Indústria de tintas e vernizes

Introdução

A indústria de recobrimentos superficiais é uma indústria antiga. A origem das tintas remonta nos tempos pré-históricos, quando os antigos habitantes da terra registravam suas atividades em figuras coloridas nas paredes das cavernas com tintas grosseiras, que eram provavelmente constituídas por florais ou argilas suspensas em água. . Os egípcios, desde muito cedo, desenvolveram a arte de pintar por volta de 1500 a. C. , dispunham de um grande número e ampla variedade de cores. Em 1000 a. C. , descobriram os antecessores dos vernizes atuais, usando resinas naturais ou cera de abelha como o ingrediente formador de película.

Nos séculos mais recentes, devido ao grande avanço tecnológico ocorrido, houve o aprimoramento das técnicas de obtenção dos materiais de recobrimento superficial, uma vez que eram utilizados recursos naturais ou técnicas mais complexas para a obtenção destes.

Os produtos das indústrias de materiais de recobrimento superficial são indispensáveis para a preservação de todos os tipos de estruturas arquitetônicas, inclusive fábricas. A madeira e o metal não recobertos são particularmente suscetíveis à deterioração, principalmente nas cidades onde a fuligem e o dióxido de enxofre aceleram a ação deteriorante. Além do efeito protetor, as tintas, os vernizes e as lacas tornam mais atraentes os artigos manufaturados e realçam o aspecto estético de um conjunto de casas e dos seus interiores. Com isso, conclui-se que utilidade e aspecto artístico caminham lado a lado.

O Brasil encontra-se como um dos cinco maiores mercados mundiais para tintas.

Tintas

A tinta é utilizada para fins de recobrimento de superfícies, oferecendo cor e proteção a este.
É constituída por diversas substâncias, que oferecem as características físicas à tinta.

Constituintes das tintas

Os pigmentos

Em geral, devem ser opacos, a fim de que tenham um bom poder de cobertura, e quimicamente inertes, a fim de que tenham estabilidade e uma vida longa. Devem ser atóxicos ou pelo menos ter uma toxidez muito baixa, serem molháveis pelos constituintes formadores de película.
Os pigmentos servem para aumentar o poder de cobertura, não oferecendo uma cor intensa à tinta. Para dar essa cor mais intensa é adicionado corante.

Os pigmentos têm o poder de reduzir o brilho e os reflexos da tinta. A partir do emprego de pigmentos com tamanhos e formatos diversos e em maiores quantidades obtém-se diferentes níveis de brilho.
Os químicos que produzem as tintas usam um índice chamado CVP (concentração do volume de pigmento) para indicar a taxa de pigmento em relação ao ligante na formulação de uma tinta. Define-se simplesmente por:
CVP = volume do pigmento na tinta
Volume do pigmento na tinta + volume dos constituintes não voláteis do veículo da tinta
A CVP controla, em grande medida, fatores como a durabilidade, o brilho e a lavabilidade. Existe, em geral, existe certa faixa de CVP para cada tipo específico de aplicação da tinta, conforme mostrada abaixo:

Há vários tipos de pigmentos que conferem cores diferentes à tinta. Vejamos:

Pigmento branco – O mais utilizado é o dióxido de Titânio (TiO2), por ter um baixo custo por unidade de poder de cobertura.
Pigmento negro – O único e mais importante é o negro de carvão.
Pigmento azul – O azul ultramarino é um silicato de alumínio e sódio e sulfeto de alumínio e sódio feito sinteticamente. Não deve ser usado sobre ferro ou misturado a pigmentos de chumbo.
Pigmentos vermelhos – O óxido férrico (Fe2O3) é largamente empregado em tinta. Existe uma grande variedade de pigmentos vermelhos de ferro, os quais em virtude de sua durabilidade, são usados em tintas para exteriores e vagões de trem. O pigmento sintético é feito pelo aquecimento do sulfato de ferro obtido dos tanques de decapagem de aço.
Pigmentos amarelos – Os pigmentos amarelos com uma variedade de tons incluem-se numa classe conhecida como os amarelos de cromo, que são os mais populares em virtude do brilho excepcional, da grande opacidade e da resistência à luz.

São produzidos pela mistura de uma solução de nitrato de chumbo ou de acetato de chumbo com uma solução de dicromato de sódio. É possível a presença de fíleres até um peso igual ao do pigmento na forma de gesso, argila ou barita. Decanta com facilidade.
Pigmento verde – O mais importante é a ftalocianina de cobre clorada, mais brilhante, resistente e permanente. É caro, mas durável. Existem tipos dispersáveis em água e massas para uso com tintas a látex.

Toners e lacas – Os toners são pigmentos orgânicos insolúveis que podem ser usados diretamente como pigmento em virtude da durabilidade e do poder de coloração que apresentam. As lacas são o resultado da precipitação de corantes orgânicos, usualmente de origem sintética, sobre uma base inorgânica. São empregadas em muitas cores. Na verdade, as lacas são pigmentos inorgânicos tingidos. A parte inorgânica, ou base, é um fíler como argila, barita ou branco fixo e hidróxido de alumínio. O corante orgânico pode ser precipitado sobre uma base preexistente, suspensas na solução, ou a base e o corante pode ser coprecipitados, por exemplo, sobre o branco fixo ou o hidróxido de alumínio.

Os toners e lacas são moídos em óleo ou aplicados conforme qualquer outro pigmento.
Pigmentos diversos – Para revestimentos superficiais, desenvolveram-se pós-metálicos, isto é, metais ou ligas em escamas ou pó fino, que têm não só propriedades decorativas, mas também apresentam durabilidade, propriedades refletivas do calor e efeitos anticorrosivos. O pó de alumínio é usualmente feito pela moagem em moinho de bolas da forma granulada, a que são adicionados um lubrificante e um agente dispersante.
As tintas luminescentes têm uma diversidade de usos, particularmente em anúncios de propaganda e na aviação, devido a sua elevada visibilidade.

Diluentes ou fíleres

Diversas substâncias inertes, naturais ou precipitadas podem ser adicionadas às tintas a fim de que contribuam para a formação de uma melhor película, melhorem as propriedades de resistência ao intemperismo e forneçam uma base para o pigmento verdadeiro, além de impedirem a decantação muito rápida e reduzirem o custo do pigmento. Os diluentes ou fíleres são essas substâncias. Essas partículas mais sólidas das tintas refletem muitos dos raios de luz destrutivos e dessa maneira ajudam a prolongar a duração de toda a tinta.

Outra razão, não menos importante, para a adição de fíleres ou diluentes é para a obtenção de uma uniformidade da superfície em que a tinta é aplicada.
O mais importante dos fíleres é o sulfato de bário, na forma natural cristalina da barita, mas finamente moída, ou na forma precipitada do branco fixa. Um outro fíler é o carbonato de cálcio finamente moído, denominado terra Alba.

Óleos secativos e ácidos graxos

Constituem os materiais formadores de película, sem os quais os pigmentos não seriam mantidos na superfície. Raramente, os óleos secativos são usados sem modificação. É possível efetuar de diversas formas a sua melhoria: pela ação de secantes; pelo encorpamento do óleo; pelo fracionamento e separação; pela isomerização ou conjugação; pela desidratação ou até mesmo por outras reações da ligação dupla do carbono. A melhoria do óleo através da ação de secantes é a mais utilizada.

As películas de tinta são formadas pela secagem de diversos óleos insaturados, entre eles, o óleo de linhaça mais usado no fabrico de tintas. A secagem é uma transformação química, representando uma oxidação e uma polimerização; é acelerada pelo pré-tratamento do óleo e pela adição de agentes secantes, que funcionam como catalisadores, e são portadores de oxigênio e solúveis no óleo. Estes secantes são usados em pequenas quantidades, constituem 1 a 2% em peso. Temos como exemplos de secantes os naftenatos, resinatos, linoleatos, entre outros.

Solventes

São adicionados à tinta para torná-la mais fluida. Algumas tintas são classificadas de acordo com o solvente. Tintas insolúveis em água requerem solventes orgânicos, como subprodutos de petróleo. Essas tintas são denominadas tintas à base de solvente. Exemplos de solventes: nafta, alifáticos, entre outros.

Resinas

São os formadores de películas que podem ser sintéticos ou naturais. A resina é o veículo responsável por fornecer brilho e pelas propriedades físicas, entre elas a impermeabilidade da tinta após a secagem.
As resinas sintéticas são aquelas produzidas artificialmente, como por exemplo, as resinas alquídicas, acrílicas, poliéster, celulósicas, epóxi, entre outras, muito utilizadas no Brasil.

As resinas naturais são aquelas encontradas na natureza, em geral em árvores coníferas. Temos como exemplo, o pinho de onde é extraída a resina de pinho, e a goma-laca extraída de ramos e galhos de algumas árvores, geralmente encontradas na Índia.

Procedimentos de fabricação

As diversas operações necessárias à misturação das tintas são inteiramente físicas.
Numa primeira etapa, ocorre a pesagem, reunião e misturação dos pigmentos e veículos (resinas e óleos) que ocorre num andar superior da fábrica.

No misturador que é semelhante a uma amassadeira, com lâminas em sigma, irão, em seguida, os veículos e as tintas. A carga de material é transferida para o andar de baixo, onde ocorre a moagem, a fim de se obter uma mistura homogênea, e misturação complementar, onde os corantes e solventes serão adicionados à massa formada.

Na moagem podem ser usados diversos moinhos. Um dos métodos mais antigos é o da moagem ou dispersão entre duas mós. Estão sendo adotados para a moagem de tintas e esmaltes, os moinhos a areia, os agitadores a alta velocidade e os moinhos de mós a alta velocidade. Os fatores dominantes na escolha do moinho são os tipos de pigmentos e de veículos.

A misturação e a moagem dos pigmentos no óleos exigem muita habilidade e experiência, a fim de que se garanta um produto uniforme, sem que o preço seja muito elevado.
A tinta é transferida para o andar inferior, onde é diluída e colorida em tanques com agitação, que podem conter milhares de litros. A tinta colorida é coada para um tanque de transferência ou diretamente para a moagem da máquina de enchimento, no piso de baixo.

Para remover os pigmentos não dispersados, usam-se centrífugas, peneiras ou filtros a pressão. A tinta é transferida para latas ou tambores, que são rotulados, embalados para o depósito; cada etapa é completamente automática.

Tintas a látex

O veículo desta classe de tintas é uma emulsão de aglutinante em água. O aglutinante pode ser um óleo, ou uma resina acrílica ou de acetato de polivinila, ou qualquer outra que seja emulsionável.
As tintas a emulsões de resinas são amplamente usadas desde a Primeira Guerra Mundial, mas as tintas a látex ou a base de borracha, só foram introduzidas comercialmente em 1948, tendo então um grande crescimento. Mais da metade das vendas de tintas para interiores é de tintas à base de látex.

Esse tipo de tinta foi desenvolvido para atender às exigências de maior facilidade de aplicação, de secagem rápida, de cheiro pouco ativo, de facilidade de limpeza, de maior durabilidade e de impermeabilidade à sujeira.

A ausência de solventes voláteis reduz a grande poluição atmosférica.
Têm como principal constituinte na formação de película uma resina sintética, a que se adicionam ou não outras substâncias numa emulsão do tipo óleo em água. A fase contínua é constituída por um colóide hidrófilo dispersado por um álcali em água e contem dois ou mais tipos diferentes em suspensão.
O componente principal das películas de tintas a látex são o acetato de polivinila (PVA), acrílicos, copolímeros de PVA e acrílicos.

Dispersão do pigmento

O dispersante, juntamente com a amônia, é adicionado à água, num misturador, que recebe depois os pigmentos pré-misturados. Segue-se a moagem num moinho de bolas.
Os pigmentos e fíleres mais usados são os do tipo de dióxido de titânio, entre outros. Emprega-se em geral uma combinação de quatro a cinco inertes. Os pigmentos usuais corados podem ser usados para o tingimento, com certas exceções como o azul da Prússia, o amarelo de cromo, o verde de cromo e o negro de carvão. Os três primeiros são sensíveis ao álcalis e o último tende a quebrar a emulsão.

Preferem-se os álcalis e pigmentos livres de sódio, pois tornam mínima a eflorescência provocada pelo sulfato de sódio sobre a superfície da tinta.
Fabricação da tinta
Os formadores de película são adicionados à dispersão do pigmento, seguidos pela solução preservativa (usualmente de fenóis clorados) e por um antiespumante (óleo de sebo siliconado ou óleo de pinho). A emulsão de látex é lentamente adicionada, com agitação, e em seguida adiciona-se água. A tinta é misturada, peneirada e novamente misturada, antes do embalamento.

Uma típica tinta a látex consiste em 35% de pigmento e fíler e cerca de 21% de ingredientes formadores de película.
Os pigmentos devem ser puros e dispersados compativelmente com o látex.
Na preparação das emulsões de polímeros, demonstrou-se que na composição do copolímero (polímero formado por dois monômeros diferentes), o sistema de emulsão e as dimensões da partícula têm profunda influência sobre as propriedades da pintura, como a aderência, o lustre, a estabilidade química e a viscosidade.

Vernizes

Um verniz é uma solução ou dispersão sem pigmento, de resinas sintéticas e/ou naturais em óleos ou em outros meios dispersores, usado como revestimento protetor e/ou decorativo de diversas superfícies e que seca por evaporação, oxidação e polimerização de partes dos seus constituintes.

Não tendo pigmentos, os vernizes são menos resistentes à luz que as tintas, os esmaltes e as lacas pigmentadas. Formam, entretanto, uma película transparente, que acentua a textura da superfície revestida.
Os vernizes são freqüentemente óleos-resinosos. Existem duas classes menores, os vernizes a álcool e o charão (laca japonesa). Os vernizes a óleo são soluções de uma ou mais de uma resina natural ou sintética num óleo secativo e num solvente volátil. O óleo reduz a fragilidade natural da película de resina pura. Os vernizes a óleo são soluções de resinas, mas o solvente é inteiramente volátil e não forma película. Tinham antigamente, uma importância fundamental, mas foram substituídos, em grande parte, pelos vernizes à base alquídica ou de uretanas, em virtude da maior durabilidade, do menor amarelecimento e da facilidade de aplicação e da beleza dos novos produtos.

A pressão no sentido de reduzirem-se os solventes poluentes da atmosfera nos vernizes e nas tintas, juntamente com o desejo de se ter a limpeza das ferramentas e das sobras de trabalho feita à água, levaram ao desenvolvimento de vernizes à água.
Os vernizes a álcool são soluções de resinas em solventes voláteis – metanol, etanol e hidrocarbonetos. Os vernizes a álcool são os que secam com maior rapidez, mas tendem a ser quebradiços, e com o tempo, podem descascar, a menos que se adicione plastificantes. A preparação destes produtos envolve a agitação vigorosa e, em alguns casos, o aquecimento, para ser atingia solubilização desejada. Um exemplo importante de verniz a álcool é a goma-laca, uma solução de goma-laca em metanol ou em álcool etílico.

Os charões raramente são usados. São vernizes opacos, a que se adicionam asfalto ou um material semelhante, a fim de que se adquira cor e lustre.
Os esmaltes são revestimentos com boas propriedades de uniformização e com um acabamento muito brilhante. São brancos, corados ou profundamente coloridos. Para uso em exteriores, as resinas alquídicas são veículos mais duráveis, enquanto os vernizes fenólicos são usados para esmaltes no interior. Nos vernizes de alta qualidade, usam-se resinas aminalquídicas.

Resinas utilizadas nos vernizes

A goma-laca é uma importante resina proveniente da fêmea de um inseto (Coccus lacca) que excreta um exsudato ao se alimentar em certas árvores da Índia. Esse exsudato recobre os ramos do vegetal e fornece a goma-laca em barras. Esta goma é coletada e purificada até a goma comercial.

As resinas fenólicas são muito resistentes à água e a diversas substâncias químicas. Para que estes materiais sejam solúveis nos óleos e nos solventes de uso comum na indústria dos vernizes, é necessário modificá-los, o que pode ser feito, seja pela adição de materiais mais moles, como o éster de colofonia, seja pelo controle da reação mediante a escolha de um fenol parassubstituído, com o que a reação é suspensa antes de se formar no produto final infusível e insolúvel.

As resinas alquídicas são formadas pela condensação de ácidos dicarboxílicos com álcoois poliídricos e modificadas com ácidos graxos, para melhorar a solubilidade. Como constituintes de vernizes ou de esmaltes, apresentam beleza e flexibilidade características, que têm acentuada permanência na exposição prolongada ao tempo. As propriedades das formulações alquídicas podem ser modificadas pelo uso de ácidos graxos ou de óleos secativos e não secativos, ou pelo uso do pentaeritritol com a glicerina, pelo uso de anidridos dibásicos entre outros, com todas as parcelas de anidrido ftálico, e pela modificação com outras resinas (fenólicas e de pinho). Por isso, encontram aplicações extremamente diversificadas em várias formulações de tintas. Em grande parte, substituíram os vernizes a óleo.

Lacas

O termo laca tem um conteúdo pouco determinado. Refere-se a uma composição de recobrimento baseada num material sintético, termoplástico, formador de película, dissolvido em solventes, que seca, primordialmente pela evaporação do solvente.
As lacas transparentes, pela adição de um pigmento, tornam-se lacas pigmentadas ou esmaltes à laca.
O emprego das lacas está, em geral, limitado ao revestimento de móveis. Os esmaltes usados para a pintura de automóveis são habitualmente denominados lacas.

Tintas de imprimir

As tintas de imprimir são uma dispersão fina de pigmentos ou corantes num veículo, que pode ser um óleo secativo com ou sem resinas naturais ou sintéticas, e a que se adicionam secantes ou diluentes. São usados os óleos secativos, ou os óleos de petróleo, e as resinas, embora os sistemas mais novos, à base de resina sintética, estejam encontrando grande aceitação em virtude da secagem e de terem propriedades de trabalho boas.

As tintas de imprimir têm uma ampla variedade de composições e larga variação nas suas propriedades. Isso é conseqüência de se usar um grande número de processos de impressão e de tipos de papéis.
As novas tintas magnéticas, bastante caras, desenvolvidas para o uso em diversas máquinas eletrônicas, constituem a chave para os sistemas de processamento de dados.
As tintas formuladas com pigmentos luminescentes conseguem apresentar um aspecto superbrilhante. Os corantes são fundido na resinas e recozidos, depois de duro, o material é facilmente pulverizado.
As rodaminas, as auraminas e as tioflavinas são os principais corantes usados tintas de imprimir.
Os solventes voláteis produzem poluição atmosférica.