Estudo de esmalte estufa aquoso definitivo

Mestrado em Engenharia Química

A crescente preocupação com o meio ambiente leva as empresas, nomeadamente as indústrias de tintas, a tomar medidas que reduzam as emissões de COV e os efluentes a tratar. Nesse sentido, pretende-se com este estudo substituir um esmalte de estufa de base solvente por um esmalte de estufa de base aquosa. Inserido no âmbito da disciplina dissertação/estágio do Mestrado em Engenharia Química – Tecnologias de Protecção Ambiental, o estágio decorreu nas instalações da empresa Barbot - Industria de Tintas S.A, onde foram realizados estudos e procedimentos laboratoriais com vista aos objectivos propostos. O esmalte de estufa aquoso resulta da combinação entre resinas alquidicas e melaminas ou da combinação entre resinas de poliester e resinas de melamina. Foram estudados os dois casos, bem como diferentes proporções entre resinas. As formulações utilizadas tinham por base a informação adquirida junto dos fornecedores e dos resultados que se iam obtendo. O estudo foi realizado por fases. Na primeira estudaram-se três tipos de resinas alquidicas, três tipos de resinas poliester e quatro tipos de resinas melamina. Os ensaios realizados diferiam também nas proporções entre resina alquidica ou poliester e resina melamina. Avaliaram-se as características de viscosidade, densidade, brilho e dureza, concluindo-se que a melhor combinação e de 80% de resina alquidica para 20% de resina melamina e 91% de resina poliester para 9% de resina melamina. A resina alquidica mais adequada foi a Alquidica A ou Alquidica C, a resina de poliester mais adequada foi a Poliester B e a resina melamina mais adequada foi a Melamina C ou Melamina D. Na segunda fase foi feita uma selecção dos esmaltes com base nas características de brilho e dureza. Foram seleccionados os ensaios com que se obtiveram maiores valores para estas características. Nesta fase foram realizados testes aos escorridos, as resistências químicas (a solventes, óleo lubrificante e detergentes), as resistências mecânicas (embutido, mandril e impacto), a resistência a quente, a aderência, a resistência ao nevoeiro salino, ao QUV (e ao QSun (equipamento para avaliação de envelhecimento acelerado), e calcularam-se os valores de PVC (Concentração de Pigmentos em Volume) e custo de materias-primas. Dos testes realizados concluiu-se que os esmaltes de estufa aquosos tem boa resistência química e mecânica, e tem muito boa aderência. São esmaltes do tipo semi-brilho de acordo com o PVC e o custo de materia-prima e de cerca de 2,50€/L. Finalmente procedeu-se a uma terceira fase, onde foram seleccionadas quatro formulações que reuniam um maior número de características favoráveis. Seleccionaram-se assim as combinações: 89% resina Alquidica A para 11% resina Melamina B; 80% resina Alquidica A para 20% resina Melamina D; 91% resina Poliester B para 9% resina Melamina C e 80% resina Alquidica C para 20% resina Melamina D. Tendo em conta que a selecção do produto e feita consoante as características que o cliente pretende, pode-se seleccionar um destes quatro produtos, usufruindo da sua melhor característica e tentando optimizar as restantes.

The growing concern with environment leads many companies, including paints industries, to take measures that can reduce the emission of VOCs or the effluents to be treated. Considering this fact, the aim of the following study is to replace solvent-based stove enamel by aqueous stove enamel. In the frame of the subject Dissertation / Stage of the Masters in Chemical Engineering - Technologies for Environmental Protection, the work was developed at the facilities of Barbot - Paint Industry SA, where there were carried laboratorial studies and procedures with a view on the proposed objectives. Aqueous stove enamel results from the combination of alkyd resins and melamine or from the combination of polyester resins and melamine resins. Both cases were studied as well as their different ratios. The formulations used were based on the information obtained from the suppliers and from the results that were produced. The study was conducted in different stages. In the first stage, it was studied three kinds of alkyd resins, three kinds of polyester resins and four kinds of melamine resins. The tests also differed in terms of the proportions between alkyd resin or polyester resin and melamine resin. It was evaluated their viscosity, density, brightness and hardness. The study found that the best combination is 80% of alkyd resin to 20% of melamine resin and 91% of polyester resins to 9% of melamine resin. It was concluded that the most appropriate alkyd resin were the alkyd A or alkyd C, the most appropriate polyester resin was polyester B and the most appropriate melamine resin were melamine C or melamine D. In the second stage, there was made a selection of enamels where the tests that showed best results in brightness and hardness were selected. At this stage there were made several tests to understand the performance of each enamel selected. Therefore, it was made sagging test, and tests to chemical resistance (solvents, lubricating oil and detergents) and to mechanical resistances (inlay, chuck and impact). The resistance when hot, adherence, salty fog resistance and solar radiation exposure ( QUV and the QSUN) was also made. Then there were calculated the values of PVC and cost. Based on these tests, it was concluded that the aqueous stove enamels have good chemical and mechanical resistance and very good adhesion. They are enamels of the kind of semi-gloss according to the PVC and the cost of formulation is about 2.50 €/L. In the end, we proceeded to the third stage where they were selected four tests that met the highest number of favorable characteristics. The combinations were selected as follow: 89% Alkyd resin A to 11% Melamine resin B (Test 4); 80% Alkyd resin A to Melamine resin D (Test 11); 91% Polyester resin B to 9% Melamine resin C (Test 17) and 80% Alkyd resin C to 20% Melamine resin D (Test 20). Considering that the product selection is made according to what the client wants, we can choose one of these four products making use of their best characteristic and trying to improve the others.