Conceitos de Pintura Eletrostática Pó
Horário Edição:2011-12-11
Conceitos de Pintura Eletrostática Pó
Introdu??o
A tinta em pó um dos mais modernos e avan?ados sistemas de revestimentos para pe?as que necessitam alta prote??o e alto nível de acabamento, tanto para fins decorativos quanto para funcionais.
A tinta em pó, na forma de apresenta??o atual, é o resultado de várias décadas de pesquisa de diversos setores da indústria. Cujo objetivo foi obter um produto confiável e de fácil manipula??o, com alto rendimento, baixa agressividade ao meio ambiente e ao ser humano; bem como, um custo bastante atraente considerando-se a realidade de mercado.
Apesar de seu uso requerer instala??es específicas, seus efeitos poluidores s?o desprezíveis, além do que sua armazenagem é bastante simples.
Histórico e Evolu??o
As tintas em pó termoconvertíveis apareceram nos Estados Unidos no final da década de 1950. Eram produtos relativamente simples, constituídos por mistura seca de resina epoxídica sólida, pigmentos e endurecedores. A aplica??o desse tipo de tinta era feita através do processo de imers?o da superfície em um leito fluidizado. Devido à heterogeneidade deste tipo de tinta, ocorria uma separa??o de seus componentes durante a aplica??o, a qual levava a uma inconstancia do revestimento. Devido a essa inconstancia as tintas em pó da época eram consideradas inadequadas para efeitos decorativos (acabamento péssimo), sendo apenas utilizadas como isolantes elétricos ou para revestimentos anticorrosivos, pois a espessura obtida era acima de 200 micra.
No início da década de 1960 a Shell efetuou importantes desenvolvimentos que constituíram a base sólida para que os revestimentos em pó atingissem o nível de qualidade que atualmente conhecemos. A continuidade dos desenvolvimentos da Shell resultaram, em 1964, na introdu??o da método de extrus?o, que ainda hoje é responsável pela totalidade da produ??o das tintas em pó.
A aplica??o de tintas em pó por pistola eletrostática foi introduzida em 1962/1963 pela Ransburg (EUA) e Sames/Gema (Europa). O contínuo aperfei?oamento desse tipo de equipamento resultou nos modelos hoje disponíveis no mercado, que se destacam pela: leveza, facilidade de opera??o e manuseio (n?o há a necessidade de m?o de obra especializada); dem como pela possibilidade de automa??o.
Até meados da década de 1970 os sistemas epoxídicos eram os predominantes e responsáveis por mais de 90 % do total de tinta em pó. Nesta época surgiram outros sistemas:
Híbrido (epóxi-poliéster) Poliéster Acrílico Poliuretano, etc
Simultaneamente tiveram início os desenvolvimentos que tinham por objetivo os específicos, os quais demandavam tecnologias específicas (revestimento em pó para oleodutos, revestimentos do tipo sanitário para aplica??o no interior de tambores para acondicionamento de sucos cítricos, etc.).
Os equipamentos e métodos de aplica??o também evoluíram de forma vertiginosa. A aplica??o por pistola manual deu lugar à aplica??o com pistola automatizada em instala??es que permitem o reaproveitamento do pó n?o aderido à pe?a (overspray), fazendo com que n?o haja perda de material. Tualmente, mesmo as aplica??es por pistola manual proporcionam um aproveitamento de ca. 98% da tinta, se levarmos em considera??o o reaproveitamento do pó n?o aderido.
Na figura a seguir pode ser vista a participa??o dos diversos tipos de tecnologia no mercado europeu do ano de 1991:
No gráfico abaixo podemos observar o crescente aumento da produ??o mundial de tintas em pó desde 1970:
Sendo que, das 271'000 ton em 1989 a grande maioria foi produzida na Europa (150'000 ton) como pode ser visto abaixo. Este fato é explicável, visto que a maioria dos países europeus (Europa ocidental) possui legisla??o rigorosa no que diz respeito aà emiss?o de solventes na atmosfera. Como as tintas em pó s?o isentas de solventes , as mesmas tendem a crescer cada vez mais, como já foi visto no gráfico anterior.
Perspectivas futuras
As tintas híbridas e as à base de poliéster continuar?o a crescer e dividir?o o mercado;
Desenvolvimento de tintas com temperatura de cura menor, a fim de reduzir os custos com energia;
Desenvolvimento de tintas de alta reatividade para obter-se curas extremamente rápidas;
Desenvolvimento de formula??es que permitir?o a obten??o de camadas mais finas (menores que 30 micra);
No mercado das tintas industriais as tintas em pó cresceram em rela??o à liquida, devido às exigências ambientais;
O mercado mundial deverá manter o crescimento de 10 a 12% ao ano até 1995. Sendo que na América do Sul, o que inclui o Brasil, esse crescimento deverá ser mais acentuado.
Vantagens da tinta em pó
Amplo espectro de aplica??es;
Ausência de solventes organicos;
Mínima agress?o ao meio ambiente;
Alto grau de automa??o;
Facilidade e rapidez na troca das cores, devido à n?o necessidade de limpeza com solventes;
Baixo consumo de ar nas estufas (economia de energia);
Alta eficiência na transferência. N?o existe perda do material durante a aplica??o, pois o pó do overspray é reaproveitado. Dessa forma o aproveitamento da tinta em pó chega a cerca de 98%;
Aplica??o em uma única camada em geral n?o necessita primer); Elevada resistência química e mecanica (impacto, corros?o, radia??o U.V., etc.);
Possibilidade de obter-se camadas de 30 a 500 micra;
Acabamento final atraente e de alto nível;
Investimento menor em equipamentos, devido à n?o necessidade de cabines com cortina d′água, unidades de renova??o de ar, controle de polui??o e zonas de flash off.
Equipamentos
Leito Fluidizado
O primeiro tipo de aplica??o de revestimentos em pó foi feito através do processo de Leito Fluidizado que é descrito a seguir.
O ar, seco e filtrado, é injetado em um recipiente através de uma placa porosa, sobre a qual se encontra o pó (vide esquema abaixo).
Com uma vaz?o adequada de ar o pó fica em suspens?o e se comporta como se fosse um
fluído. Nesse momento, o objeto, pré-aquecido a uma temperatura superior à da fus?o do pó, é mergulhado no pó fluidizado, que em contato com a superfície aquecida funde e adere. Nesse processo é comum que se confira uma certa vibra??o ao objeto, a fim de garantir uma maior uniformidade do revestimento.
A necessidade de se colocar o objeto em uma estufa apropriada para completar a cura, vai depender da capacidade térmica desse.
O processo de Leito Fluidizado é adequado à aplica??o de revestimentos termoplásticos, onde é comum a aplica??o prévia de um primer líquido, cuja finalidade consiste em melhorar a aderência do revestimento.
Leito Fluidizado Eletrostático
O processo descrito a seguir, conhecido por leito Fluidizado Eletrostático é uma melhoria do processo anterior, e mais adequado à aplica??o das tintas em pó termoconvertíveis
Nesse processo a partícula do pó tem que possuir um tamanho inferior à do processo anterior. A grande inova??o implementada nesse processo constituiu na instala??o de eletrodos na placa porosa (vide esquema abaixo), os quais s?o conectados à uma fonte de alta tens?o. O pó em contato com os eletrodos é carregado eletrostaticamente, e atraído pelo objeto que se encontra suspenso no leito fluidizado e devidamente aterrado.
A grande vantagem do processo descrito está na possibilidade de se pintar superfícies de forma geométrica mais complexa do que no processo anterior; bem como, obter melhor controle da camada depositada e, consequentemente, uma uniformidade superior do revestimento.
Esse processo necessita que o objeto seja colocado em uma estufa apropriada, a fim de se obter uma cura adequada da tinta, pois o mesmo n?o é aquecido antes de ser imerso no leito.
Pulveriza??o Eletrostática
Como os processos de Leito Fluidizado e Leito Fluidizado Eletrostático eram restritivos ao tamanho dos objetos, além de serem dispendiosos, foi necessário o desenvolvimento de um processo mais adequado para a aplica??o da tinta em pó em larga produ??o de objetos complexos. A partir da pistola de pulveriza??o eletrostática para a aplica??o de tintas líquidas (desenvolvida na década de 1960) foi desenvolvida a pistola para a aplica??o eletrostática de tintas em pó. Esse tipo de aplica??o foi responsável pelo rápido desenvolvimento das tintas termoconvertíveis.
O princípio básico da pulveriza??o eletrostática se baseia no fato de que cargas opostas se atraem, portanto a maioria dos materiais condutivos s?o apropriados para serem revestidos por esse tipo de processo.
O processo consiste no pó seco que é colocado em um recipiente, onde é fluidizado e transportado para a pistola através de ar comprimido (vide esquema abaixo).
Na pistola o pó é carregado eletrostaticamente e transferido através do fluxo de ar e se moveaté o objeto a ser pintado (que está aterrado) seguindo as linhas do campo elétrico formado entre o objeto e a ponta da pistola.
O processo de carregamento eletrostático do pó, necessário para esse tipo de aplica??o, pode ser feito de duas maneiras principais, a saber:
Carregamento por ioniza??o (efeito Corona)
O ar que carrega o pó é ionizado na ponta da pistola devido aos eletrodos dessa que s?o matidos a umpotêncial de ca. 100 KV. Esse ar ionizado transfere uma carga elétrica ao pó, o qual é atraído pelo objeto.
Carregamento por atrito
Na pistola TRIBO o carregamento se dá pelo atrito do pó com o corpo da pistola. Nesse caso n?o se forma o campo elétrico entre a pistola e o objeto, pois o ar que transporta o pó
n?o é ionizado. Uma vantagem desse processo, em rela??o ao de carregamento por ioniza??o, está no fato de se poder aplicar o pó em cavidades sem o problema do efeito da gaiola de Faraday. Porém esse tipo de carregamento exige uma pistola de grandes dimens?es o que dificulta o manuseio e diminui a produtividade.
Compara??o entre os diferentes métodos de pintura
Pist. Eletrostática
Leito Fluidizado
Leite Fluid. Eletrostático
Custo relativo da instala??o
Alto
Baixo
Alto
Pré-aquecimento do objeto
N?o
Sim
N?o
Recupera??o do over-spray
Sim
N?o
N?o
Espessura após a cura
Baixa
Alta
Média
Uniformidade após a cura
Boa
Razoável
Boa
Dimens?es do objeto a ser pintado
Qualquer
Limitada
Limitada
Equipamento Básico de pulveriza??o eletrostática
O equipamento básico é composto de (vide desenho abaixo):
Fonte geradora de alta tens?o com unidde de comando (pneumático e elétrico);
Bomba de suc??o do pó (venturil);
Reservatório para fluidiza??o do pó;
Pistola de pulveriza??o/ioniza??o;
Cabos e mangueiras de interliga??o.
Atualmente esse tipo de equipamento (carregamento por efeito corona) é o mais utilizado na pintura eletrostática com tintas em pó, devido à facilidade de manuseio da pistola, alta produtividade e m?o de obra n?o especializada.
Nesse tipo de equipamento o potencial nos eletrodos da pistola é mantido por uma fonte geradora de alta tens?o que pode fornecer até 100KV com uma corrente de no máximo 120uA. A polaridade dos eletrodos é negativa (podendo ser positiva em algumas aplica??es), o que significa que o objeto a ser pintado apresenta uma carga positiva com potencial zero obtido pela conex?o à terra.
Resumo – Pulveriza??o eletrostática
Um equipamento para aplica??o eletrostática de tinta em pó tem de cumprir 3 fun??es básicas
Pulverizar convenientemente o pó;
Conferir à tinta uma carga elétrica;
Criar um campo elétrico entre a pistola e o objeto.
Tipos de Tinta
Sistemas convencionais de tintas em pó termoendurecíveis.
Epóxi
Essas tintas em pó s?o baseadas em resinas epoxídicas, curadas em sua maioriaa com endurecedores amínicos. Os revestimentos em pó exibem excelentes propriedades anticorrosivas, aderência e resistência química e mecanica.
S?o indicados principalmente para a prote??o de substratos que n?o sejam expostos ao intemperismo, mas sim a ambientes altamente agressivos.
Ex. Pe?as industriais, tubula??es marítimas e terrestres, vergalh?es de constru??o civil, etc.
Híbrido (Epóxi-poliéster)
As tintas em pó híbridas s?o misturas de resinas epoxídicas e poliésteres, com a cura ocorrendo através da rea??o entre elas. Os revestimentos em pó híbridos apresentam excelentes propriedades mecanicas e resistência química, notadamente resistência ao reforneio. A presen?a do polímero epoxídico limita sua utiliza??o a substratos quem n?o ser?o expostos ao intemperismo, mas é, sem dúvida, o sistema de revestimento mais amplamente utilizado no mercado brasileiro.
Ex. Revestimento de eletrodomésticos, auto-pe?as, móveis de a?o, painéis elétricos, etc.
Poliésteres
Esses tipos de tinta s?o baseados em resinas poliéster e curadas especificamente com o endurecedor TGIC (Triglicidil-IsoCianurato) ou similares.
Os revestimentos em pó poliéster destacam-se dos demais pelas excelentes propriedades mecanicas, resistência ao amarelecimento (i.é, estabilidade de cor) durante a cura e resistência ao intemperismo.
S?o indicadas principalmente oara a prote??o dos substratos expostos à luz solar.
Ex. Componentes automotivos, implementos agrícolas, esquadrias de alumínio, telhados industriais, móveis de jardim, etc.
Poliuretanos
As tintas em pó poliuretanicas s?o baseadas em resinas poliésteres, entre outras, curadas com adutos de isocianatos bloqueados.
Os revestimentos em pó poliuretanicos apresentam características semelhantes às dos poliésteres, porém com alastramento superior e possibilidade de atingir camadas inferiores a 40 micra na aplica??o de cores escuras.
Ex. Cabines telef?nicas, grades e esquadrias, máquinas, móveis de jardim, etc.
Campos de Aplica??o
Transporte
Amortecedores, bicicletas, extintores, limpadores de pára-brisas, molas, pára-choques, máquinas agrícolas, retrovisores, rodas, etc.
Propriedades requeridas: resestência à abras?o, ao impacto, química, à névoa salina, aos raios U.V. (poliéster).
Eletrodomésticos, móveis e acessórios
Condicionadores de ar, freezers, fog?es, lavadoras de lou?a, máquinas de costura, máquinas de lavar roupas, refrigeradores, secadoras, cadeiras e mesas de jardim, móveis escolares, móveis comerciais e industriais, máquinas de escrever, etc.
Propriedades requeridas: resistência à abras?o, ao impacto, química, às manchas, aos raios U.V. (poliéster) e prote??o anticorrosiva.
Constru??o civil
Estruturas, batentes, painéis, portas, esquadrias, telhas, barras nerveradas, perfis de alumínio, etc.
Propriedades requeridas: resistência à abras?o, ao impacto, ás intempéries, aos ácidos e aos álcalis, aos raios U.V. (poliéster) e reten??o de cor e brilho.
Elétrico
Computadores, capacitores, fotocopiadoras, luminárias, motores, painéis elétricos, transformadores, etc.
Propriedades requeridas: resistência à abras?o, ao impacto, química, aos poluentes industriais, aos raios U.V. (poliéster) e prote??o anticorrosiva.
Referências Biográficas
Curso de tecnologia de tintas – ABRAFATI – 1989;
Pintura com tinta em pó – Interpon/Durr;
Bodnar, Erwin – 0 avan?o da tinta em pó – Cores Negócios & Cia – Set/ Out 1992;
Fairbanks, Marcelo – Prote??o ambiental tira os solventes das tintas – Química e Derivados – Out 1992;
Catálogos diversos – Coral, Supertintas, Bollhoff;
Fazano, Carlos Alberto T. V. - Tintas Métodos de controle de pinturas e superfícies – Hemus.
Sistemas de resina
Epoxi
Híbrido (epoxi/Poliéster)
Poliéster
Poliuretano
Grupos de qualidade
0681
0680
0683
0682
0685
0687
Acabamentos
Brilhante
Fosco e Semi - Fosco
Brilhante
Fosco e Semi - Fosco
Brilhante
Brilhante
Temperatura de cura oC
160 a 180
180 a 200
160 a 180
180 a 200
180 a 200
180 a 200
Resistência ao reforneio
-
-
+
+/-
++
++
Sistemas de
resina Epoxi Híbrido
(epoxi/Poliéster) Poliéster Poliuretano
DIN 53156 Embutimento Erichsen (mm)
8
4 - 8
8 - 10
4 - 8
8 - 10
8 - 10
Aderência (GT)
0
0
0
0
0
0
Flexibilidade Mandril c?nico DIN 53152 (mm)
3
6
3
6
3
3
Teste Salt Spray 800h DIN 50021 (mm) Expans?o do corte
1
2
1
2
1
1
Teste de umidade 1000h (DIN 50017)
Satisf
Satisf
Satisf
Satisf
Satisf
Satisf
Resistência ao intemperismo
Fraca
Fraca
Mod
Mod
Boa
Boa
Resistência química
Otima
Boa
Boa
Boa
Mod
Mod
*Mod = moderado
**Satisf = Satisfaz
1
Operador
2
Reservatório de tinta (pó)
3
Pistola de pintura
4
Cabine de pintura
5
Trilho com 3 metros
6
Gancheira
7
Pe?a para pintar
8
Recuperador de Tinta (pó)
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