Apresentação tintas, pigmentos e coberturas industriais

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Apresentação sobre tintas e coberturas industriais feita na IV Semana Acadêmica do Curso de Ciências da UNIFRA.

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Apresentação tintas, pigmentos e coberturas industriais

  1. 1. Palestra proferida aos alunos de Química- UNIFRA Maio 2011
  2. 2.  1.Introdução 2. Termos usados na indústria das tintas ◦ 2.1.Definições 3.Constituintes das tintas ◦ 3.1.Pigmentos inorgânicos ◦ 3.2.Aglutinantes ◦ 3.3.Solventes ◦ 3.4.Aditivos 4. Formulações de tintas 5. Manufatura de tintas 6. Classificação e tipos de tintas
  3. 3.  A palavra tinta abrange uma grande variedade de revestimentos decorativos e de proteção que são utilizadas para conferir um elevado grau de proteção à obras de engenharia, construções e outros materiais.
  4. 4.  A gama de substratos aos quais as tintas são aplicadas inclui uma vasta gama de materiais como metais, madeira, gesso, cimento, concreto, papel, couro e similares.
  5. 5.  Os revestimentos protetores mais comumente utilizados em residências e na indústria são dos mais diversos materiais, tais como lacas ou vernizes, soluções de resina plástica, líquidos pigmentados, pós metálicos, gomas-laca e corantes.
  6. 6.  O setor de tintas e revestimentos é dividido em dois setores distintos, arquitetônico e industrial.
  7. 7.  Revestimentos arquitetônicos incluem tintas residenciais internas e extenas, primers, seladores, vernizes e corantes.
  8. 8.  Revestimentos industriais incluem tintas automotivas, revestimentos de latas, acabamento de móveis e tintas para sinalização de estradas.
  9. 9.  Aglutinante; Calcinação; Rachadura; Revestimento; Craquelamento; Secante; Óleo de Secagem; Esmalte; Extender; Enchimento; Esmalte Vítreo; Poder de cobertura; Verniz japonês; Laca-verniz;
  10. 10.  Laca Tinta Pigmento Primer Tinta de impressão Massa de vidraceiro Selador Goma-laca Corante Diluente Poder de Tingimento Toner Verniz Veículo
  11. 11.  Aglutinante (binder): Um componente de resina ou formador de resina de uma tinta que une as partículas de pigmento e prende- os na superfície.
  12. 12.  Calcinação. Falha na pintura caracterizada por uma camada de pigmento solto sobre a superfície de uma película exposta ao clima. Calcinação é muitas vezes uma falha desejável devido à sua ação de auto-limpeza.
  13. 13.  Rachaduras: Ligeiras quebra finas na superfície de um filme que não se estendem ao substrato e que são visíveis a olho nu.
  14. 14.  Revestimento. Um termo genérico para tintas, vernizes, esmaltes, etc. Também é uma composição líquida, que é convertida em uma película protetora sólida aderente, decorativa ou funcional após a aplicação como uma camada fina.
  15. 15.  Craquelamento: Quebras que se estendem desde a superfície do filme ao substrato subjacente.
  16. 16.  Secante: Uma composição que acelera a secagem da tinta a óleo, tinta de impressão, ou verniz. Secantes industriais são geralmente compostos metálicos e estão disponíveis em ambas as formas sólida e líquida.
  17. 17.  Óleo Secante. Um óleo que possui, em grau acentuado, a propriedade de fácil acesso ao oxigênio do ar e que altera-se para uma substância relativamente rígida, dura, elástica quando exposta ao ar.
  18. 18.  Esmalte (enamel): Uma tinta que se caracteriza por uma capacidade de formar um filme especialmente bom.
  19. 19.  Extender. Um pigmento de carbonato ou silicato que tem pouco poder de cobertura, mas que está incluído nas tintas para outros fins úteis, por exemplo, redução, diluição da cor, ou controle de reologia. É geralmente considerado quimicamente inerte.
  20. 20.  Enchimento: Uma composição pigmentada para o preenchimento dos poros ou irregularidades na superfície, preparatória para a aplicação de outros acabamentos.
  21. 21.  Esmalte Vítreo (glaze): Uma camada muito fina de um produto de pintura, geralmente um revestimento semitransparente tingido com pigmentos, aplicado sobre uma superfície previamente pintada para produzir um efeito decorativo.
  22. 22.  Poder de cobertura: A capacidade que uma tinta tem de obscurecer a cor de base varia de acordo com os pigmentos.
  23. 23.  Verniz Japonês (japan): Um verniz que produz um filme rígido, brilhante e de cor escura. Geralmente são secos por cozimento a temperaturas relativamente elevadas.
  24. 24.  Laca-verniz (lacquer): Uma composição de revestimento que é baseada em material termoplástico sintético formador de película dissolvido em solventes orgânicos, que seca principalmente pela evaporação do solvente. À base de nitrocelulose, outros derivados da celulose, resinas vinílicas, resinas acrílicas, e assim por diante.
  25. 25.  Laca (lake): Um tipo especial de pigmento orgânico constituído essencialmente de um corante orgânico solúvel combinado, mais ou menos definitivamente com base inorgânica ou transportadora. É caracterizada geralmente por uma cor brilhante e uma translucidez mais ou menos acentuada quando aplicada em uma pintura a óleo.
  26. 26.  Tinta. Uma classificação, por vezes, utilizada para distinguir revestimentos de óleos de secagem pigmentados (tintas) feitos de esmaltes sintéticos e laca-verniz.
  27. 27.  Pigmento. As finas partículas sólidas utilizadas na preparação de tintas ou tintas de impressão e substancialmente insolúveis no veículo.
  28. 28.  Primer: A primeira das duas ou mais camadas de tinta, verniz ou laca.
  29. 29.  Tinta de impressão. Um líquido colorido ou pigmentado (ou composição de cola) que seca e forma um filme sólido após a aplicação de uma fina camada por máquinas de impressão.
  30. 30.  Massa de vidraceiro. Uma massa de material consistindo de pigmento e veículo, utilizado para vedação de vidro em caixilhos e para preencher imperfeições em madeira ou em superfícies metálicas.
  31. 31.  Selador (sealer): Uma composição líquida que evita a absorção excessiva de camadas de acabamento em superfícies porosas. É também uma composição que previne infiltrações.
  32. 32.  Goma-laca (shellac): Resina laranja, que é uma secreção de besouro da laca encontrado em grandes quantidades na Índia e na Indochina. É normalmente dissolvido em álcool etílico desnaturado.
  33. 33.  Corante (stain): Uma composição penetrante que muda a cor de uma superfície, geralmente transparente, deixando praticamente nenhum filme na superfície.
  34. 34.  Diluente (thinner): Um solvente hidrocarboneto utilizado para reduzir a viscosidade de tintas a uma consistência de trabalho adequada, geralmente apenas antes da aplicação.
  35. 35.  Poder de Tingimento. A capacidade relativa de um pigmento para dar cor a uma base branca.
  36. 36.  Toner: Um corante orgânico, que não contêm pigmentos inorgânicos ou uma base inorgânica de transporte, e é insolúvel em sua forma pura.
  37. 37.  Verniz: Uma composição líquida que é convertida em uma película sólido transparente ou translúcida após a aplicação de uma camada fina.
  38. 38.  Veículo: A porção líquida de uma tinta ou tinta de impressão. Tudo o que é dissolvido na parte líquida de uma tinta ou tinta de impressão é uma parte do veículo. É composto de um aglutinante e um diluente.
  39. 39.  3.Constituintes das tintas ◦ 3.1.Pigmentos inorgânicos ◦ 3.2.Aglutinantes ◦ 3.3.Solventes ◦ 3.4.Aditivos
  40. 40.  Todas as tintas têm composição semelhante. Elas contém quatro elementos básicos: ◦ sólidos finamente moídos em suspensão (pigmentos); ◦ meio líquido (veículo); ◦ material polimérico ou resina (aglutinante); ◦ solventes voláteis.
  41. 41. Ao secar da tinta, o aglutinante forma uma película contínua com os atributos necessários de flexibilidade, resistência, durabilidade e aderência ao substrato (a superfície a ser revestida).
  42. 42. Os aditivos são adicionados em pequenas quantidades a fim de modificar as propriedades de pigmentos e aglutinantes.
  43. 43. Os quatro grandes componentes fundamentais de uma tinta são:(3.1) Pigmentos;(3.2) aglutinantes;(3.3) solventes e(3.4) aditivos.
  44. 44.  Os pigmentos são materiais insolúveis, com tamanho de partícula pequeno, que conferem a uma tinta cor e opacidade.
  45. 45.  1. Fornecer cor 2. Ocultar substratos e obliterar as cores anteriores 3. Melhorar a força do filme de tinta 4. Melhorar a aderência do filme de tinta 5. Reduzir o brilho 6. Reduzir os custos
  46. 46.  insolúveis no meio em que eles são usados, quimicamente inertes, livres de sais solúveis, não afetados pelas temperaturas normais, dispersar-se quando umedecidos, atóxicos, não-corrosivos, Absorver fracamente óleos. duradouros e resistentes à luz.
  47. 47.  a. Poder de cobertura b. Força de tingimento c. Índice de refração d. Resistência à luz e. Características de infiltração(bleeding) f . Tamanho e forma de partícula
  48. 48. • A capacidade da tinta em obstruir completamente qualquer cor de base é definido como o poder de cobertura• Geralmente expresso como o número de metros quadrados de superfície coberta por 1 L de tinta.
  49. 49. • A quantidade de pigmento colorido requerido para matizar (colorir) uma determinada massa de um pigmento branco é descrito como a força de tingimento.
  50. 50.  Quando a luz incide sobre um filme de tinta pigmentada, uma parte é refletida e outra parte entra no filme.
  51. 51.  A luz que é refletida de volta, interage com o pigmento em seu caminho de volta através da película.
  52. 52.  Pigmentos pretos/escuros possuem baixos IR; pigmentos brancos conferem opacidade e têm os maiores IR.
  53. 53.  Resistência à luz de uma tinta é a sua capacidade de resistir à degradação sob a ação da luz solar e gases industriais. Muitos pigmentos desvanecem, escurecem ou mudam de coloração sob ação da luz.
  54. 54.  Isso acontece porque os raios UV do sol são suficientemente energéticos para romper ligações químicas e, assim, alterar moléculas.
  55. 55.  Esta mudança na estrutura química leva a uma absorção de luz na região visível do espectro, resultando em uma perda de cor ou variação de tonalidade.
  56. 56.  Por outro lado, caso o pigmento possa absorver os raios UV, sem discriminação, isso vai proteger o aglutinante.
  57. 57.  Mudanças de cor também podem ocorrer em pigmentos por um ataque químico do ambiente a que estão expostos, por exemplo, escurecimento de pigmentos de chumbo em ambientes ricos em enxofre e descoloração do azul da Prússia sobre substratos alcalinos.
  58. 58.  A composição química do pigmento é, portanto, um fator importante na determinação da sua resistência química e resistência à cor ou luz.
  59. 59.  Alguns pigmentos (tipo orgânicos) são solúveis em solventes aromáticos e são pouco solúveis em álcoois e outros solventes alifáticos.
  60. 60.  Corantes orgânicos em filmes de tinta podem ser solubilizados e transportados através de camadas de tinta aplicadas posteriormente pelos solventes utilizados na formulação de tintas. O sangramento (bleeding) resulta no desbotamento de cores.
  61. 61.  O tamanho das partículas, forma e distribuição de um pigmento influência nas propriedades reológicas, sombra, brilho, resistência características e facilidade de dispersão.
  62. 62.  Partículas de pigmento podem ocorrer de três formas diferentes: partículas primárias, agregados e aglomerados.
  63. 63.  As primárias ocorrem em uma única peça que pode ser identificada como um indivíduo através de exame microscópico. Aglomerados são relativamente limitados. Em geral, o tamanho da partícula se refere ao tamanho da partícula primária. O tamanho de partícula dos aglomerados de pigmentos dispersos ou partículas primárias é de grande importância na determinação do desempenho dos sistemas de pintura.
  64. 64.  Tem por função aglutinar partículas de pigmento e mantê-las na superfície. Até 1950 usavam-se apenas óleos naturais poliinsaturados (peixe, linhaça) ou resinas naturais.
  65. 65.  A partir de 1950, foram introduzidos os aglutinantes artificiais: ◦ Alquídicos, poliésteres, acrílicos, vinil, etc.
  66. 66.  Eles são poliésteres de massa molar relativamente baixa; Poliol (óleo)+ ácido dicarboxílico = poliéster Exs: poliol = glicerol ou pentaeritritol / ácido ftálico ou isoftálico
  67. 67.  Short oil (até 40%) – linhaça, soja, óleo castor• Medium oil (40-60%) – uso automotivo• Long oil (mais que 60%) – pentaeritritol, arquitetura e aplicações navais
  68. 68. Divididos entre secantes (formam filmes) e não-secantes (não formam filmes).Mecanismo de formação de filme é oxidativo (envolve oxigênio do ar).Baixa resistência a meios alcalinos.
  69. 69.  Poliésteres são polímeros obtidos por reação de ácido policarboxílicos e poliálcoois. São praticamente livres de ácidos graxos (óleos) e tem uma estrutura muito mais simples do que as resinas alquídicas.
  70. 70.  As resinas de poliéster não sofrem polimerização oxidativa (cura) e tem um mecanismo de cura diferente.
  71. 71.  1,6-hexanodiol, neopentilglicol, ácido ftálico e ácido adípico são os reagentes mais comuns.
  72. 72.  As resinas poliéster possuem desempenho superior como durabilidade, brilho, dureza flexibilidade, estabilidade de cor, e versatilidade de cura.
  73. 73.  Poliésteres são usados em revestimentos de produto domésticos, recipientes de alimentos e bebidas, aeronaves e equipamentos, primers e revestimentos automotivos, artefatos de cozinha, móveis de metal, etc.
  74. 74.  São os polímeros mais utilizados na indústria das tintas e revestimentos. As duas principais formas de acrílico utilizados em revestimentos de superfície são termoplásticos (tinta elástica) e termofixos (tintas para metais decorativos).
  75. 75.  Termoplásticos formam uma película por evaporação do solvente presente na formação do revestimento. As termofixas são curadas em temperatura ambiente ou elevada e por reação com outros polímeros.
  76. 76.  Ésteres de vinil são utilizados em revestimentos como dispersões de copolímero Ésteres vinílicos típicos: acetato de vinila, propionato de vinila, laureato de vinila, e versatato de vinila.
  77. 77.  Co-monômeros típicos: Ácido acrílico, ácido maléico, e ésteres de ácido fumárico são utilizados na síntese de copolímeros.
  78. 78.  Eles são principalmente usados como revestimentos de interiores. A maioria das tintas de parede são látex vinil. São utilizados como enchimento em tintas de látex. Primer para preenchimento de imperfeições em paredes de alvenaria em estado bruto, antes da aplicação de um acabamento mais suave, mais brilhante.
  79. 79.  Líquidos voláteis adicionados a fim de dissolver ou dispersar os constituintes formadores de filme das tintas. Eles evaporam durante a secagem, não se incorporam ao filme seco.
  80. 80.  1. Regulam propriedades de aplicação 2. Controlam a consistência e minimizam defeitos 3. Controlam taxa de evaporação 4. Ajustam o nível de sólidos e a espessura da tinta 5. Ajustam e influenciam a viscosidade da cobertura 6. São usados na manufatura de resinas 7. Devem ter odor aceitável, mínima toxicidade e custo razoável.
  81. 81.  a. Hidrocarbonetos b. Oxigenados c. Aquosos
  82. 82.  Alifáticos (óleos minerais – não dissolvem resinas aglutinantes) Naftalênicos (nafta) Aromáticos (tolueno, xilenos)
  83. 83.  Cetonas, ésteres, ésteres glicólicos e álcoois.
  84. 84.  Água pode ser usada sozinha ou em associação com álcoois ou misturas éter- álcool para dissolver resinas solúveis em água. Resinas solúveis em água são produzidas por incorporação de grupos carboxílicos no polímero.
  85. 85.  Vantagens da água como solvente: baixo odor, disponibilidades, não-toxicidade, não- inflamabilidade. Não é o solvente ideal, resinas permanecem sensíveis à umidade após secagem.
  86. 86.  Aditivos são substâncias adicionadas em pequenas quantidades a uma tinta para melhorar ou modificar certas propriedades dos revestimentos finalizados ou durante seu fabrico, armazenagem, transporte ou aplicação. Quantidade varia de 0,001% a 5%
  87. 87.  Os aditivos têm uma profunda influência sobre as propriedades físicas e químicas da tinta. Eles são classificados de acordo com a sua função como segue:
  88. 88.  Os aditivos têm uma profunda influência sobre as propriedades físicas e químicas da tinta. Eles são classificados de acordo com a sua função como segue: ◦ Agentes de espessamento ◦ Agentes de superfície ativa ◦ Modificadores de superfície ◦ Agentes de nivelamento e coalescência ◦ Aditivos cataliticamente ativos ◦ Aditivos de efeitos especiais
  89. 89.  Influenciam propriedades reológicas da tinta por aumento da viscosidade. Argilas orgânicas, silicatos laminares organicamente modificados. Óleo de castor hidrogenado e derivados, poliamidas e derivados.
  90. 90.  Consiste de três tipos de aditivos: ◦ Agentes de umidificação e dispersão; ◦ Agentes anti-espuma; ◦ Promotores de adesão.
  91. 91.  Controlam as propriedades mecânicas (rugosidade, resistência a arranhões) e óticas (brilho) de uma superfície coberta.
  92. 92.  Aditivos baseados em polisiloxano ou cera são usados para controlar essas características. Sílicas naturais/sintéticas também são usadas.
  93. 93.  Controlam o fluxo e o nivelamento de uma tinta durante e após a aplicação e antes que o filme seja formado. Influencia a aparência da cobertura.
  94. 94.  Coalescência refere-se à formação de filmes a partir de uma tinta emulsionada. Poliacrilatos, acetobutirato de celulose, e outros polímeros são usados como agentes de nivelamento.
  95. 95.  Inclui secantes de tintas e compostos organometálicos que aceleram a reação química que ocorre durante o processo de formação de filme.
  96. 96. Organometálicos, solúveis em solventes orgânicos e em aglutinantes.Primários (secantes ativos):Compostos de cobalto e manganês (alta atividade catalítica).Secundários (secantes auxiliares): compostos de chumbo, cálcio, zinco ou zircônio (baixa atividade catalítica).
  97. 97. • Retardantes de formação de filme• Fotoestabilizadores• Inibidores de corrosão• Biocidas• Retardantes de chamas
  98. 98.  4. Formulações de tintas
  99. 99. (A) razão pigmento/aglutinante(B) Conteúdo de sólidos(C) Concentração volumétrica de pigmento(D) custo
  100. 100. •Usa-se uma fórmula para calcular a concentração volumétrica de pigmento (PVC).Influencia o brilho, opacidade, durabilidade, reologia e lavabilidade das tintas.
  101. 101.  Tintas com baixos PVC’s exibem excesso de aglutinante: filme aderente e com alto brilho Tintas com altos PVC’s são pobres em aglutinantes, ricas em pigmentos e são pouco laváveis e pouco resistentes à abrasão.
  102. 102.  Pesagem, mistura, moagem, matização, espessamento, filtragem e enchimento.
  103. 103.  6.1.Tintas residenciais ◦ Externas ◦ internas 6.2.Tintas industriais 6.3.Tintas em pó 6.4.Tintas para aplicações específicas
  104. 104.  6.1.Tintas residenciais ◦ Externas
  105. 105.  6.1.Tintas residenciais ◦ Internas
  106. 106.  6.2.Tintas Industriais
  107. 107.  6.3.Tintas em pó ◦ Tintas em pó são usadas pela indústria de tintas em geral para uso em substratos metálicos. O pó é aplicado ao substrato e fundido para formar um filme contínuo de cozimento. ◦ A formulação de uma cobertura em pó é baseada em pulverização dos componentes sólidos, resinas, pigmentos e endurecedor. ◦ Termorrígidos, termoplásticos e esmaletes vítreos em pó estão disponíveis no mercado, a maior paorção de mercado é para os tipos termorrígidos.
  108. 108.  Bibliografia utilizada: ◦ Handbook of Industrial Chemistry; Mohammad Farhat Ali, Bassam M. El Ali, James G. Speight; McGraw Hill Ed., 2005

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