Revista Paint & Pintura - Edição 276

ARTIGO TÉCNICO 56 | PAINT&PINTURA AGREGANDO VALOR À TINTA COM A FERRAMENTA DOE PARA OTIMIZAÇÃO DO COMPORTAMENTO REOLÓGICO Por Natália F. de Paula, química de pesquisa e desenvolvimento para coatings da Oxiteno Este trabalho refere-se à comparação de duas metodologias para ajuste do comportamento reológico de tintas arquitetônicas semi-brilho contendo látex acrílico estirenado, o coalescente ULTRAFILM® 260 LV e diferentes espessantes. O sistema teve sua reologia ajustada conforme a metodologia descrita pela norma ASTM D7394-08 e, em seguida realizou-se uma otimização do ajuste utilizando a ferramenta estatística de planejamento de experimentos contemplando dois experimentos do tipo fatorial completo, o primeiro 3x3x2x2 e, o segundo 2x2 com triplicata no ponto central. Os resultados obtidos demostram que usando a ferramenta estatística de planejamento de experimentos é possível obter uma ampla gama de concentrações dos espessantes para ajustar o comportamento reológico de tintas em baixo e alto cisalhamento e entender os efeitos da concentração e inte- ração entre os espessantes nas respectivas viscosidades. 1 - INTRODUÇÃO Para que uma tinta tenha viscosidade adequada para seu processamento, armazenamento e aplicação é essencial ajustar seu comportamento reológico. O comportamento reológico de uma tinta é ajustado usando aditivos conhecidos por modificadores reológicos ou espessantes que controlam sua viscosidade emuma ampla faixa de taxa de cisalhamento, garantindo que ela tenha um comportamento tixotrópico em que a viscosidade diminui com o aumento da taxa de cisalhamento e se recupera, após um determinado período, quando o cisalhamento é cessado. A escolha do modificador reológico para cada formulação deve ser avaliada de acordo com suas características químicas, mas também deve levar em consideração seu custo, uma vez que esse aditivo tem influência relevante no desempenho do produto e mais da metade das despesas em desenvolvimento de novos produtos é consumida na otimização da reologia. Normalmente, emuma formulação são utilizados dois aditivos de reologia, um com a finalidade de corrigir a viscosidade embaixo cisalhamento (low shear) e o outro atuando na correção da viscosidade em alto cisalhamento (high shear). Para cada taxa de cisalhamento existe uma faixa de viscosidade desejável para ser ajustada, correlacionada ao desempenho e aplicação do material. Em baixas taxas de cisalhamento, a viscosidade elevada garante que o produto tenha uma boa estabili- dade e baixa tendência de sofrer sinérese durante seu armazenamento. Já o cisalhamento médio está associado à aparência de líquido fluído quando a tinta é submetida a agitação suave e ao seu carregamento no pincel ou rolo. A alta faixa de cisalhamento está relacionada com a aplicação, ou seja, transferência da tinta do pincel ou rolo para o substrato e seu alastramento, assim como aplicação por spray. Após a aplicação da tinta ao substrato é importante que ela tenha viscosidade baixa o suficiente para permitir seu nivelamento sem escorrer ou respingar gerando uma película homogênea. O ajuste do comportamento reológico de tintas é realizado segundo a norma ASTM D7394-08, Standard Pratice for Rheological Characterization of Architectural Coatings Using Three Rotational Bench Viscometers. A orientação se dá para que o ajuste ocorra primeiramente com a incorporação de certa quantidade de espessante com função de construir viscosidade low shear no siste- ma até que ele atinja viscosidade de aproximadamente 90 KU, medido pelo viscosímetro Stormer. Após a tinta estar ajustada nessa faixa, avalia-se a viscosidade em baixas taxas de cisalhamento pelo viscosímetro Brookfield na rotação de 0,5 rpm para conhecimento. Na sequência a viscosidade de altas taxas de cisalhamento é ajustada commedições no viscosímetro do tipo ICI ou reômetro. Dessa vez, deve-se adicionar quantidades de espessantes que evoluam viscosidade high shear no sistema a fim de se atingir viscosidade na faixa de 70 a 250 cP na taxa de cisalhamento de 10000 s-1 no reômetro e 100 a 110 KU no viscosímetro Stormer. Uma limitação da ASTM D7394-08 é que ela não prevê e não permite quantificar a interação entre os espessantes de low e high shear dificultando o ajuste do comportamento reológico de tintas. Nos últimos anos, a estatística vem sendo bastante aplicada em trabalhos de pesquisa e desenvolvimento, de forma a atingir objetivos de produtividade e qualidade ou ainda otimizar metodologias já existentes. O planejamento de experimentos (Design of experiments: DOE) pode ser muito bem aplicado na otimização do comportamento reológico de tintas. Quando se utiliza o DOE para o ajuste do comportamento reológico de tintas, por exemplo, consegue-se quantificar a interação entre os espessantes