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7/18/2019 Materiais de Construção - Ibracon - C45
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Livro: Materiais de Construção Civi l
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Kai Loh – Escola Politécnica - USP
TINTAS E VERNIZES
Capítulo 44
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Livro: Materiais de Construção Civil
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
• Existem desde pré-história
• Função estética e protetora (mais recente)
• Situação atual
• Redução do impacto ambiental, gerando uma grandeinovação nos produtos
• Produção de tintas “amigáveis”
• Menor teor de VOC (Volatile Organic Compound) ou COV
• Baixo odor, redução de solventes aromáticos
• Menor teor de sólidos
• Substituição por emulsões – produtos de base aquosa
Introdução
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• Combinação das funções
• Decoração
• Proteção da base (durabilidade dos substratos)• Impede corrosão de metais
• Reduz absorção de água de argamassas e a sua lixiviação
• Reduz absorção de água de madeiras
• Funções especiais• Higiene, retardar chama, anti-estática
• Reduz reflexão da radiação térmica IV -conforto térmico• Sinalização - a mais importante é a viária
• Segurança de trabalho
• Identificação de tubulações
Funções básicas dos sistemas de pintura
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• Veículo
• Resina, não volátil
• Solvente, volátil• Aditivos
• Pigmentos
• Aditivos
Constituintes básicos
•Figura 1 - Composição genérica de tinta do mercado – Fonte: Gnecco, 2007
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• Fração não volátil
• Aglutinante das partículas de pigmento
• Características relacionadas com a resina
• Propriedades mecânicas- tração, elasticidade
• Permeabilidade• Resistência ao intemperismo – radiação UV, água,poluentes
• Resistência química – alcalinidade da argamassa• Aderência
Resina
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• Partículas finas – entre 0,1 μm e 5 μm praticamenteinsolúveis no meio onde estão dispersos
• Orgânicos – podem ou não apresentar solubilidade• Solúveis: possuem alto poder de tingimento, são mais caros e
mais tóxicos - também chamados corantes
• Inorgânicos – influem no aspecto da pintura como cor,textura• Inertes ou cargas – funções: enchimento, textura, resistência à
abrasão (carbonato de cálcio, talco)
• Ativos - funções:
• Promover cor: dióxido de titânio,
• Propriedade anticorrosiva: zarcão, cromato de zinco
• Reflexivos: alta reflexão na região do infravermelho – esferas devidro
Pigmentos
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• É volátil, por isso chamado de veículo volátil
• Não fazem parte da pintura após a sua secagem e cura
• O teor é corrigido conforme a necessidade momentosantes da aplicação. Varia conforme a absorção(porosidade) e rugosidade do substrato
• Tinta látex (emulsão aquosa): tem como solvente a água
• Funções básicas:
• Dissolver a resina – esmaltes, a óleo, epoxi• Conferir viscosidade adequada para aplicação
• Influir na secagem
Solvente
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• Composição de diferentes naturezas químicas
• Hidrocarbonetos alifáticos - aguarrás
• Hidrocarbonetos aromáticos – xileno e tolueno• Glicóis: butil glicol, acetato de etilglicol
• Cetonas: metil etil cetona (MEK), ciclohexanona
• Álcoois: isopropílico, butílico, etílico
Solventes
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• Substâncias adicionadas em pequenas proporções natinta – entre 0,1% a 2%
• Proporciona funções específicas• Biocidas: fungicidas, bactericidas, algicidas – ação contra
microrganismos biológicos
• Reológicos: estabilizar emulsões - manter os pigmentos emsuspensão, facilitar a aplicação
• Agentes dispersantes: tensoativos – facilitam a producão
• Secantes: aceleram a secagem de tintas alquídicas
• Antibolhas, antinatas
Aditivos
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Formulação
• Proporcionamento de matérias-primas para obterpropriedades desejadas
• Formulação: envolve elevado número de matérias primas – aproximadamente 15 substâncias diferentes
• Conhecimento da formulação permite prever algumas
propriedades, mesmo assim é necessária a realização deensaios de desempenho
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Fração volumétrica de pigmentos (PVC)
• PVC: parâmetro mais utilizado para descrever oproporcionamento da composicão da tinta - termo em
inglês de Pigment Volume Concentration• CPVC: região crítica onde observa-se uma elevada
mudança nas propriedades da película como porosidade,
flexibilidade, resistência aos agentes agressivos - termoem inglês de Critical Pigment Volume Concentration
100 xVvVp
VpPVC +
= •Vp = volume de pigmento•Vv = volume de veículo sólido
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Efeito do PVC nas propriedades da pintura
•Figura 2 - Ilustra, qualitativamente, as mudanças de propriedades conforme a variação doPVC – Fonte: Ciullo, 2003
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Fração volumétrica de pigmentos (PVC)
•Quadro 1 – Aspecto do acabamento da pintura em função do PVC
Tipo de acabamento PVC (%)
Alto brilho 10 a 15
Semibrilho 15 a 30
Acetinado 30 a 35
Fosco 35 a 45
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Constituintes básicos
•Figura 3 – Composição genérica de vários tipos de tinta – Fonte: Gnecco et al, 2007
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Fotos por MEV – aumento de 10.000xs
Figura 4 – Aspecto da superfície de pinturaobtida com tinta de baixo PVC , acabamentosemibrilho
Figura 5 – Aspecto da superfície de pinturaobtida com tinta de alto PVC , acabamentofosco
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Processo de fabricação
Figura 6 – Processo de fabricação das tintas (adaptado de Silva, 2005)
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Tipos de sistemas de pintura
• Fundo: produto destinado à primeira demão ou maisdemãos sobre a superfície e funciona como uma ponte
entre o substrato e a tinta de acabamento• Selador: aplicação em materiais porosos – argamassa emadeira
• Primer: proteção anticorrosiva de metais e algumas vezespara madeira
• Washprimer: aumentar a aderência de metais não ferrosos
• Fundo preparador: promover a coesão de partículas soltas –pintura calcinada, argamassa sem coesão, gesso
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Tipos de sistemas de pintura
• Massa: correção de irregularidades da superfície já selada – produto pastoso e com elevado teor de cargas
• Tinta de acabamento: fornecer as propriedadesnecessárias para o fim a que se destina, inclusivetonalidade – parte visível do sistema de pintura
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Constituintes dos sistemas de pintura
Figura 7 – Principais constituintes dos sistemas de pintura
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Principais tintas e vernizes - Classificação
Substratos minerais porosos: concreto, reboco, argamassa,cerâmica, gesso
• Látex (PVAc, acrílico, texturas)• Esmalte sintético (alquídica)
• Tinta epóxi
• Tintas base de cal (caiação), de cimento• Tinta de base de silicatos alcalinos (sódio, potássio) –Selador para materiais porosos como argamassa
• Verniz – acrílico (base água e solvente), poliuretânico monocomponente e bicomponente (base água e solvente), epoxi(base água e solvente) *
• Silicones – silanos e siloxanos
*geralmente usado em manutenção industrial
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Principais tintas e vernizes - Classificação
Madeira e derivados
• À óleo
• Esmalte sintético (alquídica), base solvente e base água• Impregnante (stains) ), base solvente e base água
• Verniz sintético, poliuretânico mono componente e com filtro
solar e poliuretânico bicomponente com filtro solar
PVC
• À óleo
• Esmalte sintético (alquídica), base solvente e base água
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Principais tintas e vernizes - Classificação
Metálicos, ferrosos e não ferrosos
• À óleo
• Esmalte sintético (alquídica), base solvente e base água• Esmalte sintético (alquídica), base solvente e base água,
dupla ação
• Epóxi, base solvente e base água
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Sistemas base água
Acrílicos e vinílicos
• Dispersão aquosa contendo resina (emulsão), conhecidos
no mercado como látex, pigmentos como o dióxido de titânioe/ou outros pigmentos coloridos, cargas e aditivos
•
• acrílica (ácido metacrílico e o metacrilato de metilacopolimerizado com acrilato de etila ou butila)
• PVA (copolímeros de acetato de vinila com maleato de dibutila,fumarato de butila, versatato de butila)
• Tipos de acabamentos: o semibrilho, o acetinado e o fosco
• São mais permeáveis a água do que os esmaltes sintéticos
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Mecanismo de formação de filme a base de
dispersão aquosa
Sol. Látex
teor de sólido 20-50 % (massa)
Estágio I
Estágio III
Estágio II
Coalescência
Empacotamento e deformaçãodas partículas
Formação de filme rígido
Evaporação de água
Cura T> Tg
Deformação de partículas
T
TMFF
Sol. Látex
teor de sólido 20-50 % (massa)
Estágio I
Estágio III
Estágio II
Coalescência
Empacotamento e deformaçãodas partículas
Formação de filme rígido
Evaporação de água
Cura T> Tg
Deformação de partículas
T
TMFF
í ç ç í
Figura 8 – Estágios da formação de um filme àbase de dispersão aquosa (látex) (Uemoto, 1998)
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Sistemas alquídicos
• São constituídos por resinas alquídicas, pigmentosorgânicos e inorgânicos ativos, cargas minerais inertes,
secantes organo-metálicos (sais metálicos), aditivos esolventes como os hidrocarbonetos alifáticos
• A resina mais comum é formada pelo glicerol (álcool
polihídrico) com anidrido ftálico (ácido polibásico) - sãoprovenientes de poliésteres, resultantes de reações químicasentre polialcóois e ácidos graxos ou óleos.
• A combinação dos diferentes ingredientes controla a reação de
polimerização, influenciando nas propriedades do produto final.• Geralmente são fornecidas com solventes, e os produtos
obtidos com esses polímeros formam película pela reação como oxigênio (oxidação) do ar durante a exposição.
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Sistemas bicomponentes - Resina epóxi e
poliuretana
• Resinas epóxi: são produtos de reação entreepiclorohidrina e bisfenol-a e são caracterizadas pela
presença do grupo glicidila ou epóxi e de outros gruposfuncionais na molécula. Os “catalisadores”(componente B) mais comuns são à base depoliaminas, poliamidas e isocianato alifático
• Resinas poliuretanas têm como componente A oacrílico ou poliéster e componente B isocianatosalifáticos ou aromáticos. A reação de um grupo
isocianato com grupos hidroxila presentes empoliésteres, ou acrílicos polihidroxilados acrílica (ácidometacrílico e o metacrilato de metila copolimerizadocom acrilato de etila ou butila)
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Sistemas bicomponentes - Resina epóxi e
poliuretana
• Tempo de vida útil (pot life): característica de tintasbicomponentes, que significa o tempo útil para a aplicaçãodestas resinas, após a mistura dos dois componentes(bicomponentes)
• Na Figura 9 está ilustrada a forma de apresentação deproduto bicomponente (epoxi). Um excesso de componente
B torna a película dura e quebradiça, ao passo que umexcesso de componente A torna a película mole e pegajosa(Figura 10)
• Ambas resinas possuem produtos de base aquosa ou base
solvente• São produtos mais impermeáveis a água e ao vapor de
água do que esmalte sintético
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Tintas epoxi bicomponente
Figura 9 – Componente A é a resina epóxi e componente B é oagente de cura (Fonte: Gnecco, 2007).
S O L V E N T ES O L V E N T E
R E S I N AR E S I N A
E P O X IE P O X I
P I G M E N T O
S O L V E N T ES O L V E N T E
A G E N T E A G E N T E
D E C U R AD E C U R A
C O M P O N E N T EC O M P O N E N T E A
( B a s e p i g m e n t a d a )
C O M P O N E N T EC O M P O N E N T E B
“ ( c a t a l i s a d o r ) ”
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Tintas epoxi bicomponente
Figura 10 – Mistura de tinta epóxi bicomponente (Fonte: Gnecco, 2007)
•Mistura correta
•Mistura incorreta
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Conhecidos no mercado como stain, são absorvidos pelamadeira, saturando-se parcial ou totalmente as fibras
superficiais. Alguns produtos contêm hidrorepelente naformulação, como parafinas e ceras. Este tipo de produtopode ser encontrado nos acabamentos transparente ousemitransparente, sem a formação de barreira de proteção.O produto no acabamento semitransparente contêm baixosteores de pigmentos inorgânicos.
Impregnantes para madeira
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Impacto ambiental das tintas - VOC
• Tintas e produtos para pintura: podem contersubstâncias/elementos potencialmente tóxicos que
causam efeitos na saúde dos seres vivos e impactos noambiente.• VOC
•Metais pesados
• Biocidas
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Impacto ambiental das tintas - VOC
• VOC• Termo em inglês de Volatile Organic Compound e em
português de Composto Orgânico Volátil (COV)• Composto orgânico volátil que participa de reaçõesfotoquímicas na atmosfera (ASTM D 3960-05)
• São emitidos à atmosfera pelas tintas, principalmente asde base solvente, como a tinta a óleo, o esmalte sintéticoe em solventes como a aguarrás e thinner
• Composição: hidrocarbonetos aromáticos e alifáticos,
hidrocarbonetos contendo halogênio, cetonas, ésteres,álcoois
• Ocorrência: durante as operações de pintura e secagem
da tinta
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Impacto ambiental das tintas - VOC
• Efeitos• Afetam a saúde do trabalhador, resultando em problemas de
saúde ocupacional e prejuízos na sua produtividade
• Problemas respiratórios, irritação e obstrução nasal,desidratação e irritação da pele, problemas na garganta e nosolhos, dor de cabeça e cansaço, levando à perda da
concentração
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Impacto ambiental das tintas - VOC
• Emissão de VOCs em ambiente externo
• Função da composição química dos solventes, produzindo
diferentes teores de ozônio - reatividade fotoquímica• Ozônio troposférico: combinação de hidrocarbonetos
(VOCs), óxidos de nitrogênio, radiação UV e calor
• Ozônio: um dos principais integrantes da névoa fotoquímicaurbana - conhecida popularmente por smog (BREZINSKI,1995)
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Impacto ambiental das tintas - VOC
• Emissão de VOCs em ambiente interno fechado
• Ocorrência de problemas característicos de SED (Síndrome
de Edifícios Doentes)• Sintomas mais comuns: irritação e obstrução nasal,
desidratação e irritação da pele, problemas na garganta enos olhos, dor de cabeça e cansaço, perda da concentração
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Impacto ambiental das tintas - VOC
Produto tipo 01/01/07 01/01/10
Interior fosco Água
Solvente
75
400
30
30Interior brilhante Água
Solvente
150
400
100
100
Exterior
(Substrato mineral)
Água
Solvente
75
450
40
430Interior/exterior
(Madeira e metal)
Água
Solvente
150
400
300
100
Interior e exterior
(Vernizes e stains)
Água
Solvente
150
500
100
400
Quadro 2 – Limites da regulamentação Européia, Directiva 2004/42/CE (g/L), para teor máximo de VOC,para tintas e vernizes da linha decorativa/arquitetura (DIARIO OFICIAL DE LA UNIÓN EUROPEA, 2004)
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Impacto ambiental das tintas – Metais
pesados
• Pigmentos nocivos à saúde: antimônio, cádmio, cromohexavalente, chumbo e mercúrio
• Presença em tintas de secagem ao ar e em fundospreparadores (primer)
• Podem causar problemas de saúde ocupacional aostrabalhadores na fase de aplicação da pintura e como
material de descarte e entulhos (resíduo) da construção civil.• Origens:
• Aditivos secativos
• Pigmentos coloridos, geralmente nas cores vermelhas,amarelas, laranjas e verdes
• Pigmentos anticorrosivos em fundos preparadores
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Impacto ambiental das tintas- biocidas
• í í
• ç ó é
• í à ç á
•
í ó
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Diretrizes para a especificação de sistemas
de pintura
• Execução de pintura: deve ser considerada desde a faseda definição do projeto.
• Exemplo: os detalhes de projeto influem durabilidade dapintura, principalmente em fachada externa de edifícios
• Fatores que determinam a escolha:
• as condições do meio onde será exposta a superfície a serpintada - grau de agressividade da atmosfera local,condições climáticas, o uso a que se destina a edificação, anatureza do substrato se alvenaria, madeira, gesso
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Durabilidade da tinta
• Resultado da interação entre o material e o ambiente queo cerca, incluindo aspectos de microclima
• Agentes de degradação: radiação solar, fatores climáticos,agentes biológicos, agentes poluentes, etc.
• Efeito sinérgico
• Função• Tinta, características do substrato
•condições do meio ambiente
• uso
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Durabilidade
• Previsão de vida útil
• Determinação das propriedades antes e após
envelhecimento sob condições de uso simuladas• Natural: ensaio de longa duração. Exposição do material em
Estações de Envelhecimento Natural - pode-se assegurar umadegradação mais próxima à do real
• Acelerado: realizados em laboratório sob condições de usosimuladas em câmaras. É possível controlar a intensidade dosfatores de intemperismo, gerando resultados experimentais
reprodutíveis
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Durabilidade – Ensaios de intemperismo
Quadro 3 – Variáveis existentes nos ensaios de intemperismo (Jacques, Master e Lewry , 1996)
Primários Secundários
Luz Poluentes atmosféricos
Calor Tensões físicas e fadiga
Umidade Agentes biológicos
- Erosão
- Ambiente marinho
- Incompatibilidade entre materiais
•Variáveis ambientais
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Durabilidade – Ensaios de intemperismo
Quadro 4 – Variáveis existentes nos ensaios de intemperismo (Jacques, Máster e Lewry , 1996)
•Variáveis de procedimento experimental
Ensaios acelerados Ensaios in situ
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Durabilidade - degradação
• Durabilidade: função do tipo de polímero, da sua formulação,microestrutura, composição química dos pigmentos, tipo deacabamento, aditivos presentes
• Degradação do material polimérico – ruptura de ligações na cadeiaprincipal e redução de massa molecular
• Degradação da película – alteração de propriedades físico-químicas emecânicas como coloração, brilho, manchas brancas ou escuras,pulverulência, fissuras, aumento de porosidade, perda da flexibilidade
• Função protetora mais duradoura do que decorativa
• A superfície de aplicação tem elevada influência na durabilidade dapintura
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Durabilidade - degradação
• Luz: efeitos da radiação solar (λ
entre 290 a 3.000nm), principalmentea ultravioleta (UV) (λ
entre 280-400nm) que provoca as reações
fotoquímicas. Quanto menor o λ
maior é a energia absorvida e maiorpotencial de ruptura de ligações químicas. O material se tornaquebradiço, há alteração de cor
• Calor: a temperatura varia conforme a localidade, estação do ano e
efeitos como chuva ou neve• Umidade: efeitos de água sob a forma líquida ou vapor como a de
condensação, de chuva, do orvalho etc. É ela que fornece meios paraa ocorrência da degradação como a hidrólise ou acidólise
• Efeitos cíclicos: a absorção e desorção de umidade no substratopodem causar fenômenos de expansão e retração volumétrica e deconcentração de tensões dentro de um material
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Ensaios
• Principal função: previsão do comportamento• Critérios básicos
• Proteção da superfície• Efeito estético
• Ensaios: realizados em condições padronizadas parapermitir reprodutibilidade
• Principais tipos de ensaio• Tinta líquida: de caracterização, de aplicação do produto, de
formação de filme• Película seca e curada: propriedades – resistência abrasão,a agentes químicos, porosidade, durabilidade
• Substrato/sistema de pintura
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Ensaios normalizados na tinta líquida
Propriedades Métodos
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Quadro 5 – Ensaios em tinta líquida (ABNT, 2005)
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Ensaios normalizados na película seca
Quadro 6 – Ensaios na película seca para avaliação de desempenho ao longo do tempo –durabilidade (ABNT, 2004)
Propriedades Métodos
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Ensaios normalizados na película seca
Quadro 7 – Ensaios na película seca para avaliação de desempenho (ABNT, 2004)
Propriedades Métodos
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Requisitos mínimos para tinta látex
econômica nas cores claras – Especificação
Quadro 8 – Critérios usados para a verificação da conformidade de tinta látex econômica nascores claras – NBR 15079 (ABNT, 2004)
Métodos de ensaios Requisitos mínimos
NBR14942-03: Poder de cobertura detinta seca
≥
4,0 m2/l
NBR14943-03: Poder de cobertura detinta úmida
Razão de contraste≥
55%
NBR15078-04: Resistência à abrasãoúmida sem pasta abrasiva
≥
100 ciclos
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Requisitos mínimos para tinta látex nas cores
claras – Especificação (em consulta pública)
Quadro 9 – Critérios usados para a verificação da conformidade de tinta látex nas coresclaras – Projeto 02:115.29-051 (ABNT, 2007)
Requisitos Método
de ensaio
Econômica Standard
Fosca
Premium
Fosca
Cobertura secam²/L
NBR 14942 4,0 5,0 6,0
Cobertura úmida
%
NBR 14943 55,0 85,0 90,0
Abrasão úmida s/pasta abrasiva
Ciclos
NBR 15078 100 - -
Abrasão úmida c/
pasta abrasivaCiclos
NBR 14940 - 40 100
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Ensaios normalizados para massa
niveladora
Quadro 10 – Ensaios para massas niveladoras monocomponentes à base de dispersão
aquosa
Propriedades Métodos
Absorção de água NBR15303-05
Resistência à abrasão NBR15312-05
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Requisitos mínimos para massas niveladoras
interior e exterior – Especificação
Quadro 11 – Critérios usados para a verificação da conformidade de massas niveladoras –NBR 15348-06 (ABNT, 2006)
Métodos de ensaios Interior Interior/Exterior
NBR15312-05: Resistênciaà abrasão
massa desbastada após (48± 1) h de secagem: ≥
10gmassa desbastada após (48± 1) h de secagem: ≥
10g
NBR15303-05: Absorção deágua
massa desbastada após (24± 1) h de secagem: ≥
5gmassa desbastada após (24± 1) h de secagem: ≥
5g
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