Terceira Aula Prática: Estudo Reológico de Tinta para acabamento interior e exterior de paredes residenciais. Disciplina: Ciência e Tecnologia de Polímeros. Prof. Dr Alex da Silva Sirqueira. Aluna: Hellen Regina Oliveira de Almeida. Seropédica, 21 de setembro de 2018. Campus Seropédica. Mestrado em Engenharia Química Ciencia e Tecnologia de polímeros 1. INTRODUÇÃO Tinta é uma composição líquida, geralmente viscosa, constituída de um ou mais pigmentos dispersos em um aglomerante líquido que, ao sofrer um processo de cura quando estendida em película fina, forma um filme opaco e aderente ao substrato. Esse filme tem a finalidade de proteger e embelezar as superfícies. (TRAMONTIM, 2005) As tintas são fabricadas utilizando-se quatro grupos de matérias-primas: solventes, resinas, pigmentos e aditivos. Os Solventes são compostos totalmente voláteis que devem possuir ação de solvência, ou seja, a capacidade de dissolver outros materiais, sem alterar suas propriedades químicas. Após secagem ou cura completa da tinta os solventes devem ter deixado totalmente a película. Assim, os solventes auxiliam na fabricação e na aplicação da tinta, mas não tem participação na sua vida útil. (TRAMONTIM, 2005; CASTRO, 2009) A resina é a parte não-volátil da tinta, que serve para aglomerar as partículas de pigmentos. Antigamente as resinas eram a base de compostos naturais, vegetais ou animais. Hoje em dia são obtidas através da indústria química ou petroquímica por meio de reações complexas, originando polímeros que conferem às tintas propriedades de resistência e durabilidade muito superiores às antigas. (TRAMONTIM, 2005; CASTRO, 2009) Os pigmentos são partículas extremamente pequenas e totalmente não- voláteis, pois se trata de materiais sólidos microdivididos. São divididos em pigmentos orgânicos e inorgânicos. Sendo que, pigmentos orgânicos, são substâncias orgânicas, corantes insolúveis no meio em que estão sendo utilizadas. Todos os pigmentos orgânicos apresentam na sua estrutura química grupamentos chamados cromóforos, que são os responsáveis pela cor. Apresentam ainda grupamentos chamados auxocromos que são aqueles que modificam e/ou intensificam as propriedades de cor como a intensidade, a tonalidade e a limpeza. Já os pigmentos inorgânicos, são considerados todos os pigmentos brancos, cargas e uma grande faixa de pigmentos coloridos, sintéticos ou naturais, de classe química de compostos inorgânicos. (TRAMONTIM, 2005; CASTRO, 2009) Os aditivos são substância que, adicionada às tintas, proporciona características especiais às mesmas ou melhorias nas suas propriedades. Tendo influência significativamente na manufatura, estabilidade, aplicabilidade, qualidade e aspecto do filme aplicado. (TRAMONTIM, 2005; CASTRO, 2009) O entendimento e o controlo das propriedades reológicas é fundamental em processos, na fabricação e manuseamento de uma grande variedade de materiais, desde borrachas, plásticos, alimentos, cosméticos e tintas. (OLIVEIRA, 2008) Mesmo os conhecimentos de reologia sendo datados desde o século XVII, por Newton e Hooke, somente em 1929, com o surgimento da Sociedade de Reologia e o interesse no comportamento mecânico de matérias industriais que passaram a ser estudados pela física, mecânica e matemática, que se viu a necessidade do estudo da reologia. Em 1929, Bingham definiu a palavra reologia como o estudo da deformação e fluxo da matéria, sendo derivada dos vocabulários gregos rheo = deformação e logia = ciência ou estudo. Portanto, reologia é a ciência que estuda como a matéria se deforma ou escoa quando está submetida a esforços originados por forças externas. Seu estudo contribuiu muito para esclarecer ideias a respeito da natureza de sistemas coloidais. Entre as quais se discutem a viscosidade de soluções e dispersões diluídas, o fluxo não-newtoniano, e as propriedades viscoelásticas de sistemas semissólidos. (TRAMONTIM, 2005) A viscosidade é a propriedade reológica mais comumente conhecida, a viscosidade de um material no estado líquido pode ser verificada pela menor ou maior resistência que o mesmo tem de forças mecânicas que provoca o escoamento. Os componentes utilizados nas tintas (pigmentos, resinas, aditivos e solventes) têm efeito direto na viscosidade de uma tinta. (FERNADES; FILHO, 2015) Os fluidos dividem-se em ideais e reais. Os ideais são os que possuem viscosidade igual a zero e são hipotéticos. Num escoamento ideal não existem tensões cisalhantes. Os fluidos reais são divididos em newtonianos e não- newtonianos, sendo estes últimos divididos em três classes: os independentes do tempo, os dependentes do tempo, e os viscoelásticos, conforme demostrado na Figura 1. Figura 1 - Classificação dos Fluidos segundo seu comportamento reológico. Fonte: http://www.setor1.com.br/analises/reologia/cla_ssi.htm Fluidos newtonianos, ou seja, que respeite as Leis de Newton são sistemas que alteram a viscosidade de acordo com a pressão ou temperatura. No entanto, sua viscosidade é inalterada quando submetida à taxa e tensões de cisalhamento, sendo assim, nomeada de viscosidade absoluta. (FERNADES; FILHO, 2015) Porem existem materiais que, sob escoamento dirigido por cisalhamento, apresentam comportamento distinto do previsto por Newton. Um fluido é dito não-newtoniano quando a relação entre a tensão e a taxa de cisalhamento não é linear. Neste caso, uma viscosidade, denominada viscosidade aparente, é obtida para cada taxa de cisalhamento considerada. Quando o assunto é tinta, estes são líquidos que na maioria dos casos apresentam comportamento não newtoniano. (FERNANDES; FILHO, 2015) Estes fluidos, em geral, encontram-se divididos em três grupos, classificados de acordo com o seu comportamento: • fluidos independentes do tempo - são aqueles cuja viscosidade depende somente da taxa de cisalhamento; • fluidos dependentes do tempo - a viscosidade depende não só da taxa, mas também do tempo de cisalhamento; • fluidos viscoelásticos - apresentam características tanto de sólidos (elasticidade) quanto de líquidos (viscosidade) e exibem uma recuperação elástica parcial após a deformação. No caso das tintas, seu comportamento é dependente do tempo. Ou seja, os fluidos que possuem este tipo de comportamento apresentam propriedades que variam, além da tensão de cisalhamento, com o tempo de aplicação desta tensão, para uma velociade de cisalhamento constante. Este grupo pode ser subdividido em: i- Tixotrópicos: Esta classe de fluidos tem sua viscosidade diminuída com o tempo de aplicação da tensão de cisalhamento, voltando a ficar mais viscosos com quando esta cessa. ii- Reopéticos: Já este tipo de fluido apresenta um comportamento inverso ao dos tixotrópicos. Desta forma, a viscosidade destes fluidos aumenta com o tempo de aplicação da tensão, retornando à viscosidade inicial quando esta força cessa. A figura 2 mostra um resumo dos comportamentos reológicos variáveis com a taxa de cisalhamento vistos até agora e suas misturas com os comportamentos reológicos variáveis com o tempo. A tixotropia é muito importante na indústria de tintas, pois deseja-se que a tinta escorra somente enquanto está sendo aplicada ao substrato (alta taxa de cisalhamento), e imediatamente após a aplicação para proporcionar o nivelamento, devendo recuperar a estrutura tão logo cesse o trabalho de transferência. (FELTRIN, 2004) Em sua condição de uso, as tintas normalmente apresentam-se com baixa viscosidade, estando em tal situação, prontas a umectar os espaços vazios entre as cerdas