MANUAL TÉCNICO DE APLICAÇÕES – PARTE 2
ÍNDICE
1-Introdução.........................................................................................................................3
2-Modificação com Resinas .............................................................................................5
a) Resinas Alquídicas .................................................................................................6
b) Resinas Maleicas ...................................................................................................8
c) Resinas Poliamida...................................................................................................8
d) Resinas Melamina Formaldeído.............................................................................9
e) Resinas Uréia Formaldeído.....................................................................................9
f) Resinas Benzoguanaminas....................................................................................10
g) Resinas Carbâmicas .............................................................................................10
h) Resinas CAB - Acetobutirato de Celulose ...........................................................10
i) Resinas Cetônicas .................................................................................................11
j) Resinas Acrílicas ...................................................................................................11
k) Resinas PVA - Acetato de Polivinila...................................................................012
l) Resinas Vinílicas..................................................................................................012
m) Resinas de Poliuretano........................................................................................12
Influências das Resinas sobre as Propriedades dos Filmes 0 .................................13
3-Plastificantes..................................................................................................................14
4-Aditivos..........................................................................................................................015
a) Dispersantes .......................................................................................................016
b) Antiespumantes..................................................................................................016
c) Nivelantes e Resistentes ao Risco.....................................................................016
d) Promotores de Aderência ...................................................................................016
e) Estabilizantes de Luz ..........................................................................................017
f) Ceras....................................................................................................................018
g) Secantes .............................................................................................................018
h) Antipele ..............................................................................................................018
5-Solventes.......................................................................................................................018
a) Solventes Ativos ........................................................................................0
22
b) Cossolventes.......................................................................................................023
c) Diluentes .............................................................................................................023
6-Pigmentos .....................................................................................................................023
7-Cargas............................................................................................................................025
8-Sistemas de nitrocelulose para Repintura Automotiva ..........................................29
a) Características ....................................................................................................029
b) Regras de Formulação ........................................................................................029
9-Sistemas de nitrocelulose para Madeira................................................................033
a) Características ....................................................................................................033
b) Regras de Formulação ........................................................................................033
10-Sistemas de nitrocelulose para Tintas de Impressão.........................................037
a) Características ....................................................................................................037
b) Regras de Formulação ........................................................................................037
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1 - INTRODUÇÃO
A grande variedade dos produtos da Nitro Química comercialmente disponíveis, que variam quanto
ao grau de nitração (teor de nitrogênio) e peso molecular (viscosidade), a tornam especial como
polímero formador de filmes em tinta.
As principais características como resina utilizada em tintas são:
• ampla solubilidade em solventes orgânicos
• compatibilidade com diferentes resinas e plastificantes
• filmes transparentes e inodoros
• facilidade de processamento
• secagem rápida
• eliminação rápida dos solventes na aplicação
• baixa retenção de solventes residuais
• inodora
• atóxica
A combinação destas propriedades possibilita o seu uso em sistemas de secagem ao ar, secagem
a baixa temperatura e sistemas catalisados, com grande aplicação em lacas de repintura de automóveis,
tintas para madeira, tintas de impressão, esmaltes de unhas e tintas para calçados.
3
2 - MODIFICAÇÃO COM RESINAS
A nitrocelulose raramente é empregada sozinha como formadora de filmes, pois as melhores propriedades
se conseguem em combinação com outras resinas.
A nitrocelulose de alta viscosidade pode ser empregada em shop primers que tem a finalidade de dar proteção
temporária a superfícies metálicas, pois este tipo de nitrocelulose tem alta flexibilidade dispensando o uso
de plastificantes. Estes produtos tem uma porcentagem de sólidos em torno de 4%.
O grande emprego da nitrocelulose em filmes e a sua possibilidade de combinação com outras resinas e plastificantes,
devido a grande compatibilidade que existe entre a nitrocelulose e inúmeros polímeros, permitem várias combinações
em diferentes sistemas, como pode ser observado na tabela abaixo:
PARÂMETRO DE SOLUBILIDADE DE RESINAS (J/cm3)1/2
δD
δP
δH
NITROCELULOSE
17,2
12,3
7,8
ACETATO DE POLIVINIL
20,93
11,27
9,66
CLORETO DE POLIVINILA
18,72
10,03
3,07
POLIMETILACRILATO
18,64
10,52
7,51
ACETOBUTIRATO DE CELULOSE
15,75
–
8,59
POLIAMIDA
17,43
–
14,5
ALQUÍDICA CURTA EM ÓLEO
18,50
9,21
4,91
POLIESTER SATURADO
1,54
14,94
12,38
URÉIA FORMALDEÍDO
20,81
8,29
12,71
A nitrocelulose pode ser empregada em sistemas:
SISTEMA COMPONENTES
Binário
Ternário
Quaternário
Nitrocelulose / Plastificante
Nitrocelulose / Plastificante / Resina
Nitrocelulose / Plastificante/ Resina A / Resina B
Os sistemas binários são empregados quando a nitrocelulose é de viscosidade média, em que a flexibilidade tem que
ser melhorada pela adição de plastificantes apropriados.
O sistema ternário é o mais empregado, onde se consegue um excelente compromisso entre flexibilidade, propriedades
mecânicas e aparência. As relações entre os componentes devem ser balanceadas de acordo com as propriedades
requeridas, porém as referências abaixo são típicas e servem como ponto de partida em formulações:
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RELAÇÕES ENTRE TRÊS RESINAS
Nitrocelulose
Plastificante
Alquídica
1 : 0,5 : 1,5
Nitrocelulose
Plastificante
Maleica
1 : 0,3 : 1
Nitrocelulose
Plastificante
Cetônica
1 : 0,5 : 1
Nitrocelulose
Plastificante
Amínica
1 : 0,5 : 0,5
A nitrocelulose é empregada em uma faixa de 33 a 50% em relação ao teor de sólidos da resina modificadora
e plastificante, e pode ser combinada com resinas polares como:
• alquídicas
• maleicas
• amínicas
• fumáricas
• fenolicas
• epoxy
• poliamidas
• poliésteres
• acrílicas
• ésteres de breu
• cetônicas
• acetatos de polivinila
• vinílicas
O sistema quaternário é mais complexo em sua composição, e seus componentes devem ser cuidadosamente
balanceados para a obtenção das propriedades desejadas. A relação de resinas vai depender muito do tipo de
nitrocelulose empregada, sendo os 2 sistemas abaixo os mais empregados:
RELAÇÕES ENTRE QUATRO RESINAS
Nitrocelulose
Plastificante
Alquídica
Maleica
1 : 0,2 a 1 : 0,5 a 3 : 0,5 a 1
Nitrocelulose
Plastificante
Alquídica
Amínica
1 : 1 a 1,5 : 1 a 2 : 0,1 a 0,3
a) Resinas Alquídicas
As resinas alquídicas são obtidas pela esterificação de poliálcoois com ácidos policarboxílicos, sendo que pelo
menos um dos álcoois tem que ser trihídrico. Normalmente são modificadas com óleos ou ácidos naturais ou sintéticos.
As propriedades das resinas alquídicas podem ser modificadas por uma grande variedade de fatores, como tipo
e conteúdo do óleo na resina, ácidos graxos, além de alteração com outros componentes como breu, resinas fenólicas,
esterinadas, etc.
As resinas alquídicas dependendo do teor de óleo, podem ser classificadas em curtas ( <40% ), médias (40 a 60%)
e longas (>60%).
6
As resinas alquídicas usadas com nitrocelulose são as mais largamente empregadas, podendo ser do tipo curtas e
médias em óleo, com um comprimento de óleo variando de 32 a 38%, as quais apresentam uma boa compatibilidade
com nitrocelulose.
Normalmente são derivadas de:
• óleos semi secativos
• soja
• mamona desidratada
• óleos não secativos
• côco de babaçu
• mamona cru
As resinas alquídicas derivadas de óleos secativos são reativas, isto é, polimerizam-se no filme e são empregadas em:
• primers
• primer surfacers
• fundos e massas
Sendo responsáveis pelas seguintes propriedades:
• aderência a substratos metálicos
• aumento de dureza
• resistência química do filme
As resinas alquídicas derivadas de óleos não secativos permanecem inalteradas no filme, atuando como plastificantes
e são usadas em tintas de acabamentos e a sua finalidade é:
• melhorar o aspecto
• aumentar o brilho
• melhorar o corpo do filme
• aumentar a resistência à luz
• plastificar o filme
A resina alquídica é empregada em uma relação de aproximadamente 50% sobre o total de resinas.
Resinas alquídicas curtas com um comprimento de 37% em óleo também são utilizadas em sistemas curáveis
com ácidos, em combinação com as resinas nitrocelulose e uréia formaldeído.
Há uma diversidade de resinas e fornecedores muito grandes, podendo a equivalência entre os diversos tipos
ser estabelecida facilmente pela natureza e comprimento de óleo, viscosidade e teor de sólidos entre os diversos
fornecedores.
7
b) Resinas Maleicas
As resinas maleicas são obtidas pela reação de ácido abiético que é convertido em ácido levopimárico e reagido
com anidrido maleico, formando produtos duros.
São usadas em combinação com nitrocelulose para aumentar a:
• dureza
• secagem
• brilho
• aderência
• resistência a água.
O seu uso é difundido em acabamentos de madeira para aumentar a lixabilidade e resistência a empilhamento,
e em tintas de impressão para prevenir problemas no embobinamento dos filmes plásticos impressos.
São empregadas em sistemas ternários ou quaternários em uma relação de 30 a 45% sobre o total de resinas.
c) Resinas Poliamida
Resinas poliamida são produtos da policondensação de diaminas com ácidos dicarboxílicos, resultando em produtos
de estrutura linear.
As resinas poliamida são utilizadas em combinação com nitrocelulose em tintas gráficas líquidas para rotogravura
ou flexografia, com a finalidade de promover melhor aderência sobre filmes poliolefínicos alto brilho e resistência
a gorduras, água gelada e detergentes.
As resinas comerciais empregadas são derivadas de ácido graxo dimerizado e poliaminas alifáticas, havendo
as versões solúvel em álcool e solúvel em acetatos/cetonas. Normalmente são empregadas em uma relação
variável, sendo a mais típica a de 2:1 com nitrocelulose ES ou AS correspondente.
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d) Resinas Melamina Formaldeído
As resinas melamina-formaldeído são obtidas pela reação da melamina com formaldeído formando metilolmelamina
em uma primeira etapa e depois alquiladas com álcoois do tipo metanol, butanol ou isobutanol, formando misturas complexas, classificáveis em 3 tipos distintos.
As resinas melamina-formaldeído utilizadas com nitrocelulose são butiladas ou isobutiladas com a finalidade
de promover:
• alta flexibilidade
• brilho
• durabilidade
• resistência ao calor
• resistência à luz
O seu principal emprego é em lacas nitrocelulose para repintura automotiva. São usadas com mais frequência
em sistemas quaternários em conjunto com resinas alquídicas e plastificante, em uma proporção de até 10%.
e) Resinas Uréia Formaldeído
Resinas uréia formaldeído são produtos da reação da adição de formaldéido ao grupo aminíco da uréia, obtendo-se
resinas de baixo peso molecular e alta reatividade, que encontram grande uso em combinação com nitrocelulose
e resinas alquídicas curtas e médias em óleo em sistemas curáveis com ácido para secagem ao ar ou baixas
temperaturas promovendo filmes de:
• alta flexibilidade
• brilho
• durabilidade
• resistência ao calor
• resistência à luz
9
f) Resinas Benzoguanaminas
Resinas benzoguanaminas são obtidas de uma maneira similar as resinas melamina, pela adição de formol
a benzoguanamina e posterior alquilação com butanol. Obtendo-se resinas de baixa viscosidade e de reatividade
menor que resinas melamina.
A sua combinação com nitrocelulose permite a obtenção de lacas com melhoria no:
• brilho
• corpo
• aderência
g) Resinas Carbâmicas
Resinas carbâmicas são resinas baseadas em butiluretano e formaldeído, e são empregadas com nitrocelulose para
acabamentos de madeira com a finalidade de melhorar:
• flexibilidade
• aderência
• brilho
• durabilidade exterior
10
h) Resinas Cetônicas
As resinas cetônicas são obtidas pela co-condensação de formaldeído com cetonas obtendo-se uma variedade muito
grande de produtos dependendo do tipo de cetona empregada.
São resinas que em combinação com nitrocelulose desenvolvem:
• brilho
• filmes encorpados
• maior % de sólidos
• aderência
• secagem
• lixabilidade
As resinas cetônicas são empregadas em tintas de impressão, podendo também ser utilizadas em produtos para madeira
para melhorar lixabilidade.
i) Resinas Acrílicas
As resinas acrílicas são obtidas pela poliadição de monômeros de ácido acrílico, ácido metacrílico e de seus ésteres.
As propriedades vão depender da natureza e proporção dos monômeros no polímero e do seu peso molecular.
As resinas acrílicas são classificadas em resinas termoplásticas e termofixas.
As resinas acrílicas utilizadas em combinação com nitrocelulose são de natureza termoplástica, e são empregadas para
melhorar:
• aderência
• resistência a luz
• filmes claros
Devido ao seu impacto sobre o aspecto, são usadas principalmente em acabamentos automotivos.
11
j) Resinas PVA – Acetato de Polivinila
PVA é obtido pela homopolimerização de monomeros de acetato de vinila resultando em polímeros amorfos solúveis
em acetatos, cetonas e álcoois.
Devido à alta resistência a intemperismo, podem ser empregadas em combinação com nitrocelulose para melhorar:
• aderência
• resistência a luz
k) Resinas Vinílicas
As resinas vinílicas são obtidas a partir da reação de etileno e álcool na presença de oxigênio, resultando em uma
variedade muito grande dependendo do tipo de álcool, número de hidroxilas e grau de polimerização.
As resinas vinílicas que têm aplicação com nitrocelulose são do tipo poliviniléter são mais empregadas como resina
plastificante para melhorar:
• aderência
• flexibilidade
• resistência química
l) Resinas de Poliuretano
A nitrocelulose pode ser modificada com diisiocianatos em sistemas monocomponentes ou sistemas bicomponentes
obtendo-se filmes de resistência superior em:
• abrasividade
• resistência a empilhamento
• secagem livre de pó
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Influência das Resinas sobre as Propriedades do Filme
Resinas
Resinas
Aderência sobre
filme Poliolefínico
Poliamida
Aderência
sobre metal
Resinas Alquídicas Secativas
Aderência
Maleicas
Carbâmicas
Acrílicas Termoplásticas
Vinílicas
Benzoguanamidas
Acetobutirato de Celulose
PVA
Aspecto/
Acabamento
Superficial
Alquídicas Não Secativas
Brilho
Alquídicas Não Secativas
Poliamida
Uréia Formaldeído
Carbâmicas
Maleicas
Melamina Formaldeído
Benzoguanaminas
Corpo do Filme
Alquídicas Não Secativas
Benzoguanaminas
Dureza
Alquídicas Secativas
Maleicas
Elasticidade
Alquídicas Não Secativas
Melamina Formaldeído
Benzoguanaminas
Flexibilidade
Amínicas
Carbâmicas
Uréia Formaldeído
Vinílicas
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Lixabilidade
Maleicas
Resistência
Química
Alquídicas Secativas
Vinílicas
Resistência
à Gordura
e Detergente
Poliamidas
Resistência à luz
Alquídicas Não Secativas
Uréia Formaldeído
Acrílicas Termoplásticas
Melamina Formaldeído
Carbâmicas
PVA
Resistência
ao Calor
Melamina Formaldeído
Uréia Formaldeído
Resistência à Água
Maleicas
Poliamidas
Resistência ao
Amarelamento
Acetobutirato de Celulose
Acrílicas Termoplásticas
Resistência ao
Manchamento
Acetobutirato de Celulose
Resistência ao
“Cold Check”
Acetobutirato de Celulose
Resistência ao
Empilhamento
Poliuretano
Resistência
ao Risco
Poliuretano
Secagem
Maleicas
3-PLASTIFICANTES
Os plastificantes são componentes imprescindíveis na maioria dos sistemas nitrocelulose. Apenas as resinas nitrocelulose
de alta viscosidade têm uma elasticidade suficiente que o dispensam; porém o seu uso em sistemas únicos é limitado
devido ao baixo teor de não voláteis de suas soluções.
A porcentagem de plastificante sobre a nitrocelulose vai depender muito do tipo de substrato, pois quanto maior a sua
flexibilidade, maior será a necessidade de plastificante. A quantidade de plastificante também vai depender do uso de
outras resinas, que tem a capacidade de influenciar a flexibilidade, como por exemplo resinas melamina formaldeído.
Teor de Plastificante Recomendado
SISTEMA
PORCENTAGEM SOBRE NITROCELULOSE
Shop Primer
0 a 20
Sistemas para Madeira
20 a 40
Sistemas para Metais
40 a 60
Sistemas para Papel
50 a 60
Sistemas para Couro
80 a 100
Os plastificantes possuem peso molecular muito menor que as resinas e devem atender as seguintes exigências:
• compatibilidade com a nitrocelulose e resinas empregadas
• efetividade: melhor resultado com menores teores
• permanência no filme: devem ter baixa volatilidade
• estabilidade: resistentes à luz, calor, umidade, agentes químicos
De um modo geral a nitrocelulose tem boa compatibilidade com a grande maioria de plastificantes, com exceção
das resinas plastificantes carbamida (Uresin), polivinilmetiléter e poliviniletiléter.
Parâmetros de Solubilidade dos Plastificantes mais Comuns
PLASTIFICANTE
δD
δP
δH
Dimetilftalato
18,5
10,8
4,9
Dietilftalato
17,5
9,57
4,49
Dibutilfatalato
17,7
8,57
4,08
Butilbenzilftalato
18,9
11,3
3,10
Dioctilftalato
16,6
6,98
3,10
Os plastificantes de uso mais comum são os ftalatos, sendo o DBP (dibutilftalato) de mais larga aplicação devido a sua:
• boa resistência
• flexibilidade
• baixa toxidez
• aumenta a tensão superficial
• promove a compatibilidade entre a nitrocelulose e resinas
14
Para sistemas que requerem propriedades específicas, são empregados plastificantes especiais de acordo com
a qualidade que se queira realçar:
Aderência
Poliacrilatos
Poliviniléter
Estabilidade ao calor
Dioctilftalato
Didecilftalato
Óleos epoxidados
Estabilidade à luz
Dioctilftalato
Acetilbutilcitrato
Óleos epoxidados
Ésteres do ácido cítrico
Resistência à água
Dioctilftalato
Resistência à chama
Tricresilfosfato
Trifenilfosfato
Tricloroetilfosfato
Dureza
Cânfora
Polivinilmetiléter
Brilho
Polivinilmetiléter
Não existe um plastificante universal, sendo necessário uma boa definição das propriedades pretendidas
com ensaios de laboratório para a seleção mais adequada.
4-ADITIVOS
O alto peso molecular da nitrocelulose torna o filme menos sensível à ocorrência de defeitos relacionados
à tensão superficial ou à mobilidade de pigmentos. Os aditivos mais empregados são :
• dispersantes
• antirrisco
• antiespumantes
• promotores de aderência
• absorvedores de ultravioleta.
15
a) Dispersantes
São utilizados para a moagem e estabilização dos pigmentos durante o processo de fabricação.
A moagem dos pigmentos em resinas alquídicas compatíveis com nitrocelulose é a prática mais comum e utilizam-se
como agentes de dispersão polímeros de alto peso molecular. Estes aditivos devem ser incorporados à mistura de resina
e pigmento antes do processo de moagem, em uma porcentagem de 0,1 a 0,5% sobre o total de pigmento.
• Exemplo de produtos comerciais
Disperbyk 106 ou 108
Solperse Hyperdispersantes
Nuosperse 657
Byk
Avecia
Nuodex
b) Antiespumantes
Os solventes orgânicos utilizados em tintas à base de nitrocelulose previnem a formação de espuma devido a sua baixa
tensão superficial, porém em sistemas de aplicação a cortina pode haver a ocorrência de formação de bolhas.
A utilização de polisiloxanos com uma viscosidade de 5.000 a 50.000 mPa.s ou siloxanos modificados com flúor em uma
concentração de 0,1 a 0,5% de uma solução de 10% do aditivo, calculado sobre a tinta corrigem o defeito.
• Exemplos de produtos comerciais
Byk 066 ou 141 ou 065
Addid 761 ou 751
Byk
Wacker
c) Nivelantes e Resistentes ao Risco
A adição de tensoativos permite a obtenção de uma superfície de filme úmido com uma tensão superficial homogênea
impedindo a formação de células de Bernard e propiciando uma evaporação uniforme dos solventes.
Polímeros de polixiloxanos modificados com poliester são adicionados em uma concentração de 0,1 a 1% sobre a tinta
para prevenir a ocorrência.
• Exemplos de produtos comerciais
Byk 302 ou 306
Addid BO OU Addid 100
Baysilon OL
Byk
Wacker
Bayer
d) Promotores de Aderência
A aderência está diretamente relacionada com a rugosidade e tensão superficial da superfície a ser pintada.
Quanto mais uniforme e quanto menor a tensão superficial, pior é a aderência. Os casos mais críticos ocorrem em substratos plásticos poliolefínicos, que além de exigirem um pré-tratamento superficial para a ativação da superfície, necessitam a aditivação da tinta para a obtenção da necessária aderência.
A aderência em substratos metálicos pode ser melhorada com a adição de resinas poliésteres especiais na porcentagem
de 5 a 15% de resina sobre sólidos de nitrocelulose.
• Exemplo de produtos comerciais;
Adhesion Resin LTW
Flex 188
Degussa
King
16
A aderência sobre substratos plásticos é muito mais crítica e existem diversos aditivos que promovem
a sua melhoria, desde que previamente tratados com Corona. Neste caso costuma-se utilizar aditivos a base
de organosilanos, titanatos e zirconatos.
Os organosilanos têm uma natureza química bipolar em que o grupo silanol estabelece uma forte ligação com
o substrato e o restante da cadeia polimérica com a resina da tinta, promovendo aderência em substratos críticos.
Podem ser usados como primers o adicionados diretamente na tinta. Normalmente são usados na porcentagem
de 0,1 a 3% sobre sólidos da tinta.
• Exemplos de produtos comerciais:
Addid 900 e 903
Wacker
Os titanatos têm tendência a amarelar na presença de produtos fenólicos ou tintas brancas e nestes casos dá-se
preferência aos zirconatos que além de não alterarem a cor, têm uma reação mais lenta em contato com traços
de água e são mais estáveis. Estes produtos promovem um “crosslinking” entre os sítios ativos do substrato e a
resina da tinta. São especialmente indicados para rotogravura e flexografia, sendo utilizados na faixa de 1,5 a 3%
sobre total.
• Exemplos de produtos comerciais:
Tyzor GBA e IAM
DuPont
e) Estabilizantes de Luz
São empregados em tintas que ficam diretamente expostas à radiação solar, cujos componentes UV promovem
uma degradação dependendo dos polímeros utilizados. Alguns pigmentos como o dióxido de titânio e negro de
fumo absorvem as radiações UV, reduzindo o seu efeito, porém em filmes de baixa pigmentação ou transparentes
há necessidade de utilizar estabilizantes de luz. A porcentagem de uso pode chegar a 1,5% sobre o teor de sólidos
da tinta.
Os estabalizantes a luz são usados aos pares, sendo constituídos de um absorvedor de UV, que absorve a radiação
e um antioxidante para prevenir a propagação dos radicais livres formados na superfície.
Os absorverdores de UV são à base de benzotriazóis ou triazinas e os antioxidantes são do tipo HALS (hindered amine).
• Exemplos de produtos comerciais:
UVAs
Tinuvim 328, 384, 900 e 928
HALS
Tinuvim 111FD, 123, 144, e 292
17
f) Ceras
São comumente usadas para modificar as características de atrito superficial ou obter um fosqueamento do aspecto,
porém tem o seu uso limitado pelo fato de influenciarem negativamente a aderência sobre o substrato ou de qualquer
camada que venha a ser aplicada posteriormente.
Os principais tipos utilizados são sintéticos, compreendendo:
• Ceras de polietileno
• Ceras de polipropileno micronizadas
• Ceras a base de Teflon
• Parafina
Exemplos Comerciais
Cera A
Lancowax
Cera PA 130
BASF
Langer
Hoechst
g) Secantes
Os secantes do tipo octoato ou naftenato podem ser empregados sempre que a resina alquídica modificadora seja
à base de óleos secativos, porém como esta resina não é o componente principal, não há evidências de que a secagem
final do filme seja comprovadamente influenciado pelos secantes, que atuam apenas na reação oxidativa de formação
de filmes, enquanto que o mecanismo principal na formação de filmes em lacas é por evaporação de solvente.
h) Antipele
A função de aditivos antipele do tipo cetoxima é evitar o oxidação da superfície da tinta dentro da embalagem quando
em contato com oxigênio do ar. Este fenômeno ocorre apenas com resinas alquídicas derivadas de óleos secativos,
porém como a porcentagem destas resinas em uma laca é pequena, e normalmente são resinas curtas em comprimento
de óleo, o seu uso é desnecessário.
5 - SOLVENTES
A solubilidade da nitrocelulose vai depender de:
• teor de nitrogênio da nitrocelulose
• viscosidade da nitrocelulose (grau de viscosidade)
• tipo de solvente usado
• temperatura
• processo de dissolução
18
A nitrocelulose é amplamente solúvel nos seguintes solventes ativos:
• ésteres
• cetonas
• glicoléteres
• ésteres de glicoléteres
• metanol (único álcool)
Solventes Especiais:
– Tetrahidrofurano
– n,n-Dimetilformamida
– 2 Nitropropano
– n-Metil-2-Pirrolidona
Sendo insolúvel em álcoois, solventes aromáticos e alifáticos, porém são utilizados como solventes latentes
ou diluentes em combinação com os solventes ativos.
O poder de solvência é caracterizado por três valores númericos conhecidos como parâmetros de solubilidade:
δP, δD e δH, que se estiverem situados dentro da esfera de solubilidade da nitrocelulose, serão considerados
solventes verdadeiros.
δH (J/cm3)1/2
Encontra-se nos gráficos a seguir a localização de diferentes solventes na esfera de solubilidade da nitrocelulose
tipo ES e AS.
AS = baixo teor
de nitrogênio
ES = alto teor
de nitrogênio
δD (J/cm3)1/2
δP (J/cm3)1/2
Projeção da esfera de solubilidade da nitrocelulose
Greencell AS/ES • Ecocell AS/ES
19
δH (J/cm3)1/2
NC AS
NC ES
δP (J/cm3)1/2
δH (J/cm3)1/2
NC AS
NC ES
δD (J/cm3)1/2
20
δP (J/cm3)1/2
NC AS
NC ES
δD (J/cm3)1/2
Tabela 1 – Parâmetros de Solubilidade dos solventes
Solventes
δD(j/cm3)1/2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Etanol
Ciclohexanol
Diacetona Alcool
Acetato de etila
Acetato de butila
Isobutil acetato
Amil acetato
Etileno glicol metil eter
Etileno glicol etil eter
Etileno glicol butil eter
Etileno glicol etil acetato
Acetona
Metil etil cetona
Dimetilftalato (DMP)
Dietilftalato (DEP)
Dibutilftalato(DBP)
Butil benzilftalato (BBP)
Dioctilftalato (DOP)
Parâmetro de Solubilidade
δP(j/cm3)1/2
δH(j/cm3)1/2
8,8
4,1
8,2
5,3
3,7
3,7
3,3
9,2
9,2
7,0
4,7
10,4
9,0
10,8
9,57
8,57
11,3
6,98
15,7
17,4
15,7
15,7
15,7
15,1
15,3
16,2
16,2
15,9
15,9
15,5
15,9
18,5
17,5
17,7
18,9
16,6
21
19,4
13,5
10,8
7,2
6,3
6,3
6,9
16,4
14,3
10,6
10,6
7,0
5,1
4,9
4,49
4,08
3,10
3,10
A viscosidade de uma solução de nitrocelulose vai depender largamente da composição dos solventes utilizados.
Mesmo utilizando apenas solventes ativos verdadeiros, haverá uma grande diferença conforme o solvente empregado.
Viscosidades Relativas de Solução de Nitrocelulose ES 1/2 Seg com 12,2% de Sólidos
SOLVENTE
VISCOSIDADE RELATIVA
Acetona
Metiletilcetona
Metilisobutilcetona
Acetato de Etila
Acetato de Butila
Etilenoglicolmonoetileter
Diacetonaalcool
10
15
29
30
54
106
220
Os solventes para a nitrocelulose são classificados em:
a) Solventes Ativos
São os solventes verdadeiros em que a nitrocelulose é miscível em qualquer proporção fornecendo soluções límpidas
e cujos parâmetros de solubilidade estão situados dentro da esfera de solubilidade da nitrocelulose.
Podem ser subdivididos em 3 tipos dependendo do seu ponto de ebulição:
Leves: ponto de ebulição < 100 ºC: são usados em grande quantidades, reduzindo a viscosidade
de uma forma acentuada e promovendo secagem rápida.
Exemplos: acetona / acetato de etila / metiletilcetona
Médios: ponto de ebulição (100 –140 ºC ): são usados em quantidade moderada, favorecendo
o alastramento e nivelamento do filme.
Exemplos: acetato de butila / metilisobutilcetona / etilglicol/ Dowanol PM
Lentos: ponto de ebulição acima 140 ºC: são usados em quantidades limitadas para promover alto brilho
e aderência.
Exemplos : diacetona álcool / acetato de etil glicol/ Dowanol PMA
Super Lentos: (170 ºC ): são utilizados em ambientes muito úmidos para prevenir o “blushing do filme”.
Exemplos: butilglicol / etilglicol
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b) Cossolventes
São solventes latentes que sozinhos não solubilizam a nitrocelulose, porém atuam em sinergia com solventes ativos,
reduzindo a viscosidade da solução, abaixando o seu custo e auxiliando na solubilização do plastificante na nitrocelulose.
Exemplos: etanol / isopropanol/ butanol / isobutanol
c) Diluentes
Não dissolvem a nitrocelulose, porém junto com solventes ativos ajudam a reduzir o custo da composição de solventes.
Exemplos: toluol / xilol / naftas alifáticas
Uma composição genérica de mistura de solventes para nitrocelulose, contém normalmente a seguinte relação:
Quanto à Natureza do Solvente
ATIVOS
LATENTES
DILUENTES
Ésteres / Cetonas/ Glicoléteres
Álcoois
Aromáticos
20%
20%
60%
Quanto à Taxa de Evaporação do Solvente
RÁPIDOS
MÉDIOS
LENTOS
25%
30%
45%
Assim, uma dada composição poderá ser alterada por substituição de solventes desde que sejam guardadas
aproximadamente as relações acima.
6 - PIGMENTOS
Os pigmentos são empregados com finalidades decorativas e funcionais e são selecionados de acordo com:
• cor
• dispersabilidade
• transparência
• poder de cobertura
• resistência à umidade
• resistência química
• resistência ao sangramento
• durabilidade
Os pigmentos são mais inertes do que as resinas e tendem a fortalecer e proteger o filme, dando acabamentos
mais duráveis, porém o seu uso crescente pode também tornar o filme mais quebradiço, dependendo do PVC da tinta.
23
Os pigmentos utilizados em acabamentos à base de nitrocelulose normalmente são os mesmos utilizados em tintas
industriais, com a restrição de não poderem ser usados pigmentos de caráter básico ou alcalino, que podem reagir
lentamente com a nitrocelulose levando à perda de estabilidade e desenvolvimento de gases. Pigmentos do tipo
purpurina também não podem ser empregados devido a tendência ao bronzeamento.
A utilização de uma mistura de solventes ricos em acetatos, cetonas e glicoiséteres limita o uso de pigmentos azo,
pois pode ocorrer uma pequena solubilização do pigmento, provocando a sua migração para a superfície e consequente
bronzeamento da cor ou sangramento em uma repintura.
Em tintas gráficas aplicadas por rotogravura ou flexografia deve-se escolher pigmentos de baixa abrasividade, com
cuidados especiais com pigmentos inorgânicos do tipo óxido de ferro, ou dióxido de titânio encapsulados com sílica,
para prevenir a ocorrência de desgastes nas facas ou cilindros da impressora.
Para uma melhor dispersão dos pigmentos, dá-se preferência pela moagem em resinas alquídicas de baixa
viscosidade, sendo a nitrocelulose adicionada posteriormente às bases de moagem.
Lacas industriais usam os mesmos pigmentos utilizados nos esmaltes, observando-se as restrições descritas acima.
Lacas automotivas utilizam pigmentos de alta resistência a intemperismo, classificados nos seguintes pigmentos
primários por grupos de cores:
Amarelos
Azo níquel
Cromato de chumbo revestido
Óxido de ferro
Antrapirimidina
Isoindolinona
Flavantrona
Vanadato de bismuto
Laranjas
Molibdato de chumbo revestido
Antrantona
Perinone
Quinacridona
Azuis
Azul ferrocianina
Ftalocianina de cobre
Indantrona
Verdes
Ftalocianina de cobre
Verde cromo
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Vermelhos / Violetas / Marrons
Quinacridona
Thioindigo
Perilene
Dioxazina
Isodibenzantrona
Pirantrona
Metal azo BON
Metal azo BOM arilida
Dourados / Marrons
Óxido de ferro
Quinacridona
Preto
Negro de fumo
Branco
Dióxido de titânio rutilo
7 - CARGAS
Também conhecidos por extensores, são pós inorgânicos de baixo índice de refração, isto é, têm baixo poder de cobertura e afetam pouco a cor, sendo utilizados com finalidade funcional ou econômica, podendo influir nas seguintes propriedades:
• manter pigmentos em suspensão
• alterar a reologia da tinta
• promover a lixabilidade
• fosqueamento
• aumentar dureza
• redução de custo
Os principais tipos de cargas são:
CAULIM
É caracterizado como Pigment White 19 (77005), também conhecido como China Clay e caracterizado pelo
grande porcentual de partículas abaixo de 2 microns, sendo usado para aumentar a eficiência do dióxido de titânio.
TALCO
É caracterizado como Pigment White 26 ( 77718), sendo apresentado nas formas fibroso, lamelar ou massivo,
podendo influenciar as seguintes propriedades:
25
• estabilidade a sedimentação da tinta
• melhorar propriedades reológicas – nivelamento - escorrimento - aplicação
• fosqueamento (forma cristalina)
• lixabilidade (forma lamelar e granular)
• resistência a água (forma lamelar)
BARITA
É caracterizado como Pigment White 22 ( 77210), apresentando grande inércia química, alta densidade
e baixa absorção de óleo. Deve ser usado com cuidado, pois pode prejudicar a elasticidade do filme.
O seu uso influencia as seguintes propriedades:
• nivelamento
• enchimento
• brilho
• dureza
• resistência a abrasão
MICA
É caracterizado como Pigment White 20 (77019), sendo encontrada na forma de biotita, vermiculita e muscovita,
sendo esta última mais usada devido ao seu caráter lamelar, conferindo as seguintes propriedades para o filme:
• resistência à umidade
• selamento dos poros da madeira
SÍLICAS
São caracterizadas como Pigment White 27 ( 77811), estando disponível na forma natural ou sintética.
A sílica natural é encontrada na forma amorfa, cristalina e diatomácea.
A sílica amorfa é utilizada pelo seu preço e caráter inerte, melhorando:
• resistência à abrasão
• aderência
As sílicas sintéticas são classificadas em precipitadas, pirogênicas e aerogéis.
As sílicas pirogênicas são bastante empregadas para:
• melhorar tixotropia
• anti-sedimentante
As sílicas aerogéis são utilizadas como agentes fosqueantes, com a vantagem de não afetar outras propriedades
como resistências, flexibilidade e claridade do filme.
26
27
8 - SISTEMAS DE NITROCELULOSE PARA REPINTURA AUTOMOTIVA
a) Características
A possibilidade de combinação da nitrocelulose com uma grande variedade de resina permitiu o desenvolvimento
de sistemas de:
• teor de sólidos mais alto
• boa durabilidade
• facilidade de aplicação
• secagem rápida com grande aplicação na repintura automotiva de cores sólidas
Devido à sua versatilidade, a nitrocelulose é empregada em diversos tipos de produtos, tanto fundos como acabamentos:
• massa universal
• primer universal
• fundo isolante
• laca nitrocelulose
A massa nitro, primer universal e fundo isolante nitrocelulose além de comporem o sistema de repintura automotiva,
podem ser usados em outros sistemas de pintura junto com acabamentos a base de laca acrílica, base metálica duas
camadas e poliester dois componentes
A laca nitrocelulose pode utilizar as mesmas bases de pigmentos da pintura original, obtendo-se a fidelidade de cor
no reparo de veículos
b) Regras de Formulação
Além das orientações gerais, dos capítulos anteriores, devem-se observar as seguintes regras:
1 - Seleção de nitrocelulose
• utilizar a nitrocelulose ES 1/4 segundos de viscosidade mais baixa para massas, fundos e primers devido a maior
utilização de cargas minerais nestes produtos resultando em um acréscimo maior de viscosidade
• utilizar a nitrocelulose ES 1/2 segundos de viscosidade mais alta para vernizes e lacas a fim de obter propriedades
do filme
• ajustes de viscosidade podem ser feitas com solução de nitrocelulose 300 segundos
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2 - Seleção da Resina Alquídica
• utilizar resina alquídica curta em óleo de mamona desidratada em massas, fundos e primers para a obtenção
de melhor resistência à corrosão e aderência
• utilizar resina alquídica curta em óleo de côco em vernizes e lacas que proporcionam um melhor brilho, aspecto,
durabilidade, além de plastificarem o filme
• utilizar resina melamina formaldeído na laca nitrocelulose para melhor aspecto e durabilidade do filme
3 - Seleção do Plastificante
• o dibutilftalato é o mais indicado para massas, fundos e primers devido a menor viscosidade e melhor molhabilidade
• o dioctilftalato é mais indicado para lacas e vernizes devido a menor volatilidade e maior durabilidade,
podendo ser usado em conjunto com óleo de mamona soprado
4 - Seleção de Aditivos
• antisedimentantes
– Bentone 27 para massas
– Bentone 38 com MPA para primers, seladores e lacas
5 - Seleção de Cargas
• talco micronizado é empregado em massas, primers e seladores para obtenção de maior corpo, escondendo
algumas imperfeições do substrato e melhorando a lixabilidade
30
31
9 - SISTEMAS DE NITROCELULOSE PARA MADEIRA
a) Características
Os sistemas à base de nitrocelulose encontram grande aplicação na pintura de móveis de madeira, devido às seguintes
propriedades:
• realçam o aspecto natural da madeira
• filmes atóxicos com uso recomendado para interiores e móveis infantis
• secagem rápida permitindo um melhor selamento dos póros da madeira
• permitem altas velocidades de produção com secagem forçada
• têm boa resistência a “cold check”, acompanhando as alterações da madeira em função da temperatura e umidade
ambiente
b) Regras de Formulação
Além das regras gerais de formulação, devem-se observar as seguintes orientações:
1 - Seleção de Nitrocelulose
• usam-se misturas em partes iguais das nitrocelulose ES 1/2 e ES 1/4 nos sistemas pigmentados como fundos,
seladores e vernizes foscos
• para vernizes brilhantes é comum o uso apenas de nitrocelulose ES 1/2
• sistemas nitrouretanos usam predominantemente a nitrocelulose ES 18-25 cP
2 - Seleção da Resina Alquídica
• em fundos e seladores utilizam-se resinas médias ou curtas em óleo secativo do tipo mamona desidratadas,
que conferem melhor aderência e lixabilidade
• em acabamentos utilizam-se resinas médias em óleo de côco de babaçu que formam filmes de alto brilho,
boa flexibilidade, bom polimento e boa resistência ao “cold check”
• em sistemas nitrouretanos utilizam-se resinas médias em óleo de côco de babaçu com teores mais elevados
de hidroxilas
3 - Resinas Modificadoras
• resinas cetônicas ou maleicas são empregadas em fundos seladores para melhorar a adêrencia e lixabilidade.
resinas maleicas podem afetar o “cold check”, sendo neste caso parcialmente substituídas por estearato de zinco
• sistemas nitrouretanos de 2 componentes utiliza resinas isocianato alifáticas do tipo Desmodur L-75
e Desmodur IL-50 da Bayer, que são adicionadas ao verniz pouco antes da aplicação
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4 - Aditivos
• lixabilidade
Usa-se na faixa de 10% de estearato de zinco sobre sólidos de resinas, nos seladores para evitar empastamento
da lixa.
• alastramento
O emprego de 0,1% do aditivo tensoativo Byk 300 - Byk favorece o alastramento de vernizes de alto brilho
Em sistemas nitrouretanos obtém-se bons resultados com a adição de 0,2% de Borchigol LAC80 da Bayer
ou Byk 306 da Byk.
• fosqueamento
O uso de sílica Syloid ED-30 em porcentagens de até 8% sobre sólidos de veículo permite a obtenção de baixo brilhos
uniformes.
• antirrisco
O uso de ceras de polietileno ou polipropileno micronizadas aumentam a resistência ao risco.
Aditivos do tipo Lanco Wax PP-1362 - Langer e Ceramat 250 - Byk mostraram eficiência.
• antiespuma
Sistemas nitrouretanos tem tendência à formação de espumas, assim como aqueles aplicados em máquina de cortina.
Para prevenir a sua formação, usam-se tensoativos do tipo Byk 052k - Byk.
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10 - SISTEMAS DE NITROCELULOSE PARA TINTAS DE IMPRESSÃO
a) Características
As tintas de rotogravura e flexografia são tintas líquidas de baixa viscosidade aplicadas na faixa de 15 a 25 segundos
no copo Zahn No.2 (18 a 56 centiPoise) a 25 ºC.
Devido à sua rápida secagem, são empregados na indústria gráfica na impressão de bobinas de suportes plásticos
poliolefínicos, papel, folhas laminadas e metalizadas utilizados principalmente na indústria de embalagens de alimentos.
A rotogravura é um processo de baixo relevo, sendo empregado quando há altas produções com exigência de grande
fidelidade de imagem. A flexografia trabalha com alto relevo e é mais utilizada quando ocorrem trocas freqüentes
de cores.
b) Regras de Formulação
Além das orientações gerais, dos capítulos anteriores, devem-se observar as seguintes regras:
1 - Seleção da Nitrocelulose
• na rotogravura usa-se a nitrocelulose tipo ES solúvel em acetatos e cetonas, pois a utilização de cilindros
de impressão metálicos permitem mais opções de composição de solventes.
• na flexografia há necessidade de usar a nitrocelulose tipo AS solúvel em álcoois, pois o clichê de fotopolímero
utilizado e o cilindro de borracha restringem a utilização de solventes aromáticos, acetatos ou cetonas.
• as resinas nitroceluloses mais empregadas nos dois tipos são as de faixas de viscosidade 1/2, 1/4 e 18-25 cP.
2 - Resinas Modificadoras
• a nitrocelulose é modificada com outras resinas poliamida, maleica, fumárica, melaminas e acrílicas termoplásticas
com a finalidade de aumentar:
• aderência sobre substratos plásticos
• sólidos de aplicação
• flexibilidade
• brilho
• Resinas poliamidas não reativas são as maiores modificadoras da nitrocelulose, sendo empregadas em uma relação
de 2:1, utilizando-se as de alta polaridade para a obtenção de boa resistência à gordura e água, além de promover
aderência sobre substratos plásticos, que necessariamente passam por um pré-tratamento físico ou químico para
a ativação de sua superfície.
• Resinas maleicas e fumáricas são empregadas para aumentar a dureza do filme e prevenir problemas
no embobinamento do filme, sendo empregadas em uma relação de 1:1 até 3:1 com nitrocelulose, normalmente
esta última relação em rotogravura.
• Resinas acrílicas termoplásticas e acetobutirato de celulose são utilizados quando o substrato é de difícil aderência.
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3 - Plastificante
• a necessidade de pouco tempo de secagem limita a seleção do plastificante ao tipos solventes DBP – dibutilftalato
e DOP – dioctilftalato, usados em uma faixa de 1 a 4%.
4 - Aditivos
• os aditivos mais comumente empregados são agentes deslizantes do tipo cera de polietileno micronizada
ou Crodamida AR da Croda.
5 - Pigmentos
• a seleção dos pigmentos é crítica pois devem ter um alto poder tintorial e serem capazes de desenvolver
alto brilho no filme final.
• cuidado especial deverá ser tomado quanto à dureza e abrasividade dos pigmentos, quando se tratar de tinta
para rotogravura, pois pode ocorrer a danificação do cilindro aplicador.
• devido à volatilidade dos solventes, a moagem deverá ser feita em equipamentos de moagem fechados como
moinhos de bolas de porcelana ou moinho de esferas horizontais.
• a utilização de chips obtidos a partir da moagem a seco de pigmento em nitrocelulose com plastificante em calandras
de 2 cilindros apresenta a vantagem de se obter altos brilhos, alto rendimento do pigmento e rapidez de preparação
da tinta.
6 Seleção de Solventes
• devem-se empregar solventes de alto poder dissolvente, para a obtenção de tintas fluídas de baixa viscosidade,
e que evaporem antes do rebobinamento do filme plástico.
• a mistura de solventes deve ser muito bem balanceada e ajustada para as condições operacionais da máquina,
pois secagens muito rápidas podem resultar em deposição de tinta no cilindro, e secagens lentas em cheiro residual
no filme da embalagem.
• a composição de solventes da tinta durante a aplicação tem que ser periodicamente ajustadas para compensar
o desbalanceamento devido à evaporação diferencial de solventes de volatilidade diferente.
• os principais solventes empregados em tintas líquidas são:
TIPO
ACETATO
ÁLCOOL
CETONAS
AROMÁTICOS
SOLVENTES
etila/ propila/ isopropila butila(máximo 25% em flexografia)
etanol/ isopropanol/ butanol
acetona – metiletilcetona(só em rotogravura)
toluol (rotogravura)
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