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Tecnologias de aplicação de pinturas e patologias em paredes de alvenaria e elementos de betão Francisco Pedro Ferreira Maria Marques Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil Júri Presidente: Prof. Albano Luís Rebelo da Silva Neves e Sousa Orientador: Prof. Fernando António Baptista Branco Vogais: Prof. João Paulo Janeiro Gomes Ferreira Maio 2013 Resumo iii Resumo As pinturas de edifícios são um dos tipos de revestimento mais usados na construção civil, designadamente em Portugal, facto para que muito contribuem os custos competitivos, assim como o seu desempenho positivo. Na presente dissertação começa por fazer-se um enquadramento histórico sobre o uso das pinturas, abordando as origens das tintas primitivas, e as diversas evoluções sofridas até aos dias de hoje, nomeadamente em relação aos seus constituintes, tecnologias de produção, técnicas de aplicação e tipos de utilização. Seguidamente faz-se uma descrição geral das tintas, a descrição individual dos seus componentes das suas origens e funções na mistura. São abordados os mecanismos de formação de película, as principais tintas existentes no mercado, sendo apresentada uma classificação geral das mesmas com base nos seus constituintes e respectivas características. Em seguida faz-se a descrição das principais tecnologias de aplicação de tintas usadas actualmente para executar pinturas em paredes de alvenaria rebocadas e elementos de betão, bem como de todos os factores envolventes que condicionam directa ou indirectamente o resultado final da pintura, entre os quais estão a preparação das superfícies, esquemas de pintura, modos de execução e materiais a utilizar. Por fim, é elaborada uma descrição das principais patologias que afectam os revestimentos por pintura, respectivas causas e soluções, cujo resumo é apresentado em anexo, juntamente com um modelo de ficha de inspecção. Palavras-chave: Pintura, Tinta, Revestimento, Patologia. Abstract v Abstract The buildings paintings are one of the most commonly used coatings in construction, particularly in Portugal, and for that much contributes their very competitive costs, as well as their positive performance. This dissertation will build a framework on the historical use of paintings, addressing the origins of primitive paints, and the several evolutions suffered until now, particularly in relation to their constituents, production technologies, application techniques and types of use. It will than explain an overview of the paints, the individual description of the components and their origins and functions in the mixture. Afterwards the mechanisms of film formation and the main paints available on the market are addressed, being presented a general classification of them, based on their constituents and respective characteristics. Then it will be presented the description of the main technologies currently used in paint application, to execute paintings on plastered masonry walls and concrete elements, as well as all surrounding factors that directly or indirectly affect the outcome of the painting, among which there are surface preparation, painting schemes, implementation modes and materials to use. Finally, the dissertation will present a description of the main pathologies affecting the paint coatings, their causes and solutions, a summary of which is attached, along with a model of the inspection sheet. Keywords: Painting, Paint, Coating, Pathologies. vii Agradecimentos Agradecimentos Ao concluir o presente trabalho, não poderia deixar de agradecer a todos aqueles que de alguma forma contribuíram para a sua realização. Ao meu orientador, Professor Fernando Branco, o meu sincero agradecimento pela disponibilidade e apoio que sempre demonstrou e pelos sábios conselhos dados, sem os quais não teria sido possível elaborar este trabalho. À Engenheira Paula Rodrigues, do Laboratório Nacional de Engenharia Civil, agradeço a preciosa ajuda, disponibilidade e espirito de partilha sempre que a solicitei. À Associação Portuguesa de Tintas, na pessoa da Dra. Manuela Cavaco, pelo material disponibilizado, bem como pela simpatia e confiança demonstradas. À Tia Lúcia pela grande ajuda na paginação e composição gráfica. Aos meus amigos pelo permanente apoio, amizade e incentivo. Aos meus pais e irmã, pelo apoio, motivação e pela paciência que tiveram ao longo de todo o percurso académico e particularmente nesta fase final. ix Índice geral Resumo ........................................................................................................................ iii Abstract ........................................................................................................................ v Agradecimentos .......................................................................................................... vii Índice ............................................................................................................................ ix Índice de tabelas ......................................................................................................... xi Índice de figuras .......................................................................................................... xi 1. Introdução ..................................................................................................... 1 1.1. Âmbito e Enquadramento ............................................................................. 1 1.2. Breve História das Tintas .............................................................................. 1 1.3. Objectivos ..................................................................................................... 4 2. Tintas/Pinturas ............................................................................ .................. 5 2.1. Composição das tintas ................................................................................. 5 2.1.1. Óleos sicativos. ............................................................................................... 7 2.1.2. Resinas .......................................................................................................... 9 2.1.3. Pigmentos ......................................................................................... ............ 16 2.1.4. Cargas .............................. ............................................................................. 21 2.1.5. Solventes e diluentes............ .......................................................................... 22 2.1.6. Aditivos ........................................................................................................... 24 2.2. Características das tintas .............................................................................. . 26 2.2.1. Concentração volumétrica de pigmentos (CVP) .............................................. 26 2.2.2. Compostos orgânicos voláteis (COV) ............................................................ 27 2.3. Mecanismos de formação da película ........................................................... 27 2.3.1. Oxidação (termofixa) . ..................................................................................... 28 2.3.2. Evaporação do solvente (termoplástica)........................................................ 29 2.3.3. Reticulação química (termofixa) ..................................................................... 29 2.4. Principais tipos de tintas ................................................................................ 30 2.4.1. Tipos de tintas .................................................................................................30 2.4.2. Classificação das tintas ................................................................................. 32 Índice geral x 3. Tecnologias de aplicação de tintas .......................................................... 35 3.1. Escolha do produto a aplicar ............................................................................ 35 3.1.1. Identificação do ambiente envolvente............................................................. 36 3.1.2. Outros aspectos a considerar ......................................................................... 40 3.1.3. Critérios de selecção dos produtos de pintura................................................ 41 3.2. Preparação de superfícies ................................................................................ 42 3.2.1. Métodos usuais de preparação de superfícies ............................................... 42 3.2.2. Preparação de superfícies de alvenaria ......................................................... 45 3.2.3. Preparação de superfícies de betão ............................................................... 47 3.3. Aplicação dos produtos de pintura ................................................................... 49 3.3.1. Esquemas de pintura ...................................................................................... 50 3.3.2. Métodos de aplicação ..................................................................................... 52 3.3.3. Modo de execução.......................................................................................... 66 3.4. Segurança ...................................................................................................... 68 3.4.1. Equipamentos de protecção individual (EPI) .................................................. 68 4. Patologias em revestimentos por pintura .................................................. 71 4.1. Principais causas ............................................................................................. 71 4.2. Patologias consoante as fases em que podem ocorrer .................................. 75 4.2.1. Patologias durante a armazenagem da tinta .................................................. 75 4.2.2. Patologias na fase de aplicação ..................................................................... 79 4.2.3. Patologias na fase de vida útil ........................................................................ 89 5. Conclusão e desenvolvimentos futuros ....................................................105 5.1. Conclusões .........................................................................................................105 5.2. Desenvolvimentos futuros ..................................................................................107 Bibliografia ...................................................................................................................... 109 Sites consultados ............................................................................................................111 Anexos ............................................................................................................................. 113 xi Índice de tabelas / Índice de figuras ÍNDICE DE TABELAS Tabela 1 – Tipos de Aditivos ......................................................................................................................... 25 Tabela 2 – Classificação da agressividade ambiente .................................................................................... 40 Tabela 3 – Lixagem ....................................................................................................................................... 44 Tabela 4 – Tamanhos dos bicos das pistolas ................................................................................................ 63 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1 – A mais antiga pintura rupestre conhecida ................................................................................... 1 Figura 2 – Pintura rupestre ........................................................................................................................... 2 Figura 3 – Pigmentos .................................................................................................................................... 3 Figura 4 – Principais componentes de uma tinta .......................................................................................... 6 Figura 5 – Composição da tinta, em volume ................................................................................................ 7 Figura 6 – Película húmida e película seca .................................................................................................... 7 Figura 7 – Sementes de linho ........................................................................................................................ 8 Figura 8 – Óleo de linhaça ............................................................................................................................. 8 Figura 9 – Pigmentos .................................................................................................................................... 16 Figura 10 – Relação de CVP com algumas propriedades da película [2] ....................................................... 26 Figura 11 – Mecanismo de formação da película .......................................................................................... 28 Figura 12 – Tintas de base aquosa [12] ......................................................................................................... 31 Figura 13 – Tintas diversas ............................................................................................................................ 33 Figura 14 – Raspador oval ............................................................................................................................. 43 Figura 15 – Raspador triangular .................................................................................................................... 43 Figura 16 – Tintas em utilização .................................................................................................................... 51 Figura 17 – Trinchas e pincéis ........................................................................................................................ 53 Figura 18 – Trincha ...................................................................................................................................... 53 Figura 19 – Componentes de rolos de pintura .............................................................................................. 56 Figura 20 – Rolo de lã .................................................................................................................................... 57 Figura 21 – Rolo de espuma .......................................................................................................................... 58 Figura 22 – Tabuleiros .................................................................................................................................... 59 Lucia Belo Typewritten Text Lucia Belo Typewritten Text Lucia Belo Typewritten Text Índice de figuras xii Figura 23 – Pistola de alimentação por aspiração ......................................................................................... 61 Figura 24 – Pistola de alimentação por gravidade ......................................................................................... 61 Figura 25 – Pistola de alimentação por pressão ............................................................................................ 61 Figura 26 – Manuseamento da pistola .........................................................................................................65 Figura 27 – Pintura de tecto .......................................................................................................................... 67 Figura 28 – EPI’s ...................................................................................................................................... 69 Figura 29 – Óculos de protecção ................................................................................................................... 69 Figura 30 – Protector facial c/viseira ............................................................................................................. 69 Figura 31 – Máscara de pintura ..................................................................................................................... 69 Figura 32 – Máscara com filtros de carbografite ........................................................................................... 70 Figura 33 – Luvas de protecção ..................................................................................................................... 70 Figura 34 – Espessamento ............................................................................................................................. 76 Figura 35 – Ataque ... ..................................................................................................................................... 79 Figura 36 – Bicos de alfinete .......................................................................................................................... 80 Figura 37 – Casca de laranja .......................................................................................................................... 81 Figura 38 – Encosturado ................................................................................................................................ 81 Figura 39 – Enrugamento .............................................................................................................................. 82 Figura 40 – Escorridos ................................................................................................................................... 84 Figura 41 – Formação de crateras ................................................................................................................. 86 Figura 42 – Máscara de trincha ..................................................................................................................... 86 Figura 43 – Descoloração .............................................................................................................................. 90 Figura 44 – Destacamento devido a humidade por capilaridade .................................................................. 91 Figura 45 – Destacamento ............................................................................................................................ 91 Figura 46 – Eflorescências ............................................................................................................................. 92 Figura 47 – Empolamento ............................................................................................................................. 94 Figura 48 – Fissuração ................................................................................................................................... 96 Figura 49 – Pulverulência .............................................................................................................................. 101 Figura 50 – Retenção de sujidade .................................................................................................................� 103 Introdução 1 1. Introdução 1.1. Âmbito e Enquadramento As pinturas de edifícios constituem um dos diversos tipos de revestimento que pode ser usado na construção civil, para obter acabamentos com aspecto visual agradável, mas também para protecção das superfícies. Os materiais de pintura, bem como as matérias-primas usadas no seu fabrico, devem obedecer a critérios técnicos definidos na norma internacional ISO 4618 [1]. “É tradição no nosso país que os paramentos exteriores dos edifícios possuam cor, recorrendo- -se à aplicação de tintas inicialmente de natureza inorgânica. Com o desenvolvimento da indústria química no século XX surgiram tintas com ligantes poliméricos, primeiro de origem natural e mais tarde sintéticos. Actualmente, está disponível no mercado, uma diversidade de tintas com uma paleta de cores muito diversificada e que conferem às superfícies aspectos variados: liso, texturado, brilhante, mate” [2]. As tintas são materiais amplamente utilizados na construção civil, para revestimento de superfícies. Para este facto, muito contribuem os custos competitivos que estas apresentam, quando comparadas com outros materiais de revestimento, aliados a uma contínua evolução tecnológica dos componentes empregues no seu fabrico, bem como dos métodos de fabrico e de aplicação usados. 1.2. Breve História das Tintas A utilização de tintas/pinturas pelo Homem remonta ao Período Paleolítico, quando os homens primitivos começaram a pintar figuras nas paredes das cavernas para fins decorativos [3], embora a utilização de pinturas por razões estéticas tenha origem na Idade da Pedra, muito antes do Homo Sapiens, provavelmente para pintar os corpos durante os rituais de caça, cerimónias e outros eventos sociais [4]. As pinturas rupestres eram feitas com recurso a tintas à base de gordura de animais e terras ou argilas coradas, como os ocres. Estas tintas aplicadas em interiores ficavam protegidas das intempéries, estando ainda hoje preservadas, as mais antigas no sul de França [3]. A mais antiga pintura rupestre conhecida (figura 1) terá 35 000 anos [4]. Figura 1 – A mais antiga pintura rupestre conhecida [4] 2 Introdução Já então, os constituintes de base de uma tinta eram um ligante (gordura animal) e um pigmento corado [3]. Os produtos utilizados no fabrico de produtos de pintura foram evoluindo através dos tempos, principalmente para satisfazer as exigências artísticas do ser humano [5], vindo a originar produtos que hoje apresentam um elevado grau de sofisticação [3]. Cerca de 4 000 anos a.C., os europeus começaram a usar as primeiras tintas para construção civil: queimavam pedra calcária, misturavam-na com água e aplicavam a cal resultante às suas casas de barro para as protegerem e decorarem [3]. Nesta altura já os chineses tinham desenvolvido a arte da fabricação de lacas, a partir de seiva de árvores, para diversas aplicações, incluindo como revestimentos de protecção, sendo os verdadeiros antecessores dos revestimentos modernos. A laca preta, fabricada a partir da resina da árvore Rhus Vernicifera, era usada para ornamentar objectos considerados extremamente valiosos, símbolos da aristocracia na China e no Japão. Esta arte só veio a ser introduzida na Europa pelos mercadores da Idade Média [3]. Na Índia, da secreção de um insecto era extraída a goma-laca (shellac), usada na preparação de um verniz para proteger e embelezar objectos e superfícies de madeira [3]. No Egipto, o uso de vernizes e esmaltes a partir de cera de abelha, gelatina e argila, data de cerca de 3000 anos a.C.; posteriormente, revestimentos de barcos de madeira com pez e bálsamo à prova de água [6]. Nesta altura terá surgido o primeiro pigmento obtido por via sintética, o azul do Egipto (um silicato de cobre) [7]. Cerca de 1000 anos a.C. foram preparados vernizes a partir de goma arábica [6], que é uma resina natural utilizada como espessante e estabilizante. À medida que as civilizações egípcia, grega e romana se desenvolviam, foram sendo introduzidos pigmentos de outras cores. No ano 400 a.C.foi produzida a primeira forma sintética do pigmento branco (carbonato de chumbo) e no ano 300 a.C. é descrita uma técnica de preparação de pigmentos por “alteração de cor provocada pela calcinação das terras coradas” [7]. Há cerca de 2000 anos, a civilização Maya usava um pigmento azul designado por azul Maya, à base de substâncias naturais, argila e índigo (derivado orgânico de uma planta). Este corante tem uma durabilidade notável ao fim de centenas de anos de exposição sob condições húmidas. Tem sido reportada a sua elevada resistência à biodegradação e à acção de ácidos, álcalis e solventes químicos [8]. Figura 2 – Pintura rupestre [3] Introdução 3 Na Europa, do século IV ao século X eram usadas tintas de água, à base de cal e argilas para pinturas em igrejas e conventos [9]. A partir do século XII começam a chegar alguns pigmentos trazidos pelos mercadores [7], sendo nesta linha que surge a primeira utilização dos óleos vegetais sicativos para confecção das tintas usadas nas pinturas renascentistas e que aparecem os vernizes preparados com resinas vegetais, como a colofónia, resinas fossilizadas, como o âmbar, aos quais se juntavam essências voláteis como a essência de terebentina (um solvente obtido da destilação da resina do pinheiro) para reduzir a viscosidade das misturas e facilitar a sua aplicação [5]. No século XVIII foi descoberto um pigmento azul, o azul da Prússia, cujo processo de obtenção foi mantido secreto durante duas décadas [7]. Só com a Revolução Industrial é que surgem na Europa as primeiras fábricas de produção de tintas que conquistaram o mundo devido ao rápido avanço tecnológico, que criou novos e vastos mercados, como a invenção do automóvel que constituiu o motor de desenvolvimento de novos revestimentos.[3] Foi apenas no século XX que se deu o grande incremento na indústria das tintas e vernizes, pela necessidade não só para fins artísticos mas também, e principalmente, para proteger os materiais [5]. Devido às novas formulações e processos de aplicação, as trinchas foram progressivamente substituídas pela pistola e os tempos de secagem encurtados, com a consequente aceleração do processo de pintura [3]. O rápido avanço da química e da tecnologia dos polímeros que tornou possível a elaboração de substâncias para a formulação de películas, bem como o desenvolvimento da química de pigmentos [9]. Nos últimos anos, a tecnologia de pinturas tem mudado drasticamente devido à publicação de regulamentos relacionados com o ambiente e a saúde e segurança dos operadores, como por exemplo regulamentos relacionados com partículas de pó de decapagem abrasiva, emissão de compostos orgânicos voláteis (COV) e materiais perigosos como o chumbo e outros metais pesados. Figura 3 – Pigmentos [10] 4 Introdução Os fabricantes de tintas reformularam os seus produtos para cumprir com os novos regulamentos, o que conduziu ao desenvolvimento de uma larga gama de materiais de pintura de alta tecnologia, que são mais sensíveis à preparação das superfícies e às técnicas ambientais de aplicação [11]. A indústria de tintas investiu fortemente na investigação e desenvolvimento de produtos com menor impacto no ambiente e na saúde humana, sendo necessário mudar a composição dos sistemas. O teor de solventes das tintas foi altamente reduzido, podendo ser apenas de 15% nas tintas de altos teores em sólidos, nas quais é aumentada a fracção de sólidos, mantendo constantes a viscosidade e as propriedades de aplicação. As tintas de base aquosa são muitas vezes usadas em substituição das de base solvente e alguns produtos são mesmo isentos de solvente, tais como as tintas em pó e as de cura UV [3]. Actualmente, as tintas, vernizes ou produtos similares são constituídos principalmente por matérias-primas obtidas industrialmente e são utilizados com diferentes objectivos, seja por razões de decoração ou para melhorar o aspecto estético de superfícies ou objectos, para a protecção do substrato, ou ainda por razões especiais como o melhoramento das condições ambientais ou de segurança na utilização ou a introdução de características específicas (resistência a microorganismos, resistência mecânica, resistência química, etc.) [5]. 1.3. Objectivos Com este trabalho pretende-se contribuir para identificar as causas dos defeitos/patologias e propor soluções para evitar/minimizar o seu aparecimento durante a vida útil das construções, e que em geral têm origem em procedimentos errados, más escolhas a nível de materiais ou defeituosa execução do revestimento. 5 Tintas e Pinturas 2. Tintas e Pinturas As pinturas de edifícios constituem um dos diversos tipos de revestimento que pode ser usado na construção civil. As tintas são materiais amplamente utilizadas na construção civil, para revestimento de superfícies. Para este facto, muito contribuem os custos competitivos que estas apresentam, quando comparadas com outros materiais de revestimento, aliados a uma contínua evolução tecnológica dos componentes empregues no seu fabrico, bem como dos métodos de fabrico e de aplicação usados. A norma ISO 4618 define produto de pintura como “um produto líquido, em pasta ou em pó que, aplicado sobre um substrato, forma uma película protectora, decorativa e/ou outras propriedades específicas” [1]. Os produtos de pintura podem ser pigmentados ou não. No primeiro caso designam-se por tintas e caracterizam-se por darem origem a uma película opaca, que cobre totalmente o substrato. Quando o produto de pintura não possui pigmentação designa-se por verniz se “quando aplicada no substrato forma uma película sólida, transparente, dotada de propriedades protectoras, decorativas ou propriedades específicas” [2]. O revestimento por pintura é o resultado da aplicação de um esquema de pintura que consiste, segundo a norma ISO 4618, numa “combinação de camadas de material de pintura que são aplicadas num substrato”. O sistema pode ser caracterizado pelo número de camadas envolvidas, dando origem a revestimentos de monocamada ou de multicamada e sendo o produto aplicado como camada final designado por acabamento ou tinta de acabamento [1][2]. Quando se aplica um esquema de pintura num determinado substrato, pretende-se obter, após secagem, um revestimento multifuncional, isto é, um revestimento que proteja o substrato e que, simultaneamente, melhore o seu aspecto visual, ou que contribua para a melhoria das condições de iluminação no caso de recintos fechados, promovendo igualmente as suas condições de salubridade, etc.[2]. Existe hoje no mercado uma vasta oferta de produtos que permitem obter melhorias consideráveis nos revestimentos de pintura, seja com a finalidade de melhorar o aspecto estético das construções, seja para proteger o substrato ou ainda por razões especiais, como a melhoria das condições ambientais e de segurança, ou a introdução de características específicas, como a resistência a microorganismos, e a resistência mecânica ou física [2]. 2.1. Composição das tintas A norma ISO 4618 define tinta como “um produto de pintura pigmentado que, quando aplicado sobre um substrato, forma uma película opaca que tem propriedades protectoras, decorativas ou técnicas específicas” [1]. Tintas e Pinturas 6 O termo “tinta” refere-se a todos os materiais, líquidos ou em pó, que contendo resinas orgânicas, são usados como revestimento de qualquer tipo de superfície com fim decorativo, de protecção ou funcional [12]. Noutros contextos, o termo “tinta” é geralmente usado para distinguir formulações de revestimento líquidas de revestimentos em pó. Não interessa como o revestimento é curado, como é aplicado, que outros componentes contem, se é líquido ou pó ou se tem base em solventes,base aquosa ou é livre de solventes, será sempre chamada tinta [12]. Essencialmente, as tintas são compostas por duas fases: um extracto seco e um veículo volátil como representa o esquema da figura 4. Cada uma destas fases inclui diferentes componentes, que interagem física e quimicamente entre si, conferindo à tinta as propriedades necessárias para um bom desempenho [7]. As resinas, os pigmentos e os aditivos constituem a parte sólida numa tinta, designada por extracto seco, que pode ainda conter as cargas. O veículo volátil é o componente líquido da formulação, constituído por solventes e diluentes, que se evaporam durante o processo de secagem e cura [2]. No fundo, existem quatro componentes que estão presentes na maioria das tintas [12]: ● Resinas – também chamadas ligantes, veículos ou polímeros, formam a película de tinta. Sem uma resina não há revestimento. Esta função pode também dever-se ao uso de óleos sicativos. ● Pigmentos – proporcionam, entre outras funções, opacidade e cor à película aplicada, além de influenciarem muitas das suas propriedades, como a durabilidade, a resistência à corro- são e a resistência ao fogo. ● Solventes – são usados na maioria das tintas líquidas; não são usados nas tintas em pó nem em algumas tintas líquidas que curam por acção da luz UV. ● Aditivos – são substâncias que podem ser adicionadas a uma tinta ou a uma película de tinta, normalmente em pequenas quantidades, para conferir determinadas características. Figura 4 – Principais componentes de uma tinta 7 Tintas e Pinturas Destes componentes, os solventes e as resinas estão presentes em maior quantidade, representando os restantes componentes uma pequena percentagem, conforme representa a figura 5. Uma tinta é preparada misturando uma determinada resina ou combinação de resinas, um solvente ou mistura de solventes e frequentemente aditivos e pigmentos. Esta mistura é feita segundo uma formulação específica, de modo que quando a tinta é aplicada e correctamente curada, irá possuir determinadas características de desempenho e apresentar propriedades físicas específicas, como dureza, cor, resistência à tracção e brilho [12]. Como se exemplifica na figura 6, a proporção entre volume de sólidos (pigmento + ligante) e de líquidos na composição de um produto de pintura, aplicado com uma determinada espessura húmida, determina a espessura obtida após secagem [2]. Será feita em seguida uma abordagem do papel de cada componente e da forma como interagem uns com os outros, de forma a permitir obter uma tinta com as características desejadas. 2.1.1. Óleos sicativos Os óleos sicativos são, tal como as resinas, componentes formadores de película, embora com características muito diferentes. Nem todos os óleos são sicativos; um óleo é classificado de sicativo se, quando espalhado ao ar numa fina camada, passar de líquido para uma película sólida com elevada coesão, resistência e dureza [13]. A norma ISO 4618 define óleo sicativo como um “óleo que contém ácidos gordos insaturados e que forma uma película por oxidação”[1]. Efectivamente, Figura 5 – Composição da tinta, em volume [12] Figura 6 – Película húmida e película seca Tintas e Pinturas 8 Efectivamente, os óleos sicativos são constituídos por misturas de triglicéridos em que o glicerol se encontra esterificado com ácidos gordos poli-insaturados, tendo composição variável consoante a sua origem animal ou vegetal [2]. Por outras palavras, os óleos insaturados endurecem ou “curam”, não por evaporação do solvente, mas por uma reacção de oxidação resultante da adição de oxigénio a um composto orgânico. Quando aplicados numa fina camada reagem com o oxigénio do ar, ocorrendo uma polimerização auto-oxidativa que transforma o óleo líquido numa película sólida aderente e elástica, com grande resistência, tenacidade e dureza [2]. Esta capacidade de secar depende da estrutura molecular dos vários componentes químicos que constituem o óleo [13]. Os óleos vegetais com características adequadas para óleo sicativo e que podem ser formulados em tintas incluem os óleos de linhaça, de Tung (ou óleo de madeira da China), de soja, de rícino e óleos de peixe [2][13]. Para serem usados no fabrico de tintas, os óleos sicativos extraídos necessitam geralmente de um tratamento prévio, que lhes aumente a massa molecular e a capacidade de polimerização e de reticulação, essenciais para a formação da película final, uma vez que a capacidade para secar depende da estrutura molecular dos vários compostos químicos que os constituem [2]. Um dos óleos sicativos mais utilizado é o óleo de linhaça, que é obtido por pressão da semente do linho. Os óleos de linhaça em estado bruto, tal como são extraídos, secam muito lentamente, pelo que requerem processamento e adição de secantes para acelerar a velocidade de endurecimento [13]. As tintas de óleo são constituídas por um pigmento, um óleo sicativo e um solvente orgânico para diluir o óleo pigmentado, não sendo este modificado com qualquer resina sintética. Após aplicação, o revestimento seca por evaporação do solvente, seguido por uma reticulação (ligação cruzada) auto-oxidativa do óleo sicativo [13]. Figura 7 – Sementes de linho Figura 8 – Óleo de linhaça 9 Tintas e Pinturas As características destas tintas oleorresinosas são determinadas pelas características do óleo sicativo e, em menor grau, pelo pigmento incorporado no óleo. A adição de secantes ao óleo ajuda na velocidade de formação da película sólida. Estas tintas podem ser usados para cobrir superfícies mal preparadas, enferrujadas e/ou superfícies carepas [13]. 2.1.2. Resinas A norma ISO 4618 define resina como um “produto macromolecular, geralmente amorfo, de consistência que varia entre o estado sólido e o estado líquido e que tem uma massa molecular relativamente baixa [1]. A resina, também designada por ligante, que pode ser orgânica ou inorgânica, é o componente responsável pela formação da película de tinta. Os ligantes molham as partículas de pigmento, ligando-as entre si, com os restantes constituintes da tinta e com o substrato [11]. São os constituintes mais importantes das tintas utilizadas na construção civil porque conferem aderência, integridade e coesão à película sólida na qual a tinta se converte depois de seca [2]. Os ligantes são também os principais responsáveis pela maioria das propriedades da película de tinta, como sejam o mecanismo e o tempo de “cura”, o desempenho no tipo de exposição, o desempenho no tipo de substrato, a compatibilidade com outros revestimentos, flexibilidade e resistência, desgaste no exterior e aderência [11]. Não existe uma só resina que consiga reunir todas as propriedades referidas, com tão amplas variabilidades associadas a cada propriedade, pelo que geralmente na formulação de uma tinta são utilizadas várias resinas [11], que podem ter origem natural ou sintética [13]. Muitas resinas naturais usadas como ligantes são procedentes de exsudações de árvores ou secreções de insectos, podendo ainda ter origem mineral, se forem derivadas de restos vegetais fossilizados [13]. As resinas sintéticas são geralmente preparadas a partir de subprodutos da refinaria química ou de processos de fabrico, depois de convenientemente tratadas e modificadas [13], sendo que a escolha dos polímeros é feita com base nas propriedades físicas e químicas pretendidas para a película final e no método de aplicação da tinta [14]. Comparativamente com as resinas naturais, as resinas sintéticas têm maior resistência química e à luz UV, o que se traduz na sua utilização generalizada em diversos fins diferentes, como revestimentos de protecção contraa corrosão [13]. ● Resinas naturais A norma ISO 4618 define resina natural como uma “resina de origem vegetal ou animal” [1]. Podem ser mais ou menos polimerizadas, são insolúveis em água, Tintas e Pinturas 10 mas são solúveis em solventes orgânicos e têm natureza química variada, essencialmente terpénica [2]. No grupo das resinas naturais podem citar-se: (1) Colofónia – obtida por destilação da seiva do pinheiro, do mesmo modo que a terebentina (aguarrás) e o óleo de pinho. Apresenta cor clara, alto ponto de amolecimento, viscosidade e boa resistência à oxidação [2]. Os revestimentos são transparentes e incolores e são destinados para superfícies de madeira e acabamento de móveis [13]. (2) Goma-laca – é feita a partir da secreção resinosa de um insecto da Índia e da Tailândia. As secreções secas são recolhidas, esmagadas e lavadas e, depois, fundidas e secas. A goma-laca forma uma película simultaneamente dura e elástica, com grande variedade de usos, incluindo cimentos de união, cimentos para madeira, estuque e argamassas [13]. (3) Copais – são resinas derivadas de restos vegetais fossilizados ou semi- fossilizados, preparadas com óleos vegetais, para obter melhor tempo de secagem, elevada dureza, brilho e resistência à água e a substâncias alcalinas. Devido à sua flexibilidade, estas resinas são muito usadas como etiquetas de papel [13]. Muito usadas no passado, as películas de resinas naturais são hoje aplicadas na restauração de móveis e nas cores de arte [3]. As resinas naturais podem ser dissolvidas em solventes voláteis, formando os chamados vernizes espirituosos que, após aplicação sobre uma superfície e evaporação do solvente deixam uma película de resina sobre a superfície [13]. Por vezes, as resinas naturais são submetidas a modificações químicas, obtendo- -se de produtos de elevada massa molecular, como: (1) Oleorresinas – resultam da mistura e reacção química de óleos sicativos vegetais com resinas [2]; obtendo-se vernizes com maior capacidade de secagem, mais brilho e formando películas mais duras do que aplicando apenas o óleo [13]. (2) Resinas Celulósicas – são obtidas por modificação da celulose, dando derivados como a nitrocelulose, o acetato de celulose ou a etilcelulose. São produtos já pouco utilizados, com excepção da nitrocelulose que conserva algumas aplicações [3]. (3) Resinas de borracha clorada – são obtidas por modificação química da borracha natural [2]. Estes produtos apresentam excelente resistência à água e são ainda utilizados em ambientes corrosivos ou marítimos [3]. 11 Tintas e Pinturas ● Resinas sintéticas As resinas sintéticas, segundo a norma ISO 4618, são “resinas resultantes de reacções químicas, tais como poliadição, policondensação ou polimerização” [1]. A poliadição consiste numa reacção quimica de adição, através da qual se obtêm polímeros a partir de um único tipo de monómero. A policondensação é um processo de formação de polímeros através de uma reacção de condensação, a partir de um único monómero, com eliminação de moléculas de baixo peso molecular, como a água ou o ácido clorídrico. A polimerização é um processo de formação de polímeros através de uma reacção de adição ou de condensação, a partir de mais de um tipo de monómero. Devido ao incremento da presença das resinas sintéticas nos produtos modernos usados para pintura, actualmente são utilizadas resinas sintéticas muito diversas, sendo relevante realçar as seguintes: (1) Resinas acrílicas As resinas acrílicas são resinas sintéticas resultantes da polimerização ou copolimerização de monómeros acrílicos e metacrílicos, em geral com outros monómeros [1]. As resinas acrílicas contêm partículas de polímeros em suspensão que, quando o solvente e a água evaporam, permanecem e formam a película [14]. Os ligantes acrílicos são especialmente usados em tintas de emulsão aquosa, sendo que a dureza e a flexibilidade dos polímeros varia consideravelmente em função dos tipos e das quantidades de monómeros usados. O monómero de metil-metacrilato dá o polímero termoplástico mais duro e os monómeros acrilato dão o produto mais suave. Os copolimeros dos esteres acrílicos e metacrilicos são bastante usados para pinturas no exterior, enquanto os copolimeros de vinil-acetato acrílico são mais usados para pinturas no interior [13]. Os acrílicos produzem um acabamento com elevado brilho, excelente dureza e boa resistência química e à degradação pela radiação solar [2], sendo que o constituinte acrílico aumenta a resistência à água e aos álcalis, bem como a flexibilidade e a durabilidade da película. Têm uma incomparável retenção de cor, que lhe confere excelentes propriedades de durabilidade no exterior [13]. (2) Resinas alquídicas As resinas alquídicas são “resinas sintéticas resultantes da policondensação de poliácidos e de ácidos gordos (ou óleos) com polióis” [1]. As suas propriedades, Tintas e Pinturas 12 nomeadamente o tempo de secagem, a dureza, a cor e a sensibilidade à humidade, dependem do óleo sicativo usado no fabrico da resina, do seu tipo e do seu grau de insaturação [13]. Quanto à quantidade de óleo combinado com a resina, as resinas alquídicas são classificadas em: – resinas alquídicas de longa cadeia - conferem ao revestimento menor resistência química e à humidade e tempos de secagem mais longos; contudo, têm maior possibilidade de penetrar e selar uma superfície insuficientemente preparada [2][13]. – resinas alquídicas de média cadeia - geralmente endurecem em 24 horas; têm o comprimento de cadeia de eleição para a maioria dos sistemas de revestimento alquídico novos e de manutenção [2][13]. – resinas alquídicas de curta cadeia - são de secagem rápida, podendo requer aquecimento em estufa (temperatura de 95ºC) durante uns minutos para obter a cura completa; estes revestimentos têm boa resistência química e à humidade, mas são relativamente duros e quebradiços [2][13]. Os produtos de pintura alquídicos secam por evaporação do solvente e curam à temperatura ambiente, por reticulação auto-oxidativa do constituinte do óleo [14]. Os alquídicos são provavelmente os revestimentos de protecção mais utilizados para ambiente não químico, devido ao seu custo relativamente baixo, à facilidade de mistura e de aplicação, estabilidade de cor e boa resposta em diferentes ambientes atmosféricos, além de terem uma excelente capacidade para penetrar e aderir a superfícies relativamente mal preparadas, ásperas, sujas ou riscadas [13]. Contudo, a presença do óleo sicativo pode limitar a resistência química e à humidade de alguns produtos de pintura alquídicos [13], o que levou os formuladores de tintas a modificar quimicamente as resinas alquídicas com outras substâncias, nomeadamente óleos ou outras resinas, tornando-as muito funcionais para uma gama alargada de aplicações [2][14]. Embora estas modificações possam aumentar ligeiramente os custos do sistema de revestimento, proporcionam uma melhoria nas propriedades, que torna rentável o custo da modificação [13]. 13 Tintas e Pinturas (3) Resinas epoxídicas As resinas epoxídicas são resinas sintéticas contendo grupos epóxi, geralmente preparados a partir de epicloridrina e um bisofenol [1]. Se forem combinadas com resinas alquídicas, que reagem por um mecanismo de esterificação com diversos grupos químicos [2], produzem revestimentos com propriedades de resistência química e à humidade melhoradas [13]. Quando é necessário melhorar o desempenho, são usados os éster epóxi, que são resinas sintéticas resultantes da reacção de esterificação entre uma resina epoxídica e ácidos gordos e/ou óleos sicativos [1]. Estas resinas podem serformuladas de diversas maneiras, desde formulações de um só componente que requer cura em estufa, até sistemas de dois componentes, que curam a temperatura igual ou abaixo das condições ambiente [14]. Os revestimentos de resinas epoxídicas de base oleosa proporcionam uma grande variedade de propriedades e aplicações [2], têm melhor aderência, excelente resistência à humidade e resistência química superior, embora sejam um pouco mais caras. As suas propriedades de aderência tornam-nas especialmente bons primários. Estas resinas perdem o brilho por exposição à luz UV, mas esta deterioração raramente é estrutural [13] [14]. (4) Resinas fenólicas São resinas sintéticas resultantes da policondensação pelo fenol, seus homólogos e/ou seus derivados com os aldeídos, em particular o formaldeído [1]. As resinas fenólicas têm maior retenção de brilho e melhor resistência à água e aos álcalis. Estas resinas têm demonstrado um desempenho satisfatório em imersão em água, um serviço onde não são adequadas outras resinas alquídicas não fenólicas [13]. (5) Poliésteres As resinas poliéster são “resinas sintéticas resultantes da policondensação de poliácidos e de polióis” [1]. Têm uma estrutura química similar aos alquídicos e são, no fundo, um tipo específico de resina alquídica sem óleo [2]. Dependendo da sua estrutura química, é feita uma distinção entre resinas poliésteres insaturadas e saturadas, sendo que as cadeias de polímeros das resinas poliéster insaturadas facilitam a reticulação subsequente com os solventes, particularmente com o estireno [1]. Tintas e Pinturas 14 São amplamente usados como revestimentos em pó [14], sendo geralmente utilizados na produção de vernizes, para proteção de diversos materiais usados na construção civil, designadamente madeira, betão, argamassa, entre outros. (6) Poliuretanos As resinas de poliuretanos são resinas sintéticas resultantes da reacção de isocianatos polifuncionais com compostos contendo grupos hidroxilo reactivos [1]. Os poliuretanos são formulados com várias pigmentações e em diversas combinações para se adequarem às condições de exposição. Apesar das propriedades destas resinas dependerem das modificações químicas que apresentam, formam sempre películas duras [2], com elevado brilho [14]. Estas resinas apresentam algumas vantagens, como a diminuição do tempo de secagem do revestimento e, de um modo geral, requerem pouco ou nenhum calor para endurecer. Possuem excelente resistência química [2] e a manchas e melhoram a resistência à humidade, intempéries e abrasão [13]. Contudo, são de utilização restrita devido ao seu elevado preço [2], dado poderem ser duas a cinco vezes mais caras do que as outras tintas, sendo usadas apenas quando o elevado desempenho justifique o custo [14]. São muito usados para revestimento dos cascos de barcos de madeira e para melhorar o revestimento alquídico [13]. Estas resinas são fornecidas em recipientes separados, devendo os dois componentes ser misturados antes da aplicação. Após a mistura, o material tem um “tempo de vida” limitado, que é o tempo durante o qual os componentes podem estar misturados antes de começar a formação do reticulado, e que podem ir de alguns minutos a 16 horas [14]. (7) Resinas vinílicas As resinas vinílicas são resinas sintéticas resultantes da polimerização ou da copolimerização de monómeros contendo grupos vinílicos [1]. Estas resinas podem ter diferentes graus de polimerização e são frequentemente misturados entre si, como o poliacetato de vinilo, o policloreto de vinilo (PVC) e os acrilatos [2]. Estas resinas são geralmente formuladas como primários universais, podendo também ser usados como fixante entre diferentes camadas de pintura, antes de cobertas com intermédios e acabamentos [13]. 15 Tintas e Pinturas São usados nas tintas de emulsão aquosas [3]. O constituinte alquídico melhora a aderência, a formação da película e a resistência térmica e a solventes; as modificações vinílicas aumentam a capacidade de repintura e a resistência química e à humidade [13]. As tintas à base de emulsões vinílicas são facilmente aplicadas, são sensíveis à humidade durante a aplicação, não são tóxicas nem inflamáveis e são muito usadas na construção civil [2]. (8) Resinas de Silicone As resinas de silicone são resinas sintéticas nas quais a estrutura de base consiste numa cadeia que comporta grupos siloxano (silício-oxigénio-silício) [1]. Nestas resinas a principal cadeia de polímero é constituída por átomos de silício e de oxigénio (em vez dos átomos de carbono), que se apresentam copolimerizadas com resinas alquídicas ou poliuretanos [2]. Aumentam a durabilidade, o brilho e a resistência ao calor, e apresentam superior resistência ao clima e à água, sendo usado em pinturas na marinha e de manutenção [13]. ● Outras resinas sintéticas – Resinas amínicas – são resinas sintéticas resultantes da reacção de condensação de derivados aminados (ureia, melamina) com aldeídos como o formaldeído. Estas resinas são frequentemente esterificadas com álcoois [1]. Raramente se usam isolados, mas geralmente em combinação com outras resinas contendo grupos reactivos [3]. – Resinas betuminosas – são produtos, como o breu de petróleo ou betumes naturais, que podem ou não ser modificados com resinas [2]. Para serem aplicadas, estas resinas têm de ser aquecidas até à fusão, de modo a reduzir a sua viscosidade [13]. – Resinas hidrocarbonetos – são resinas sintéticas resultantes da copolimerização de hidrocarbonetos alifáticos e/ou aromáticos, por vezes com aldeídos [1]. – Resina isocianato – resina sintética contendo isocianatos livres ou blocos, por vezes com aldeídos de tipo aromático, alifático ou cicloalifático [1]. – Silicatos – podem ser orgânicos e inorgânicos [2]. Tintas e Pinturas 16 Existem ainda outros tipos de resinas sintéticas, menos usuais, como: – Aminoplasto – Cumarona-indeno – Estireno-butadieno – Fluorcarbonetos – Nylon – Polietileno – Polipropileno As tentativas de desenvolvimento de novos polímeros são constantes, através de combinações de diferentes monómeros, bem como combinações entre novas resinas. Neste sentido, e devido a uma crescente utilização das chamadas “tintas em pó” (ou sem solvente), estão a ser cada vez mais usadas outras resinas que, de um modo geral, apresentam características bastante melhoradas quando comparados com os produtos convencionais [2]. 2.1.3. Pigmentos Um pigmento, tal como definido na norma ISO 4618, é um “material corante, geralmente na forma de partículas finas, que é praticamente insolúvel no meio de suspensão e que é utilizado devido às suas propriedades ópticas, protectoras e/ou decorativas” [1]. Os pigmentos (figura 9) são pequenas partículas que, embora insolúveis no veículo, são incorporadas na tinta com a finalidade de realçar o seu aspecto ou melhorar as suas propriedades físicas [14]. O tamanho e a forma da partícula do pigmento, a molhabilidade pelo ligante, o espessamento e propriedades relacionadas com a densidade específica contribuem significativamente para a viscosidade, para as características de aplicação da tinta fresca e para as propriedades do revestimento em termos de protecção, depois de seco [13]. Uma tinta com boa capacidade de protecção tem na sua composição grande quantidade de pigmentos bem dispersos para que a penetração de ar ou de sais seja a mais baixa possível [16]. Figura 9 – Pigmentos 17 Tintas e Pinturas a) Tipos de pigmentos Quimicamente, os pigmentos podem classificar-se em orgânicos, se na sua composição predominam compostos de carbono, ou inorgânicos,se na sua composição predominam elementos metálicos [17]. A principal finalidade dos pigmentos orgânicos é fornecer cor à tinta. Quando comparados com os pigmentos inorgânicos, os pigmentos orgânicos têm geralmente cores mais vivas, são mais brilhantes e têm menor opacidade (são mais claros); no entanto, têm menor resistência quando aplicados no exterior [2], uma vez que são mais propensos ao sangramento e têm muito menor resistência ao calor e à luz, além de serem substancialmente mais caros [13]. Os pigmentos inorgânicos têm elevada estabilidade térmica, sendo também estáveis à luz [14]. Quanto ao modo de obtenção, os pigmentos podem ter origem natural ou sintética [7]. Os pigmentos naturais são obtidos por moagem e peneiração de produtos naturais, como terra, metais, óxidos metálicos, entre outros [9]. Os pigmentos sintéticos são obtidos por síntese química de compostos orgânicos ou inorgânicos [2]. Inicialmente, os pigmentos orgânicos eram extraídos a partir dos insectos e dos vegetais; hoje, a maioria dos pigmentos orgânicos são desenvolvidos por síntese química [13]. Alguns pigmentos inorgânicos contêm na sua composição chumbo, crómio, cádmio ou outros metais pesados [13]. A sua utilização no fabrico de tintas tem vindo a ser descontinuada devido à elevada toxicidade para a saúde humana e também para o meio ambiente [7][14]. A natureza e o teor do pigmento existente numa tinta são de extrema importância, uma vez que são os únicos componentes da tinta responsáveis pela cor e pela opacidade da película seca que irá revestir, de forma homogénea, toda a superfície que serve de suporte [2]. Os pigmentos são também responsáveis, juntamente com outros componentes, por características das tintas, como as suas propriedades mecânicas, o brilho, a resistência a químicos e a degradação da pintura [2]. A mais óbvia das propriedades que caracteriza os pigmentos é, como foi dito acima, a capacidade que possuem de permitir a obtenção das cores pretendidas e também de conferir opacidade à superfície, acções que são conseguidas porque os pigmentos possuem características que lhes permitem modificar as propriedades ópticas das tintas [7]. Tintas e Pinturas 18 Essas características dos pigmentos devem-se à combinação de dois fenómenos ondulatórios distintos: a absorção e a difracção da luz visível, com a qual interagem. Assim, de um modo geral, a absorção da luz é responsável por conferir a cor, enquanto a opacidade é determinada pelo fenómeno de difracção da luz. A cor de um pigmento é influenciada essencialmente pela sua estrutura química, enquanto a opacidade é fundamentalmente influenciada pelo índice de refracção [7]. Apesar da finalidade evidente da pigmentação seja proporcionar cor e opacidade a uma superfície, no caso da aplicação de um de um esquema de pintura com uma formulação adequada de pigmentos (um revestimento de protecção) pode fazer muito mais do que isso, ou seja, pode atribuir algumas propriedades, como sejam aumentar a sua durabilidade e contribuir para uma redução dos custos de reparação e de manutenção [2][13]. Pode ainda aumentar, entre outras, a resistência à luz e à intempérie, a resistência ao calor, aos solventes e à cristalização, e até resistência ao sangramento [7]. b) Cor A cor de um pigmento resulta de uma absorção selectiva e consequente reflexão de comprimentos de onda específicos do espectro de luz visível, pelo que a composição química é o factor mais importante na determinação da cor final de um pigmento [7]. Outro aspecto essencial é a dispersão dos pigmentos no veículo da tinta, que é determinante para obtenção do rendimento máximo do pigmento e, consequentemente, da sua optimização em termos económicos, mas também para que se possa garantir uma tinta com a máxima durabilidade possível, mantendo boa estabilidade, bom brilho e bom comportamento durante a aplicação [7]. Os pigmentos naturais de terra (argila de caulino, silicato de magnésio, carbonato de cálcio) proporcionam estabilidade das cores à deterioração pela luz UV. Os pigmentos naturais são mais estáveis aos raios UV do que os pigmentos orgânicos sintéticos [11]. O dióxido de titânio (TiO2) é o pigmento branco mais comum por apresentar propriedades que lhe permitem conferir às tintas um poder de cobertura excelente [2], devido ao seu elevado índice de refracção e excelente poder de opacidade [13]. Duas das formas polimorfas (variedades cristalinas) do dióxido de titânio mais usadas são o rútilo e o anatase [2]. O rútilo tem o maior índice de refracção e a melhor força de coloração de todos os tipos de pigmento, embora apresente menor poder de opacidade, menor resistência à luz solar do que o anatase, que tem elevada resistência à deterioração e reduzida tendência para a pulverulência [2][13]. Apesar do seu elevado custo, o dióxido de titânio é o pigmento branco mais usado, tanto em tintas brilhantes como nas tintas “mate”. Frequentemente dispersam-se 19 Tintas e Pinturas as partículas de TiO2 em cargas compatíveis de maneira a que não se perca a opacidade e, desta forma, se consiga diminuir o custo da tinta [2]. Devido à sua elevada força corante, que representa a facilidade com que os pigmentos corados podem ser misturados com outros pigmentos para colorir a tinta, o dióxido de titânio é frequentemente combinado com outros pigmentos, orgânicos e inorgânicos, para adicionar cor [13]. Quanto maior for a quantidade necessária, maior é o poder corante do pigmento em questão [7]. Dentro dos pigmentos brancos, os pigmentos esféricos poliméricos são muito frequentes em tintas de base aquosa, sendo o segundo tipo mais usado. São uma das possíveis misturas compatíveis com o dióxido de titânio, para permitir que o custo da mistura seja mais reduzido [2]. O Litopone é outro tipo de pigmento branco. Este apresenta uma reduzida resistência à acção da radiação solar, amarelecendo com facilidade, e sendo por isso mais utilizado para pintura de interiores. No entanto, quando se usa para pintura de exteriores, é usual misturar-se com o branco de zinco de forma a melhorar as suas capacidades, tanto do ponto de vista da opacidade, como da resistência aos agentes atmosféricos [2]. Relativamente a pigmentos corados, têm grande utilização os óxidos de ferro naturais e sintéticos. As cores dos naturais variam de amarelo a vermelho acastanhado brilhante, até castanho esverdeado e um castanho forte. No que diz respeito aos sintéticos, apresentam uma gama de cores que vai de amarelo e vermelho a castanho e preto [13]. Podem ainda referir-se os pigmentos vermelho cromato com adições de sulfato e, por vezes, de molibdato que variam na cor, entre um amarelo claro e um laranja brilhante ou vermelho escarlate. Devido à sua cor límpida e brilhante, os pigmentos de cromato de chumbo são usados com frequência para pinturas de estradas e em pinturas de segurança. E apesar do cromato de chumbo ser considerado perigoso, os pigmentos neste tipo de pinturas dificilmente serão substituídos, porque nenhum outro pigmento apresenta uma luz com resistência e brilho semelhantes [13]. c) Protecção No caso de uma pintura de protecção contra a corrosão, são utilizadas tintas anticorrosivas, nas quais entram pigmentos com as características necessárias para que seja evitada a corrosão das armaduras no interior das paredes [2]. Os pigmentos anticorrosivos são aqueles cuja propriedade específica é a de se oporem à corrosão eletroquímica do metal pelo meio ambiente [7]. Tintas e Pinturas 20 Os pigmentos orgânicos de síntese têm pouca importância técnica ou comercial para revestimentos preventivos da corrosão [13]. Numa pintura de protecção contra a corrosão, os pigmentos podem ter, entre outras, as seguintesacções: – Proporcionar a inibição da superfície metálica, prevenindo a corrosão. A adição de alguns pigmentos, pouco solúveis em água, na composição de um primário interfere eficazmente com o electrólito, inibindo a corrosão activa de substratos metálicos. Quando a camada de tinta é exposta à humidade e penetrada por ela, a água na camada transversal dissolve parcialmente os constituintes do pigmento e transporta-o para a superfície metálica de base. As espécies iónicas dissolvidas reagem com o metal (geralmente aço ou alumínio) para formar um produto de reacção que inactiva o substrato e reduz a velocidade de corrosão da camada inferior. São exemplos de pigmentos inibidores, os cromatos (já pouco utilizados) o chumbo ou o zinco [11][13]. – Actuar como uma barreira para tornar a camada de tinta seca impermeável à água Forma-se uma barreira protectora entre a superfície do metal e o electrólito, impedindo a passagem de água e de oxigénio para o interior (isola electricamente o metal), elementos esses que quando se combinam provocam a corrosão [2]. Qualquer humidade que penetre deverá migrar em torno da partícula do pigmento e, ao fazer isso, aumenta o comprimento do trajecto de permeabilidade até ao substrato [13]. A barreira de protecção está disponível em maior ou menor grau por todos os pigmentos inorgânicos formulados num revestimento. No entanto, alguns tipos de pigmentos são formulados especificamente como pigmentos de barreira ou em alternativa, conferem propriedades de barreira à camada de tinta. O mais notável dos pigmentos de barreira é o alumínio em palhetas, mas também os epoxies e betumes asfálticos [11][13]. – Galvanizar com revestimentos ricos em zinco para proteger a camada de aço que constitui o substrato base [13]. Um primário (primeira camada de um revestimento) rico em zinco que confere uma protecção catódica galvânica do metal ferroso (o zinco sacrifica-se para proteger o metal ferroso). Os revestimentos galvânicos só são eficazes se forem aplicados directamente sobre o metal [11]. 21 Tintas e Pinturas Há ainda outros tipos de pigmentos que são usados em situações particulares, devendo ser tidos em conta devido às características especiais que conferem às tintas. São exemplos disso, os pigmentos que exercem um papel activo na mistura, podendo actuar na absorção de radiação ultravioleta ou com uma acção antivegetativa e contra fungos [2]. De facto, pode dizer-se que praticamente todas as propriedades da tinta são afectadas pelo tipo e quantidade de pigmentos que contêm. 2.1.4. Cargas Uma carga, segundo a norma ISO 4618, é um “material sob a forma de grânulos ou de pó, insolúvel no meio de suspensão e utilizada para modificar ou influenciar determinadas físicas” [1], como a permeabilidade da película, a resistência química, o brilho, a sedimentação, a resistência à abrasão, o comportamento anticorrosivo e a viscosidade [7][15]. Apesar dos fracos poderes corante e de opacidade, as cargas utilizam-se para dar corpo à tinta, sobretudo por razões de ordem económica, dado o seu baixo custo em relação ao pigmento. Por outro lado, a granulometria, a superfície específica e as características intrínsecas de algumas cargas, facilitam o seu fabrico e a aplicação, melhoram a qualidade e durabilidade, possibilitam a conservação das tintas, aumentam a impermeabilidade e elasticidade e conferem por vezes às tintas determinadas propriedades particulares, tais como resistência ao fogo e antiderrapantes [2]. Tal como os pigmentos, as cargas podem ser de origem natural ou sintética [2]. Presentemente, os tipos de cargas mais utilizados no fabrico de tintas são: – Carbonato de cálcio (branco de Paris) – uma das cargas naturais mais baratas e mais utilizadas, de modo a reduzir ao máximo o custo das tintas. Têm boa acção anticorrosiva, mas dado serem muito solúveis em meios ácidos, não devem ser usadas quando se pretende uma boa resistência química [7]. – Barita (sulfato de bário) – de origem natural, confere alta dureza e resistência à película depois de seca. É quimicamente inerte e não é tóxica [7]. – Talco (silicato de magnésio hidratado) – Devido à forma lamelar das suas partículas, a película final de tinta apresenta um toque suave, além de melhorar o comportamento das tintas em termos de protecção contra a corrosão. Usa-se sempre que se pretende a diminuição do brilho e o aumento da lixabilidade dos produtos em que se encontra incorporada. É inerte sob ponto de vista químico [7]. – Caulino (silicato de alumínio) – As sua partículas apresentam a forma lamelar, sendo igualmente usados para incrementar o desempenho em termos anticorrosivos das Tintas e Pinturas 22 películas protectoras. De referir que as partículas de caulinos calcinados, devido à presença de ar no seu interior, podem contribuir para um acréscimo do grau de opacidade do esquema de pintura [7]. – Farinha de sílica – Concedem às tintas uma maior resistência à abrasão e à esfrega, por causa da sua elevada dureza. Permitem a obtenção de superfícies texturadas, devido à presença de areias de granulometria seleccionada [7]. – Diatomite – São cargas de formato irregular e de origem sedimentar, que apresentam uma elevada absorção de óleo, e que por isso são usadas como redutor de brilho [7]. – Mica – Permitem melhorar os níveis de resistência dos esquemas de pintura, no que diz respeito à humidade e fissuração, nomeadamente em revestimentos expostos a climas adversos. São geralmente usados nas tintas para pinturas exteriores, visto que apresentam uma opacidade quase total aos raios ultravioleta [2][7]. A cor das cargas pode variar de brancas a acinzentadas, dependendo do tipo de carga e da quantidade de impurezas que contêm. Naturalmente que, com as cargas mais acinzentadas é difícil obter brancos puros e tons muito limpos e intensos, a partir de pigmentos orgânicos [7]. Por outro lado, é possível optimizar o tamanho das partículas e o espaçamento entre elas, sendo que a redução do tamanho de partícula da carga melhora o espaçamento do pigmento. Essa optimização permite aumentar a opacidade de uma tinta sem aumentar a quantidade empregue de pigmento [7]. 2.1.5. Solventes e Diluentes Segundo a norma ISO 4618, um solvente é um “líquido simples ou mistura de líquidos, volátil sob determinadas condições de secagem, e no qual o ligante é solúvel” [1]. Na indústria das tintas, os solventes são utilizados nas diversas fases de fabrico [7], geralmente numa mistura de solventes com a finalidade de dissolver o veículo fixo ou ligante [2]. De um modo geral, todas as formulações de tintas usam uma mistura de solventes para obter as propriedades óptimas [13]. Além de possibilitar a aplicação do material de revestimento, os solventes devem ter a capacidade de molhar e penetrar no substrato levando os componentes sólidos que, após evaporação do solvente ajudam a tapar quaisquer fissuras, espaços vazios ou irregularidades [13]. Podem ser usados como solventes quaisquer líquidos voláteis, como diluentes, ainda que não tenham capacidade dissolvente, porque poderão aumentar a solvabilidade de outros solventes numa tinta [13]. 23 Tintas e Pinturas Um diluente é definido na norma ISO 4618 como “um líquido volátil, simples ou em mistura que, sem ser solvente, pode ser usado em conjunto com o solvente sem causar qualquer efeito indesejável”. A mesma norma define diluente, num outro contexto (“thinner” em inglês) como “um líquido simples ou mistura de líquidos, voláteis nas condições de utilização, que se junta a um produto de pintura para reduzir a viscosidade ou influenciar outra propriedade” [1]. Assim, o diluente é um líquido orgânico que se adiciona à tinta, duranteo processo de fabrico ou no momento da aplicação, fundamental para obter uma tinta com as características adequadas, como por exemplo, ajustar a sua viscosidade de modo a alcançar o nível óptimo de fluidez durante a aplicação das tintas e consequente comportamento [2][7]. Por outro lado, a escolha do diluente e as quantidades utilizadas são de extrema importância, uma vez que podem alterar completamente o comportamento de um produto. Por exemplo, uma diluição insuficiente pode conduzir à formação de “pele de laranja” e quantidades excessivas de diluente ou diluentes não recomendados, podem dar origem a zonas enevoadas que alteram o aspecto final pretendido [7]. Portanto, a finalidade dos solventes é dissolver os constituintes sólidos das tintas e a dos diluentes é reduzir a viscosidade da tinta, conferindo-lhe um nível adequado de fluidez para a sua aplicação [13]. Deste modo, a selecção criteriosa dos diluentes e do solvente ou mistura de solventes influencia a facilidade de aplicação da tinta no substrato, qualquer que seja o método que se utilize [14], a lacagem da película e a velocidade de secagem [3]. Deste modo, as características das tintas que poderão ser influenciadas pela presença dos solventes e diluentes são: o poder solvente, a volatilidade, o cheiro, a toxicidade, o ponto de inflamação e o preço [15]. A água é o solvente universal, mas não é usado como solvente de tintas em revestimentos duráveis. Os solventes orgânicos conferem baixa sensibilidade à água e são o solvente de eleição para dissolver resinas sólidas [13]. Existem numerosos tipos de solventes. Em função da sua composição química, os solventes orgânicos podem ser agrupados em classes, sendo os mais utilizados [2][13]: – Hidrocarbonetos – são produtos derivados da destilação do petróleo, cujas moléculas contêm apenas átomos de hidrogénio e de carbono. Os hidrocarbonetos podem ser: ○ alifáticos (éter de petróleo, querosene,”white spirit”, heptano) ○ aromáticos (benzeno, tolueno, xileno) – estes compostos são os solventes mais fortes utilizados na formação de películas secas. Tintas e Pinturas 24 – Solventes Oxigenados – são compostos cujas moléculas contêm átomos de oxigénio, além de carbono e hidrogénio, como por exemplo: ○ Álcoois (metanol, etanol, isopropanol, butanol) ○ Cetonas (acetona, diacetona, ciclohexanona) ○ Ésteres (acetato de etilo, acetato de isopropilo, acetato de butilo, etc.) ○ Éteres glicólicos (metilglicol, etilglicol, etc.) – Terpenos – são solventes derivados da seiva dos pinheiros, como é o caso da: ○ Terebintina; Após aplicação da tinta, todos os solventes devem evaporar [13] permanecendo sobre as superfícies pintadas a matéria não-volátil da tinta, constituída pelos pigmentos e pelo ligante [2], que formam uma camada dura, sólida e com as propriedades finais [13]. Os solventes evaporam a uma determinada velocidade, dependendo das características de cada formulação, sendo a velocidade de evaporação crítica para garantir a formação correcta da película de tinta [14]. É desejável que, numa tinta, alguns solventes evaporem mais rapidamente para possibilitar o início da secagem mais rápido, enquanto outros solventes devem evaporar mais lentamente e proporcionar a molhabilidade e penetração [13]. Um desajuste na velocidade de evaporação dos solventes pode originar uma secagem física inadequada, que pode traduzir-se em má aplicabilidade, menor dureza, pior protecção, etc. [7]. Um solvente demasiado volátil origina uma secagem muito rápida e, como consequência, a película de pintura não fica uniformemente nivelada, podendo apresentar perda de brilho [13]. Pode mesmo não penetrar o suficiente nos poros do suporte, produzindo falta de aderência entre o sistema de pintura e a superfície. Por outro lado, o solvente deve ser suficientemente volátil para evitar que, devido a uma secagem muito lenta, a tinta escorra em superfícies verticais e não cubra adequadamente a superfície [7]. 2.1.6. Aditivos Aditivos são produtos usados numa formulação de revestimento para conferir propriedades físicas ou químicas especificas ao revestimento [14], como sejam contribuir para facilitar o fabrico, melhorar a estabilidade da tinta na embalagem, facilitar a agitação e resolver defeitos que possam aparecer na película de tinta, durante a secagem ou mesmo depois de seca [7]. A norma ISO 4618 define aditivo como “qualquer substância adicionada em pequenas quantidades a um produto de pintura, para melhorar ou modificar uma ou mais propriedades” [1]. 25 Tintas e Pinturas Em geral, os aditivos são produtos líquidos, viscosos ou sólidos pulverulentos, solúveis nos veículos, adicionados em quantidades inferiores a 5% da massa de tinta e destinados a melhorar as condições de aplicação dos produtos de pintura e as propriedades de película seca [2]. Existem numerosos compostos diferentes que podem ser adicionados às tintas para fins específicos [13]. Dependendo do aditivo específico usado, as características do revestimento podem ser significativamente alteradas, em função da referida especificidade [14]. Alguns dos aditivos mais utilizados estão referidos na tabela 1. Tabela 1 – Tipos de Aditivos [2][3][7][13][14] Aditivo Função Absorventes da luz Estabilizadores do comportamento dos revestimentos expostos à luz solar e aos raios UV Agentes anti-pele Impedir a formação de peles à superfície dos produtos nas embalagens, durante a armazenagem Agentes anti-espuma Diminuir ou evitar a formação de espumas indesejáveis Agentes anti-sedimento Evitar a deposição dos pigmentos e cargas, durante a armazenagem dos produtos Agentes tixotrópicos Promover aumento de viscosidade nos produtos Bactericidas Evitar os efeitos da degradação por bactérias Evitar a putrefacção Desidratante Conservar um baixo teor de humidade no interior da lata durante a armazenagem (poliuretanos que curam por reacção com a humidade do ar) Dispersantes Facilitar a dispersão dos produtos pulverulentos nos veículos Emulsionante Favorecer a formação duma emulsão e assegurar a sua estabilidade Espessante Provocar um aumento de consistência (agentes de endurecimento) Fungicidas e algicidas Reduzir o ataque da película pelos fungos Inibidores de corrosão Prevenir a corrosão Insecticida Conferir à película uma toxicidade suficiente para assegurar a destruição dos insectos que venham ao seu contacto Molhantes Diminuir a tensão interfacial entre a fase sólida e a fase líquida Plastificantes Conferir elasticidade, aumentar e manter a flexibilidade da película Secantes Provocar uma apreciável redução do tempo de secagem à temperatura ambiente Os aditivos são geralmente designados pela função específica que desempenham no produto de pintura ou na película, porque a única coisa realmente importante num aditivo é o resultado da função que vai desempenhar [7]. Tintas e Pinturas 26 2.2. Características das tintas As tintas são veículos com capacidade para transportar e aplicar na superfície que vai ser revestida o líquido constituído por uma combinação de ligante, pigmento e solvente. Uma vez sobre a superfície, o solvente evapora e o veículo torna-se um sistema ligante pigmentado [13]. Todas as tintas, depois de aplicadas, podem formar uma película dura e impenetrável, uma película porosa e macia, ou combinações intermédias entre as duas [13]. O conhecimento existente sobre a indústria das tintas e seus constituintes permite o desenvolvimento de formulações com determinadas características. 2.2.1. Concentração volumétrica de pigmentos (CVP) Algumas propriedades do revestimento são influenciadas pelos pigmentos e cargas. Por exemplo, o grau de brilho da película
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