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CINTHIA RACHEL FERREIRA DE SOUZA
GRASIELLY CRISTINA DAVID
JANETE ARAÚJO DA SILVA
SUBSTITUIÇÃO DE METAIS PESADOS EM TINTAS ATRAVÉS DE PIGMENTOS
DO URUCUM
Trabalho apresentado ao Conselho Regional
de Química – IV Região como parte dos
requisitos exigidos para concorrer ao Prêmio
CRQ-IV de 2016.
Orientadora: Esp. Erica Gayego Bello Figueiredo Bortolotti
Campinas-SP
2016
Dedicamos este trabalho a Deus, que nos
criou e foi criativo nesta tarefa. Seu fôlego
de vida em nós foi sustento e nos deu
coragem para questionar realidades e
propor sempre um novo mundo de
possibilidades.
AGRADECIMENTOS
A Deus por ter nos dado saúde, força e paciência para superar as dificuldades.
À ETECAP pela oportunidade de fazer o curso de química.
À nossa professora orientadora Érica pelo suporte no pouco tempo que lhe coube,
pelas suas correções e incentivos.
Aos nossos pais, pelo amor, incentivo e apoio incondicional.
E a todos que direta ou indiretamente fizeram parte da nossa formação, o nosso
muito obrigada.
“Na Natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma.”
Antoine Laurent de Lavoisier
(1743-1794)
RESUMO
Os pigmentos cromatos e molibdatos de chumbo atualmente utilizados na fabricação
de tintas, encontram limitações de uso principalmente pela toxicidade que
apresentam. O principal dano causado pelos compostos de chumbo provém do
acúmulo de sais de chumbo no organismo. Estes metais, também estão associados
a impactos ambientais desde a etapa de fabricação de pigmentos, passando pela
fabricação de tintas e chegando ao consumidor final. Portanto, este projeto tem
como objetivo testar a eficiência e viabilidade do uso de pigmentos naturais em tintas
para manutenção. Entre os pigmentos naturais, o urucum figura como o segundo em
importância econômica depois do caramelo. O urucum contém pigmento carotenóide
amarelo-alaranjado obtido da planta Bixa orellana L., sendo largamente utilizado em
várias partes do mundo em escala industrial, por conferir coloração atraente. Esses
pigmentos podem ser extraídos por processos mecânicos através de atrição e
raspagem das sementes e físico-químicos através de solventes orgânicos ou pelo
uso de solução alcalina. Na extração com solventes orgânicos utilizou-se a acetona
e o álcool etílico e na alcalina o extrator utilizado foi hidróxido de sódio. Nos sistemas
de extração utilizados conclui-se que a acetona foi o extrator mais eficaz em relação
ao álcool etílico e hidróxido de sódio. As tonalidades obtidas foram comparadas com
o padrão Munsell e, além disso, houve a vantagem de que o resíduo proveniente da
extração com acetona pode ser utilizado para obtenção de uma nova cor.
PALAVRAS-CHAVE: Bixa orellana L. Cromato de chumbo. Molibdato de chumbo.
Acetona.
ABSTRACT
The chromate pigments and lead molybdates currently used in the manufacture of
paints, has limited use mainly the toxicity they present. The main damage caused by lead
compounds comes from the accumulation of lead salts in the body. These metals are
also associated with environmental impacts from pigment manufacturing step,
through the manufacture of paints and coming to the end consumer. Therefore, this
project aims to test the effectiveness and feasibility of using natural pigments in
paints for maintenance. Among the natural pigments, annatto figure as the second in
economic importance after the caramel. The annatto contains pigment yellow-orange
carotenoid obtained from Bixa orellana L. plant, being widely used in various parts of
the world on an industrial scale, to confer attractive color. These pigments can be
extracted by mechanical attrition and by scraping the seeds and physicochemical by
organic solvents or by using alkaline solution. In the extraction with organic solvents
used to acetone and ethyl alcohol and the alkaline extractant used was sodium
hydroxide. In the extraction system used it was concluded that acetone is the most
efficient extractor in relation to ethyl alcohol and sodium hydroxide. The shades
obtained were compared with the standard Munsell and moreover, there was the
advantage that the residue from the extraction with acetone may be used for
obtaining a new color.
KEYWORDS : Bixa orellana L. . Lead chromate. Lead molybdate. Acetone.
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO .................................................................................................... 14
2. PESQUISA BIBLIOGRÁFICA ............................................................................. 17
3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ............................................................................. 19
3.1. DEFINIÇÃO DE TINTA ....................................................................................... 19
3.2. COMPOSIÇÃO DAS TINTAS ............................................................................. 19
3.2.1. Solventes ......................................................................................................... 20
3.2.2. Resinas ........................................................................................................... 21
3.2.3. Pigmentos ....................................................................................................... 22
3.2.4. Aditivos ............................................................................................................ 23
3.3. TIPOS DE TINTAS, PROPRIEDADES E USOS ................................................ 24
3.3.1. Tintas Alquídicas ............................................................................................. 25
3.3.2. Tintas Acrílicas ................................................................................................ 26
3.3.3. Tintas Epóxi ..................................................................................................... 26
3.3.4. Tintas Poliuretânicas ....................................................................................... 28
3.3.5. Tintas de Silicato ............................................................................................. 29
3.3.6. Tintas para altas temperaturas ........................................................................ 29
3.4. PIGMENTOS ...................................................................................................... 30
3.4.1. Pigmentos Inorgânicos contendo Metais Pesados .......................................... 33
3.5. CONTROLE DE COR NAS INDÚSTRIAS .......................................................... 35
3.5.1 Padrões de Cor ................................................................................................ 36
3.5.1.1. O Sistema Munsell ....................................................................................... 37
3.5.2. Sistema CIELab............................................................................................... 39
3.6. URUCUM ........................................................................................................... 40
4. RELEVÂNCIA DO TRABALHO ............................................................................. 45
5. HIPÓTESE ............................................................................................................ 46
6. OBJETIVO ............................................................................................................. 47
6.1. OBJETIVO GERAL............................................................................................. 47
6.2. OBJETIVO ESPECÍFICO ................................................................................... 47
7. MATERIAIS E MÉTODOS ..................................................................................... 48
7.1. MATERIAIS E MÉTODOS PARA EXTRAÇÃO DO CORANTE ......................... 48
7.1.1. Materiais .......................................................................................................... 48
7.1.2. Métodos ........................................................................................................... 49
7.1.2.1. Extração com Hidróxido de Sódio ................................................................ 49
7.1.2.2. Extração com Etanol .................................................................................... 49
7.1.2.3. Extração com Água ...................................................................................... 50
7.1.2.4. Extração com Acetona ................................................................................. 50
7.2. MATERIAIS E MÉTODOS PARA AVALIAÇÃO DA COR ................................... 51
7.2.1. Materiais .......................................................................................................... 51
7.2.2. Método ............................................................................................................ 51
8. CUSTOS ............................................................................................................... 52
9. MEIO AMBIENTE E SEGURANÇA ....................................................................... 53
9.1. MEIO AMBIENTE ............................................................................................... 53
9.2. NBR 10004:2004 ................................................................................................ 54
9.3. SAÚDE E SEGURANÇA .................................................................................... 56
9.3.1. Carcinogenicidade e Teratogenicidade ........................................................... 58
9.3.2. Controle da Exposição Ocupacional................................................................ 58
10. RESULTADOS E DISCUSSÃO ........................................................................... 60
10.1. EXTRAÇÃO DO PIGMENTO ........................................................................... 60
10.1.1. Extração com Hidróxido de Sódio ................................................................. 60
10.1.2. Extração com Etanol ..................................................................................... 61
10.1.3. Extração com Água ....................................................................................... 61
10.1.4. Extração com Acetona .................................................................................. 61
10.2. APLICAÇÃO DO PIGMENTO À TINTA BASE ................................................. 62
10.2.1. Quantificação do pigmento junto à tinta base ................................................ 64
10.3. COMPARAÇÃO COM O PADRÃO MUNSELL................................................. 66
10.4. COMPARAÇÃO ENTRE OS EXTRATORES UTILIZADOS ............................. 70
11. CONCLUSÃO ...................................................................................................... 71
12. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................... 72
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Composição das Tintas.......................................................................... 20
Figura 2 – Espectrofotômetro Color I7................................................................... 36
Figura 3 – Representação tridimensional do Sistema Munsell.............................. 38
Figura 4 – Livro Munsell......................................................................................... 38
Figura 5 – Sistema CIELab.................................................................................... 40
Figura 6 – Cápsulas e Sementes de Urucum......................................................... 41
Figura 7 – Diferentes tonalidades de cores obtidas com corantes de
urucum.................................................................................................................... 42
Figura 8 – Estrutura química dos pigmentos carotenóides do
urucum.................................................................................................................... 43
Figura 9 – Proliferação de Fungos......................................................................... 60
Figura 10 – Aplicação do Pigmento à tinta base Incolor........................................ 63
Figura 11 – Aplicação do Pigmento à tinta base Branca........................................ 63
Figura 12 – Aplicação do Pigmento à tinta base Incolor + Branca......................... 64
Figura 13 – Cores obtidas nos Testes.................................................................... 66
Figura 14 – Teste 4 e M. 2,5YR 8/6....................................................................... 67
Figura 15 – Teste 9 e M. 5YR 7/12........................................................................ 68
Figura 16 – Teste 11 e M. 5YR 7/10...................................................................... 69
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Tipos de Resinas e Solventes.............................................................. 22
Tabela 2 – Tipos de Pigmentos.............................................................................. 31
Tabela 3 – Materiais e Reagentes.......................................................................... 48
Tabela 4 – Materiais e Reagentes para a Avaliação da Cor.................................. 51
Tabela 5 – Custos.................................................................................................. 52
Tabela 6 – Resíduos Perigosos de fontes não específicas.................................... 54
Tabela 7 – Resíduos Perigosos de fontes específicas........................................... 55
Tabela 8 – Concentração – Limite máximo no extrato obtido no ensaio de
lixiviação................................................................................................................. 56
Tabela 9 – Padrões para o ensaio de solubilização............................................... 56
Tabela 10 – Índices Biológicos de Exposição ao Chumbo U/L = micromoles de
ALA utilizado/minuto/L de eritrócitos...................................................................... 59
Tabela 11 – Quantificação de Pigmento e Tinta Base (g)...................................... 65
Tabela 12 – Quantificação de Pigmento e Tinta Base (%)..................................... 65
Tabela 13 – Leitura no Espectrofotômetro – Teste 4 X M. 2,5YR 8/6.................... 67
Tabela 14 – Leitura no Espectrofotômetro – Teste 9 X M. 5YR 7/12..................... 68
Tabela 15 – Leitura no Espectrofotômetro – Teste 11 X M. 5YR 7/10................... 69
Tabela 16 – Comparação entre Extratores............................................................ 70
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1 – Quantificação de Pigmento e Tinta (%)............................................... 66
Gráfico 2 – Leitura no Espectrofotômetro – Teste 4 X M. 2,5YR 8/6..................... 67
Gráfico 3 – Leitura no Espectrofotômetro – Teste 9 X M. 5YR 7/12...................... 68
Gráfico 4 – Leitura no Espectrofotômetro – Teste 11 X M. 5YR 7/10.................... 69
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ISO International Organization for Standardization (Organização
Internacional para Padronização)
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
VOC Volatile Organic Compounds (Compostos Orgânicos Voláteis)
CETESB Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental
G Grama
mL Mililitro
Unid. Unidade
Cx Caixa
IPCh Intoxicação Profissional pelo Chumbo
LTB Limites de Tolerância Biológicos
IBE Índices Biológicos de Exposição
NBR Norma Brasileira
14
1. INTRODUÇÃO
É muito difícil estabelecer uma data para o surgimento da tinta. O
homem ainda morava em cavernas e foi graças à incessante necessidade de
expressar os seus pensamentos, emoções e a cultura de seu povo que ela foi
descoberta.
No início, as tintas tiveram um papel puramente estético. Somente mais
tarde, quando introduzidas em países do norte da América e da Europa, onde
as condições climáticas eram mais severas, o aspecto "proteção" ganharia
maior importância. (FAZENDA, J. M. R.; 2005)
Os povos pré-históricos fabricavam tintas moendo materiais coloridos
como plantas e argila em pó, e adicionando água. A técnica empregada era
simples, pois as cores eram preparadas com os próprios dedos e algumas
vezes prensadas entre pedras. Eram usadas para a decoração de suas
cavernas e tumbas, e sobre seus corpos. (FAZENDA, J. M. R.; 2005)
O primeiro povo a pintar com grande variedade de cores foram os
egípcios. Inicialmente, fabricavam as tintas a partir de materiais encontrados na
terra de seu próprio país e das regiões próximas. Somente entre 8.000 a 5.800
a. C. é que surgiram os primeiros pigmentos sintéticos. Para obterem cores
adicionais, os egípcios importavam anileira e garança da Índia. Com a anileira,
podia-se obter um azul profundo e, com a garança, nuances de vermelho,
violeta e marrom. (FAZENDA, J. M. R.; 2005)
Na Idade Média, o aspecto "proteção" começa a ganhar importância. Os
ingleses usavam as tintas, principalmente, em igrejas e, depois, em prédios
públicos e residências de pessoas importantes. Nessa época, a produção de
tinta era particularizada e altamente sigilosa. Cada artista ou artesão
desenvolvia seu próprio processo de fabricação de tinta. Tratadas como se
fossem um "segredo de Estado", as fórmulas de tintas eram enterradas com
seu inventor. (FAZENDA, J. M. R.; 2005)
No ápice da Revolução Industrial, final do século XVIII e início do XIX, os
fabricantes de tintas começaram a usar equipamentos mecânicos. Os primeiros
fabricantes, entretanto, apenas preparavam os materiais para tinta, fornecendo-
15
os para os pintores, que compunham suas próprias misturas. Em 1867, os
fabricantes introduziram as primeiras tintas preparadas no mercado.
(FAZENDA, J. M. R.; 2005)
No final da década de 50, químicos criaram tintas especiais para pintura
de exteriores, novos tipos de esmaltes para acabamento de automóveis e tintas
à prova de gotejamento para superfícies externas e internas. Nos anos 60, a
pesquisa continuada com resinas sintéticas conferiu às tintas maior resistência
contra substâncias químicas e gases. Devido à descoberta de envenenamento,
por chumbo, de muitas crianças após terem comido lascas de tinta seca, na
década de 1970 os governos de alguns países impuseram restrições ao
conteúdo de chumbo nas tintas de uso doméstico, limitando-o a cerca de 0,5%.
(FAZENDA, J. M. R.; 2005)
A tendência atualmente demonstrada pelo mercado mundial em
substituir ou restringir o uso dos corantes sintéticos, devido à sua toxicidade,
aumenta a cada dia o interesse por novas pesquisas em desenvolvimento de
pigmentos naturais, aliadas à exigência dos consumidores por produtos que
não causem riscos à saúde (ASHFAQ & MASUD, 2002). Nas indústrias
alimentícias e farmacológicas em substituição aos corantes artificiais
(químicos) utiliza-se corante natural principalmente os originados das sementes
de urucum. Esses pigmentos são conhecidos comercialmente por bixina, que é
solúvel em óleos e/ou gorduras vegetais, e por norbixina, solúvel em água; em
volume, representam cerca de quase 90% dos pigmentos naturais usados no
Brasil e 70% dos usados no mundo, sendo também os únicos em que o País
tem autossuficiência de produção elevada onde parcela desta produção é
exportada (JAEGER, 1989).
O uso de corantes naturais como tendência generalizada nos dias
atuais, dificilmente será revertida, mas a sua técnica ainda necessita de
pesquisas científicas para que se possa atender às exigências em qualidade e
quantidade dos mercados interno e externo. Considerando-se esses fatos, o
desenvolvimento de tecnologia que conduza não só a extração do pigmento
bruto, mas principalmente que leve à obtenção de bixina com elevada pureza,
conjugada à sua estabilização, é de fundamental importância para agregar
valor ao produto e para a sua expansão comercial.
16
Com base nesses dados, este projeto teve como objetivo testar a
eficiência e viabilidade do uso do urucum como pigmento natural, utilizando
como extratores a acetona, hidróxido de sódio, etanol e água, comparando o
pigmento obtido com pigmentos tóxicos presentes nas formulações de tintas
para manutenção.
17
2. PESQUISA BIBLIOGRÁFICA
O pigmento extraído do urucum é amplamente utilizado nas indústrias
alimentícia, farmacêutica, cosmética, e de tintas e vernizes. De suas sementes
podem ser obtidos corantes de diversas tonalidades que vão do amarelo ao
castanho, passando pelo vermelho.
Apresenta também maior estabilidade se comparado a outros corantes
naturais, coloração atrativa e trata-se de uma cultura abundante não somente
em regiões tropicais como na América do Sul, mas também em outras regiões
do mundo, como Índia e África (SILVA e STRINGHETA 2005).
Em escala comercial, três métodos básicos são usados para extrair o
pigmento das sementes: extração alcalina, extração em óleo e extração com
solvente (PRENTICE-HERNANDEZ e RUSIG, 1992)
Silva et al. (1994) utilizaram solventes orgânicos para obtenção dos
pigmentos do urucum. Estudando a extração dos pigmentos das sementes do
urucum em leito fixo com solventes nos estados líquido e gasoso, verificaram
que o rendimento da extração foi maior usando solvente acima do ponto de
ebulição. Testaram vários solventes e os mais eficientes foram: o clorofórmio, a
acetona, o éter etílico e o álcool etílico. Neste trabalho, constataram que em
temperaturas abaixo de 80°C a degradação da bixina pelo calor é desprezível.
Verificaram também que na extração dos pigmentos com as sementes
trituradas o rendimento não aumentou, além do inconveniente do arraste de
impurezas pelo solvente.
Preston e Rickard (1980) descrevem os principais métodos de extração:
a extração em óleo, a extração em solventes orgânicos e a extração em meio
aquoso alcalino, como também variantes destes processos. Em um dos
processos as sementes são tratadas com solução alcalina, a frio ou a sob leve
aquecimento. A solução alcalina obtida, contendo o corante solúvel, é
acidificada o que leva a precipitação de um pigmento rico em norbixina. Desta
forma é obtido um concentrado vermelho com elevado teor daquele
componente. A extração com solventes orgânicos têm sido também uma
alternativa para a obtenção de produto com elevada concentração de bixina.
18
Destacam-se entre os solventes empregados: a acetona, o álcool etílico, o
propilenoglicol e também o clorofórmio. Este processo, no entanto apesar de
conduzir a um produto com elevado rendimento, apresenta alguns problemas,
devido ao elevado custo para recuperação dos solventes, ou a possibilidade de
deixar resíduos tóxicos que pode inviabilizar seu emprego como corantes para
alimentos. Outra forma também empregada pela indústria faz uso de óleos
vegetais como solventes, produzindo extratos lipossolúveis.
O pH também afeta a estabilidade de muitos corantes naturais, da
mesma forma que a presença de determinados íons metálicos com
reconhecidas características catalíticas, como ferro, alumínio, cobre ou mesmo
magnésio, cuja ação catalítica é menor. Esses catalisadores podem aumentar
a taxa de decomposição de alguns pigmentos acarretando, em consequência,
a perda de coloração (PRENTICE-HERNANDES et al. 1992).
A grande demanda por pigmentos de urucum com características de
elevada qualidade, tem acentuado as deficiências dos processos comuns
usados para concentrar os corantes, incluindo-se riscos de degradação térmica
dos extratos e de oxidação. As quantidades relativas de bixina e seus
derivados por isomerização e degradação em preparações comerciais de
corantes de urucum, sofrem variações em amplos limites, dependendo das
condições de processamento. (PRENTICE-HER NANDEZ et al. 1992). Os
carotenóides podem sofrer oxidação por reação com oxigênio atmosférico, em
taxas que dependem da luz e da temperatura (POVOA, et al. 1996).
19
3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
3.1. DEFINIÇÃO DE TINTA
Segundo a definição da norma International Organization for
Standardization (ISO) 12.944-1 tinta é uma camada pigmentada, na forma
líquida, em pasta ou em pó, que quando aplicada a um substrato, forma um
filme opaco que tem propriedades protetivas, decorativa ou outras
propriedades específicas. (GNECCO, 2007)
Para a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) Norma
Brasileira (NBR) 15156 tinta é um produto líquido, pastoso ou em pó, com
propriedades de formar película após secagem ou cura, composto por uma
mistura formada de resinas, pigmentos, solventes, cargas e aditivos.
(GNECCO, 2007)
3.2. COMPOSIÇÃO DAS TINTAS
As tintas são compostas por quatro grupos de matérias primas:
Solventes, Resinas, Pigmentos e Aditivos, conforme mostra a Figura 1.
(GNECCO, 2007)
20
Figura 1 - Composição das Tintas Fonte: Gnecco, 2007
3.2.1. Solventes
Os solventes utilizados nas tintas para aplicação em aço são líquidos de
diferentes naturezas químicas: hidrocarbonetos alifáticos (aguarrás e naftas
leves), hidrocarbonetos aromáticos (xileno e tolueno), glicóis (butil glicol,
acetato de etil glicol, acetato de butil glicol), ésteres (acetato de etila, acetato
de butila), cetonas (metil etil cetona-MEK, metil isobutil cetona-MIBK e
ciclohexanona) e alcoóis (isopropanol e butanol). (GNECCO, 2007)
Todos são compostos orgânicos 100% voláteis, que tem a função de
dissolver a resina. São produzidos pela indústria química ou petroquímica, mas
a origem da maioria é o petróleo. (GNECCO, 2007)
Numa tinta são utilizadas composições de solventes, onde são
misturados, solventes leves, médios e pesados em proporções que permitam a
evaporação rápida dos mais leves para que a tinta fique mais viscosa e evite
escorrimento em superfície vertical e os mais pesados deixem a película
posteriormente para que a tinta possa ter melhor penetração na superfície,
melhor alastramento e para que as bolhas e falhas possam ser auto-corrigidas.
O solvente tem a função de diminuir a viscosidade das tintas para facilitar a
21
aplicação, para homogeneizar a película, para melhorar a aderência e para
atuar sobre a secagem. (GNECCO, 2007)
Como características, os solventes apresentam além da volatilidade e do
poder de solvência, a inflamabilidade e a toxicidade. O cheiro também é uma
característica dos solventes, embora tenham sido lançadas recentemente
algumas tintas com solventes de baixo odor (à base de hidrocarbonetos
alifáticos desodorizados). O solvente, aguarrás de baixo odor é um exemplo,
que além de causar menor desconforto para quem pinta e para as pessoas
próximas à pintura, são mais seguros, pois este tipo de solvente é menos
agressivo ao ser humano. (GNECCO, 2007)
O conteúdo de solventes nas tintas é referido como VOC, que quer dizer
em inglês Volatile Organic Compounds ou em português, Compostos
Orgânicos Voláteis (COV). As tintas de baixo conteúdo de solventes são as
“Low VOC” e as isentas de solventes “No VOC”. Os solventes podem fazer mal
às pessoas que ficam em ambientes de trabalho respirando o ar com vapores
de solventes ou de diluentes. (GNECCO, 2007)
3.2.2. Resinas
As propriedades de resistência nas tintas e o comportamento frente ao
meio agressivo e as condições de uso dependem muito das resinas. As resinas
são conhecidas como ligante ou veículo fixo e são os componentes mais
importantes das tintas, pois são responsáveis pelas propriedades de aderência,
impermeabilidade e flexibilidade. As resinas hoje em dia são, na maioria,
orgânicas, de natureza polimérica, exceto o silicato inorgânico de zinco que se
trata de um veiculo inorgânico à base de silicatos de: sódio, potássio ou de lítio,
ou mistas como as de etil silicato de zinco e as de silicone. As tintas à base de
polisiloxanos que também são inorgânicas, vem ganhando terreno a cada dia,
combinadas com orgânicas como epóxi ou acrílicas. (GNECCO, 2007)
22
As resinas mais importantes das tintas para pintura de aço são:
Alquídicas, Acrílicas, Epoxídicas, Poliuretânicas, Etil Silicato de Zinco e
Silicone. (GNECCO, 2007)
De acordo com o tipo de resina, o químico formulador deve selecionar o
solvente apropriado para dissolver a resina. Na Tabela 1, são apresentados
alguns tipos de resinas e seus solventes mais comuns: (GNECCO, 2007)
Tabela 1 – Tipos de Resinas e Solventes
Tipo de resina Tipo de solvente mais usado
Alquídica Aguarrás ou xilol ou misturas destes
Epóxi MEK e MIBK com xilol e álcool butílico
Acrílica Misturas de acetatos, xilol, cetonas e alcoóis
Poliuretano Acetatos de etila, de butila, e misturas de
MEK e MIBK
Etil silicato de zinco Álcool isopropílico, álcool butílico e álcool
etílico
Silicone Xilol
Fonte: Gnecco, 2007
3.2.3. Pigmentos
São pós muito finos, com diâmetro de partículas de 0,5 a 1,0
micrometros, brancos, pretos, coloridos, incolores e metálicos, anticorrosivos e
inertes. Os inertes não possuem cor nem são anticorrosivos, mas são usados
para conseguir propriedades como: resistência à abrasão, lixabilidade,
fosqueamento das tintas, etc. (GNECCO, 2007)
As cores primárias dos pigmentos mais importantes são: branca, preta,
vermelha, laranja, amarela, verde, azul, púrpura, alumínio e dourada.
(GNECCO, 2007)
As combinações de cores são infinitas. Basta misturar os pigmentos
coloridos primários para obter a cor que desejar. (GNECCO, 2007)
Nenhuma resina é totalmente impermeável. Por isso, quando o vapor de
água e os gases corrosivos, permeiam as camadas de tintas, os pigmentos
anticorrosivos produzem modificações no agente agressivo atenuando a sua
23
agressividade. Como os gases do meio industrial, na sua maioria, são ácidos,
alguns pigmentos anticorrosivos promovem uma neutralização e em alguns
casos chegam até a alcalinizá-los. Em meio alcalino, o aço é apassivado e
praticamente não há corrosão. Outros pigmentos se dissolvem (se hidrolisam)
e formam uma camada protetora que isola o substrato metálico do meio
agressivo que permeou. (GNECCO, 2007)
Os pigmentos inertes não têm cor, não são opacos nem têm
mecanismos de proteção anticorrosiva, mas são importantes nas tintas para
proporcionarem propriedades específicas. (GNECCO, 2007)
3.2.4. Aditivos
São compostos adicionados em pequenas quantidades, da ordem de 0,1
a 2,0%, que são utilizados para melhorar o processo de fabricação, de
estocagem, de aplicação e de durabilidade das tintas. (GNECCO, 2007)
Existem vários tipos de aditivos, mas os principais são: (GNECCO,
2007)
Dispersantes ou tensoativos ou umectantes: facilitam a introdução
dos pigmentos durante a fabricação, ajudam a estabilidade da
suspensão de pigmentos durante a estocagem e melhoram a aplicação
e a umectação da superfície e consequentemente aumentam a
aderência das tintas enquanto elas estão líquidas. Depois de secas a
responsabilidade é das resinas; (GNECCO, 2007)
Espessantes: propiciam maior estabilidade à tinta na estocagem e
possibilitam maiores espessuras por demão nas aplicações e superfícies
verticais. Em tintas de menor qualidade são usados compostos
celulósicos e tintas de maior desempenho são usadas as sílicas
pirogênicas; (GNECCO, 2007)
24
Secantes: são catalisadores metálicos, que aceleram a secagem de
tintas alquídicas agindo nos óleos vegetais que as compõem fazendo
com que o oxigênio reaja mais rápido; (GNECCO, 2007)
Antibolhas: são compostos à base de silicone, que não impedem a
formação de bolhas de ar, mas possibilitam a eliminação rápida destas
que são introduzidas nas tintas durante a agitação e principalmente
durante a aplicação à rolo; (GNECCO, 2007)
Antinata: são compostos voláteis adicionados às tintas durante a sua
fabricação e que impedem a reação do oxigênio do ar com os óleos das
tintas alquídicas, enquanto elas estão fechadas na embalagem. Tão logo
as tintas são aplicadas, os compostos deixam a película e liberam as
resinas para reagirem com o oxigênio da atmosfera e serem curadas.
Cura neste caso significa solidificação completa das tintas. (GNECCO,
2007)
3.3. TIPOS DE TINTAS, PROPRIEDADES E USOS
As tintas, devido à evolução da tecnologia, podem ser classificadas pelo
seu conteúdo de solventes nos seguintes tipos: Alto VOC e Baixo VOC.
(GNECCO, 2007)
VOC é a quantidade em massa de solventes orgânicos presentes em um
volume de tinta ou resina, expresso em g/L ou Lbs/galão. (GNECCO, 2007)
As resinas normalmente possuem alta viscosidade e para serem
afinadas, ou seja, para diminuir a sua viscosidade são adicionados os
solventes que tem poder de solvência sobre a resina. Outra forma de afinar
essas tintas é previamente emulsionando-as em água. A água não é um
solvente da resina, mas um meio de dispersão. Quanto mais água é adicionada
menos viscosa a tinta fica. (GNECCO, 2007)
Paralelamente, as tintas à base de água também foram desenvolvidas e
conquistaram o mercado. Hoje há vários tipos de tintas à base de água, tão
25
boas e em alguns casos até melhores do que as à base de solventes, com
inúmeras vantagens. São tintas VOC baixíssimos. (GNECCO, 2007)
As resinas à base de água são muito parecidas com as à base de
solventes, porém, a tecnologia para emulsionar ou dispersar estas resinas em
água exigiu pesquisa e desenvolvimento em aditivos e técnicas de fabricação.
Não é uma substituição simples de solventes orgânicos por água. É um novo
conceito de matérias-primas empregadas para que as tintas pudessem conter
menos solventes, ou até não conter solventes. (GNECCO, 2007)
As vantagens destas tintas, consideradas ecologicamente corretas são
enormes, a começar pelo pintor, que fica menos exposto aos efeitos dos
solventes, à empresa que corre menos risco de explosões e incêndio e ao meio
ambiente, que é menos contaminado. Outra forma de classificar as tintas é pelo
tipo de resina que elas usam. (GNECCO, 2007)
3.3.1. Tintas Alquídicas
Conhecidas como Esmaltes ou Primers sintéticos, são
monocomponentes, ou seja, apresentadas em uma única embalagem e de
secagem ao ar. São usadas em interiores secos e abrigados, ou em exteriores
normais, sem poluição. As características marcantes das resinas alquídicas em
geral são: baixa resistência à umidade elevada, imersão em água, meios
alcalinos, solventes fortes e produtos químicos. (GNECCO, 2007)
Tintas alquídicas à base de água podem ser aplicadas em locais
fechados sem necessidade de interdição da área ou de parada da produção
por terem baixo odor. (GNECCO, 2007)
26
3.3.2. Tintas Acrílicas
São tintas monocomponentes, a base de solventes orgânicos ou a base
de água. Podem ser: (GNECCO, 2007)
Acrílicas à base de solventes: apresentam boas propriedades, são de
secagem rápida, têm boa resistência ao intemperismo e são de baixa
espessura por demão; (GNECCO, 2007)
Acrílicas-siloxano: existem as tintas Acrílicas-siloxanos que são
híbridas orgânica/inorgânica. A parte orgânica é a base de polímero
acrílico e a parte inorgânica é o siloxano; (GNECCO, 2007)
Acrílicas à base de água: são de baixo odor e têm ótimo desempenho
na pintura de estruturas, equipamentos, bombas, tubulações e exteriores
de tanques. São indicadas para ambientes industriais de agressividade
média e moderada. Foram desenvolvidas para superfícies metálicas, de
madeira ou de concreto em obras novas ou para manutenção.
(GNECCO, 2007)
3.3.3. Tintas Epóxi
São bicomponentes de secagem ao ar. As tintas epoxídicas calcinam em
exposição ao exterior, ou seja, mudam de cor desbotando e perder o brilho. Há
tintas epóxi muito duras e outras muito flexíveis. As propriedades dependem da
resina, do tipo de agente de cura, das cargas e do teor de pigmentos, enfim,
dependem da formulação. Podem ser: (GNECCO, 2007)
Tintas epóxi curadas com poliamidas: são tintas de ótima resistência
à umidade, imersão em água, flexibilidade e aderência em aço carbono
ou concreto; (GNECCO, 2007)
Tintas epóxi curadas com poliaminas: são tintas de excelente
resistência à imersão em soluções ou vapores de produtos químicos,
27
sendo as mais resistentes a estes produtos; (GNECCO, 2007)
Tintas epóxi curadas com isocianatos: são tintas utilizadas como
primer de aderência sobre superfícies de aço carbono, ferro fundido,
galvanizados, alumínio, aço inoxidável ou outros metais não ferrosos e
sobre poliéster reforçado com fibras de vidro. Sua maior aplicação é
como tinta de aderência; (GNECCO, 2007)
Tintas curadas com fenalkamina: são formuladas especialmente para
imersão e para exposições atmosféricas em ambientes industriais e
marítimos; (GNECCO, 2007)
Tintas tolerantes: as modernas tintas tolerantes se enquadram na
filosofia de tintas ecologicamente corretas e seguras, pois atendem
especificações de VOC e legislações rígidas de preservação do meio
ambiente, ou seja, emissão de baixos teores de solventes orgânicos e
isentas de metais pesados; (GNECCO, 2007)
Tintas epóxi modificadas: são tintas com características das
poliaminas, porém muito próximas das poliamidas. Por isto são
utilizadas em substituição aos dois tipos de tintas; (GNECCO, 2007)
Tintas epóxi-siloxano: a resina epóxi-siloxano possibilita tintas de alto
brilho, retenção de cor e de dupla função, como primer e acabamento ao
mesmo tempo com a vantagem de serem isentas de isocianatos. Atende
às legislações de Altos sólidos e baixo VOC; (GNECCO, 2007)
Tintas epóxi-novolaca: são as famosas tinta epóxi fenólicas curadas
com amina, de alta espessura, bicomponentes. Revestimentos de alta
resistência química, térmica, alta dureza e altíssima resistência à
abrasão; (GNECCO, 2007)
Tintas epóxi-novolaca éster vinílico: são revestimentos à base de
resina Epóxi-Novolaca éster vinílica reforçados com flocos de vidro ou
de grafite. São 100% sólidos por que utilizam solventes reativos na cura.
Resistem a solventes aromáticos e alifáticos, ácidos minerais e
orgânicos e oxidantes enérgicos; (GNECCO, 2007)
Tintas epóxi hidrossolúveis: as características destas tintas são
facilidade de diluição, limpeza dos equipamentos, baixo nível de odor e
emissão de solventes próximos de zero; (GNECCO, 2007)
28
Massas epóxi: são composições sem solvente, que podem ser
utilizadas para o nivelamento de superfícies pintadas ou a serem
pintadas com tintas epóxi ou poliuretanos; (GNECCO, 2007)
Tintas alcatrão de hulha epóxi: são tintas que possuem associação de
alta inércia química do alcatrão de hulha com a impermeabilidade da
resina epóxi. Têm excelente resistência à diversos ambientes corrosivos,
boa flexibilidade, boa aderência e boa resistência à impactos;
(GNECCO, 2007)
Tar-free: a tecnologia de tintas à base de alcatrão de hulha está
sofrendo um declínio, pois são tintas perigosas para a saúde do ser
humano e para o meio ambiente. O alcatrão é perigoso, pois possui em
sua composição várias frações residuais da destilação da hulha, como
benzeno, tolueno, xileno, antraceno, fenantreno, cresóis, além de fenóis
e principalmente do 2,4 benzopireno, que é a substância que pode
causar o câncer. Por este motivo estão surgindo as tintas “tar-free” que
significam isentas de alcatrão de hulha. As tintas alternativas modernas
são tão boas ou melhores do que as tradicionais alcatrão de hulha epóxi.
(GNECCO, 2007)
3.3.4. Tintas Poliuretânicas
São bicomponentes de secagem ao ar e por enquanto no Brasil são
encontrados apenas na versão à base de solventes orgânicos. Podem ser:
(GNECCO, 2007)
Poliuretanos poliésteres alifáticos: são tintas de acabamento. Têm
boa resistência química e se caracterizam pela boa retenção de cor. São
de excelente resistência ao intemperismo, isto é, resistência a ação
danosa da radiação ultravioleta da luz solar e ao molhamento por águas
de chuvas; (GNECCO, 2007)
Poliuretanos acrílicos alifáticos: são tintas de acabamento cujo
29
componente A é acrílico polihidroxilado e o componente B o isocianato
alifático; (GNECCO, 2007)
Poliuretanos aromáticos: apresentam boas propriedades de
resistência química, rápida secagem e facilidade de lixamento. No
entanto fracassam em exposições ao intemperismo; (GNECCO, 2007)
Poliuretanos poliasparticos: as características mais marcantes destas
tintas são alta espessura, baixa temperatura de cura, resistência à
abrasão e à corrosão e produtos mais econômicos. (GNECCO, 2007)
3.3.5. Tintas de Silicato
Há dois tipos de tintas Silicato: (GNECCO, 2007)
Silicato inorgânico: é hidrossolúvel, ou melhor, o solvente é a água;
(GNECCO, 2007)
Silicato de Etila: é à base de solventes orgânicos como álcool etílico e
álcool isopropílico. (GNECCO, 2007)
3.3.6. Tintas para altas temperaturas
Tintas resistentes à temperaturas elevadas, logicamente devem ser
elaboradas com materiais resistentes a esta faixa de temperatura. Podem ser:
(GNECCO, 2007)
Tintas de silicone: são tintas indicadas para substratos sujeitos à
temperaturas superiores a 180ºC; (GNECCO, 2007)
Tintas de silicato: são tintas para alta temperatura que não necessitam
de pré-cura. (GNECCO, 2007)
30
3.4. PIGMENTOS
Os pigmentos são compostos químicos orgânicos ou inorgânicos,
insolúveis em solventes (inclusive água) ou no meio onde são empregados e
quando convenientemente manipulados, são capazes de conferir cor a um
substrato. (FAZENDA, J. M. R.; 2005)
Uma classificação bem generalista pode ser: (FAZENDA, J. M. R.; 2005)
Coloridos;
Brancos;
Pretos;
Metálicos e Ligas.
São claras as diferenças entre pigmentos e corantes (trivialmente
conhecidos como anilinas), sendo totalmente errônea a ideia de que qualquer
material que seja capaz de colorir um substrato, seja uma anilina. O uso de
anilinas, de uma maneira geral, está voltado para a indústria têxtil, onde
encontra um vasto campo de aplicação. Basicamente, a diferença entre
pigmentos e corantes está na solubilidade. (FAZENDA, J. M. R.; 2005)
Pigmento: de maneira geral insolúvel (FAZENDA, J. M. R.; 2005)
Corante: de maneira geral solúvel (FAZENDA, J. M. R.; 2005)
A classificação usual dos corantes, baseada nas condições de
aplicação, compreende as seguintes categorias: (FAZENDA, J. M. R.; 2005)
Corantes Solúveis em Água (FAZENDA, J. M. R.; 2005)
Corantes Ácidos;
Corantes Básicos;
Corantes Diretos ou Substantivos;
Corantes Reativos;
31
Corantes Mordentes;
Corantes à Cuba na forma incolor.
Corantes Insolúveis em Água (FAZENDA, J. M. R.; 2005)
Corantes que possuem forma leuco insolúveis em água;
Corantes à Cuba para lã;
Corantes ao Enxofre;
Corantes Dispersos;
Corantes Solventes.
Corantes Produzidos sobre fibra (FAZENDA, J. M. R.; 2005)
Corantes Azo;
Corantes Ftalogênicos.
Pigmentos (FAZENDA, J. M. R.; 2005)
Diferente dos corantes, os pigmentos são essencialmente insolúveis e
utilizados, principalmente em tintas. (GNECCO, 2010)
Mais detalhadamente, os pigmentos coloridos poderiam estar
classificados segundo sua composição química, conforme mostra a Tabela 2.
(GNECCO, 2010)
Tabela 2 – Tipos de Pigmentos
Orgânicos
Naturais Animais
Vegetais
Sintéticos (produzidos quimicamente)
Azo-insolúveis
Condensação ácida
Antraquinonas e Vat
Ftalocianinas
Isoindolinonas
TCTI
DPP
32
Inorgânicos
Naturais
Ocras
Óxido de Ferro Vermelho
Óxido de Ferro Preto
Sintéticos (produzidos quimicamente)
Cromatos
Ferrocianetos
Sulfetos e Sulfo
Óxidos e Óxidos Hidratados
Silicatos
Fonte: Gnecco, 2010
Considerando apenas os que são produzidos sinteticamente, a
classificação das famílias de pigmentos sintéticos divide-se em duas partes:
(FAZENDA, J. M. R.; 2005)
Pigmentos Orgânicos;
Pigmentos Inorgânicos.
Segundo a própria denominação, pigmentos inorgânicos são compostos
químicos inorgânicos, usualmente sais metálicos precipitados de soluções. O
precipitado seco pode estar numa forma pronta para uso e muitas vezes esta
matéria-prima requer novos processamentos mecânicos ou tratamento químico
para que possa ser usado como pigmento. (FAZENDA, J. M. R.; 2005)
Pigmentos orgânicos são aqueles produtos derivados da química do
carbono. Entretanto, podem incluir elementos metálicos (inorgânicos) na sua
estrutura, os quais ajudam a estabilizar as propriedades dos componentes
orgânicos. (FAZENDA, J. M. R.; 2005)
Um mesmo tipo de pigmento orgânico ou inorgânico pode variar em
comparação com outro da mesma constituição. As principais diferenças
estruturais entre pigmentos orgânicos e inorgânicos são: (FAZENDA, J. M. R.;
2005)
O tamanho médio da partícula dos pigmentos inorgânicos é,
significativamente maior do que dos orgânicos, significando que a área
específica do pigmentos orgânicos é muito maior; (FAZENDA, J. M. R.;
2005)
33
Com raras exceções, os pigmentos inorgânicos tem maior estabilidade
ao calor em relação aos orgânicos. Quanto às características de solidez
à luz e intemperismo são varáveis e não seguem uma regra geral;
(FAZENDA, J. M. R.; 2005)
Em função de sua composição química, os pigmentos orgânicos são
estáveis em solventes orgânicos, não apresentando problemas de
sangramento e migração. (FAZENDA, J. M. R.; 2005)
3.4.1. Pigmentos Inorgânicos contendo Metais Pesados
Os pigmentos cromatos de chumbo são obtidos basicamente a partir da
reação entre sal solúvel de chumbo com um sal solúvel de dicromato. Os íons
sulfato e molibdato estarão presentes em quantidades variáveis, dependendo
do tipo de classe desejada. (FAZENDA, J. M. R.; 2005)
O sal de chumbo solúvel normalmente utilizado é o nitrato de chumbo,
obtido a partir da dissolução de litargírio com ácido nítrico: (FAZENDA, J. M. R.;
2005)
PbO + 2HNO3 Pb(NO3)2 + H2O
As reações envolvidas na precipitação do pigmento podem ser
representadas como: (FAZENDA, J. M. R.; 2005)
(x + y + z)Pb2 + xCrO42- + ySO4
2- + zMoO42- xPbCrO4 . yPbSo4 . zPbMoO4
Pigmento
Inicialmente, o cromato de chumbo formado se apresenta sob a forma
de cristais ortorrômbicos, mas como esta é uma forma termodinamicamente
instável, a conversão às outras formas é possível dependendo do controle
efetuado durante o processo. (FAZENDA, J. M. R.; 2005)
34
Assim, para se obter um amarelo de cromo médio, deve-se evitar um
excesso de íons chumbo durante a precipitação. Isso é obtido, por exemplo,
adicionando-se solução de nitrato de chumbo sobre a solução de dicromato.
Após a precipitação, um aumento de temperatura converterá os cristais
ortorrômbicos em monoclínicos. (FAZENDA, J. M. R.; 2005)
Os amarelos de cromo claro são preparados substituindo-se uma parte
dos íons cromato (20 a 40%) por íons sulfato. O pigmento resultante é uma
solução sólida de cromato de chumbo/sulfato de chumbo sob forma de cristais
monoclínicos. Quanto maior o nível de sulfato presente, mais claro e
esverdeado será o pigmento resultante. (FAZENDA, J. M. R.; 2005)
Os pigmentos laranja de molibdato são soluções sólidas cristalinas de
cromato/molibdato/sulfato de chumbo na forma tetragonal. São obtidos a partir
da adição de uma solução que contém íons cromato, molibdato e sulfato a uma
solução de nitrato de chumbo, a uma temperatura entre 0 a 40ºC. Esses
pigmentos são muito sensíveis, já que a forma cristalina na qual eles se
apresentam não é a mais estável. (FAZENDA, J. M. R.; 2005)
Após a etapa de precipitação, os amarelos de cromo e laranjas de
molibdato recebem tratamentos superficiais para que lhes sejam conferidas
propriedades de resistência, como, à luz, intemperismo, agentes químicos, etc.
Esses tratamentos envolvem compostos de sílica, alumínio, antimônio, terras
raras, etc. (FAZENDA, J. M. R.; 2005)
Tratamentos com compostos orgânicos podem ser aplicados para
aumentar a compatibilidade e dispersibilidade dos pigmentos, de tal modo a se
obter um produto com características específicas para uma aplicação final.
Essa classe de pigmentos, com exceção dos laranjas de cromo, pode ser
subdividida em quatro categorias: (FAZENDA, J. M. R.; 2005)
a) Pigmentos normais – De alta limpidez de cor e poder tintorial, porém
com baixa estabilidade térmica e a intempéries; (FAZENDA, J. M. R.;
2005)
b) Pigmentos pré-escurecidos – Com menor pureza de cor, mas com
uma maior estabilidade frente aos normais; (FAZENDA, J. M. R.; 2005)
35
c) Sílica-encapsulados (tipo “Krolor”) – Apresentam boa limpidez de cor,
mas com baixo poder tintorial; possuem um tratamento especial que lhes
confere alta resistência térmica, podendo ser utilizados em plásticos a
temperaturas de 300°C; (FAZENDA, J. M. R.; 2005)
d) Pigmentos de alta resistência – Apresentam tratamento especial que
lhes confere alta resistência química, principalmente a SO2. (FAZENDA,
J. M. R.; 2005)
3.5. CONTROLE DE COR NAS INDÚSTRIAS
As empresas em geral, especificamente as fabricantes de tintas, viram a
necessidade de se efetuar o controle das cores para que possam gerar
reprodutibilidade de seus lotes produzidos. Desta forma, garantem a satisfação
de seus clientes de forma que não ocorram problemas. Assim, se houver
mudança de lote a cor deve sempre estar igual ao padrão. (ZAPAROLLI,
D.;2008)
Para este controle ocorrer, existe um setor dentro da indústria
responsável pelo desenvolvimento e controle de cores, denominado como
colorimetria, o qual efetua o estudo da cor onde a variação da quantidade de
corante que a compõe, podem ser medidos e quantificados, gerando
parâmetros para análise e aprovação da mesma. (ZAPAROLLI, D.;2008)
A colorimetria possui técnicos coloristas designados para o
desenvolvimento de cores, padrões de cores internacionais como Ral e
Munsell, softwares e instrumentos como o espectrofotômetro (Figura 2) para
análise e quantificação das mesmas, bases (veículo a ser tingido), pigmentos
e/ou concentrados para o tingimento. (ZAPAROLLI, D.;2008)
Quando se aplica o uso do espectrofotômetro elimina-se interferências
como iluminação inadequada e erro de observador para observador. O
instrumento incide uma luz no objeto ou padrão a ser analisado e por dispersão
da radiação é possível quantificar a cor pelo comprimento de onda gerado, e
assim comparar os dados obtidos com outras amostras. A grande vantagem
36
dos espectrofotômetros é que torna-se possível determinar pequenas variações
de um padrão para uma amostra, a qual não seria tão fácil percebida ao olho
humano. Os resultados determinados pelo espectrofotômetro são expressos
em números ou gráficos, e dentre seus usuários estão empresas como
gráficas, indústrias de plásticos, têxteis, couro, papel, automobilísticas,
alimentícias, tintas e outras, nos mais diversificados segmentos que precisam
efetuar o controle da cor. (ZAPAROLLI, D.;2008)
Figura 2. Espectrofotômetro Color I7 Fonte: Gnecco, 2007
3.5.1 Padrões de Cor
Um fator de extrema importância para o controle tanto visual como via
equipamentos de medições colorimétricas são as padronizações dos padrões
de cores. (QUINDICI, M., 2013)
Os seres humanos não possuem memória precisa para comparação de
cores. Dessa forma, houve a necessidade de criar uma simbologia que
tornasse mais fácil a referência às cores. (QUINDICI, M., 2013)
37
Existem sistemas internacionais de cores que referenciam padrões de
cores ou conjunto de padrões que são adotados por diversos segmentos e
diversas empresas em diferentes países. (QUINDICI, M., 2013)
3.5.1.1. O Sistema Munsell
O mais influente sistema de ordenação de cor - Sistema Munsell - foi
criado pelo artista americano Albert Henry Munsell. (QUINDICI, M., 2013)
Munsell desenvolveu uma maneira racional de descrever a cor,
prevendo uma notação que pudesse ser usada internacionalmente, identificável
visualmente e com uma linguagem para a descrever e comunicá-la. (QUINDICI,
M., 2013)
A publicação da sua primeira edição ocorreu em 1905, intitulada "A
Color Notation". Munsell foi o primeiro a modelar um sistema utilizando um
sistema numérico (alfanumérico) para classificar a cor. (QUINDICI, M., 2013)
Munsell desenvolveu um sistema de pequenos padrões (chips) coloridos
que seguem a seguinte sequência lógica: partindo-se de uma tonalidade
qualquer, por exemplo o verde, pode-se fazer misturas coloridas com branco e
preto. Assim, têm-se cores verde claro até cores verde escuro, sendo que
neste intervalo obtém-se vários tons de verde passando de verde claro, verdes
intensos (cores vivas), verdes acinzentados até chegar ao tom verde escuro.
(FAZENDA, J. M. R.; 2005)
Para simplificar, Munsell dividiu o círculo em 100 partes, de 0 a 100,
começando por RP (vermelho, púrpura-vermelho), passando por 5 R
(vermelho), 25 Y (amarelo), 65 B (azul) e 85 P (púrpura) e os intermediários
15YR (amarelo-vermelho), 35 GY (verde-amarelo), 55 BG (azul-verde), 75 PB
(púrpura-azul) e 95 RP (vermelho-púrpura). No eixo vertical representam-se as
cores que vão desde o branco até o preto, conforme mostra a Figura 3.
(QUINDICI, M., 2013)
38
Figura 3. Representação Tridimensional do Sistema Munsell Fonte: Gnecco, 2007
Nas páginas do livro Munsell todas as cores têm a mesma Tonalidade
(H=hue), sendo que cada coluna apresenta Luminosidade (V=value) crescente
e Croma (C=chroma) constante. Nas linhas horizontais o Croma é crescente do
cinza para as cores mais puras; nas folhas de Munsell cada linha possui o
mesmo nível de luminosidade. (QUINDICI, M., 2013)
Existem no livro de cores Munsell (Figura 4) cerca de 2 mil cores
cadastradas padronizáveis e destacáveis e está disponível em duas versões,
uma brilhante (glossy) e outra fosca (matte). (QUINDICI, M., 2013)
Figura 4. Livro Munsell Fonte: Gnecco, 2007
39
3.5.2. Sistema CIELab
Todos os métodos possuem equações para o cálculo de seus valores
numéricos de diferenças de cores, porém todas apresentam uma relação
proporcional de uma para outra. Um dos mais comuns, utilizado por diversos
laboratórios de Controle de Qualidade de Cores é o método CIELab. (HANS G.
V.;2002)
O sistema de cores CIELab foi desenvolvido em 1931 para quantificar a
porcentagem das cores primárias através do valor matemático de um gráfico
versus o diagrama de cromaticidade desenvolvido a partir de várias leituras
realizadas em toda extensão do espectro visível. O resultado obtido de
cromaticidade CIELab determina o comprimento de onda predominante e sua
pureza. O conhecido como método CIELab fornece informações e valores
numéricos do espaço de cor, quando compara-se um padrão de cor e uma
amostra, onde: (HANS G. V.;2002)
L+ Cor mais clara;
L- Cor mais escura;
a+ Cor avermelhada;
a- Cor esverdeada;
b+ Cor amarelada;
b- Cor azulada.
40
Figura 5. Sistema CIELab Fonte: Quindici, M., 2013
3.6. URUCUM
O urucuzeiro é uma planta arbustiva que teve sua origem na América
Tropical. Universalmente, pertence à família Bixaceae e ao gênero Bixa.
(MERCADANTE et al., 1998)
Os frutos, denominados de cachopas ou cápsulas, podem fornecer em
média, 40 a 50 sementes cada um. É no pericarpo – camada que envolve as
sementes -, onde estão os pigmentos que têm aplicação industrial. Da massa
de pigmento existente, 80% são constituídos por um carotenóide denominado
bixina, que tem propriedade corante. (MERCADANTE et al., 1998)
41
Figura 6 - Cápsulas e Sementes de Urucum Fonte: Aguiar, 2007
O urucum contém pigmento carotenóide amarelo-alaranjado obtido do
pericarpo seco (parte externa da semente) da planta Bixa orellana L.
(urucuzeiro), recebe a denominação internacional de annatto sendo largamente
utilizado em várias partes do mundo em escala industrial, por conferir coloração
atraente. (MERCADANTE et al., 1998)
Entre os corantes naturais, o urucum figura como o segundo em
importância econômica depois do caramelo. O cultivo destina-se
exclusivamente a comercialização do corante presente na semente, podendo
chegar ao máximo a 4,5% em massa, nas sementes de boa procedência. A
produção de pigmento, contudo, deixa a semente como subproduto.
(MERCADANTE et al., 1998)
O corante do urucum se torna um corante de grande potencial na
indústria alimentícia em virtude de grande faixa no seu espectro de cores,
podendo ser usado em alimentos de cores fortes e em alimentos com cores
menos intensa, outro aspecto significativo é que pode ser empregado em
produtos à base de óleo, no qual se utiliza corante lipossolúvel e os que têm,
em sua base, água; neste caso são utilizados os corantes hidrossolúveis. Este
42
universo de cores obtidos a partir dos corantes de urucum pode ser visto na
Figura 7. (MERCADANTE et al., 1998)
Figura 7 - Diferentes tonalidades de cores obtidas com corantes de urucum Fonte: Mercadante et al., 1998
O maior segmento consumidor desses corantes é a indústria de
derivados lácteos, seguido das de produtos derivados de carne, em cosmética,
na indústria têxtil. Tem sido empregado também como pigmento na indústria de
couro, bem como na fabricação de tintas e vernizes, graxas para sapatos e
ceras para pisos (SANDI et al., 2003).
A semente de urucum (Bixa orellana L.) contém inúmeros carotenóides
e, dentre todos, se destaca a bixina. Dessa semente são comercializados dois
tipos de corantes: o extrato lipossolúvel, que contém cis e trans-bixina, e o
extrato hidrossolúvel, cujo corante é a norbixina. Há, entretanto, vários outros
carotenóides identificados nessa semente. (MERCADANTE et al., 1998)
A cis-bixina é o componente principal das sementes do urucum, também
denominada alfa-bixina (éster monometílico do ácido dicarboxilílico alfa-
norbixina pouco solúvel em água). (NETTO, 2009)
A Bixina possui uma cadeia isoprênica de 24 carbonos, conforme mostra
a Figura 8 contendo um ácido carboxílico e um éster metílico nas
extremidades, perfazendo assim a fórmula molecular C25H30O4. Representa
80% dos pigmentos da Bixa orellana L., ocorrendo apenas nesta espécie.
(MERCADANTE et al., 1998)
O cromóforo da bixina é o sistema de duplas ligações conjugadas, as
quais conferem coloração particular. Infelizmente, essa série de duplas
43
ligações conjugadas é também a causa da suscetibilidade da bixina ao
oxigênio, a luz e a temperatura. (NETTO, 2009)
Figura 8 - Estrutura química dos pigmentos carotenóides do urucum Fonte: Francis, 1987
Os corantes (extratos) de urucum são divididos em três categorias:
(FRANCO et al., 2002)
Corante lipossolúvel: no qual a bixina é o maior constituinte;
Corante disperso em água: no qual a norbixina é o principal
constituinte;
Corante hidrossolúvel: no qual o norbixato de sódio ou potássio é o
principal.
44
Os pigmentos das sementes do urucum podem ser extraídos por
processos mecânicos através de atrição e raspagem das sementes e físico-
químicos através de solventes. A extração por solventes pode ser feita por dois
métodos básicos: (FRANCO et al., 2002)
Extração alcalina;
Extração através de solvente.
Em todas as técnicas deve-se levar em consideração a degradação
destes pigmentos pela luz e calor excessivos. (FRANCO et al., 2002)
A análise e extração dos pigmentos das sementes de urucum pelo uso
de solventes podem ser feitas basicamente de duas formas: pelo uso de
solventes orgânicos ou pelo uso de solução alcalina. (FRANCO et al., 2002)
É importante salientar que se utilizará, para 1 g de sementes, o volume
fixo de 20 mL de solvente, em cada extração. Esses resultados estão
parcialmente compatíveis com os obtidos por Oliveira (2005), que analisou a
solubilidade da bixina em diversos solventes, dentre os quais incluem-se o
clorofórmio, a acetona, o acetato de etila e o etanol. Seus resultados
demonstraram ser o clorofórmio o melhor solvente, seguido pela acetona, o
acetato de etila e o etanol, sendo que as solubilidades foram nitidamente
diferentes. Portanto, o fato do clorofórmio solubilizar a bixina com maior
eficiência torna esperado que ele seja um bom extrator.
Ao considerar que o clorofórmio é o único produto químico, dentre os
analisados, que apresenta nível 2 de perigo à saúde, segundo o Manual de
Produtos Químicos Perigosos da CETESB, (CETESB, 2003), a acetona é o
solvente que melhor o substitui em análises laboratoriais para obtenção da
porcentagem de pigmentos totais das sementes de urucum.
45
4. RELEVÂNCIA DO TRABALHO
Atualmente os pigmentos cromatos e molibdatos de chumbo encontram
limitações de uso principalmente pela toxicidade que apresentam. O principal
dano causado pelos compostos de chumbo provém do acúmulo de sais de
chumbo no organismo. O potencial de toxicidade dos compostos de chumbo
depende principalmente do grau que o organismo pode dissolver a substância,
tornando-a susceptível a absorção. Se o composto permanecer insolúvel, ele
será expelido pelo organismo, sem nenhuma alteração, após um curto período
de tempo. (FAZENDA, J. M. R.; 2005)
Estudos demonstraram que existe uma associação entre câncer de pele
e de pulmão em pessoas expostas a cromo hexavalente. Assim, o cromato de
chumbo foi incluído na lista de compostos de cromo potencialmente
carcinogênicos. (FAZENDA, J. M. R.; 2005)
O estudo da substituição desses pigmentos tóxicos por pigmentos
naturais, se mostraram relevantes.
46
5. HIPÓTESE
Acredita-se que os pigmentos tóxicos utilizados em tintas para
manutenção, tais como Cromato e Molibdato de Chumbo possam ser
substituídos por pigmentos naturais.
Acredita-se também que os pigmentos extraídos da semente de urucum
possam alcançar as tonalidades de amarelo e laranja. Tais hipóteses serão
avaliadas por análises laboratoriais, como pH, solvente, aquecimento.
47
6. OBJETIVO
6.1. OBJETIVO GERAL
Produzir pigmentos naturais para tintas à base de solvente que não
ofereçam danos à saúde do homem e não agridam o meio ambiente.
6.2. OBJETIVO ESPECÍFICO
Extrair os pigmentos da semente de urucum;
Testar técnicas de extração;
Avaliar condições de degradação;
Testar a compatibilidade do pigmento com a tinta base;
Comparar a tonalidade da cor obtida com as cores do padrão
Munsell.
48
7. MATERIAIS E MÉTODOS
7.1. MATERIAIS E MÉTODOS PARA EXTRAÇÃO DO CORANTE
7.1.1. Materiais
Tabela 3 – Materiais e Reagentes
Materiais Qtde
Proveta 02
Placa de Petri 01
Tripé 01
Bico de Bunsen 01
Tela de amianto 01
Béquer 400 mL 04
Balão Volumétrico 500 mL 01
Suporte Universal 01
Garra 01
Funil de Buchner 01
Kitassato 01
Papel Filtro 10
Bagueta 01
Papel Alumínio 1 rolo
Balança Analítica 01
Mangueira para Filtração 01
Almofariz 01
Pistilo 01
Sementes de Urucum 500 g
Peneira 01
Fósforo 01 cx
pH-metro 01 Reagentes Qtde
NaOH 1 L
Etanol 1 L
Acetona 2 L
HCl 1 L
H2SO4 5% 1 L
49
7.1.2. Métodos
7.1.2.1. Extração com Hidróxido de Sódio
Para a extração do pigmento, pesou-se 10 g de sementes de urucum em
balança analítica e transferiu-se para um béquer de 400 mL. Em seguida,
adicionou-se 200 mL de solução de NaOH 5% sob constante agitação.
Separou-se as sementes de urucum da solução com o uso de uma
peneira. Em seguida, realizou-se a filtração a vácuo para retirada de possíveis
impurezas.
Após esse processo, realizou-se a precipitação do pigmento em meio
ácido, com a utilização de solução ácida de H2SO4 5%.
Filtrou-se a solução a vácuo e o material retido no papel filtro foi
armazenado para posterior realização de testes com a tinta base.
7.1.2.2. Extração com Etanol
Para a extração do pigmento, pesou-se 10 g de sementes de urucum em
balança analítica e transferiu-se para um béquer de 400 mL. Em seguida,
adicionou-se 200 mL de álcool etílico sob constante agitação.
Deixou-se a solução em repouso por dois dias, depois separou-se as
sementes de urucum da solução com o uso de uma peneira.
Em seguida, colocou-se a solução em uma placa de Petri até total
evaporação do solvente.
Armazenou-se o material obtido para posterior realização de testes com
a tinta base.
50
7.1.2.3. Extração com Água
Para a extração do pigmento, pesou-se 2,5 g de sementes de urucum
em balança analítica e transferiu-se para um béquer de 100 mL, com a adição
de 50 mL de água.
Submeteu-se a solução ao aquecimento até total evaporação da água.
Armazenou-se o material obtido para posterior realização de testes com
a tinta base.
7.1.2.4. Extração com Acetona
Para a extração do pigmento, pesou-se 10 g de sementes de urucum em
balança analítica e transferiu-se para um béquer de 400 mL. Em seguida,
adicionou-se 200 mL de acetona sob constante agitação.
Separou-se as sementes de urucum da solução com o uso de uma
peneira. Em seguida, realizou-se a filtração a vácuo para retirada de possíveis
impurezas.
Após esse processo, realizou-se o ajuste de pH (2 a 4) e a precipitação
do pigmento em meio ácido, com a utilização de solução ácida de H2SO4 5%.
Filtrou-se a solução a vácuo e o material retido no papel filtro, foi
armazenado para posterior realização de testes com a tinta base.
51
7.2. MATERIAIS E MÉTODOS PARA AVALIAÇÃO DA COR
7.2.1. Materiais
Tabela 4 – Materiais e Reagentes para a Avaliação da Cor
7.2.2. Método
Após incorporar o pigmento extraído do urucum à tinta base, aplicou-se
uma quantidade significativa na cartela tipo leneta com o auxílio de um pincel.
As cartelas foram submetidas à secagem ao ar e comparadas com as
cores do padrão Munsell.
Posteriormente, realizou-se a leitura comparativa das mesmas no
espectrofotômetro, modelo Color I7, fabricante X-Rite, o qual utiliza um
comprimento de onda de 400 a 700 nm (faixa do visível).
Materiais Qtde
Tinta base 0,900 mL
Cartela tipo leneta 01
Pincel 01
Book Munsell 01
Espectrofotômetro 01
52
8. CUSTOS
Tabela 5 – Custos Material Quantidade Valor Unitário Valor Total
Proveta 50 mL 2 unid. ETECAP R$ 39,80
Béquer 400 mL 4 unid. ETECAP R$ 200,00
Balão Volumétrico 500 mL 1 unid. ETECAP R$ 37,00
Suporte Universal 1 unid. ETECAP R$ 67,00
Argola 1 unid. ETECAP R$ 21,07
Garra 1 unid. ETECAP R$ 28,98
Funil de Buchner 1 unid. ETECAP R$ 181,17 (560 mL)
Kitassato 1 unid. ETECAP R$ 28,00
Papel Filtro 1 cx ETECAP R$ 44,71
Placa de Petri 1 unid. ETECAP R$ 43,20
Bico de Bunsen 1 unid. ETECAP R$ 53,00
Tripé 1 unid. ETECAP R$ 45,80
Tela de amianto 1 unid. ETECAP R$ 13,00
Bagueta 1 unid. ETECAP R$ 15,00
Papel Alumínio 1 unid. R$ 3,25 R$ 3,25*
Fósforo 1 cx R$ 1,00 R$ 1,00*
Balança Analítica 1 unid. ETECAP R$ 3.410,50
Mangueira para Filtração 1 unid. ETECAP R$ 5,31
Almofariz 1 unid. ETECAP R$ 20,00
Pistilo 1 unid. ETECAP R$ 10,00
Sementes de Urucum 500 g R$ 1,00 R$ 5,00*
Peneira 1 unid. ETECAP R$ 1,00
pH-metro 1 unid. ETECAP R$ 1.100,00
Acetona P.A. 2 L ETECAP R$ 139,20
HCl P.A. 1 L ETECAP R$ 60,00
NaOH 1 Kg ETECAP R$ 35,00
Etanol 1 L ETECAP R$ 60,00
H2SO4 5% 1 L ETECAP R$ 30,00
Tinta Base 0,900 mL R$ 15,00 R$ 15,00*
Cartela tipo leneta 1 unid. R$ 2,00 R$ 2,00*
Pincel 1 unid. R$ 1,50 R$ 1,50*
Book Munsell 1 unid. R$ 6.379,00 R$ 6.379,00
Espectrofotômetro 1 unid. R$ 105.000,00 R$ 105.000,00
Custo Total: R$ 117.095,49
Custo Real*: R$ 27,75*
53
9. MEIO AMBIENTE E SEGURANÇA
9.1. MEIO AMBIENTE
Embora o uso de pigmentos à base de metais pesados esteja cada vez
mais em desuso, com tendência a diminuir ainda mais com o passar do tempo,
é sabido que diversos pigmentos favorecem propriedades mecânicas
justamente por serem à base de metais pesados, como os pigmentos
anticorrosivos. (FAZENDA, J. M. R.; 2005)
Estes metais estão associados a impactos ambientais desde a etapa de
fabricação de pigmentos, passando pela fabricação de tintas e chegando ao
consumidor final. (FAZENDA, J. M. R.; 2005)
Um caso a ser observado é o pigmento á base de cromato de chumbo.
Desconsiderando-se a sua fabricação e tomando-se como fronteira inicial a
fábrica de tintas. Este pigmento é recebido em embalagem que, após utilizado
seu conteúdo, é um resíduo perigoso. As pessoas que tiverem contato com
este material deverão fazer o uso de equipamentos de proteção, que serão
considerados potencialmente contaminados. Sistemas de exaustão utilizados
também poderão captar esse material, que também será considerado um
resíduo perigoso. (FAZENDA, J. M. R.; 2005)
Disperso o pigmento, este material estará presente nos equipamentos
de processo e, por consequência do solvente a ser utilizado na limpeza. Além
disso a borra gerada no usuário também poderá conter este metal. (FAZENDA,
J. M. R.; 2005)
É óbvio que se está analisando a questão de maneira simplista, sem
considerar concentrações e dados reais, mas todos esses impactos podem
estar associados ao uso deste material. (FAZENDA, J. M. R.; 2005)
54
9.2. NBR 10004:2004
De acordo com a norma ABNT NBR 10004:2004, que classifica os
resíduos sólidos quantos aos seus riscos potenciais ao meio ambiente e à
saúde pública e para que possam ser gerenciados adequadamente, os
pigmentos contendo chumbo são classificados como:
• CLASSE 1 – RESÍDUOS PERIGOSOS: são os que apresentam
periculosidade ou uma das seguintes características: inflamabilidade,
corrosividade, reatividade, toxidade ou patogenicidade.
• CLASSE 2 – RESÍDUOS NÃO PERIGOSOS: são classificados da seguinte
forma:
• CLASSE 2 A – RESÍDUOS NÃO INERTES: aqueles que não se
enquadram nas classificações de resíduos classe 1 – Perigosos ou de
resíduos classe 2 B – Inertes, nos termos desta Norma. Os resíduos
classe 2 A – Não inertes podem ter propriedades, tais como:
biodegrabilidade, combustibilidade ou solubilidade em água.
• CLASSE 2 B – RESÍDUOS INERTES: quaisquer resíduos que, quando
amostrados de uma forma representativa, segundo a ABNT NBR
10007:2004, e submetidos a um contato dinâmico e estático com água
destilada ou deionizada, à temperatura ambiente, conforme ABNT NBR
10006:2004, não tiveram nenhum de seus componentes solubilizados
em concentrações superiores aos padrões de potabilidade da água,
excetuando-se aspecto, cor, turbidez, dureza e sabor.
No anexo A da norma NBR 10004:2004, a Tabela 6 apresenta os
Resíduos Perigosos de fontes não específicas.
Tabela 6 – Resíduos Perigosos de fontes não específicas
Código de Identificação
Resíduo Perigoso Constituinte Perigoso
Característica de periculosidade
F017
Resíduos e lodos de tinta provenientes da pintura industrial
Cádmio, cromo, chumbo, cianeto, tolueno, tetracloroetileno
Tóxico
Fonte: NBR 10004:2004
55
No anexo B da norma NBR 10004:2004, a Tabela 7 apresenta os
Resíduos Perigosos de fontes específicas.
Tabela 7 – Resíduos Perigosos de fontes específicas
Fonte Geradora
Código de Identificação
Resíduo Perigoso
Constituintes perigosos
Características de
periculosidade
Pigmentos Inorgânicos
K002
Lodo de tratamento de efluentes líquidos originados na produção de pigmentos laranja e amarelo de cromo
Cromo hexavalente, chumbo
Tóxico
K003
Lodo de tratamento de efluentes líquidos originados na produção de pigmento laranja de molibdato
Cromo hexavalente, chumbo
Tóxico
Fabricação de Tintas
K078
Resíduos provenientes de etapas de limpeza com solventes empregadas em processos de produção de tintas
Cromo, chumbo, solventes
Inflamável, tóxico
K081
Lodos provenientes do tratamento de efluentes líquidos originados no processo de produção de tintas
Cromo, chumbo, mercúrio, níquel, cloreto de metileno, tolueno
Tóxico
Fonte: NBR 10004:2004
No anexo F da norma NBR 10004:2004, a Tabela 8 apresenta a
Concentração – Limite máximo no extrato obtido no ensaio de lixiviação.
56
Tabela 8 – Concentração – Limite máximo no extrato obtido no ensaio de lixiviação
Parâmetro Código de Identificação
Limite máximo no lixiviado
(mg/L)
CAS – Chemical Abstrat
Substance
Chumbo D008 1,0 7439-92-1 Fonte: NBR 10004:2004
No anexo G da norma NBR 10004:2004 a Tabela 9 apresenta os
Padrões para o ensaio de solubilização.
Tabela 9 – Padrões para o ensaio de solubilização
Parâmetro Limite máximo no extrato (mg/L)
Chumbo 0,01
Fonte: NBR 10004:2004
9.3. SAÚDE E SEGURANÇA
A absorção do chumbo pelo corpo humano é lenta e depende não só da
dose como também de fatores tais como a idade do indivíduo, condições
fisiológicas e nutricionais e possivelmente fatores genéticos.
(MAVROPOULOS, 1999)
Este metal pode ser introduzido no organismo através da inalação (ar
atmosférico), ingestão (água, alimentos e solo contaminados) e por via
dérmica. Os compostos de chumbo lipossolúveis e projéteis de chumbo quando
alojados na pele e nos músculos permitem a absorção do metal.
(MAVROPOULOS, 1999)
A deposição, retenção e absorção de partículas de chumbo no trato
respiratório depende de fatores tais como: tamanho da partícula inalada,
densidade, forma química, solubilidade, ritmo respiratório e duração da
exposição. (MAVROPOULOS, 1999)
Cerca de 90% do chumbo que foi ingerido, e que não se absorve, é
excretado pelas fezes, em função de seu trânsito no trato gastrintestinal sob a
forma de sulfetos insolúveis. Aproximadamente 75% é eliminado através da
57
urina. Apesar do nível de chumbo na urina ter sido um indicador de exposição
ao metal, é importante ressaltar que esta concentração não representa com
fidelidade o grau de absorção, já que os rins excretam quantidades elevadas
de chumbo somente quando a concentração do metal no sangue for alta. Para
pequenas concentrações do metal, a determinação da concentração de
chumbo na urina será útil quando acompanhada de outros parâmetros.
(MAVROPOULOS, 1999)
Em pequenas quantidades o chumbo pode ser também eliminado pelo
suor, saliva, unhas e cabelo. O chumbo pode ser encontrado no leite materno
em pequenas quantidades. (MAVROPOULOS, 1999)
Efeitos no Sistema Nervoso Central - Os principais efeitos dos compostos de
chumbo no sistema nervoso por exposição crônica são as encefalopatias com
irritabilidade, cefaleia, tremor muscular, alucinações, perda da memória e da
capacidade de concentração. Esse sintomas podem progredir até o delírio,
convulsões, paralisias e coma. Dados experimentais revelam que danos
causados pelo chumbo podem afetar funções da memória e do aprendizado
em todos os ciclos da vida. As principais manifestações ocorridas no sistema
nervoso periférico é a debilidade nos músculos extensores. Também podem
ocorrer hiperestesia, analgesia e anestesia da área afetada. (MAVROPOULOS,
1999)
Efeitos no Sistema Renal - Os efeitos renais do chumbo ocorrem como
resultado tanto da exposição crônica como da aguda. Em adultos e crianças o
chumbo provoca um dano reversível no túbulo proximal e uma lenta e
progressiva deficiência renal. Com contínua exposição ao chumbo ou quando
trabalhadores são expostos a níveis de Pb-H superiores a 3,0 moles/litro
(aproximadamente 60 g/dl) a nefropatia aguda pode evoluir para uma nefrite
crônica. (MAVROPOULOS, 1999)
Efeitos no Sistema Gastrointestinal - Os efeitos tóxicos do chumbo a nível
hepático são mais evidentes nas intoxicações severas podendo ocasionar
constipação, diarreia e gastrite. Em estudos feitos com animais de laboratório,
58
a ingestão do chumbo tetraetila provocou alterações nos sistemas enzimáticos
responsáveis pelos processos de biotransformação. (MAVROPOULOS, 1999)
Efeitos nos Ossos - Existe um interesse especial no estudo da absorção do
chumbo pelo osso, sendo os tecidos calcificados aqueles que apresentam
maior acúmulo do metal. O osso pode servir como biomarcador de exposições
passadas, pois a meia-vida neste compartimento é longa. O chumbo pode
afetar o metabolismo do osso no período da menopausa na mulher,
contribuindo para o desenvolvimento da osteoporose. (MAVROPOULOS, 1999)
9.3.1. Carcinogenicidade e Teratogenicidade
Em animais, estudos demonstram que o chumbo produz tumores
malignos e benignos. Em seres humanos, o chumbo pode causar aberrações
cromossômicas e uma morfologia anormal no espermatozóide. Porém, não
existem evidências da ação cancerígena do chumbo no homem. Existem
informações sobre um aumento na taxa de aborto espontâneos como resultado
da exposição ao chumbo, mas não existem dados epidemiológicos suficientes
que comprovem este fato. Também não existe nenhuma evidência de que o
chumbo apresente teratogenicidade para o homem. (MAVROPOULOS, 1999)
9.3.2. Controle da Exposição Ocupacional
Os efeitos tóxicos que o chumbo acarreta à saúde humana estão em
grande parte associados aos trabalhadores expostos ao metal. A intoxicação
profissional pelo chumbo (IPCh) tem diminuído em países desenvolvidos, mas
em países não desenvolvidos continua a incidência de várias doenças
associadas ao chumbo. (MAVROPOULOS, 1999)
59
No ambiente ocupacional o controle de chumbo é realizado a partir do
controle biológico. Para isto, utilizam-se índices de exposição que fornecem
informações quanto aos níveis de absorção (chumbo no sangue e na urina) e
as alterações bioquímicas provocadas pelo chumbo na biossíntese do heme.
(MAVROPOULOS, 1999)
Os limites de tolerância biológicos (LTB) propostos para a intoxicação
profissional pelo metal (IPCh) variam historicamente de país a país. Os LTB
são fixados de acordo com informações provenientes das indústrias e de
investigações científicas e devem estar relacionadas com a política de saúde
ocupacional do país. (MAVROPOULOS, 1999)
Países que não desenvolveram seus próprios LTB costumam adotar
critérios definidos por outras nações. Este é o caso do Brasil. Na Tabela 10
estão relacionados os valores considerados normais e os limites de tolerância
biológicos, regulamentados pela Portaria n 12, de 06/06/83, apresentada pela
Secretaria de Segurança e Medicina do Trabalho: (MAVROPOULOS, 1999)
Tabela 10 – Índices Biológicos de Exposição ao Chumbo U/L = micromoles de ALA utilizado/minuto/L de eritrócitos
IBE Valor Normal LTB
Chumbo no sangue Até 40 g/dL 60 g/Dl
Chumbo na urina Até 65 g/L 150 g/L
Ácido delta amino-levulínico desidratase
30-60 U/L 10 U/L
Protoporfirina zinco Até 75 g/dL 200 g/dL
Protoporfirina livres Até 60 g/dL 300 g/dL
Ácido delta amino-levulínico na urina
Até 4,5 mg/L 15 mg/L
Coproporfirina urinária Até 150 g/L 200 g/L
Fonte: Mavropoulos, 1999
60
10. RESULTADOS E DISCUSSÃO
10.1. EXTRAÇÃO DO PIGMENTO
10.1.1. Extração com Hidróxido de Sódio
Após a adição das sementes de urucum na solução de NaOH 5%,
obteve-se uma coloração bordô.
Nessa extração o resíduo retido no papel filtro, apresentou a proliferação
de fungos, após uma semana de armazenamento, conforme pode-se observar
na Figura 9.
Figura 9. Proliferação de Fungos Fonte: Autoria do grupo
Após submeter o filtrado a aquecimento, não houve alteração da cor do
mesmo.
Também não foi possível a alteração do pH da solução, mesmo com a
utilização de ácidos concentrados.
61
Já na precipitação ácida com H2SO4 5% não houve a formação de
pigmento.
10.1.2. Extração com Etanol
Após a evaporação do solvente, obteve-se um material pastoso, que
quando incorporado à tinta base foi incompatível com a mesma, pois houve
quebra da emulsão.
10.1.3. Extração com Água
Ao adicionar as sementes de urucum na água, obteve-se uma coloração
laranja.
Após total evaporação da água obteve-se um material pastoso, que
quando incorporado á tinta base foi incompatível com a mesma, pois não
solubilizou, havendo formação de grumos.
10.1.4. Extração com Acetona
O resíduo obtido na primeira filtragem apresentou coloração laranja e foi
armazenado para posteriores testes na tinta base.
Após a precipitação ácida, os papéis filtro que ficaram armazenados por
uma semana estavam com aspecto úmido, não sendo possível a retirada do
pigmento que apresentou coloração vermelha, sendo necessário colocar os
papéis filtro na estufa à 60ºC. Após a secagem o pigmento foi retirado dos
papéis filtro e incorporado á tinta base.
62
Observou-se que o filtrado apresentou degradação da cor com o passar
do tempo, indo de laranja para amarelo claro.
Como o filtrado apresentou alteração de cor, foram realizados testes de
centrifugação e aquecimento, mas não obteve-se resultados satisfatórios.
10.2. APLICAÇÃO DO PIGMENTO À TINTA BASE
Foram realizados testes de compatibilidade com quatro amostras de
tintas:
Base incolor de tinta epóxi;
Base branca de tinta epóxi;
Base incolor de tinta poliuretânica;
Base branca de tinta poliuretânica.
Ao entrar em contato com as bases da tinta epóxi, o pigmento não se
mostrou compatível. Ficaram visíveis sobre a superfície grumos, confirmando a
insolubilidade do pigmento neste tipo de tinta.
Já em contato com a tinta poliuretânica, tanto na base branca quanto na
incolor, o pigmento solubilizou, sem que ficasse nenhuma parte sólida visível.
Conforme informações do fabricante, a tinta utilizada é um acabamento
poliuretano alifático de dois componentes à base de resina poliéster
modificado, e apresenta alto brilho, rápida secagem e boa resistência a
intempéries.
O resíduo foi aplicado à tinta base incolor apresentando boa dissolução
e coloração laranja, porém por se tratar de uma base incolor não apresentou
cobertura uniforme da superfície, ficando com aspecto de verniz, conforme
mostra a Figura 10.
63
Figura 10. Aplicação do Pigmento à tinta base Incolor Fonte: Autoria do grupo
Já na tinta base branca, o resíduo apresentou boa dissolução e
coloração creme, conforme mostra a Figura 11.
Figura 11. Aplicação do Pigmento à tinta base Branca Fonte: Autoria do Grupo
64
O pigmento obtido foi aplicado à tinta base incolor, mas não apresentou
boa solubilidade, havendo formação de grumos. Já na tinta base branca
solubilizou, mas a coloração ficou em tons pastéis, sendo necessário adicionar
a base incolor para aumentar a intensidade da cor, conforme pode-se observar
na Figura 12.
Figura 12. Aplicação do Pigmento à tinta base Incolor + Branca Fonte: Autoria do Grupo
10.2.1. Quantificação do pigmento junto à tinta base
Para atingir diversas tonalidades, foram feitos testes quantitativos
adicionando-se pequenas amostras de pigmento às tintas-base branca e
incolor. À medida que as amostras tiveram suas cores alteradas (Figura 13), as
fórmulas foram definidas, conforme as Tabelas 11 e 12 e Gráfico 1.
65
Tabela 11 – Quantificação de Pigmento e Tinta base (g)
Base Branca (g) Base Incolor (g) Pigmento (g) Total (g)
Teste 1 9,6212 0 0,05 9,6712
Teste 2 9,6212 5,252 0,05 14,9232
Teste 3 9,6212 5,252 0,1 14,9732
Teste 4 9,6212 5,252 0,15 15,0232
Teste 5 9,6212 7,0995 0,15 16,8707
Teste 6 9,6212 7,0995 0,2 16,9207
Teste 7 9,6212 7,0995 0,25 16,9707
Teste 8 9,6212 8,5015 0,25 18,3727
Teste 9 11,2168 8,5015 0,25 19,9683
Teste 10 11,2168 8,5015 0,32 20,0383
Teste 11 11,2168 9,1665 0,47 20,8533
Teste 12 11,2168 9,9315 0,52 21,6683
Teste 13 11,2168 10,8537 0,57 22,6405
Teste 14 11,2168 11,1117 0,62 22,9485 Fonte: Autoria do grupo
Tabela 12 – Quantificação de Pigmento e Tinta base (%)
Base Branca (%) Base Incolor (%) Pigmento (%)
Teste 1 99,48 0 0,52
Teste 2 64,5 35,2 0,3
Teste 3 64,25 35,1 0,65
Teste 4 64,04 34,96 1
Teste 5 57,03 42,08 0,89
Teste 6 56,86 41,96 1,18
Teste 7 56,7 41,83 1,47
Teste 8 52,37 46,27 1,36
Teste 9 56,17 42,57 1,26
Teste 10 55,97 42,43 1,6
Teste 11 53,79 43,95 2,26
Teste 12 51,77 45,83 2,4
Teste 13 49,54 47,94 2,52
Teste 14 48,88 48,42 2,7 Fonte: Autoria do grupo
66
Teste 1 Teste 2 Teste 3 Teste 4 Teste 5 Teste 6 Teste 7
Teste 8 Teste 9 Teste 10 Teste 11 Teste 12 Teste 13 Teste 14
Figura 13. Cores obtidas nos testes Fonte: Autoria do Grupo
Gráfíco 1. Quantificação de Pigmento e Tinta (%) Fonte: Autoria do grupo
10.3. COMPARAÇÃO COM O PADRÃO MUNSELL
De acordo com a leitura realizada no espectrofotômetro a cor obtida no
Teste 4 ficou um pouco mais clara, esverdeada e azulada em relação à cor
padrão M. 2,5 YR 8/6, conforme descrito na Tabela 13 juntamente com o
Gráfico 2, porém essa diferença não é visualmente perceptível. (Figura 14)
67
Tabela 13 – Leitura no Espectrofotômetro – Teste 4 X M. 2,5YR 8/6
L* a* b*
M. 2,5 YR 8/6 81,26 21,64 24,55
Teste 4 82,75 20,87 22,86 Fonte: Autoria do grupo
Gráfico 2. Leitura do Teste 4 X M. 2,5YR 8/6
Fonte: Autoria do grupo
Figura 14. Teste 4 e M. 2,5YR 8/6 Fonte: Autoria do Grupo
De acordo com a leitura realizada no espectrofotômetro a cor obtida no
Teste 9 ficou um pouco mais escura, esverdeada e azulada em relação à cor
padrão M. 5 YR 7/12, conforme descrito na Tabela 14 juntamente com o
Gráfico 3, porém essa diferença não é visualmente perceptível. (Figura 15)
68
Tabela 14 – Leitura no Espectrofotômetro – Teste 9 X M. 5YR 7/12
L* a* b*
M. 5YR 7/12 71,91 28,39 44,3
Teste 9 70,87 25,7 43,8 Fonte: Autoria do grupo
Gráfico 3. Leitura do Teste 9 X M. 5YR 7/12 Fonte: Autoria do grupo
Figura 15. Teste 9 e M. 5YR 7/12 Fonte: Autoria do Grupo
De acordo com a leitura realizada no espectrofotômetro a cor obtida no
Teste 11 ficou um pouco mais clara, esverdeada e amarelada em relação à cor
69
padrão M. 5 YR 7/10, conforme descrito na Tabela 15 juntamente com o
Gráfico 4, porém essa diferença não é visualmente perceptível. (Figura 16)
Tabela 15 – Leitura no Espectrofotômetro – Teste 11 X M. 5YR 7/10
L* a* b*
M. 5YR 7/10 71,98 33,11 52,75
Teste 11 72,38 32,00 53,90 Fonte: Autoria do grupo
Gráfico 4. Leitura do Teste 11 X M. 5YR 7/10 Fonte: Autoria do grupo
Figura 16. Teste 11 e M. 5YR 7/10 Fonte: Autoria do Grupo
70
10.4. COMPARAÇÃO ENTRE OS EXTRATORES UTILIZADOS
Na Tabela 16, é possível analisar o comportamento de cada extrator
utilizado na extração do pigmento.
Tabela 16 – Comparação entre extratores
Extrator Coloração da Solução
Formação de Pigmento?
Compatibilidade com a Tinta Base
Branca Incolor
Acetona Laranja Sim Sim Não
Etanol Vermelho Não Não Não
Hidróxido de Sódio Vermelho Não Não Não
Água Laranja Sim Não Não Fonte: Autoria do grupo
71
11. CONCLUSÃO
Conclui-se que foi possível extrair o pigmento das sementes de urucum,
pois o pigmento obtido apresentou insolubilidade em água, o que de acordo
com material bibliográfico indica a presença de bixina.
A partir das extrações realizadas foi possível observar condições de
degradação dos extratos obtidos, tais como: proliferação de fungos na extração
alcalina, mudança na coloração do filtrado após precipitação ácida, porém não
interferiram na obtenção do pigmento final.
Esse projeto teve como vantagem o uso do resíduo para obtenção de
uma coloração bege e por meio da quantificação de pigmento, obteve-se várias
tonalidades de laranja, as quais foram comparadas com o padrão Munsell,
sendo que três das colorações obtidas foram aprovadas através da leitura no
espectrofotômetro.
Concluindo, apesar de não obter o pigmento amarelo, conseguiu-se
várias tonalidades da cor laranja, porém observou-se que tais tonalidades não
são tão intensas quando comparadas com as industriais que contém metais
pesados em sua formulação.
72
12. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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