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Disciplina: Metodologia Científica para Engenharia Química PROCESSO PRODUTIVO DAS TINTAS 1Ana Carolina Folly de Souza, 1Brunella da Silva, 1Eduarda Lara Conceição,1Laine Pazini Wulpi, 2Audrei Gimenez Baranano 1 Discente do Curso de Engenharia Química do CCA/UFES 2Doscente do Curso de Engenharia Química do CCA/UFES 1,2Centro de Ciências Agrárias da Universidade Federal do Espírito Santo – CCA/UFES. Alto Universitário, s/no - Caixa Postal 16, Guararema, Alegre, ES0 e-mail: anacarolfolly@hotmail.com RESUMO - o processo produtivo da tinta começa com a mistura de algumas matérias-primas pré-selecionadas conforme cada tipo, como: pigmentos, veículo fixo, solventes e aditivos. Existem vários grupos de tintas, variando em cada uma o processo produtivo conforme a necessidade. As etapas básicas no processo produtivo são: mistura, dispersão, moagem, diluição, filtração e envase. Palavras-Chave: produção de tinta, grupos de tintas, etapas básicas do processo produtivo. INTRODUÇÃO Composição líquida, geralmente viscosa, constituída de um ou mais pigmentos dispersos em um aglomerante líquido, são os componentes principais da tinta que ao sofrer um processo de cura, quando estendida em película fina, forma um filme opaco e aderente ao substrato. (HIPOLITO; HIPOLITO; LOPES 2013). A tinta é formada por quatro componentes: veículo fixo, pigmentos, solventes e aditivos, sua produção utiliza diversas matérias- primas, produzindo assim uma elevada variedade do produto. Abordaremos nesse trabalho tintas com base de solvente, água, em pó, vernizes e para impressão. O que as diferem, são os tipos de componentes básicos adicionados e o processo produtivo. A fabricação gera resíduos que são prejudiciais ao meio ambiente. O governo brasileiro tem investido no setor de tintas, o que possibilita a produção do país ser equiparada à dos países desenvolvidos. Em 2016 o faturamento da produção de tinta no brasil foi de R$ 11.835 bilhões, sendo que o faturamento de 2015 foi de R$ 10.174 bilhões. O volume produzido em 2016 foi de 1,506 bilhão de litros e em 2015 foi 1,318 bilhão de litros. As exportações em 2016, excluindo as tintas gráficas, foram US$ 133 milhões e as importações US$ 133 milhões. (ABRAFATI, 2017) COMPOSIÇÃO DAS TINTAS Na produção de tintas existem ingredientes fundamentais: pigmentos, veículos fixos, solventes e aditivos. PIGMENTO São partículas sólidas totalmente insolúveis. Tem a finalidade de conferir cor, opacidade, durabilidade e resistência à tinta. (CALLISTER Jr., W. D.; 2008) VEÍCULO FIXO Parte não volátil. É o agente aglutinante das partículas de pigmento, formando assim a película na qual a tinta se converte depois de seca. Além disso proporciona as características físicas e químicas da mesma como dureza, flexibilidade e resistência. (CALLISTER Jr., W. D.; 2008) SOLVENTES São compostos orgânicos com finalidade de solubilizar a resina e conferir consistência adequada para o uso. Tem grande importância na durabilidade da pintura. Após a aplicação, evapora, deixando uma camada de filme seco sobre a superfície. (GENTIL, 2007) ADITIVOS É um grupo de componentes empregados em baixas concentrações. São essências para algumas características das tintas e das películas. Disciplina: Metodologia Científica para Engenharia Química Algumas funções dos aditivos são: diminuir o tempo de secagem, evitar a sedimentação dos compostos, fornecer flexibilidade às películas, nivelar, evitar a deterioração de bactérias e fungos dentro da embalagem ou na película aplicada. (GENTIL, 2007) TIPOS DE TINTA As tintas são divididas em grupos, embasados na aplicação e nas matérias primas usadas na sua produção. Dentre elas destacam- se: TINTA PARA REVESTIMENTO À BASE DE SOLVENTE Utiliza solventes orgânicos na sua composição, após um tempo os solventes evaporam, permitindo a secagem do substrato. (SAMPAIO, 2010) TINTA PARA REVESTIMENTO À BASE DE ÁGUA Tem como ingrediente primário a água e possuem um baixo nível de compostos orgânicos voláteis. (GOMES, 2010) TINTA EM PÓ Não possuem solvente e tem a resina epóxi como base na sua produção. Proporcionam flexibilidade, aderência, resistência química e física e proteção anticorrosiva à tinta. (GOMES, 2010) VERNIZES O verniz não possui pigmentos em sua composição, por isso é quase transparente. É uma solução com resinas naturais ou sintéticas, óleo secante e atualmente com derivados de petróleo como um solvente. (SAMPAIO, 2010) TINTA PARA IMPRESSÃO As tintas para impressão compõem um grupo à parte dentro do setor de tintas. Podem ser destinadas a impressão de plásticos, papel, cartão, metal. Para cada sistema de impressão utiliza-se um tipo de tinta com características específicas. (GOMES, 2010) PROCESSO DE FABRICAÇÃO A produção de tintas é caracterizada pela fabricação em alta escala, simplificando o ajuste da cor e das propriedades. O processo produtivo é dividido em várias etapas como pesagem, pré-mistura, dispersão, completagem, filtração, resfriamento, envase, entre outros. BASE SOLVENTE A produção de tinta à base solvente, possui 5 etapas de acordo com o fluxograma da figura 1. Figura 1: Fluxograma – Produção de tinta base solvente Fonte: Guia Tecnico Ambiental Tintas e Vernizes – Serie P+L Pesagem Na primeira etapa é realizada a pesagem e medição volumétrica dos elementos que serão utilizados no processo, como: resina, óleos, Disciplina: Metodologia Científica para Engenharia Química pigmentos, solventes e aditivos. A quantidade desses componentes depende das propriedades desejadas em cada tinta. (TAMDJIAN, R. M.; 2010) Pré-mistura No processo de pré-mistura os componentes são adicionados a um tanque, onde são agitados por um período de tempo pré- determinado, até ser homogeneizado. (MOURA, R.; 2010) Dispersão O produto obtido na mistura dos componentes é destinado diretamente à moinhos, onde serão separados. Durante esta etapa ocorre o desagregamento dos pigmentos, otimizando a cobertura e tonalidade da tinta por um período de tempo. (MOURA, R.; 2010) Completagem Concluída a etapa de dispersão, o produto é destinado ao tanque de completagem, onde os componentes serão misturados. O objetivo desta etapa é atingir a maior uniformidade possível na mistura, acertando os parâmetros e as propriedades almejadas, como acerto da cor e da viscosidade, a correção do teor de sólidos. (TAMDJIAN, R. M.; 2010) Filtração Após os processos anteriores, o lote é filtrado. (MOURA, R.; 2010) Envase A tinta é destinada a suas respectivas embalagens depois de serem aprovadas no laboratório pelo controle de qualidade. (TAMDJIAN, R. M.; 2010) BASE ÁGUA O processo de fabricação da tinta à base água segue o fluxograma apresentado na figura 2. Figura 2: Fluxograma – Produção de tinta base água Fonte: Guia Tecnico Ambiental Tintas e Vernizes – Serie P+L Pré mistura e dispersão Água, aditivos e pigmento são misturados em um equipamento com agitação. Depois disso ocorre a dispersão. (BEGER, R.; 2006) Completagem O produto da dispersão é misturado aos outros componentes em um tanque com agitação adequada. É nesse processo que ocorre a correção da cor e os ajustes necessários para obter as características da tinta especificada. (FURLAMETI, F.; 2006) Filtração e envase As etapas acontecem conjuntamente. É nelas que ocorre a filtração e depois empacotamento da tinta. (FURLAMETI, F.; 2006) TINTA EM PÓ A tinta em pó possui várias etapas na sua fabricação, cujo esquema é apresentado na figura 3. Disciplina: Metodologia Científica para Engenharia Química Figura 3: Fluxograma – Produção de tinta em pó Fonte: Guia Tecnico Ambiental Tintas e Vernizes – Serie P+L Pré-mistura Os elementos sólidos são misturados em um misturador até serempadronizados. (SILVA, L. E. O.; 2006) Extrusão O resultado da pré-mistura é pressionado na extrusora, que contém um canhão com temperaturas variadas. A temperatura final do material é aproximadamente 95°C. A temperatura deve ser controlada para se obter uma extrusão eficaz. Nesse processo verifica-se a dispersão dos pigmentos e a uniformização do material. (MARTINS, J.; 2006) Resfriamento O material da extrusão é resfriado em uma cinta de aço resfriadora. (MARTINS, J.; 2006) Granulação O produto é fragmentado em partículas de tamanho por volta de 2,5 mm. (YAMANAKA, 2006) Moagem A moagem acontece em um micronizador com um sistema para garantir a regulagem da distribuição dos grãos do pó. Um perfil granulométrico típico apresenta partículas com tamanhos variando entre 10 e 100 micrômetros. O micronizador deve ter um sistema eficiente de dissipação do calor formado na micronização. (YAMANAKA, 2006) Classificação e envase É necessário um sistema de classificação do tamanho dos grãos para não deixar que partículas maiores do que o especificado sejam embaladas. A embalagem geralmente é feita de sacos plásticos. (BEGER, R.; 2006) VERNIZ Mistura A mistura é a única fase na obtenção do produto, não havendo necessidade de dispersão, na maioria dos casos. (MARTINS, J.; 2006) Dispersão Apenas alguns tipos de vernizes necessitam desse processo, pois suas matérias- primas são incorporadas com maior dificuldade, complicando a separação dos componentes. (MARTINS, J.; 2006) Filtração Após as etapas anteriores, o produto é filtrado para remover as impurezas que são maiores que o tamanho permitido. (SILVA, L. E. O.; 2006) Envase Concluído as etapas do processo produtivo, o verniz é encaminhado ao controle de qualidade, e após a sua aprovação é embalado, rotulado e encaminhado ao estoque. (SILVA, L. E. O.; 2006) TINTA DE IMPRESSÃO Disciplina: Metodologia Científica para Engenharia Química A produção da tinta de impressão é dividida em etapas, apresentado na figura 4. Figura 4: Fluxograma – Produção de tinta para impressão Fonte: Guia Tecnico Ambiental Tintas e Vernizes – Serie P+L Pesagem Nas fábricas de tinta a maior parte das matérias primas, por serem líquidas e pastosas, são pesadas em um processo automático, apenas nas matérias primas sólidas é a pesagem manual. (FONSECA, A.S.; 2010) Dispersão Visando reduzir as matérias primas sólidas em pequenas partículas, os componentes passam por uma primeira mistura, distribuindo assim as partículas de forma uniforme. Dependendo das matérias primas usadas em cada tipo de tinta, é preciso acrescentar mais uma etapa de dispersão, para assim, reduzir ainda mais o tamanho das partículas. (BONFIM, G.; 2006) Afinação/diluição O lote é enviado para tanques e/ou misturadores, em que ocorre a adição de aditivos, solventes e vernizes. (BONFIM, G.; 2006) Filtragem Após a diluição, a tinta é filtrada para remoção de partículas não dispersas ou qualquer outro sólido presente. (FONSECA, A.S.; 2010) Envase e armazenamento Concluído as etapas do processo produtivo, a tinta é encaminhada a sua embalagem, rotulada e encaminhada ao estoque. (BEGER, R.; 2006) RESÍDUOS DO PROCESSO Os resíduos gerados na produção de tintas são classificados e definidos pelos critérios na NBR (Norma Brasileira Regulamentadora) 10004 (Resíduos Sólidos – Classificação). Segue na tabela 1 os resíduos. Além dos resíduos perigosos gerados diretamente no processo produtivo, a fabricação de tintas ainda gera resíduos indiretamente, como o uso de óleos lubrificantes, fluido e óleo hidráulico utilizado, lâmpadas com vapor de mercúrio, além outros resíduos como uniformes e EPIs contaminado, resíduos de contenção de vazamentos. (ALVES, V. M.; 2010) Tabela 1: Resíduos gerados no processo Disciplina: Metodologia Científica para Engenharia Química Fonte: Manual de Gerenciamento de Resíduos para a Indústria de Tintas e Vernizes PRODUÇÃO DE TINTAS NO BRASIL A indústria de tintas no Brasil tem evoluído muito nos últimos anos, atualmente o país é um dos seis maiores mercados mundiais para tintas. No Brasil, são fabricadas tintas destinadas a todas as aplicações, com alta tecnologia e grau de competência técnica comparável à dos mais avançados centros mundiais de produção. CONCLUSÃO Como abordado no trabalho, as tintas se dividem em grupos, com processos produtivos diferentes de acordo com cada tipo de tinta e suas diferentes funções na aplicação. Todas elas passam por um processo de pré-mistura e dispersão e ao fim do processo pela envase. A tinta à base água, base solvente e o verniz passam pelas mesmas etapas, mudando apenas seus componentes básicos. Por outro lado, a tinta em pó se difere dos processos anteriores, pois passa pelas etapas de extrusão, resfriamento e granulação. A tinta de impressão passa pela dispersão, diluição. De acordo com as NR’s os resíduos são gerados de forma direta na produção como aqueles ligados a etapa de limpeza ou de forma indireta como os lubrificantes utilizados nos maquinários. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS GENTIL, V. (2007) Revestimentos não-metálicos orgânicos – Tintas e polímeros. Corrosão. 5. ed., p.253-280. YAMANAKA, H. T.; BARBOSA, F. S.; BETTOL, N. L. A.; TAMDJIAN, R. M.; FAZENDA, J.; BONFIM, G.; FURLAMETI, F.; SILVA, L. E. O.; MARTINS, J.; SICOLIN, C.; BEGER, R. (2006) Guia Técnico Ambiental Tintas e Vernizes - Série P+L, p. 29-40. FILHO, A. M.; GRENCI, A., TENORIO, G. H., MONTANA, J. C.; BARRETO, K.; CALDEIRA, L. G.; NUNZIO, R., MOURA, R.; ALENCAR, M. A.; BUENO, V. L.; ALVES, V. M. (2010) Manual de Gerenciamento de Resíduos para a Indústria de Tintas e Vernizes, p. 10. CALLISTER Jr., W. D. (2008) Características, aplicações e processamento de polímeros. Ciência e engenharia de materiais – uma introdução. 7. ed. HIPOLITO, I. S.; HIPOLITO, R. S.; LOPES, G. A. (2003) Polímeros na construção civil. ABRAFATI - Associação Brasileira dos fabricantes de tintas O setor de tintas no Brasil. . Disponível em: <http://www.abrafati.com.br/indicadores-do- mercado/numeros-do-setor/>. Acesso em: 06 de julho de 2017. FONSECA, A.S; (2010). Tintas e correlatos. Universidade Federal de Santa Maria - Centro de Ciências Exatas Departamento de Química. p.10- 14. GOMES, T. M; SANTOS, J. C; SAMPAIO, V.G. (2012). Aspectos Gerais sobre a fabricação de tintas e revestimentos. http://www.abrafati.com.br/indicadores-do-mercado/numeros-do-setor/ http://www.abrafati.com.br/indicadores-do-mercado/numeros-do-setor/