Tinta spray

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Antecedentes

A tinta spray é um produto aerossol projetado para ser dispensado como uma névoa fina. Em comparação com os métodos convencionais de pintura com pincel, a pintura por spray é mais rápida e oferece uma aplicação mais uniforme. Enquanto a pintura em spray industrial depende de compressores de ar especiais que quebram as partículas da tinta em uma névoa fina, as tintas em spray comerciais são latas de aerossol independentes que usam gases liquefeitos para atomizar a tinta.

História

A arte e a ciência da pintura datam de mais de 30.000 anos. Os humanos primitivos pintaram descrições grosseiras de suas vidas nas paredes das cavernas que ainda são visíveis hoje. Ao longo dos séculos, à medida que métodos e materiais aprimorados foram desenvolvidos, a pintura evoluiu tanto como uma forma de expressar arte quanto como uma ferramenta funcional. Em 1700, a primeira fábrica de tintas registrada na América foi construída em Boston por Thomas Child. As primeiras tintas prontas para uso para o consumidor foram desenvolvidas mais de 150 anos depois por D. R. Averill em Ohio.

Embora essas tintas fossem comercialmente desejadas pelos consumidores, também eram muito caras para transportar para todo o país devido ao seu peso. À medida que os métodos de produção em massa se tornavam cada vez mais disponíveis, os fabricantes aprenderam como fazer tintas com mais eficiência. Pequenas fábricas começaram a surgir em todo o país. Esse sistema de pequenas fábricas descentralizadas permitiu que os fabricantes vendessem tintas em todo o país. Esse sistema persistiu na indústria até meados do século XX.

Na década de 1940, a indústria de tintas deu mais um passo à frente com a invenção da lata de aerossol. Originalmente desenvolvido pelos militares como uma ferramenta para dispensar inseticida, os sistemas de aerossol foram rapidamente adaptados a outras categorias de produtos, incluindo tinta spray. Em 1948, a Chase Company em Chicago tornou-se uma das três empresas licenciadas pelo Departamento de Agricultura dos Estados Unidos para fabricar repelentes de mosquitos em aerossol. Usando tecnologia e equipamentos semelhantes, alguns anos depois eles se tornaram os primeiros produtores comerciais de tinta spray.

Desde o seu nascimento na década de 1950, a indústria de tinta spray tem obtido um sucesso considerável, mas também enfrentou muitos desafios. No final da década de 1970, os legisladores proibiram as tintas de usar propelentes de clorofluorocarbono (CFCs) devido ao papel que esses solventes desempenham na destruição do ozônio atmosférico. No final da década de 1990, o California Air Resource Board (CARB) começou a impor limites à quantidade de Compostos Orgânicos Voláteis (VOCs) que podem ser usados ​​na tinta spray. Demonstrou-se que os VOCs contribuem para a poluição do ar. Essas exigências regulatórias afetaram drasticamente a qualidade das formulações de tintas em spray. Apesar desses desafios, as tintas em spray continuam sendo produtos de consumo populares. Em 1997, quase 25 milhões de gal (94 milhões 1) de tinta spray eram produzidos apenas nos Estados Unidos.

Matérias-primas

Pigmentos

Os pigmentos são usados ​​na tinta spray para fornecer cor e opacidade. Existem quatro tipos básicos de pigmentos usados ​​na tinta spray. Pigmentos brancos, como dióxido de titânio, são usados ​​para espalhar a luz e tornar a superfície pintada mais opaca. Os pigmentos de cor, como o nome indica, fornecem cor à mistura de tinta. Isso inclui uma variedade de produtos químicos sintéticos. Pigmentos inertes são usados ​​como cargas que alteram as características do filme da tinta. Por fim, os pigmentos funcionais fornecem características extras de desempenho, como proteção contra os raios ultravioleta.

Os pigmentos devem ser escolhidos com cuidado porque também podem afetar certas características da formulação, como a viscosidade. Se os pigmentos não forem adequadamente dispersos, eles podem se aglomerar, ou seja, podem se unir para formar aglomerados maiores que irão se depositar no fundo do recipiente. Quando isso ocorre, os pigmentos não podem ser separados em partículas pequenas o suficiente para borrifar através da válvula.

Solventes

Os solventes são os líquidos que transportam o resto dos ingredientes da tinta. Embora a água seja um bom solvente para muitos materiais, sua secagem é lenta e tende a causar corrosão em latas de metal. Portanto, são usados ​​solventes não aquosos de secagem rápida. A seleção do solvente também pode afetar a estabilidade da dispersão do pigmento. Alguns solventes podem absorver na camada externa da partícula e fazer com que ela inche - essa interação ajuda a estabilizar a dispersão. Outros tipos de solventes, por outro lado, podem ter um efeito negativo sobre a dispersão do pigmento. Se os solventes cobrirem completamente a superfície da partícula, eles podem impedir a interação de outros ingredientes e podem realmente desestabilizar a fórmula

Propulsores

Propelentes são gases que forçam a tinta para fora da lata, expandindo-se rapidamente quando a válvula é aberta. Os gases de clorofluorcarbono (CFCs) foram originalmente usados ​​como propelentes, mas seu uso foi proibido em 1978 porque foi descoberto que eles empobrecem a camada de ozônio. Outros gases como butano e propano foram usados ​​como substitutos para CFCs. Esses hidrocarbonetos são classificados de acordo com a quantidade de pressão que criam na lata. Butano 40, por exemplo, é uma mistura de butano e propano e tem uma pressão de vapor de 40 psi (2,8 kgf / cm ² ) por polegada quadrada. Propelentes de hidrocarbonetos foram usados ​​como propelentes primários até a década de 1980, quando o Conselho de Recursos Aéreos da Califórnia determinou que esses produtos químicos contribuem para a poluição. Eles aprovaram regulamentos que limitaram a quantidade que poderia ser usada em tinta spray. Para resolver esses problemas, uma nova classe de propelentes conhecida como Hidrofluorcarbonos (HFCs) foi desenvolvida para uso em aerossóis. Estes incluem 1,1, -difluoroetano (Propulsor 152A) e 1, 1, 1, 2, -tetrafluorometano (Propulsor 134A).

Outros ingredientes

Outros ingredientes são incluídos na fórmula para estabilizar a dispersão do pigmento, para controlar o pH e a viscosidade e para prevenir a corrosão na lata.

Embalagem

As tintas em spray são embaladas em latas de aço estanhado ou alumínio. A lata é lacrada com uma válvula que controla como a tinta é dispensada. A parte superior da válvula é um botão que controla a forma do spray; ele é conectado ao corpo da válvula que atua como uma câmara de mistura para o concentrado de tinta líquido e o propelente. Na parte inferior da válvula, um tubo de plástico é conectado, transportando a tinta do fundo da lata para cima.

O processo de fabricação

Distribuição do concentrado

• 1 A primeira etapa na fabricação de tinta spray aerossol é preparar o concentrado líquido em grandes tanques de metal ou vidro. Este processo envolve a mistura de ingredientes líquidos, como solventes, inibidores de corrosão e agentes de controle de pH e viscosidade com grandes misturadores do tipo impulsor acionados por motores elétricos.

Dispersão dos pigmentos

• 2 A etapa crítica no processo de fabricação é garantir que as partículas de pigmento sólido sejam adequadamente dispersas. Deve-se ter cuidado para garantir que o líquido desloque todo o ar ao redor das partículas. A simples mistura com uma lâmina de hélice não é suficiente para dispersar os pigmentos, então um equipamento especial de mistura, como um moinho de bolas, é usado. Um moinho de bolas é um recipiente circular, como um tambor, que é preenchido com bolas de cerâmica ou aço inoxidável. Os pigmentos secos são misturados com parte do concentrado de tinta para formar uma pasta que é despejada neste tambor. O tambor é então colocado em um par de rolos de metal giratórios; Como O interior de uma lata de tinta spray e como funciona. ele gira, as bolas caem no tambor e quebram as partículas de pigmento.
  Outro tipo de misturador que pode ser usado neste processo é um moinho de rolos que consiste em dois cilindros de metal rotativos bem espaçados. A pasta de pigmento é passada através dos rolos conforme eles giram uns contra os outros. As partículas de pigmento são quebradas pela ação dos rolos até que apenas as partículas menores passem pelo espaçamento - as partículas agregadas maiores são quebradas.
  
• 3 Uma vez que os pigmentos tenham sido adequadamente umedecidos, a pasta pode ser adicionada ao restante do concentrado líquido no tanque de dosagem. Esta mistura é então agitada até ficar homogênea. Neste ponto do processo, uma amostra do concentrado de tinta pode ser coletada para verificar a consistência e a cor. Se a cor não corresponder adequadamente, podem ser feitas adições ao lote para ajustar a cor. Ajustes podem ser feitos para aumentar a carga de pigmento para aumentar a cor ou adicionar mais solvente para diluí-la. Uma vez que se saiba que o lote atende às especificações apropriadas, ele pode ser transferido para um tanque de enchimento.

Processo de enchimento

• 4 Os processos de enchimento usados ​​para aerossóis são altamente automatizados. As latas vazias viajam por uma correia transportadora para chegar ao equipamento de enchimento. Jatos de ar comprimido afastam qualquer poeira ou sujeira que possa estar nas latas antes que elas sejam preenchidas com o concentrado pelos cabeçotes de enchimento. Esses cabeçotes são uma série de bicos que são conectados a tubos que transferem a tinta do tanque de enchimento. Um mecanismo de pistão controla quanto líquido é injetado na lata. Depois de encher as latas, prossiga pela linha de montagem até um dispositivo de gaseificação que injeta propelente liquefeito na lata e imediatamente pressiona a válvula contra a borda da lata para selá-la.
• 5 Após a gaseificação, as latas passam por uma calha com água quente para que possam ser observadas para verificar se há vazamentos. Se a lata tiver um orifício ou se a válvula não estiver devidamente vedada, um pequeno jato de bolhas será visível no banho-maria. Latas defeituosas são removidas e descartadas. Depois de passar pela calha d'água, as latas são secas com mais ar comprimido. No final da linha de montagem, uma sobretampa é colocada sobre a válvula para proteger o aerossol de ativação acidental. Finalmente, as latas são embaladas em caixas de papelão e colocadas em paletes para envio.

Controle de qualidade

A qualidade do produto de tinta spray é avaliada em vários estágios. Durante a dosagem, o concentrado é verificado para garantir que está na cor adequada. Isso pode ser feito simplesmente comparando visualmente uma amostra do lote novo com um padrão aprovado. Uma pequena quantidade de tinta pode ser espalhada sobre um fundo branco para auxiliar nessa comparação. Além disso, métodos de análise instrumentais métricos coloridos ou fotométricos mais sofisticados podem ser usados. Métodos de teste analítico, como o Teste de Ponto de Fluxo de Daniels, são usados ​​para garantir que a dispersão da tinta seja estável. Durante o processo de enchimento do aerossol, amostras aleatórias são retiradas da linha de montagem para serem verificadas. As avaliações críticas incluem o peso de enchimento, a concentração de sólidos e a pressão da lata. A taxa de pulverização (a quantidade de tinta distribuída por unidade de tempo) e o padrão de pulverização (o tamanho e a forma da pulverização) também são avaliados cuidadosamente. Após a fabricação ser concluída, estudos de envelhecimento acelerado podem ser feitos para garantir que as latas borrifem sem entupir e que o interior das latas permaneça livre de ferrugem.

O Futuro

A indústria de tinta spray aerossol enfrenta uma variedade de desafios futuros envolvendo questões técnicas e de marketing. À medida que o mercado amadurece, os fabricantes lutam para encontrar novas maneiras de comercializar seus produtos. A empresa Krylon (uma divisão da Sherwin-Williams) está direcionando esforços de marketing futuros em duas novas áreas. Uma nova linha de produtos é voltada para mulheres e crianças com tintas que oferecem novas cores brilhantes, maior facilidade de lavagem e uma nova fragrância fresca. A outra linha é voltada para aplicações específicas de empreiteiros domésticos, como pintura de portas / venezianas, pintura de ventilação e pintura de piso e punho.

Além dos desafios de marketing, os futuros formuladores de tintas terão que continuar a buscar maneiras de reduzir custos ou melhorar o desempenho. Exemplos de tecnologia futura podem ser encontrados em duas novas abordagens de formulação. Um trata de dois novos solventes que melhoram a aparência do filme de tinta após a secagem e o outro envolve uma proporção reduzida de pigmento-preenchimento para aglutinante que melhora a cobertura da superfície. Finalmente, outros desafios futuros que as tintas em spray aerossol enfrentam incluem regulamentações ambientais destinadas a controlar as emissões de VOC e o aquecimento global, questões legais relacionadas à rotulagem de segurança e abuso contínuo de produtos por grafiteiros.

Onde aprender mais

Livros

Johnsen, Montfort A. The Aerosol Handbook. Wayne Dorland Company, 1982.

Periódicos

Johnsen, Montfort A. "Aerossóis - O desafio VOC se move para o século 21." Tecnologia de Pulverização 11 (1999):21.

Outro

"Valor econômico de tintas e revestimentos." Página da National Paint &Coatings Association. Dezembro de 2001. .

Randy Schueller

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