Defeito em Tintas

Defeitos em Películas de Tintas

Um dos principais problemas encontrados pela maioria dos formuladores de tintas é corrigir defeitos das películas, tais como formação de crateras, "blushing" e escorrimento. No entanto isto é essencial para assegurar as funções de embelezar e proteger o substrato pintado. A fim de resolver eficazmente os problemas nos filmes o tipo de defeito deve ser identificado e suas causas devem ser estabelecidas. Conheça a seguir, alguns problemas nas superfícies pintadas e como eliminá-los.

l. Inclusões de ar

Bolhas de ar ocluídas na película podem ser liberadas sem maiores conseqüências se a viscosidade do filme for suficientemente baixa e a película permanecer fluida durante tempo suficiente. Entretanto, evaporação rápida dos solventes, cura rápida ou viscosidade inicial muito elevada, impedem a liberação do ar e fazem com que as bolhas permaneçam no interior do revestimento. Além do uso de solventes menos voláteis, que deixem o filme aberto durante um tempo maior de modo a permitir a liberação das bolhas, agentes anti-espumantes e quebradores de bolhas (“antifoams” e “defoamers”), tais como os silicones, podem desestabilizá-las pela quebra da tensão superficial e promover a sua coalescência e liberação.

2. Células de Bénard

As “Células de Bénard” são células hexagonais, com centros bem definidos, produzidas por padrões de circulação turbilhonar induzidos pela evaporação dos solventes em películas delgadas. Em filmes espessos (vários milímetros ou mais), as “Células de Bénard” são causadas pela circulação de convecção devido à gravidade. Em filmes de espessuras típicas (10 a 100 micra), elas são provocadas por gradientes de tensão superficial resultantes da temperatura ou concentração. Em filmes de espessura intermediária, tanto a gravidade como os gradientes de tensão superficial podem atuar como agentes causadores das “Células de Bénard”. Estudos experimentais demonstraram que as “Células de Bénard” podem ser eliminadas pela diminuição da espessura da camada aplicada, pelo aumento da viscosidade do revestimento e/ou pela minimização dos gradientes de tensão superficial através da superfície da película. Às vezes, por exemplo, a substituição de uma melamina por outra butilada, é um modo de reduzir a atividade das “Células de Bénard”; contudo o método mais eficaz ainda é o uso de aditivos de silicone.

3. Eflorescência ("blooming")

A eflorescência é o aparecimento de um depósito turvo de material oleoso ou ceroso sobre a superfície pintada, que prejudica o acabamento pela diminuição do brilho ou pelo aspecto irregular e não uniforme. A causa do defeito pode ser a migração de algum óleo, plastificante ou componente não reticulado. O remédio para este defeito requer, geralmente, a eliminação na fórmula do material que migra. O aspecto mais difícil na solução de problemas de eflorescência é a identificação da substância migrante e a determinação de sua origem na fórmula do revestimento. Fontes comuns de eflorescência são constituintes de baixo peso molecular das resinas, plastificantes com solubilidade marginal, ou outros aditivos, ceras e lubrificantes.

4. Névoa ("blushing")

A névoa é um esbranquiçamento da que ocorre quando o revestimento é aplicado sob condições de elevada umidade relativa. É observada com maior freqüência quando a tinta é aplicada a revólver. A névoa pode ser eliminada pela diminuição da umidade relativa e/ou diminuição da taxa de evaporação do solvente. Solventes rápidos com elevados calores latentes de evaporação devem ser eliminados da formulação. Este problema é especialmente importante no caso de lacas, mas pode surgir, também, em esmaltes à estufa. No caso de lacas é mais crítica a formulação da mistura de solventes que assegure o equilíbrio adequado.

5. Relevo irregular

Regiões mais elevadas e depressões numa superfície pintada são causadas por fluxos indesejáveis que ocorrem durante a cura depois do nivelamento inicial da película. Originam-se de gradientes de tensão superficial que se formam durante a cura e que provocam uma baixa fluidez (“flow-out”). O resultado é uma superfície irregular, de aspecto rugoso, pouco brilho e áreas pouco espessas nas depressões e portanto, menor proteção ao substrato. A solução é prevenir ou reduzir os gradientes de tensão superficial pela adição de oligômeros tensoativos (tais como aditivos de silicone) ou de resinas e/ou aumentar a viscosidade pelo uso de agentes reológicos, etc.. O ataque duplo, como o uso simultâneo de aditivos de silicone e de agentes tixotrópicos é muitas vezes o melhor.

6. Crateras

Crateras são pequenas depressões semi-esféricas numa película. Estas depressões possuem, freqüentemente, gotas ou bandas de material no centro e bordas circulares mais altas. As causas mais comuns das crateras são bolhas não colapsadas, "overspray", partículas de gel de resinas e contaminação do substrato com: sujeira, fibras, auxiliares de filtração, gotículas de silicone não dissolvido ou de óleo (da linha de ar comprimido ou dos equipamentos). As crateras podem ser eliminadas freqüentemente com cuidados na fabricação e na aplicação da tinta. A diluição cuidadosa da tinta e da resina com solventes e diluentes pode evitar a formação de partículas de géis. Cuidados na limpeza, no bombeamento e na transferência da tinta e das resinas durante a fabricação impedem a precipitação devida a incompatibilidades entre os materiais nas tubulações. A manutenção dos filtros e a filtração adequada podem eliminar géis de resinas, aglomerados de pigmentos, fibras, etc. do produto acabado. O uso de separadores de óleo e filtros nas linhas de ar comprimido, bem como a manutenção periódica, podem reduzir a incidência da contaminação durante a aplicação a revólver. A ventilação adequada e o controle do ar podem reduzir o "overspray" e as poeiras.

7. Rastejamento e retração ("Crawling" e "dewetting")

Durante a aplicação do revestimento, as forças de cisalhamento e da gravidade são geralmente suficientes para espalhar a tinta completamente sobre a superfície do substrato. Entretanto, durante ou logo após a aplicação, pode-se observar uma retração da tinta. Se isto ocorrer em áreas maiores, ou nas bordas de um painel ou peça pintada, este fenômeno recebe o nome de rastejamento ("crawling"). A retração também pode causar uma reaglomeração da tinta em forma de gotas, crateras, ilhotas ou pequenos furos ("pinholes"). Este comportamento é devido à umectação (molhagem) insuficiente do substrato pela tinta; neste caso os aditivos silicones que são excelentes agentes umectantes podem solucionar.

8. Bordas espessas e emolduramento ("picture framing")

Um defeito comum dos revestimentos é o aparecimento de bordas espessas ou emolduramento ao longo das margens de um painel ou parte metálica. Bordas espessas são freqüentes em aplicação por imersão ou tamboreamento, mas o fenômeno pode ocorrer com outros métodos de aplicação, como pulverização, aplicação por rolos e até mesmo eletrodeposição. No caso de aplicação por imersão e "'flow coating", a tinta pode formar uma camada mais espessa na parte inferior das peças pintadas. O remédio envolve a remoção do excesso de tinta pelo gotejamento durante um período mais longo (no caso de "'flow coating"), pela diminuição da viscosidade da tinta ou pelo uso de forças eletrostáticas e centrífugas para remover o excesso de material. Algumas vezes o aumento de camada é devido ao escorrimento. Se este for o caso, o uso de solventes mais rápidos ou de aditivos tixotrópicos pode ser eficaz na redução da tendência ao escorrimento.

9. “Olhos de peixe”

“Olhos de peixe” são crateras que se caracterizam por um centro formado por uma zona uniforme de pintura, cercado por uma depressão seguida de uma borda de tinta. São causados por glóbulos fluidos não dispersos ou por gotículas em suspensão no ar, depositadas sobre a superfície da tinta. Gotículas de óleo e anti-espumante são grandes causadores de olhos de peixe. Muitas vezes os defeitos desaparecem com o "envelhecimento da tinta", devido à lenta dissolução do material causador do problema. A filtração pode ajudar algumas vezes, se for usado um filtro absorvente ou um auxiliar de filtração. O remédio mais eficaz é determinar a origem dos olhos de peixe e remover da fórmula ou do ambiente o material causador; o uso de aditivo de silicone adequado pode solucionar a maioria dos casos.

10. Flutuação ("Floating")

O termo "floating" é empregado para descrever um aspecto manchado ou raiado de uma película de tinta. O "floating" é devido à separação e distribuição irregular dos diferentes pigmentos na tinta. O defeito é geralmente causado por movimentos de circulação das células de Bénard e pode ser visto como a conseqüência colorida da formação de células. Os remédios são os mesmos que para as células de Bénard.

11. "Flooding"

O "flooding" é caracterizado por uma mudança uniforme de cor numa película úmida depois da aplicação. É causado pelo aumento da concentração de um ou mais pigmentos na superfície da película de tinta. A separação ocorre como resultado de velocidades de sedimentação diferentes, devido às diferenças de densidade, tamanho de partícula e grau de floculação dos pigmentos. O remédio é promover um aumento de viscosidade pelo uso de agentes tixotrópicos para melhorar a suspensão, solventes mais voláteis e resinas mais reativas. Uma equalização do tamanho de partículas dos pigmentos e do seu grau de dispersão através de aditivos de silicone, são soluções que ajudam a evitar o problema.

12. Véu ("Haze")

Véu é um termo geral aplicado virtualmente a qualquer fosqueamento de uma superfície pintada e refere-se de fato a uma ampla gama de defeitos. O véu pode ser devido a material que tenha exsudado à superfície, pequenas erupções de solventes, rugosidade da superfície devido à floculação ou coalescência insuficiente, acumulação de partículas finas sobre a superfície, gotículas de água na ou próximo à superfície, pequenas células de Bénard, micro-lacunas, etc.. Aditivos dispersantes de silicone conseguem resolver a maioria destes casos.

13. “Casca de laranja”

A "casca de laranja" é uma aspereza ou ondulação que lembra o aspecto rugoso da casca de uma laranja. A "casca de laranja" é, muitas vezes, causada por nivelamento insuficiente e é um defeito comum, tanto em tintas aplicadas por pulverização como nas aplicadas a rolo. A "casca de laranja" pode ser o resultado de viscosidade elevada da película, que restringe o fluxo e o nivelamento do filme. Pode ser, também, o resultado de movimentos provocados por gradientes de tensão superficial. As pulverizações secas ou solventes muito voláteis também podem contribuir à "casca de laranja". Se o problema for devido à viscosidade muito elevada, a solução deste defeito pode ser o uso de menor teor de sólidos, uma resina de menor peso molecular ou uma concentração menor de pigmentos. Agentes controladores de fluidez, tais como aditivos de silicone ou polímeros de baixa energia, podem ser eficazes na eliminação dos movimentos induzidos por tensão superficial. Um solvente com temperatura de destilação elevada pode promover o nivelamento na estufa por deixar o filme aberto durante um tempo mais prolongado.

14. “Rub-out”

O "rub-out" refere-se à mudança de cor que resulta da fricção, com o dedo ou com uma espátula, de uma parte da tinta aplicada. A fricção é geralmente efetuada depois do filme ter-se assentado por alguns minutos até meia hora. 0 "rub-out" é uma indicação da floculação e assinala a possibilidade da existência de sérios problemas de "flooding", "floating" ou outros, ligados à cor. Um filme que se toma mais claro pela fricção, indica que o pigmento branco está floculado. Um filme que se toma mais escuro pela fricção indica que o pigmento colorido está floculado. Como o problema é causado por uma floculação, a solução consiste em eliminar a origem desta. Geralmente, são necessários aditivos dispersantes e estabilizantes de pigmentos (tais como os silicones) para resolver o problema. O uso de aditivos de silicone na moagem dos pigmentos, além de melhorar a uniformidade aumentam consideravelmente a capacidade de dispersão dos pigmentos reduzindo sua aglomeração.

15. Escorrimento, cortinamento

Estes termos descrevem os movimentos provocados pela força da gravidade que ocorrem em superfícies verticais. Este defeito é devido a uma mobilidade excessiva (viscosidade muito baixa) e pode ocorrer durante a aplicação ou quando a tinta é curada na estufa. O escorrimento pode ser diminuído pelo aumento da viscosidade da tinta ou pela aplicação de camadas de tinta mais finas.

16. Aspecto granuloso ("Seeding")

São defeitos semelhantes a pequenos grãos que ocorrem ao acaso sobre a superfície da tinta, prejudicando o seu aspecto. Os grãos podem ser causados por pigmento não disperso ou floculado, sujeira, partículas de géis de resinas precipitada e glóbulos de pigmento. Deve-se a choque de solventes, ou pela reação química entre os componentes da tinta ou impurezas e pigmentos ativos (tais como óxido de zinco). Antes de poderem ser eliminados, até mesmo com aditivos dispersantes, deve-se determinar cuidadosamente a sua origem.

17. "Silking"

O "silking" é definido como finas irregularidades paralelas numa película de tinta dando a impressão de seda. Este defeito é, geralmente, um caso especial de "floating" em acabamentos aplicados por imersão ou "flow coating". O fluxo na superfície, devido ao escoamento da tinta, faz com que quaisquer “Células de Bénard” formem estrias alongadas. A separação de fases devida à floculação, incompatibilidade de resinas ou outros componentes insolúveis (ou incompatíveis) também pode provocar estrias na aplicação por imersão ou "flow coating". O "silking" resultante de “Células de Bénard” pode ser prevenido pela seleção de pigmentos com tamanhos, densidades e grau de floculação tão próximos entre si quanto possível, pelo aumento da viscosidade a fim de reduzir a circulação de pigmentos e pela adição de tensoativos, tais como aditivos adequados de silicone, que melhoram a dispersão. O "silking" devido à incompatibilidade ou falta de solubilidade pode ser resolvido por mudança de solventes ou substituição da resina ou outro material incompatível. A eliminação de cargas com tamanho grande de partículas (alta granulometria), pode resolver o "silking" em tintas aplicadas a pincel ou rolo.

18. Erupções de solventes ("Popping")

"Popping" é a formação de defeitos pela evolução violenta de solvente retido, que ocorre depois de a camada ter começado a gelificar durante o seu ciclo de cura na estufa. As erupções de solvente ocorrem de várias formas, inclusive buracos, crateras, covas e protuberâncias similares a um vulcão. Muitas destas erupções estão cobertas por um domo transparente, bolhas que não puderam estourar ou escapar, e que foram curadas. Algumas vezes as erupções são confundidas com "seeding". O defeito pode ser eliminado pelo aumento do tempo de '' flash-off', escalonamento do aquecimento do material pintado, pelo uso de solventes menos voláteis ou retardamento da velocidade de cura do revestimento. Aditivos de silicone promotores de secagem produzem excelentes efeitos.

19. "Telegraphing"

Este defeito manifesta-se pela exibição de características superficiais ou estruturais da peça pintada ou do substrato através da camada, depois de curada. Algumas vezes a "transparência" de impressões digitais, manchas de água ou marcas de lixa do substrato também é chamada de "telegraphing", mas estes defeitos costumam ser manifestações de retração. O "telegraphing" é normalmente causado por gradientes de tensão superficial, originados por gradientes de temperatura ou de concentração na peça ou no substrato. Os silicones são os mais eficazes na redução dos gradientes de tensão superficial e para a redução do "telegraphing". O aumento de viscosidade da tinta também é um meio eficaz de reduzir o problema. Em muitos aspectos, bordas espessas ou emolduramento estão relacionadas com o "telegraphing". Por isto, este problema pode ser solucionado com muitos dos remédios indicados para o emolduramento.

20. Manchamento por água

O manchamento por água é a mudança de aspecto da superfície resultante da ação de água sobre a película de tinta ou o substrato. O defeito pode apresentar-se na forma de pontos desbotados, anéis ou áreas de menor brilho. O manchamento também é causado pela sensibilidade da tinta à água, apesar de o defeito poder ser causado por material dissolvido, que precipita à medida que a água evapora. Apesar das manchas serem mais visíveis sobre superfícies brilhantes, o efeito pode originar-se de depósitos no substrato ou na tinta de fundo, várias camadas abaixo do acabamento. Para consertar o manchamento por água toma-se necessário um bom diagnóstico do problema. Se a causa for solvente hidrófilo retido, use solvente mais hidrofóbico. Se a camada estiver sub-curada, aumente o tempo de cura, ou a temperatura de cura, ou nível de catalisador, etc..

Por Eng. Quím. Alvaro de Assis Jr.

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