Manufatura e avaliação de performance de látex vinil ... · Acrílico Glacial (GAA) e Metacrilato de Metila (MMA), foi avaliada com o intuito de obter desempenho similar e custos

TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO II

Manufatura e avaliação de performance de látex vinil-acrílico

contendo monômero VeoVa10 em tintas imobiliárias

Vinícius Faria Marranghello

Lorena/2014

Vinícius Faria Marranghello

Manufatura e avaliação de performance de látex vinil-acrílico

contendo monômero VeoVa10 em tintas imobiliárias

Monografia apresentada à Escola de

Engenharia de Lorena da Universidade de

São Paulo para obtenção da Graduação em

Engenharia Industrial Química.

Área de concentração: Engenharia Química

Orientadora: Profa. Dra. Jayne Carlos de

Souza Barboza

Lorena/2014

AUTORIZO A REPRODUÇÃO E DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE TRABALHO, POR QUALQUER MEIOCONVENCIONAL OU ELETRÔNICO, PARA FINS DE ESTUDO DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA AFONTE

Ficha catalográfica elaborada pelo Sistema Automatizadoda Escola de Engenharia de Lorena,

com os dados fornecidos pelo(a) autor(a)

Marranghello, Vinícius Faria Manufatura e avaliação de performance de látexvinilacrílico contendo monômero VeoVa10 em tintasimobiliárias / Vinícius Faria Marranghello;orientadora Profa. Dra. Jayne Carlos de SouzaBarbosa. - Lorena, 2014. 66 p.

Monografia apresentada como requisito parcialpara a conclusão de Graduação do Curso de EngenhariaIndustrial Química - Escola de Engenharia de Lorenada Universidade de São Paulo. 2014Orientadora: Profa. Dra. Jayne Carlos de SouzaBarbosa

1. Tintas imobiliárias. 2. Veova10. 3. Vinillátex. 4. Tintas imobiliárias. I. Título. II.Barbosa, Profa. Dra. Jayne Carlos de Souza, orient.

Resumo

MARRANGHELLO, V. F. Manufatura e avaliação de performance de látex vinil-

acrílico contendo monômero VeoVa10 em tintas imobiliárias. 2014. 66p.

Monografia – Escola de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo, Lorena,

2014.

O desempenho de tintas com resinas contendo monômeros Acetato de vinila (VAM),

Acrilato de 2-Etil Hexila (2-EHA), Éster vinílico do ácido neodecanóico (VeoVa10), Ácido

Acrílico Glacial (GAA) e Metacrilato de Metila (MMA), foi avaliada com o intuito de obter

desempenho similar e custos inferiores às resinas estireno-acrílicas, que dominam grande parte

do mercado atual devido ao equilíbrio entre custo e desempenho. O trabalho foi divido em

duas etapas: A polimerização em emulsão contendo os diversos monômeros descritos e

formulação de tintas contendo este látex. As principais propriedades desejadas em tintas

imobiliárias, que são: estabilidade do látex com o tempo em temperatura ambiente e

envelhecimento acelerado (garantia do shelf-life), lavabilidade, brilho, ausência de

craqueamento, bom nivelamento, poder de cobertura e resistência à água foram avaliadas, bem

como as propriedades físico-químicas do látex (pH, viscosidade, gel, tamanho de partícula,

monômero residual e teor de sólidos). O aspecto operacional da polimerização também foi

comparado à resina estireno-acrílica: baixos teores de formação de resíduos no termômetro e

hélice do reator, baixa formação de gel no filtro e de insolúveis (limpeza fácil e rápida do

reator) e estabilidade da reação durante o processo de manufatura do látex.

A formulação da nova resina apresentou um processo robusto durante a polimerização,

com adequada taxa de reatividade, resultando em um alto teor de sólidos, baixa formação de

gel (parâmetro crítico de aplicação) e estabilidade da viscosidade inicial com o tempo. Já a

tinta apresentou resultados superiores em parâmetros-chave para a aplicação: Brilho,

resistência à água e poder de cobertura.

Palavras chave: Polimerização em emulsão, VeoVa10, vinil látex, tintas imobiliárias.

Abstract

MARRANGHELLO, V. F. Manufacture and performance avaliation of vinyl-

acrylic latex containing VeoVa10 monomer in real estate paints. 2014. 66p.

Monograph – Lorena Engineering School, São Paulo University, Lorena, 2014.

The paints performance with resins containing monomers Vinyl Acetate (VAM), 2-

Ethylhexyl Acrylate (2-EHA), Vinyl-Ester of versatic acid 10 (VeoVa10), Glacial Acrylic

Acid (GAA) and Methyl Methacrylate (MMA), was evaluated with the intention of obtaining

similar performance and lower costs when compaired to styrene-acrylic resins, that dominate

the major part of today's market due to its balance between cost and performance. This work

was divided in two parts: The emulsion polymerization containing the monomers already

described here and the paints formulation containing the latex. The main wished properties on

real estate paints, which are: latex stability within time at room temperature and accelerated

aging (shelf-life guarantee), lavability, brightness, cracking absence, good leveling, hiding

power and water resistance were evaluated, as well as the physical-chemical latex properties

(pH, viscosity, gel, particle size, residual monomer and solids content). The operational aspect

of the polymerization process was also compaired to the styrene-acrylic resin: low residual grit

formation on the propeller and thermometer, low gel formation on the filter and insolubles (fast

and easy reactor cleaning) and reaction stability during the latex manufacturing.

The new resin formulation showed a robust process during polymerization, with an

adequate reactivity rate, resulting on high solids formation, low gel formation (critical

parameter to the application) and viscosity stability within time. The paint formulation

presented superior results on key-parameters for application: Brightness, water resistance and

hiding power.

Keywords: Emulsion polymerization, VeoVa10, vinyl latex, real estate paints.

Lista de Figuras

Figura 1 – Representação da molécula de VeoVa10 ........................................... 15

Figura 2 – Representação da molécula de polímero em forma de anel ............... 16

Figura 3 – Tipos de copolímero ........................................................................... 17

Figura 4 – Fios de polímeros lineares isolados .................................................... 18

Figura 5 – Ligações cruzadas, polímero reticulado ............................................. 18

Figura 6 – Exemplo de polimerização em cadeia ................................................ 19

Figura 7 – Iniciação da polimerização em cadeia via radicais livres ................... 19

Figura 8 – Propagação da polimerização em cadeia ............................................ 20

Figura 9 – Término de uma polimerização em cadeia via radicais livres ........... 20

Figura 10 – Representação esquemática de uma polimerização em emulsão O/A...... ................................................................................................................. 21

Figura 11 – Monômeros, respectivos radicais e suas constantes de propagação. 22

Figura 12 – Razões de reatividade ....................................................................... 22

Figura 13 – Montagem laboratorial de polimerização em emulsão, semelhante a usada neste trabalho ............................................................................................. 25

Figura 14 - Peneiras para análise de gel.............................................................. 28

Figura 15 – Exemplo de teste de imersão ............................................................ 30

Figura 16 - Aparelho Micro-TRI-Gloss, da Byk-Gardner.. ................................. 31

Figura 17 – Aparelho de resistência à abrasão usado em teste de lavabilidade.. 31

Figura 18 – Aparelho usado para medição do poder de cobertura da Byk-Gardner. ................................................................................................................ 32

Figura 19 - Resultado de formação de insolúveis............................................... 34

Figura 20- Teor de sólidos comparativo............................................................. 35

Figura 21 - Acompanhamento da viscosidade com o tempo.............................. 37

Figura 22 - Tamanhos de partícula obtidos........................................................ 38

Figura 23 - Distribuição de tamanho de partícula para o lote usado na manufatura da tinta................................................................................................................. 39

Figura 24 - Distribuição do tamanho de partícula para a emulsão estireno-acrílica.................................................................................................................40

Figura 25 - Medida de monômero residual para a resina BA/EST..................... 41

Figura 26 - Medida de monômero residual para a resina VAM/VEOVA.......... 41

Figura 27 - Resultado de pH para as emulsões................................................... 42

Figura 28 - Resultados de análise de gel............................................................. 43

Figura 29 - Aplicação do filme molhado. A resina da direita é VAM/VEOVA, e a da esqueda BA/EST.......................................................................................... 46

Figura 30 - Aparência do filme imerso em água após 40 minutos .................... 47

Figura 31 - Aparência do filme após 5 horas de imersão em água ................... 47

Figura 32 - Aparência após 8 horas de imersão.................................................. 47

Figura 33 - Aparência após 1 semana de imersão............................................... 47

Figura 34 - Medidas de pH iniciais e equilibradas.............................................. 49

Figura 35 - Valores de viscosidade KU obtidos.................................................. 51

Figura 36 - Valores de viscosidade ICI obtidos.................................................. 52

Figura 37 - Resultados de brilho em três ângulos para os dois sistemas em estudo.................................................................................................................. 53

Figura 38 - Valores de poder de cobertura úmida e seca.................................... 54

Figura 39 - Ciclos de lavabilidade para as duas resinas...................................... 55

Figura 40 - Ângulo de contato da gota, como indicativo de repelência à água. Sistemas comparados: contendo 30% VeoVa; 30% 2-EHA; Marca acrílica 1 (BM1); Marca Acrílica 2 (BM2)......................................................................... 62

Figura 41 - Aparência do filme após teste de imersão em água por 1 hora (10=filme inafetado, 0=filme completamente branco). Comparação dos mesmos sistemas anteriores.............................................................................................. 62

Figura 42 - Desempenho comparativo dos sistemas com relação a resistência à água, aparência do filme, cobertura, retenção de brilho, variação de cor e adesão.................................................................................................................. 63

Figura 43 - – Perfil de temperatura para os lotes polimerizados de VAM/VEOVA.................................................................................................... 64

Figura 44 - Distribuição de partícula dos lotes polimerizados ............................ 65

Figura 45 – Comparação de caracterização dos látices....................................... 65

Figura 46 – Comparação de caracterização das tintas manufaturadas................ 66

Lista de Tabelas

Tabela 1 – Formulação da tinta ............................................................................ 26

Tabela 2 - Caracterização inicial e final (após teste de estabilidade) da emulsão VAM/VEOVA.....................................................................................................44

Tabela 3 - Caracterização inicial e final (após teste de estabilidade) da emulsão BA/EST................................................................................................................45

Tabela A.1 - Solubilidade em água como indicador de hidrofobicidade. ........... 61

Tabela B.1 - Caracterização analítica inicial dos lotes VAM/VEOVA...............63

Tabela B.2 - Caracterização analítica após teste de estabilidade dos lotes VAM/VEOVA.....................................................................................................64

Abreviaturas

VAM ...... Vinyl-acetate monomer (acetato de vinila)

2-EHA ...... Acrilato de 2-etil-hexila

GAA ...... Glacial acrylic acid (ácido acrílico glacial)

MMA ...... Metil metacrilato (metacrilato de metila)

VeoVa10 ...... Éster vinílico do ácido neodecanóico (neodecanoato de vinila)

BA ...... Butil-acrilato (acrilato de butila)

EST ...... Estireno

Sumário

1. Introdução............................................................................................... 14

2. Revisão Bibliográfica ............................................................................. 16

2.1 Polímeros ................................................................................................ 16

2.1.1 Conceito de Polímeros ............................................................................. 16

2.1.2 Terminologia .......................................................................................... 16

2.1.2.1 Copolímero ............................................................................................. 16

2.1.2.2 Polímeros Termoplásticos ...................................................................... 17

2.1.2.3 Polímeros Termorrígidos ....................................................................... 18

2.1.2.4 Temperatura de Transição Vítrea (Tg)...................................................18

2.1.3 Reação de Polimerização ..................................................................... 19

2.1.3.1 Polimerização em Cadeia ....................................................................... 19

2.1.3.2 Polimerização em Cadeia via Radicais Livres ....................................... 19

2.1.3.2.1 Iniciação ................................................................................................ 19

2.1.3.2.2 Propagação ............................................................................................ 19

2.1.3.2.3 Término ................................................................................................. 20

2.1.4 Polimerização em Emulsão ..................................................................... 20

2.1.4.1 Copolimerização em Emulsão ................................................................. 22

2.1.4.2 Mecanismo Cinético da Copolimerização por Radicais Livres .............. 22

2.1.4.3 Reator Semi-Contínuo no Processo de Polimerização em Emulsão ....... 23

3. Metodologia ............................................................................................ 24

3.1 Método de Pesquisa ............................................................................... 24

3.1.1 Matérias-Primas .................................................................................... 24

3.1.1.1 Manufatura do Látex ............................................................................... 24

3.1.1.2 Manufatura da Tinta ................................................................................ 24

3.1.2 Equipamentos e Processo de Manufatura ........................................... 25

3.1.2.1 Do látex ................................................................................................... 25

3.1.2.2 Da tinta .................................................................................................... 26

3.1.3 Métodos para Caracterização das Propriedades ................................ 27

3.1.3.1 Do látex ................................................................................................... 27

3.1.3.1.1 Insolúveis .............................................................................................. 27

3.1.3.1.2 Sólidos ................................................................................................... 27

3.1.3.1.3 Viscosidade ........................................................................................... 27

3.1.3.1.4 Tamanho de Partícula ............................................................................ 27

3.1.3.1.5 Monômero Residual .............................................................................. 27

3.1.3.1.6 Medida de pH ........................................................................................ 28

3.1.3.1.7 Análise de gel 150 e 45 micra ............................................................... 28

3.1.3.1.8 Teste de estabilidade ............................................................................. 29

3.1.3.1.9 Distribuição do tamanho de partícula...................................................29

3.1.3.1.10 Resistência à água em imersão e craqueamento..................................29

3.1.3.2 Da Tinta .................................................................................................. 30

3.1.3.2.1 Medida de pH ........................................................................................ 30

3.1.3.2.2 Viscosidade ........................................................................................... 30

3.1.3.2.3 Brilho da Tinta ...................................................................................... 30

3.1.3.2.4 Lavabilidade .......................................................................................... 31

3.1.3.2.5 Poder de Cobertura ................................................................................ 31

4. Resultados.......................................................................................................33

4.1 Da manufatura do látex...............................................................................33

4.2 Das propriedades do látex...........................................................................34

4.2.1 Formação de insolúveis...............................................................................35

4.2.2 Teor de sólidos............................................................................................35

4.2.3 Viscosidade.................................................................................................36

4.2.4 Tamanho de Partícula..................................................................................37

4.2.5 Distribuição do tamanho de partícula.........................................................38

4.2.6 Monômero Residual....................................................................................40

4.2.7 Medidas de pH............................................................................................42

4.2.8 Análise de gel..............................................................................................43

4.2.9 Teste de estabilidade...................................................................................44

4.2.10 Resistência à água em imersão e craqueamento.......................................45

4.3 Da manufatura da tinta...............................................................................48

4.4 Das propriedades da tinta...........................................................................48

4.4.1 Medida de pH..............................................................................................48

4.4.2 Viscosidade.................................................................................................40

4.4.3 Brilho da tinta..............................................................................................52

4.4.4 Poder de cobertura.......................................................................................53

4.4.5 Lavabilidade................................................................................................54

5. Conclusão........................................................................................................56

Referências ......................................................................................................... 59

Anexos.................................................................................................................61

Anexo A ............................................................................................................... 61

Anexo B ..............................................................................................................63

14

1. Introdução

Uma das palavras que mais se têm usado atualmente nas descrições das empresas, suas

características, missão, valores e áreas de investimentos, bem como na busca de novos talentos

em seleções de emprego é “inovação”. Isto se deve à tendência do mercado em sempre buscar

o aumento ou, pelo menos, similar desempenho com contínua redução de custos. É impossível

sobreviver em um mercado tão competitivo com produtos caros, ainda que tenham

desempenho acima da média, pois a maioria dos consumidores finais não paga preço alto

quando se tem produtos mais baratos disponíveis.

Para obter um bom desempenho equilibrado com um preço competitivo, deve-se

buscar continuamente resinas com formulação equilibrada, para que sejam adicionadas em

pequenas quantidades e proporcionem a manufatura de tintas com as características que o

mercado busca: estabilidade, viscosidade adequada, lavabilidade, brilho, ausência de

craqueamento, bom nivelamento, poder de cobertura, resistência à água e compatibilidade com

pigmentos, cargas e aditivos adicionados às formulações das tintas imobiliárias. Todas essas

características devem ainda ser aliadas à facilidade e viabilidade econômica do processo a

nível operacional, ou seja, estabilidade reacional, reprodutibilidade dos lotes e baixa formação

de gel, de insolúveis e resíduos, para obter alto rendimento no processo bem como facilidade

de limpeza do reator (BUONO, 2010), economizando tempo e dinheiro.

As tintas podem ser utilizadas tanto para revestimentos externos (expostos às variações

das condições climáticas) quanto internos. No primeiro caso busca-se a resistência à agentes

agressivos do ambiente como radiação UV, umidade, chuva, poluição, variações bruscas e

extremas de temperaturas. No segundo, o fator decorativo é primordial, ou seja, cor, brilho,

nivelamento e uniformidade do filme.

Dispersões poliméricas vinílicas foram usadas há muito tempo nas formulações para

revestimento de alvenaria (FLICK, 1975), porém as características de resistência à água e

radiação UV não eram satisfatórias e foram substituídas por dispersões acrílicas com

propriedades melhores, no entanto com maior preço. A introdução de novos compostos

vinílicos melhoraram as propriedades usualmente exibidas, em especial as do éster vinílico de

ácido neodecanóico (VeoVa, representado na figura 1, onde R1 e R2 são C7H15). Os

15

monômeros VeoVa e VAM possuem similar reatividade em polimerização via radical livre

(RESOLUTION PERFORMANCE PRODUCTS, 2001).

Figura 1 – Representação da molécula de VeoVa10

Fonte: MOMENTIVE, 2011

A manufatura do látex deste trabalho foi realizada por polimerização em emulsão, que

vem sendo estudada desde a Segunda Guerra Mundial. É um processo largamente utilizado na

indústria das mais diversas áreas, uma vez que permite o uso dos mais variados monômeros,

possui boa margem de segurança, robustez do processo, custo relativamente baixo pois

permite a utilização da água como fase contínua (BUONO, 2010), alto rendimento e, em

muitos casos, exotermia mais controlada do que em outros processos de polimerização.

16

2. Revisão Bibliográfica

2.1 Polímeros

2.1.1 Conceito de Polímeros

A origem morfológica da palavra provém do grego poli (muitos) e mero (unidade de

repetição). Assim sendo, polímero é uma macromolécula composta por muitos meros, ligados

por ligação covalente. Para se formar um polímero é necessário um ou mais monômeros

(molécula com uma unidade de repetição). Segundo Manrich (2005) “se imaginarmos um anel

como sendo um mero, a formação de um polímero se dá quando muito deles (mil a cinco mil)

são unidos sequencialmente”. A figura 2 representa uma molécula de polímero em forma de

anel.

Muitas propriedades dos polímeros advém do comprimento da molécula. Como, por

definição, polímeros tem uma alta massa molecular, suas propriedades variam bastante.

Não são todos os compostos que são capazes de formar polímeros. É necessário que os

compostos se liguem para formar uma cadeia polimérica. Para isso, é necessário que a

molécula tenha pelo menos 2 pontos reativos, para estar apta a formar uma cadeia de alto

comprimento. O número de pontos reativos por molécula é chamado de funcionalidade

(CANEVAROLO JR., 2002).

Figura 2 – Representação da molécula de polímero em forma de anel

Fonte: MANRICH, 2005

2.1.2 Terminologia

2.1.2.1 Copolímero

Segundo Canevarolo (2002): “Polímero onde a cadeia principal é formada por dois

meros diferentes”.

17

Podem ser do tipo “estatístico”, em que há uma distribuição aleatória dos monômeros

na cadeia polimérica, “em bloco” onde há uma sequência de monômeros iguais interrompida

por uma outra sequência igual de um outro monômero, e do tipo “graftizado” ou “enxertado”

onde as cadeias laterais de um monômero são ligadas a uma cadeia originada de outro

monômero. A figura 3 mostra os tipos de copolímeros.

Figura 3 – Tipos de copolímero

Fonte: MANRICH, 2005

2.1.2.2 Polímeros Termoplásticos

Capazes de serem fundidos por aumento de temperatura e pressão, e, quando retirados

destas condições, solidificam sem perder suas propriedades básicas (transformação física

reversível). São considerados como polímeros flexíveis (MANRICH, 2005). Possui

macromoléculas lineares contendo ou não ramificações. São solúveis, fusíveis e facilmente

recicláveis (CANEVAROLO JR., 2002). A figura 4 mostra cadeias lineares.

18

Figura 4 – Fios de polímeros lineares isolados

Fonte: FOGAÇA, 2014

2.1.2.3 Polímeros Termorrígidos

Possuem as cadeias reticuladas, ou seja, há a formação de retículos (ligações cruzadas).

Quando sujeitos a um aumento de temperatura e pressão amolecem e fluem, adquirindo a

forma do molde. Após o aquecimento, sofre processo de cura (transformação química

irreversível). Torna-se rígido, infusível e insolúvel, comprometendo a sua capacidade de ser

reciclado. A figura 5 mostra as ligações cruzadas das cadeias de um polímero.

Segundo Manrich (2005) os polímeros termofixos “são polímeros que, após sofrerem o

processo de cura (ligações cruzadas), não podem ser fundidos ou dissolvidos sem a ocorrência

da degradação de sua estrutura química”.

Figura 5 – Ligações cruzadas, polímero reticulado

Fonte: FOGAÇA, 2014

2.1.2.4 Temperatura de Transição Vítrea (Tg)

A temperatura de transição vítrea é de segunda ordem, está associada à região amorfa

dos polímeros e “representa a temperatura em que a mobilidade das cadeias moleculares,

devido à rotação de grupos laterais em torno das ligações primárias, se torna restrita pela

coesão intermolecular” (MANO, 1991). Cadeias ramificadas aumentam a mobilidade e

abaixam a Tg. Abaixo desta temperatura desaparece a mobilidade das cadeias e o material se

torna mais rígido.

19

2.1.3 Reação de polimerização

2.1.3.1 Polimerização em Cadeia

É a polimerização que resulta da abertura da dupla ligação de um monômero e a

posterior reação com as duplas ligações das outras moléculas de monômero. O balanço

energético desta abertura é positivo, causando exotermia (CANEVAROLO JR., 2002). A

figura 6 mostra a obtenção do polietileno a partir do etileno, que é uma reação em cadeia.

Figura 6 – Exemplo de polimerização em cadeia

Fonte: LIRA, 2013

A polimerização em cadeia ocorre em 3 etapas: Iniciação (geração do centro ativo),

Propagação (crescimento da cadeia) e Término (desaparecimento do centro ativo).

2.1.3.2 Polimerização em Cadeia via Radicais Livres (CANEVAROLO JR., 2002)

2.1.3.2.1 Iniciação

Acontece pela decomposição térmica de iniciadores termicamente instáveis, com a

formação de dois centros ativos, normalmente iguais, devido à característica usualmente

simétrica da molécula.

O radical ativo (I*) ataca a dupla ligação, transferindo o centro ativo e iniciando a

polimerização (figura 7).

Iniciação:

Figura 7 – Iniciação da polimerização em cadeia via radicais livres

I-I ∆ 2I*

I* + M I-M*

Fonte: O próprio autor

2.1.3.2.2 Propagação

20

O centro ativo é transferido de um monômero para outro, sucessivamente, a uma alta

velocidade e baixa energia de ativação (figura 8).

Propagação: Figura 8 – Propagação da polimerização em cadeia

I-M* + M I-M-M*

I-M-M* + M I-M-M-M*


2.1.3.2.3 Término

Interrupção do crescimento da cadeia pela extinção do centro ativo (figura 9). O

término pode ocorrer por: Combinação de dois macro-radicais (gerando cadeias com alta

massa molecular), Desproporcionamento (onde ocorre a tranferência intermolecular de

hidrogênio do carbono-cauda para o carbono-cabeça da outra cadeia), Transferência de Cadeia

(um próton é transferido de um ponto da cadeia para outro, gerando um centro ativo num

ponto diferente desta, criando ramificações) e Transferência para o Solvente (transferência de

um determinado átomo do solvente para a cadeia em crescimento).

Término:

Figura 9 – Término de uma polimerização em cadeia via radicais livres

I-M-M-M....M* + *M I-M-M-M....M-M (Desaparecimento do centro ativo)


2.1.4 Polimerização em Emulsão

Os componentes essenciais de um sistema de polimerização em emulsão são:

monômero, agente tensoativo (surfatante), iniciador e água. O surfatante se encontra em forma

de micelas, com os extremos hidrofóbicos orientados para dentro e hidrofílicos para fora.

Estas se formam quando a concentração de tensoativo excede a “concentração crítica de

micela” (RODRIGUEZ, 1984).

No sistema aquoso, parte do monômero fica na forma de gotas e parte penetra na

região hidrófoba das miscelas. Com a adição do iniciador (que deve ser solúvel em água) a

polimerização ocorre nas miscelas, mas não nas gotas. Com a formação de polímeros nas

21

miscelas e diminuição da concentração de monômero, surge uma pressão osmótica que acaba

por forçar os monômeros a sair das gotas e migrar para as miscelas, o que garante a

continuação da polimerização até que um dos reagentes se esgote (CANEVAROLO JR.,

2002).

Segundo Blackley (1975), a polimerização em emulsão é um processo de

polimerização por adição (não eliminando nem pequenas moléculas durante o processo), onde

as miscelas são como reatores individuais nos quais ocorrem simultaneamente reações de

propagação independentes umas das outras.

A afinidade do surfatante com o monômero é imprescindível. É preciso escolher

criteriosamente o(s) surfatante(s) para que a reação obtenha sucesso. A escolha do surfatante

também é de extrema importância para obter, dentre outros fatores, uma boa resistência à

água, pois estes são solúveis em água e permanecem no filme final, podendo migrar para a

superfície deste e formar aglomerados que prejudicam a qualidade da aplicação.

O produto final obtido pela polimerização em emulsão é definido como látex, que é

uma dispersão polimérica estável em meio aquoso. A figura 10 mostra resumidamente uma

polimerização em emulsão

Figura 10 – Representação esquemática do mecanismo de polimerização no meio de uma emulsão O/A. 1)

Gotícula de monômeros estabilizada por moléculas de agente tensoativo; 2) fase aquosa externa; 3) micela de

tensoativo; 4)micela de tensoativo contendo monômeros; 5) molécula de tensoativo; 6)crescimento da cadeia

polimérica na micela do tensoativo; 7) partículas poliméricas recém formadas

Fonte: SOUTO, SEVERINO e SANTANA, 2012

22

2.1.4.1 Copolimerização em Emulsão

Tamanho, distribuição de partículas, peso molecular, comprimento de cadeia e

quantidade de ramificações são propriedades que acabam por alterar a aplicação do produto

final da polimerização. É muito importante tentar controlar como e em que ordem os

monômeros são adicionados à cadeia polimérica visto que a disposição destes irá influenciar

nas propriedades citadas acimas e ainda outras muito importantes como Tg e módulo de

elasticidade.

2.1.4.2 Mecanismo Cinético da Copolimerização por Radicais Livres

Dostal (1936) estudou, pela primeira vez, o mecanismo da copolimerização supondo

que a velocidade de adição de um monômero a um radical livre depende somente da natureza

do grupo terminal da cadeia em crescimento (RODRIGUEZ, 1984).

Supondo os monômeros A e B e seus respectivos radicais, An-1 e Bn-1 , podem ser

realizadas as seguintes reações, descritas na figura 11:

Figura 11 – Monômeros, respectivos radicais e suas constantes de propagação

Fonte: CARVALHO, A. C. S. M., 2008

De onde se podem definir as razões de reatividade ra e rb, mostrada na figura 12:

Figura 12 - Razões de reatividade

Fonte: CARVALHO, 2008

23

A razão ra>1 define a preferência do radical An-1 para reagir com o monômero A em

detrimento à reação com o monômero B. Do mesmo modo, rb>1 representa a preferência de

reação do radical Bn-1 para reagir com o monômero B. Esta razão tende a formar copolímeros

em bloco (RODRIGUEZ, 1984).

Quando a razão ra=rb=0, formam-se copolímeros alternados (RODRIGUEZ, 1984) e

quando a razão apresenta valores intermediários, geram-se copolímeros ao acaso

(CANEVAROLO JR., 2002).

Assim, conclui-se que a adição de um comonômero à cadeia, após um determinado

radical, é obtida pela razão de reatividade entre o comonômero e a última unidade

monomérica (radical) da cadeia.

2.1.4.3 Reator Semi-Contínuo no Processo de Polimerização em Emulsão

Num reator semi-contínuo é possível adicionar reagentes a qualquer momento,

controladamente, no momento ideal da reação, para obter controle da composição, conversão,

geração de calor e outras características desejadas do produto final. Também conta com a

vantagem de produzir um copolímero com composição estequiométrica mais controlada, o que

é essencial para o controle do tamanho de partículas e das propriedades desejadas, sendo estas

de vital importância para a aplicação final.

Existem diversas maneiras para adição dos monômeros, sendo as mais utilizadas:

1) Adição dos monômeros misturados: Água, surfatante e iniciador estão no reator. A

mistura de monômeros é alimentada com uma vazão controlada, por uma bomba.

Neste caso, há principalmente uma boa uniformidade da cadeia polimérica.

2) Adição dos monômeros emulsionados: É utilizada a “semente” (alíquota em torno

de 10% da pré-emulsão), que é adicionada sobre a água e surfatante no reator.

Após a adição da semente, o iniciador é imediatamente incorporado. Uma reação

exotérmica tende a acontecer e, após a estabilização da tempereratura, inicia-se a

alimentação da pré-emulsão por uma bomba com o fluxo adequado. Neste caso, há

um grande controle do número e tamanho de partículas.

24

3. Metodologia

3.1 Método de Pesquisa

Neste estudo foi realizado um trabalho comparativo entre uma resina estireno-acrílica

(BA/EST), comercialmente utilizada no mercado, e uma resina com monômero VAM,

VeoVa10, 2-EHA, GAA e MMA em tintas imobiliárias.

Para tanto, foi realizada a polimerização em emulsão da resina, a caracterização de

ambas quanto a diversos aspectos físico-químicos e posterior desempenho em testes de

aplicação. Todas as etapas deste trabalho foram executadas com os equipamentos e nas

instalações da The Dow Chemical Company, situada em Jacareí-SP.

3.1.1 Matérias-Primas

3.1.1.1 Manufatura do Látex

Água deionizada

Ativador – fornecido pela Coyne Chemical Corporation

Finalizadores – fornecido por AkzoNobel e Coyne Chemical Co.

Surfatante – fornecido pela Rhodia

Catalisador – fornecido pela ARCsul

Aditivo – fornecido pela Momentive Specialty Chemicals

Neutralizador – fornecido pela Dow Brasil

Bactericida – fornecido pela Dow Brasil

Monômeros – fornecidos pela Dow Brasil e Momentive Specialty Chemicals

3.1.1.2 Manufatura da Tinta

Cargas – fornecidas pela Dupont

Látex

Espessante – fornecido pela Dow Brasil

Biocidas – fornecidos pela Dow Brasil

Neutralizador – fornecido pela Amonex do Brasil LTDA

25

Aditivos – fornecidos pela Dow Brasil

Anti-espumante – fornecido pela BASF S.A.

3.1.2 Equipamentos e Processo de Manufatura

3.1.2.1 Do látex

Foi utilizado um reator de vidro de 3,0 litros de capacidade, e para controle de

temperatura, uma manta aquecedora Fisatom modelo 302E. A agitação foi realizada por um

agitador mecânico IKA modelo RW20.N. O sistema utilizado é semelhante ao da figura 13.

Para controle de temperatura na parte interior do reator foi utilizado um termopar

ligado a um termômetro marca Salvi Casagrande, modelo Salvterm 1200K.

A pré-emulsão foi adicionada por uma bomba dosadora FMI, modelo RHV, e mantida

sob constante agitação por um agitador do mesmo modelo descrito anteriormente. O

catalisador, que deve ser adicionado gradualmente para manter a correta proporção entre este e

o monômero, durante toda a reação de polimerização, foi dosado por uma bomba peristáltica

Watson-Marlow modelo 120U/DV 200rpm.

Figura 13 – Montagem laboratorial de polimerização em emulsão, semelhante ao usado neste trabalho

Fonte: BUONO, 2010

26

Com relação ao processo, apenas uma breve descrição pode ser fornecida neste

trabalho. Em vias gerais, as seguintes etapas foram seguidas: Carrega-se água no reator, que é

aquecido até a temperatura inicial adequada do processo, adiciona-se o surfatante, ativador,

semente (alíquota da pré-emulsão, que é preparada pela mistura dos monômeros, água,

surfatante e aditivos) e catalisador inicial. Observa-se a exotermia e quando a temperatura se

estabiliza, iniciam-se as adições graduais da pré-emulsão e catalisador controladas pelas

bombas dosadoras. Após o término das adições são adicionados os finalizadores (para reduzir

o teor de monômero residual) e neutralizador, seguido do bactericida para preservação. O látex

é então resfriado e filtrado em malha de 150 micra e os insolúveis pesados.

3.1.2.2 Da tinta

A produção da tinta foi realizada em um agitador mecânico IKA, descrito

anteriormente, e conduzida a temperatura ambiente. A tinta foi formulada com as seguintes

proporções e ordem de adição de materiais (Tabela 1):

Tabela 1 – Formulação da tinta

Nome do material % (em peso) Água 45,95 Propileno Glicol 0,35

Dispersante 0,50

Biocida 1 0,20

Anti-espumante 0,14

Dióxido de Titânio 1,20

CaCO3 Precipitado 1,37

Aditivo mineral 1 13,71

CaCO3 Micronizado 30,62

Biocida 2 0,10

Látex 3,32

Aditivo opacificante 0,91

Águarraz 0,25

Texanol 0,18

Amônia (28%) 0,20

Espessante 1,00

TOTAL 100,00


27

3.1.3 Métodos para Caracterização das Propriedades

3.1.3.1 Do látex

3.1.3.1.1 Insolúveis

Após o látex ser retirado do reator e filtrado em malha de 150 micra, retira-se o resíduo

que fica na malha que, após seco, é pesado. É calculada a porcentagem deste insolúvel em

relação ao peso total do látex produzido.

Equipamento – Balança analítica Sartorius TE214S.

3.1.3.1.2 Sólidos

Coloca-se em torno de 0,6000 gramas de látex (valor a) em um recipiente de alumínio

previamente pesado (valor b). Após este procedimento, o recipiente é colocado em estufa com

circulação de ar forçado a 150ºC durante 20 minutos. O recipiente é pesado novamente (valor

c) e realizado o seguinte cálculo:

%Sólidos=(c-b)/a

Equipamento – Balança analítica descrita em 3.1.3.1.1 e estufa Nova Ética 400/2ND.

3.1.3.1.3 Viscosidade

A viscosidade é medida a 25ºC em viscosímetro LVT com spindle #2 a 60rpm.

Equipamento – Viscosímetro Brookfield LVDV-II+P.

3.1.3.1.4 Tamanho de Partícula

Uma pequena alíquota (cerca de 1 gota) do látex é dissolvida em solução de NaCl em

uma cubeta de poliestireno. Coloca-se a cubeta no equipamento e, com o auxílio de uma tabela

comparativa, ajusta-se o kcps (kilo-cycles per second) do equipamento para a faixa de

tamanho de partícula da especificação do produto. Este ajuste pode ser feito diluindo ou

concentrando a amostra. Após 6 minutos o tamanho de partícula médio é informado.

Equipamento – 90 Plus Particle Size Analyzer da Brookhaven Instruments

Corporation.

3.1.3.1.5 Monômero Residual

28

Um grama de amostra é diluida em um grama de solução de CPMK. A amostra é

colocada no equipamento, que determina o teor de cada monômero residual, em ppm.

Equipamento - Balança analítica descrita anteriormente e Cromatógrafo a Gás

GC6890N acoplado a uma interface 7694E Headspace Sampler, ambos da marca Agilent.

3.1.3.1.6 Medida de pH

Uma amostra do látex bem homogeneizada é analisada com auxílio de um pHmetro.

Equipamento – Metrohm 827 pH Lab.

3.1.3.1.7 Análise de gel 150 e 45 micra

Duzentos gramas de amostra são pesadas e jogadas sobre a peneira de análise

granulométrica de 150 micra, que está sobre a peneira de 45 micra (montagem semelhante à

figura 14, porém apenas com 2 peneiras sobrepostas). Água é jogada sobre a peneira até que

todo o produto passe pela peneira, restando apenas gel (pequenas partículas sólidas retidas).

Num recipiente de alumínio previamente pesado (valor a), coloca-se o gel formado, com o

auxílio de água para arraste destas partículas. O recipiente é então colocado para secar por 30

minutos a 150ºC e é repesado (valor b). O cálculo de gel é obtido da seguinte forma (em ppm):

ppmGel= (b-a)x5000

Equipamento – Balança analítica, estufa (descritos anteriormente) e peneira em inox

para análise granulométrica Bronzinox de abertura 150 e 45 micra.

Figura 14 – Peneiras para análise de gel


29

3.1.3.1.8 Teste de estabilidade

O teste de estabilidade (heat age stability test) é usado para simular o envelhecimento

do látex em 1 ano num período de apenas 10 dias. Para isso, cerca de 250g do produto é

inserido numa estufa de circulação de ar forçado a 60ºC por 10 dias. Ao final deste período

verifica-se a mudança de cor (aparência), formação de precipitado, pH, viscosidade e

porcentagem de sólidos.

Equipamento – Estufa de circulação de ar forçado Nova Ética modelo 400/2ND.

3.1.3.1.9 Distribuição do tamanho de partícula

Para determinar a distribuição do tamanho de partícula, foi utilizada uma centrífuga de

disco da marca CPS Instruments. É inserido um gradiente de sucrose 2% e 8% no interior da

câmara do disco, que gira a uma velocidade de 24.000 rpm para que as partículas sedimentem

devagar e de acordo com o seu tamanho. Injeta-se 0,1mL de Padrão de PVC 0,377 microns e,

em seguida 0,1mL da amostra a ser analisada. Têm-se o resultado num gráfico Diâmetro da

Partícula x Peso Relativo.

Equipamento – CPS Disc Centrifugue, da CPS Instruments modelo 24000.

3.1.3.1.10 Resistência à água em imersão e craqueamento

Com o auxílio do extensor Bird, descrito anteriormente, o filme é passado sobre uma

placa de vidro, deixado secar por 24 horas a 25ºC em ambiente com umidade controlada e é

então imerso em água. Monitora-se o filme constantemente para ver se há tendência a ficar

esbranquiçado ou craqueado. Define-se então o tempo que o filme demora para sofrer

alteração de cor, devido à presença da água.

Equipamento – Extensor modelo Bird 150 micra, placa de vidro (figura 15), ambiente

com umidade e temperatura controladas, recipiente para imersão da placa em água.

30

Figura 15 – Exemplo de teste de imersão


3.1.3.2 Da tinta

3.1.3.2.1 Medida de pH

O pH da tinta depende da afinidade com o substrato sobre a qual será utilizada. Acaba

também por influenciar no tipo de embalagem, manuseio e transporte.

Equipamento - Metrohm 827 pH Lab.

3.1.3.2.2 Viscosidade

A viscosidade irá determinar a facilidade de incorporação de cargas e pigmentos

durante a manufatura da tinta e a característica durante a aplicação. Para as tintas, esta

propriedade é medida no viscosímetro Stormer (viscosidade KU) e viscosímetro ICI.

Equipamento – Viscosímetro Stormer e Viscosímetro ICI.

3.1.3.2.3 Brilho da tinta

A medição de brilho é realizada com o auxílio do aparelho “micro-TRI-gloss”, nos

ângulos de 20, 60 e 85º (ASTM D523) contados a partir da perpendicular com a superfície. O

brilho tem relação com a superfície do revestimento, medindo a difusão da luz refletida na

superfície do filme, que foi passado com auxílio de um extensor Leneta Bird de 150 micra.

Equipamento – Micro-TRI-Gloss da marca Byk-Gardner, extensor Leneta Bird de 150

micra (Figura 16).

31

Figura 16 – Aparelho Micro-TRI-Gloss, da Byk-Gardner

Fonte: BYK ADDITIVES & INSTRUMENTS, 2013

3.1.3.2.4 Lavabilidade

A tinta é aplicada sobre uma leneta negra (“black scrub test panels”) e deixada secar

por 7 dias. A leneta é umedecida e colocada sobre o aparelho de teste de abrasão (semelhante

ao da figura 17) e são contabilizados os ciclos necessários para a escova “desgastar” a tinta.

Para acelerar o processo é colocada uma pasta abrasiva a base de sílica sobre o filme.

Equipamento – Leneta black scrub test panel de medida 165x432mm, aparelho de teste

de abrasão “Abrasion tester” da Gardner Lab Division.

Figura 17 – Aparelho de resistência à abrasão usado em teste de lavabilidade

Fonte: QUÍMICA, 2014

3.1.3.2.5 Poder de Cobertura

32

É medida com o aparelho Color-Guide Sphere, da Byk-Garder, que mede a

porcentagem de cobertura do filme aplicado sobre uma Leneta. As medidas são tomadas com

o filme molhado e seco para observar a aparência visual durante e após a aplicação.

Equipamento – Color-Guide Sphere d/8º spin, da Byk-Gardner (Figura 18).

Figura 18 – Aparelho usado para medição do poder de cobertura da Byk-Gardner

Fonte: BYK ADDITIVES & INSTRUMENTS, 2013

33

4. Resultados

4.1 Da manufatura do látex

Um dos requisitos para lançar um produto no mercado e ter condições de abastecê-lo

adequadamente é verificar se há repetividade nos diversos lotes do determinado produto, ou

seja, se o processo é robusto a ponto de poder tê-lo sempre dentro de uma faixa estreita de

especificação, definida em conjunto com o cliente, que garanta as propriedades necessárias à

aplicação, evitando assim variáveis no processo que acabem por originar lotes off-grade (fora

de especificação), causando enormes prejuízos financeiros à empresa que terá de misturá-los,

diluí-los e vendê-los a preços baixíssimos.

Para verificar a repetibilidade, foram manufaturados, por polimerização em emulsão, 7

lotes do látex, objeto de estudo deste trabalho. Os diversos parâmetros de especificação,

descritos anteriormente, serão mostrados para um lote específico do produto (o lote usado na

manufatura da tinta, identificado como L6321 em alguns resultados deste trabalho), no

entanto, no anexo, encontram-se os resultados de caracterização dos 7 lotes polimerizados

podendo verificar-se que apresentam valores semelhantes e dentro da faixa de especificação

proposta, dados que garantiram a certeza da construção de um processo robusto e confiável. O

perfil de temperatura de reação dos lotes também foi monitorado e está apresentado no anexo

B, sendo muito semelhante para todos os casos e, portanto, denotando uma ótima

repetibilidade.

Com relação ao aspecto operacional, além de todos os lotes apresentarem excelente

taxa de reatividade e manutenção de temperatura durante a polimerização, não sendo

necessário resfriamento ou aquecimento forçado do balão (o que é muito importante para a

facilidade de operação na planta e custo do processo), a pré-emulsão obtida pôde ser

bombeada adequadamente, uma vez que não apresentou alta viscosidade ou separação de

fases.

34

4.2 Das propriedades do látex

4.2.1 Formação de insolúveis

A formação de insolúveis é um fator importante na fabricação de um produto pois

varia diretamente com a estabilidade coloidal do sistema, tempo de filtração após a saída do

reator e tempo de limpeza deste (impactando também em custo) pois os grumos que ficam no

filtro também tendem a sedimentar na parede do reator. Também pode indicar conversão

(perda de monômeros ou não durante o processo), uma vez que, se há perda, a estequiometria

se altera e há excesso de reagentes que podem ou não acabar precipitando.

O total de insolúveis (grumos) retidos no filtro foram pesados e comparados com o

peso total do lote, indicando assim o quanto se perdeu pela aglomeração de partículas (figura

19).

Figura 19 – Resultado de formação de insolúveis


O sistema VAM/VEOVA apresentou formação de grumos ligeiramente superior, o que

indica uma maior demora no tempo de filtração pois uma maior quantidade de material foi

retida, dificultanto a passagem da resina livre de aglomerados. No entanto, num lote de

Produção de 20 toneladas (como foi previsto para este produto quando escalado), esta perda

será praticamente insignificante: 6kg para as resinas estireno-acrílicas e 8kg para a resina

VAM/VEOVA. Cabe ainda ressaltar que este valor é variável e a média obtida entre todos os

lotes polimerizados é de 0,03%, conforme anexo deste trabalho.

35

Com relação à limpeza do reator, o látex estireno-acrílico apresentou menor formação

de insolúveis na parede, o que significa um ganho em tempo para a produção uma vez que o

reator poderá ser limpo mais rapidamente para que seja feito outro produto na sequência. A

resina VAM/VEOVA acabou por formar crostas localizadas ao redor da parede do balão, o

que pode ser relacionado com a perda de estabilidade coloidal do sistema.

4.2.2 Teor de sólidos

Na indústria de tintas o teor de sólidos é diretamente proporcional ao tempo de

secagem, formação de filme e poder de cobertura da tinta. Conhecendo-se a área da aplicação

e o poder de cobertura de uma tinta, pode-se calcular qual a porcentagem de sólidos para

cobrir satisfatoriamente a área em questão. Alto teor de sólidos também representa menor

custo de armazenagem, produção e transporte. Na polimerização em emulsão, onde o meio é a

água, significa utilizar menos deste recurso tão importante.

Em contrapartida, é escasso no mercado emulsões com teor de sólidos acima de 55%

pois apresentam dificuldades na produção como estabilidade da emulsão, aumento de

viscosidade, maior exotermia (pois o calor é mais facilmente dissipado quando há água), e

dificuldade na limpeza do reator ocasionado pela dificuldade de homogeneização e por estar

trabalhando próximo ao limite de estabilidade coloidal (figura 20).

Figura 20 – Teor de sólidos comparativo


36

Para as emulsões deste estudo, os sólidos ficaram numa faixa próxima, sendo que o

sistema VAM/VEOVA ficou com um valor um pouco acima nesta propriedade. Sabe-se que

quanto maior a quantidade de sólidos, para uma mesma formulação de tinta, menor a

quantidade em peso de resina que será utilizada, influenciando assim no custo da tinta. Isto

ocorre pois é necessário ajustar o teor de sólidos de uma formulação de tinta para determinado

valor de acordo com a especificação desta, ou seja, se tiver disponível uma resina com menor

concentração de sólidos, terá que carregar mais desta para chegar no valor desejado. Se esta

conversão não ocorrer, não é possível comparar a tinta em condições iguais, uma vez que a

tinta com menor porcentual de sólidos certamente apresentaria menor poder de cobertura e

viscosidade ICI, que será discutido na seção 4.4.4 e 4.4.2, respectivamente.

4.2.3 Viscosidade

A viscosidade depende essencialmente da distribuição, forma e tamanho das partículas

(maior viscosidade, menor tamanho de partícula para uma mesma formulação) e está

diretamente ligada à manufatura e aplicação da tinta. Esta propriedade do látex irá determinar

a facilidade de incorporação de cargas e pigmentos durante a manufatura da tinta, durante a

aplicação desta ao substrato e a estabilidade do produto com o passar do tempo, ou seja,

quando estiver na prateleira das lojas. Esta última medida de viscosidade, a de estabilidade

com o tempo, é muito importante para determinar se a tinta sofre alterações significativas de

viscosidade com o tempo, que irá influenciar no tempo de validade desta (figura 21). Caso

haja grandes diferenças, componentes da tinta devem estar reagindo entre si causando

alterações químicas e físicas, como mudança de cor e precipitação.

É importante ressaltar as diferenças culturais dos diversos mercados do mundo com

relação às viscosidades. Os asiáticos e, principalmente, os latinos, preferem tintas mais

viscosas. Os europeus preferem baixas ou médias viscosidades com aumento desta durante a

aplicação e os americanos baixas viscosidades, que não escorram e não gerem respingos.

37

Figura 21 – Acompanhamento da viscosidade com o tempo


A viscosidade inicial das duas resinas é muito distinta pois a emulsão estireno-acrílica

comercializada é polimerizada com uma pequena quantidade de Acrilamida. Este monômero

funcional têm como principal característica dar aumento de viscosidade à emulsão, mas

também pode melhorar ligeiramente a aparência do filme.

Apesar desta diferença de viscosidade inicial, pode-se perceber que após 1 mês houve

uma queda acentuada na viscosidade da resina estireno-acrílica (49,64% de queda de

viscosidade) contra 21,43% para o sistema VAM/VEOVA. Esta estabilidade implica num

produto com maior garantia de shelf-life e se permanecer no estoque do cliente por 1 mês, este

não notará diferença significativa durante o preparo da tinta. É interessante notar que esta

queda foi prevista na especificação do produto pois possui uma faixa grande de intervalo

(1000-3000cp), comparada a da nova resina (50-500cp).

4.2.4 Tamanho de Partícula

O poder de cobertura de uma tinta, sua transmissão de luz (brilho), formação de filme e

viscosidade são afetados diretamente pelo tamanho de partícula, formato e distribuição. Isto

inclui as partículas da resina e os pigmentos e cargas utilizados na formulação da tinta.

Enquanto partículas maiores podem “sair” da superfície do filme formado causando um

38

aspecto áspero e quebradiço, partículas muito pequenas absorvem tanto látex que falta resina

na superfície do filme, diminuindo o brilho (figura 22).

Figura 22 – Tamanhos de partícula obtidos


Quanto aos resultados obtidos de tamanho de partícula, a emulsão estireno-acrílica

apresentou tamanho de partícula menor. Como comentado anteriormente, partículas muito

pequenas podem afetar o brilho negativamente, mas este não é o caso haja visto que o valor

obtido não é extremamente baixo. Assim, esperava-se como resultado que o brilho e poder de

cobertura da emulsão de tamanho de partícula menor fossem melhores, mas não foi o que

ocorreu na prática, provavelmente devido à distribuição de tamanho das partículas.

4.2.5 Distribuição do tamanho de partícula

Para comprovar a reprodutibilidade da nova resina desenvolvida neste trabalho, foi

verificada a distribuição do tamanho de partícula dos diversos lotes manufaturados, para

comparar a ocorrência de formação de partículas do mesmo tamanho. A distribuição destas,

como explicado no item anterior, é de suma importância para propriedades essenciais do

produto final.

Conhecendo-se o tamanho de partícula ideal para a aplicação final, é muito importante

mantê-la igual, ou seja, com uma distribuição estreita (índice de polidispersividade,

Dw/Dn=1), o que garantiria que todas as partículas são do mesmo tamanho e dão a mesma

39

propriedade ao produto. Esta é uma característica especialmente difícil de obter, no entanto os

resultados foram satisfatórios e aproximaram-se da relação citada (figuras 23 e 24).

Figura 23 – Distribuição de tamanho de partícula para o lote usado na manufatura da tinta


VAM/VEOVA

40

Figura 24 – Distribuição do tamanho de partícula para a emulsão estireno-acrílica


Observando-se os resultados obtidos pelo analisador de distribuição de partículas,

pode-se confirmar que o tamanho de partícula da emulsão estireno-acrílica é menor que o da

resina em comparação (a curva do gráfico está mais à esquerda do eixo x), no entanto, o índice

de polidispersividade é maior - 1,2828 versus 1,0944 da VAM/VEOVA. Esta propriedade de

distribuição de tamanho ao redor de um único valor acaba por influenciar no resultado de

aplicação da tinta, alterando, por exemplo, o brilho, como será visto no item 4.4.3. Os

resultados de distribuição para os demais lotes são apresentados no anexo e as curvas obtidas

foram semelhantes.

4.2.6 Monômero Residual

BA/EST BA/EST

41

Os monômeros utilizados são tóxicos, reativos e inflamáveis. Devem ser unicamente

manuseados com exaustão adequada ou máscara com filtro para vapores orgânicos devido ao

odor extremamente forte. Logo, é importante garantir que não haja uma alta concentração

destas substâncias no látex final, uma vez que sua presença refletirá no odor que irá

permanecer também na tinta, tornando a aplicação desta em espaço com pouca ventilação ou

confinado extremamente inadequada e desagradável. Se há monômero não-finalizado, a

polimerização também pode continuar a ocorrer com o tempo, causando reações e resultados

que podem não ser desejados (figuras 25 e 26).

Figura 25 – Medida de monômero residual para a resina BA/EST


Figura 26 – Medida de monômero residual para a resina VAM/VEOVA


42

Pelos resultados obtidos constata-se que o sistema VAM/VEOVA têm maior teor de

monômero residual total, no entanto este valor é aceito no mercado, tanto é que a

especificação do cliente para o residual de VAM é de 0 a 900 ppm pois a conversão deste é

menor. Com estas concentrações de monômeros residuais em ppm, o produto final não fica

com cheiro desagradável e pode ser comercializado sem problemas.

Os demais monômeros utilizados na formulação não foram medidos devido à falta de

sensibilidade do equipamento para medi-los, no entanto os valores esperados para eles são

baixíssimos pois são facilmente convertidos pelos finalizadores utilizados. Para a emulsão

VAM/VEOVA foi medido também acetaldeído residual, que embora não seja monômero, é

sub-produto da reação.

4.2.7 Medidas de pH

A medida de pH é uma das mais básicas e importantes. O pH do látex depende

diretamente da aplicação final em que será usado (afinidade com o substrato), têm impacto no

custo pois dependerá do resultado desta medida a utilização de mais ou menos solução de

neutralizador e também vai influenciar no transporte, manuseio e estocagem uma vez que

soluções com pH nos extremos da escala podem ser perigosas (figura 27).

Figura 27 – Resultado de pH para as emulsões


43

O pH de ambas as resinas apresentaram-se numa faixa próxima considerando que esta

propriedade não é um parâmetro crítico para a aplicação. Neste caso, o pH vai só influenciar

na utilização de mais ou menos neutralizador durante a manufatura da tinta para atingir o

valor necessário.

4.2.8 Análise de gel

Um látex não pode ter valores elevados de gel pois em escala laboratorial ainda é

possível filtrar com rapidez o produto, no entanto, quando o processo é passado para escala de

planta, o processo de filtração pode levar horas, impactando no custo final do processo pois as

unidades de filtragem ficarão mais tempo ocupadas.

Além do aspecto citado, partículas que não são retidas pelo filtro permanecem no

produto final, resultando num filme cheio de pontos, sem uniformidade e, portanto com

aparência ruim. O filme final fica com pequenos grumos e é possível senti-los passando-se a

mão pelo local onde foi aplicado. A situação fica ainda pior se o produto final não tiver

pigmento (verniz) onde é possível identificar os pontos visualmente sem dificuldade alguma.

Os látex produzidos foram filtrados em peneira de 150 micra seguida da de 45 micra

para que primeiro sejam retidas as partículas maiores, mais facilmente, e depois as menores,

que demoram mais tempo para passar pelas peneiras (figura 28).

Figura 28 – Resultados de análise de gel


44

Os resultados monstram que a emulsão estireno-acrílica apresentou maior quantidade

de gel, o que pode demonstrar perda de estabilidade coloidal, excesso de reagentes ou escolha

não adequada de alguns componentes da fórmula. Este resultado também impacta em tempo

de filtração e rendimento do processo, uma vez que muito produto irá se perder na forma de

insolúveis no filtro. Esta medida influencia diretamente também na aplicação porque a

presença de gel forma pequenos pontos no filme final, piorando a qualidade estética deste.

4.2.9 Teste de estabilidade

O teste de estabilidade (heat age stability test) é realizado para simular, num período

curto, o envelhecimento do látex em 1 ano. Sob condições estressantes pode-se estimar a

validade (shelf-life) e verificar por quanto tempo este pode permanecer no estoque ou

prateleira sem perder as propriedades iniciais, ou ainda se pode ser utilizado em locais com

temperaturas elevadas.

Para este teste, coloca-se o produto numa estufa de circulação de ar forçado a 60ºC por

10 dias. Ao final deste período as medidas básicas de caracterização (pH, sólidos e

viscosidade) são feitas para verificar se o produto ainda se encontra dentro da faixa de

especificação inicial. Também verifica-se a aparência (cor) e a presença ou não de

sedimentação (tabelas 2 e 3).

Tabela 2 – Caracterização inicial e final (após teste de estabilidade) da emulsão VAM/VEOVA

VAM/VEOVA

Análise: Inicial Final Especificação Sugerida

pH 8,00 5,98 (7.00-8.00)

Sólidos 50,5 50,8 (49-51%)

viscosidade 4@30 140 220 (50-500cp)


45

Tabela 3 – Caracterização inicial e final (após teste de estabilidade) da emulsão BA/EST

BA/EST

Análise: Inicial Final Especificação Sugerida

pH 8,31 7,94 (7.00-9.50)

Sólidos 50,2 50,6 (49.5-50.5%)

viscosidade 4@30 2200 2380 (1000-3000cp)


Não foi observado separação de fases, precipitação ou mudança de cor significativa em

nenhum dos sistemas. Pela análise dos dados conclui-se que o pH da emulsão contendo

VeoVa10 foi a única análise que caiu fora da faixa de especificação sugerida. Isto se deve ao

fato de o produto ser neutralizado com amônia, que é extremamente volátil e por isso, durante

o teste de envelhecimento acelerado, esta matéria prima evapora rapidamente pelo calor da

estufa.

Quando o produto é neutralizado por este reagente o cliente espera esta queda no pH e

por isso é comercialmente aceitável. Além disso, se mantiver o látex em estoque por muito

tempo, pode-se apenas adicionar mais neutralizador no preparo da tinta para que atinja o

mesmo pH da tinta com látex recém manufaturado.

A resina estireno-acrílica manteve todos os parâmetros dentro da faixa de

especificação. Este produto é low odor, ou seja, neutralizado com soda cáustica, e por isso o

pH muda menos com o tempo porque é uma substância muito menos volátil que a amônia.

4.2.10 Resistência à água em imersão e craqueamento

Este teste é um indicativo de resistência à água das resinas sem aplicar qualquer

estresse além da imersão. Quando a água é prejudicial, ocorre primeiramente a absorção dela

ao filme, depois a inclusão na interface filme-substrato, seguida pela formação de bolhas,

craqueamento, esbranquiçamento, perda de adesão, amolecimento ou formação de pontos no

filme. Em uma aplicação final, a perda de propriedades do filme pode estar ligada à

contaminação do substrato ou à deficiência no preparo deste, mas para efeitos de controle no

46

laboratório, todos os filmes são aplicados na mesma superfície (vidro) e demais cuidados são

tomados para apenas ter como variável o desempenho do látex em si (figuras 29 a 33).

Figura 29 – Aplicação do filme molhado. A resina da direta é VAM/VEOVA, e a da esquerda BA/EST


Logo após a aplicação do filme, o sistema VAM/VEOVA apresentou coloração mais

branca. Isto se deve, dentre outros fatores, ao tamanho de partícula. De modo geral, quanto

maior o tamanho da partícula mais branco é o filme. No entanto, a caracterização do filme

molhado não é tão importante pois não representa a aparência final.

47

Figura 30 – Aparência do filme imerso em água Figura 31 – Aparência do filme após 5 horas de

após 40 minutos imersão em água

Fonte: O próprio autor Fonte: O próprio autor

Figura 32 – Aparência após 8 horas de imersão Figura 33 – Aparência após 1 semana de imersão

Fonte: O próprio autor Fonte: O próprio autor

48

A aparência do filme seco é muito semelhante, ambos são transparentes, como se pode

notar pela metade superior dos filmes que não ficaram em contato com a água.

Pode-se notar que após 40 minutos as duas emulsões que sofreram contato com água

têm aparência semelhante, com a VAM/VEOVA tendendo a uma coloração um pouco mais

branca. No entanto, após 5 horas de imersão a resina estireno-acrílica apresenta-se bem mais

branca, o que indica um caráter hidrofóbico menor dos monômeros utilizados, fato que

confirma os dados de solubilidade e repelência à água do anexo A. A diferença é ainda maior

após 8 horas de imersão – o sistema VAM/VEOVA manteve-se com a aparência original e o

BA/EST apresentou-se num tom branco, sem a presença de tom azulado. Após uma semana o

filme da emulsão estireno-acrílica apresentou-se totalmente branco e o comparativo

praticamente da mesma forma que inicialmente.

4.3 Da manufatura da tinta

Com relação à manufatura da tinta, o principal aspecto a ser observado é a facilidade

de incorporação dos pigmentos uma vez que a fórmula da tinta manteve-se a mesma,

variando-se apenas a resina utilizada. Neste aspecto, ambas as resinas apresentaram boa

incorporação, o que indica que os pigmentos foram molhados de maneira ao menos

semelhante em ambos os processos.

As medidas de pH e viscosidade são feitas logo após a fabricação da tinta e após 24

horas, período em que ocorrem algumas reações que acabam por alterar um pouco as

propriedades iniciais. Como a tinta demora para chegar ao cliente, os valores que efetivamente

valem são os valores equilibrados (após as 24 horas). É importante notar se as medidas não se

alteram drasticamente, o que pode denotar uma constante mudança de propriedades com o

tempo.

4.4 Das propriedades da tinta

4.4.1 Medida de pH

A medida de pH da tinta tem as mesmas funções da do látex, descritas no item 4.2.7. É

realizada também após a manufatura da tinta pois não necessariamente será próxima ao pH do

49

látex uma vez que são utilizados aditivos, biocidas, espessantes e neutralizadores na

fabricação desta, que acabam por alterar o valor final (figura 34).

Figura 34 – Medidas de pH iniciais e equilibradas


Como os valores de pH da resina são semelhantes e a formulação da tinta é a mesma,

espera-se que os valores para esta estejam próximos. Como explanado, o pH para esta

aplicação não é crítico e deve ter os valores em torno da neutralidade, apenas devendo se

manter distante dos extremos da escala. Assim, os valores para pH são meramente

informativos neste trabalho. No entanto, pode-se observar que a diferença entre o pH inicial e

equilibrado de cada resina manteve-se próxima indicando que poucas reações paralelas

ocorrem no período de descanso da tinta.

4.4.2 Viscosidade

A maioria das tintas imobiliárias apresenta comportamento não-Newtoniano, ou seja,

possuem maior viscosidade quando submetidas a tensões menores do que maiores, e vice-

versa. Isso explica a aparência viscosa das tintas em suas latas e a diminuição da viscosidade

quando aplicadas sobre determinada superfície.

Quando a tinta tem maior viscosidade e é submetida a tensões de cisalhamento

menores, há um nivelamento ruim na superfície e uma boa resistência ao escorrimento no

momento da aplicação. Baixas viscosidades quando submetidas a tensões moderadas resultam

em bom nivelamento e baixa resistência ao escorrimento. Por isso, é muito importante

50

procurar o equilíbrio entre estas propriedades. A viscosidade de uma tinta poder ser dividida

em baixa, média e alta tensão de cisalhamento.

A viscosidade de baixa tensão de cisalhamento diz respeito ao estado da tinta parada,

ou seja, na embalagem. É importante pois define o nivelamento e escorrimento na aplicação e

sedimentação na lata. Valores muito altos desta viscosidade resultam em nivelamento ruim e o

rastro de aplicação do pincel ou rolo é aparente após a secagem do filme. Valores muito

baixos resultam em escorrimento durante a aplicação e sedimentação na embalagem. Esta

faixa de viscosidade é usualmente medida no viscosímetro Brookfield, o mesmo usado para

caracterização do látex.

A viscosidade de média tensão de cisalhamento relaciona-se com o processamento da

tinta - a consistência - que se relaciona com a aparência e sensação durante a mistura. A

definição da faixa de especificação desta viscosidade é baseada em experiências anteriores

com um tipo particular de tinta. O aparelho mais usado para medir esta viscosidade é o

viscosímetro Stormer, que expressa a viscosidade em Krebs Units (KU) e seu spindle é uma pá

em forma de T que agita a tinta, simulando uma mistura (figura 35).

Por fim, a de alta tensão é a de aplicação e influencia na aplicação com rolo ou pincel.

O viscosímetro utilizado é o ICI, que realiza movimentos circulares sobre a tinta e aplica uma

taxa de cisalhamento fixa sobre esta. A viscosidade medida simula a formação de filme

quando aplicado por pincel ou rolo. Quanto maior a viscosidade ICI, mais resistência é

esperada durante a aplicação e mais grosso é o filme formado, dificultando a transferência

para o substrato, podendo escorrer, craquear e demorar muito para secar. Se o valor de ICI é

muito baixo, corre-se o risco do filme não ser suficientemente espesso para cobrir o substrato,

há um menor rendimento.

51

Figura 35 – Valores de viscosidade KU obtidos


Para a tinta formulada (semi-brilho), a especificação típica de viscosidade KU é de 90

a 95 KU (KOLESKE, 1995), portanto o sistema estireno/acrílico ficou um pouco acima desta

faixa indicando que a consistência, aparência e sensação durante a mistura da tinta é um pouco

mais elevada do que o ideal.

É importante notar que o sistema VAM/VEOVA apresentou-se bem estável, enquanto

o BA/EST apresentou reações significativas no período de 24 horas, acabando por aumentar

de maneira significativa o valor de KU.

Com relação à viscosidade ICI, observa-se que os valores equilibrados têm quase

100% de diferença entre os dois sistemas em estudo. O valor típico de ICI é de 0,5 a 2,5

(KOLESKE, 1995), indicando que o sistema estireno-acrílico ficou abaixo desta especificação

o que representa uma maior necessidade de tinta para cobrir a mesma área de substrato

comparando-se com o sistema VAM/VEOVA (figura 36).

52

Figura 36 – Valores de viscosidade ICI obtidos


4.4.3 Brilho da tinta

O brilho de uma tinta é a medida de sua capacidade em refletir a luz quando esta atinge

a superfície do filme e é dependente das cargas e pigmentos utilizados na formulação, que

permanecem na película do filme aplicado. O látex, por sua vez, tem papel fundamental nesta

propriedade pois o tamanho de partícula e sua distribuição influenciam muito nesta

característica. Quanto menor o tamanho de partícula e mais estreita a sua distribuição, mais

brilho a tinta terá.

Esta propriedade varia com o ângulo de incidência da luz e por isso foram medidos,

neste trabalho, filmes secos com diferentes direções de incidência de luz, simulando os

diversos ângulos com que o observador pode olhar a superfície pintada. Segundo a norma

ASTM D 523, a medida no ângulo de 60º é usada para comparar a maior parte dos materiais, a

de 20º para comparar materiais com valores de brilho em 60º maiores que 70, e a de 85º para

comparar quando as medidas do material em 60º apresentam valores menores que 10 (figura

37).

53

Figura 37 – Resultados de brilho em três ângulos para os dois sistemas em estudo


Pelos resultados obtidos, observa-se que o sistema VAM/VEOVA apresentou os

melhores resultados em brilho. Esta é uma medida essencial quando se formula uma tinta

brilho ou semi-brilho. Os resultados observados devem ser associados à distribuição de suas

partículas uma vez que a resina VAM/VEOVA apresentou o tamanho de partícula maior que a

resina estireno-acrílica.

4.4.4 Poder de cobertura

Esta propriedade refere-se à opacidade do filme formado pela tinta, ou seja, a

capacidade de bloquear a passagem de luz até atingir o substrato, acabando por escondê-lo.

Na formulação de uma tinta, a resina não é a principal contribuinte para a melhora ou

piora do poder de cobertura uma vez que sozinha forma um filme transparente que não

absorve nem reflete a luz em graus significativos, contribuindo de forma mais significativa

para molhar os pigmentos completamente e formar uma fase contínua. Assim sendo, o poder

de cobertura depende mais diretamente dos pigmentos, que são finas partículas insolúveis

adicionadas no preparo da tinta (dióxido de titânio é a mais eficiente e amplamente utilizada)

usadas para melhorar as propriedades de mistura e óticas de cor e opacidade (figura 38).

Neste trabalho foram utilizados os mesmos pigmentos para a manufatura de todas as

tintas, com o mesmo tamanho de partícula médio, com a mesma quantidade de resina para

54

dispersão e na mesma concentração. Logo, conclui-se que as diferenças notadas nos resultados

foram função da resina utilizada.

Figura 38 – Valores de poder de cobertura úmida e seca


É possível concluir pelos resultados que a resina de estudo apresentou maior

porcentagem de poder de cobertura tanto para a cobertura úmida (que mede quanto do

substrato a tinta cobriu logo após a aplicação), como para a cobertura seca (após a completa

secagem da tinta, é a aparência final). É um fator muito importante pois afeta a demanda da

tinta, ou seja, quanto de tinta será usado para cobrir certa área de aplicação. Neste caso, para

ter a mesma sensação de cobertura para uma mesma área de aplicação, é necessário menor

quantidade da tinta formulada com VAM/VEOVA, o que confirma também o maior valor

encontrado para viscosidade ICI.

4.4.5 Lavabilidade

A lavabilidade é uma das mais importantes propriedades buscadas nas tintas

imobiliárias. Tal importância se dá à aplicação da tinta, que pode ser feita em um ambiente

externo, exposta às intempéries, ou ambiente interno com presença de umidade e sujeira, onde

a capacidade de removê-la sem danos ao filme é essencial. É uma propriedade difícil de ser

atingida facilmente pois muitos dos componentes usados no preparo da emulsão são

55

extremamente solúveis em água e permanecem no filme final. Por isso, busca-se melhoria

contínua neste campo a um custo razoável pois há excelentes aditivos que melhoram e

preservam o filme contra a ação da água, mas são extremamente caros para o mercado (figura

39).

Figura 39 – Ciclos de lavabilidade para as duas resinas


Dado os resultados obtidos no teste de lavabilidade, observa-se que ambas as tintas

exibiram desempenho muito semelhante, embora o sistema BA/EST tenha se saído um pouco

melhor, com 2 ciclos percorridos a mais antes de um desgaste aparente na Leneta. Este não era

um resultado esperado porque uma das características prometidas pelo fornecedor do

monômero VeoVa10 é justamente lavabilidade superior às estireno-acrílicas. Talvez, para um

trabalho futuro, seria interessante avaliar a adição de mais VeoVa10 na formulação, tomando

cuidado para não elevar o custo para cima do da resina de comparação, para ver como esta

ação se traduz na lavabilidade.

56

5. Conclusão

O látex formulado apresentou ótima repetibilidade de resultados, o que denotou um

processo de produção robusto e confiável. Além deste aspecto, o perfil reacional foi muito

semelhante – exotermia após a adição do catalisador inicial, temperatura durante as adições da

pré-emulsão, ausência de necessidade de uso da camisa do reator para resfriamento – bem

como a não-separação de fases da pré-emulsão, contribuiram para que o produto pudesse ser

aprovado para produção em escala industrial sem grandes preocupações com alterações de

comportamento da reação e do produto final.

A formação de insolúveis, que é proporcional à estabilidade coloidal do sistema e é

muito importante para estimar o tempo de filtração e limpeza do reator, foi ligeiramente

superior quando comparada à resina estireno-acrílica. Assim sendo, o tempo de filtração e

limpeza do reator para este último látex será otimizado.

O teor de sólidos obtido para a resina VAM/VEOVA foi maior, o que irá diminuir a

concentração necessária para formular-se a tinta e assim, o seu custo. O filme demorará menos

tempo para secar e a tinta terá um poder de cobertura maior, o que é de real interesse do

mercado de tintas.

A viscosidade inicial do látex manufaturado foi muito menor que a do produto acrílico-

estirenado devido à ausência do monômero funcional acrilamida na polimerização, que

aumenta muito a viscosidade do sistema e melhora a aparência do filme, embora esta última

propriedade não tenha sido notada. O acompanhamento de viscosidade durante um mês

mostrou uma queda acentuada na viscosidade da resina estireno-acrílica, enquanto a

VAM/VEOVA apresentou-se, comparativamente, muito mais estável.

O tamanho médio das partículas acaba por influenciar em várias propriedades

importantes de aplicação e o resultado obtido para o sistema VAM/VEOVA levou a maiores

tamanhos. Em geral, tamanho de partícula maior denota piores propriedades em brilho e

cobertura, no entanto os resultados deste trabalho levaram a concluir que a distribuição do

tamanho destas é fundamental para tais propriedades de aplicação (menor polidispersividade),

já que o brilho da tinta formulada com resina VAM/VEOVA foi maior para todos os ângulos

apurados.

57

A análise de gel é de extrema importância, pois tem relação direta com o tempo de

filtração e especialmente com a aparência final do filme, uma vez que partículas pequenas de

insolúveis não retidas no filtro de saída do reator aparecem no filme de aplicação. A resina

estireno-acrílica apresentou maiores valores de gel e, para corrigir este alto valor sem mudar a

composição do produto, é necessário filtrá-lo em filtro de 45 microns na saída do reator, o que

não é usualmente desejado pelo maior tempo necessário para que todo o produto passe por

este filtro de malha mais fechada.

O teste de envelhecimento acelerado mostrou que ambas as resinas podem ter um

shelf-life prolongado pois apresentaram valores ainda dentro da especificação após o teste em

condições estressantes, com exceção do pH da VAM/VEOVA que saiu fora da faixa devido à

evaporação da amônia, com a qual é neutralizada. Esta falta de amônia irá influenciar no pH

da tinta e por isso pode ser necessária adição de mais neutralizante no preparo da tinta.

Sobre as propriedades da tinta manufaturada, a viscosidade KU da fórmula com a

emulsão acrílico-estirenada, que mede a sensação de viscosidade durante o preparo da tinta,

ficou um pouco acima da especificação típica. A viscosidade ICI desta mesma fórmula ficou

abaixo do valor típico esperado, o que indica uma necessidade maior de tinta para cobrir uma

mesma área, confirmando assim os menores valores encontrados para o poder de cobertura.

Dentro das especificações de tintas, a lavabilidade é talvez o fator mais buscado pois

influencia na capacidade de usá-la no exterior, exposta à intempéries, ou também no interior

dos imóveis, sujeitos à sujeira e manchas. O resultado obtido foi supreendente pelo fato de o

sistema estireno-acrílico ter se saído ligeiramente melhor e uma das promessas do fornecedor

do monômero VeoVa10 é alta resistência neste quesito.

O objetivo deste trabalho foi apresentar uma alternativa mais barata às resinas que

atualmente dominam o mercado de tintas brasileiro para o setor imobiliário através da

utilização de monômeros mais baratos, especialmente o acetato de vinila, aliado às

propriedades importantes apresentadas principalmente pelo VeoVa10. Pode-se dizer que o

objetivo foi alcançado uma vez que a formulação da resina apresentou um processo robusto

durante o preparo e propriedades finais que foram, em sua maioria, superiores às da estireno-

acrílica comercialmente utilizada. A utilização de copolímeros VAM/VEOVA é uma

tendência que está voltando ao Brasil aos poucos, no entanto ainda enfrenta resistência dos

58

principais fabricantes de tintas que temem em mudar o mercado da vitoriosa família acrílico-

estirenada para qualquer outro. A redução de custos pode chegar a R$0,10 por kilo de resina

mas outro empecilho são os investimentos para a re-ativação ou compra de novos tanques para

armazenamento de acetato de vinila e VeoVa10. São investimentos altos que têm retorno a

longo prazo e, portanto, só o tempo irá dizer se uma nova tendência no mercado de tintas irá

justificar tais despesas.

59

Referências

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05 Setembro 2013.

61

Anexos

Anexo A

Propriedades diversas do VeoVa10 (Tabela A.1 e Figuras 40 a 42), que acabam por

influenciar nos resultados esperados e provavelmente obtidos neste trabalho. Dados segundo

Momentive (2011).

Tabela A.1 – Solubilidade em água como indicador de hidrofobicidade.


62

Figura 40 – Ângulo de contato da gota, como indicativo de repelência à água. Sistemas comparados: contendo

30% VeoVa; 30% 2-EHA; Marca acrílica 1 (BM1); Marca Acrílica 2 (BM2).


Figura 41 – Aparência do filme após teste de imersão em água por 1 hora (10=filme inafetado, 0=filme

completamente branco). Comparação dos mesmos sistemas anteriores.


63

Figura 42 – Desempenho comparativo dos sistemas com relação a resistência à água, aparência do filme,

cobertura, retenção de brilho, variação de cor e adesão.


Anexo B

Resultados analíticos iniciais e após teste de estabilidade (tabelas B.1 e B.2), perfil de

temperatura durante o processo (figura 43), distribuição de tamanho de partícula (figura 44) e

resultados das propriedades gerais do látex e da tinta (figuras 45 e 46) para os diversos lotes de

resina polimerizados contendo VeoVa10, que vêm a confirmar o desenvolvimento de uma

formulação e processo robustos uma vez que o comportamento de reação é muito semelhante e

os valores obtidos após a estabilidade foram próximos e dentro da especificação sugerida ao

cliente.

Tabela B.1 – Caracterização analítica inicial dos lotes VAM/VEOVA

Inicial

Análise: L6321 L6241 L6274 L6279 L6283 L6306 L6334 Especificação

pH 8,00 7,44 7,23 7,30 7,00 7,14 7,37 (7.00-8.00)

Sólidos 50,5 50,2 51 50,85 50 50.1 50,05 (49-51%)

viscosidade 4@30 140 140 230 300 180 220 160 (50-500cp)


64

Tabela B.2 – Caracterização analítica após teste de estabilidade dos lotes VAM/VEOVA

Após Teste de Estabilidade

Análise: L6321 L6241 L6274 L6279 L6283 L6306 L6334 Especificação

pH 5,98 6,00 5,53 5,89 5,93 5,92 6,20 (7.00-8.00)

Sólidos 50,8 50,4 51,5 51,12 50,23 50,1 50,3 (49-51%)

viscosidade 4@30 220 200 260 240 180 220 220 (50-500cp)


Figura 43 – Perfil de temperatura para os lotes polimerizados de VAM/VEOVA


65

Figura 44 – Distribuição de partícula dos lotes polimerizados


Figura 45 – Comparação de caracterização dos látices


66

Figura 46 – Comparação de caracterização das tintas manufaturadas


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Manufatura e avaliação de performance de látex vinil ... · Acrílico Glacial (GAA) e Metacrilato de Metila (MMA), foi avaliada com o intuito de obter desempenho similar e custos