicadas não possuem boa
qualidade;
.a realização dos serviços de manutenção: nenhum esquema de pintura anticorrosiva é
eterno. Portanto, a realização de inspeções periódicas para determinar o momento mais
adequado para a realização dos serviços de manutenção é um fator extremamente
importante para maximizar a durabilidade da proteção anticorrosiva. Com isso pode-se
obter uma redução substancial nos custos de manutenção, bem como aumentar a vida útil
dos equipamentos e estruturas, principalmente no que diz respeito ao aspecto de proteção.
6.1 Principais Falhas ou Defeitos
As falhas prematuras e os defeitos nos revestimentos por pintura podem ser
decorrentes de uma série de fatores e, em geral, estão relacionados com:
•
•
•
•
•
as condições prévias do substrato;
a preparação da superfície;
a especificação do esquema de pintura
a qualidade das tintas;
a falta de manutenção na época adequada.
Na Tabela 24.3 apresentam-se alguns dos tipos de falha ou defeito mais comumente
observados nas tintas e nos revestimentos por pintura. Sempre que alguma falha ocorrer de
forma prematura é recomendável fazer um estudo para determinara(s) causa(s)
provável(eis) responsável(eis) pelo aparecimento da mesma. Com isso, podem-se evitar
problemas futuros de mesma natureza.
Profº Marcelo Antunes Gauto
36
Processos Industriais - Tintas
Profº Marcelo Antunes Gauto
37
Processos Industriais - Tintas
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. NUNES, V.N. "Pintura industrial aplicada", Boletim Técnico da Petrobrás,
V.10,n.03/4,jul.-dez. ]967,pág.507.
2. WESTCHESTER, l. "Painting Corroded Steel Surfaces", Metal Finishing, dezembro
1966.
3. BARBOSA, F.F. Valéria e MIRANDA, L.R. "Emprego de sistemas de ferrugens
protetoras sobre superfícies de aço enferrujadas", Anais do 3.° Seminário de Pintura
Industrial, Naval e Civil (Tratamento e Pintura Anticorrosiva), dezembro 1944, págs. 2834.
4. BARBOSA, F.F. Valéria. "Aspectos eletroquímicos de sistemas de pinturas formulados à
base de 'ferrugens protetoras'" - Tese de Mestrado, COPPE, UFRJ (março 1993).
5. PINTO SOEIRO, J.C. e BARBOSA, I.L. "Revestimento anticorrosivo por meio de
pintura subaquática", Anais do 2.° Seminário de Pintura Industrial e Naval (Tratamento e
Pintura Anticorrosiva), novembro 1992, Salvador, BA, págs.49-59.
6. Norma Petrobrás N-650 - Aplicação de revestimento à base de alcatrão de hulha em
tubulações enterradas ou submersas, 1985.
7. Norma Petrobrás N-1947 - Aplicação de revestimento à base de esmalte de asfalto em
tubulações enterradas ou submersas, 1984.
8. Norma Petrobrás N-495 - Revestimento anticorrosivo de tubulações com fitas plásticas,
1984.
9. Norma Petrobrás N-2147 - Aplicação de revestimentos à base de polietileno extrudado
em tripla camada, 1989.
10. NUNES, L.P. e LOBO, A.C.O. Pintura industrial na proteção anticorrosiva, LTCLivros Técnicos e Científicos Editora, 1990, pág. 33.
11. FRAGATA, F.L., Falhas e defeitos em pintura anticorrosiva (no prelo).
12. CARVALHO, A. "Fiberglass X Corrosão - Especificação, instalação e manutenção de
equipamentos de fiberglass para ambientes agressivos", ASPLAR - Assoe. Bras. de Plástico
Reforçado, 1992.
Profº Marcelo Antunes Gauto
38