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ABRAFATI 2013 | BRAZILIAN COATINGS MANUFACTURERS ASSOCIATION
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International Coatings Congress
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Incorporação de Amido de Milho Modificado em Vernizes Como Agente Fosqueante
William Hiroyuki Naruto Osuka Fernando Codelo Nascimento
SENAI / Faculdade SENAI de Tecnologia Ambiental
1 INTRODUÇÃO
Um dos principais produtos da cadeia produtiva são as tintas, definidas como sistemas de
revestimento polimérico capazes de formar camadas e proteger a superfície sobre as quais
se encontra.
Esse tipo de produto é importante pelas funções que desempenha, tais como: proteção,
embelezamento, sinalização, higienização e iluminação de ambientes onde são aplicados.
Basicamente as tintas podem ser pigmentas ou não. As tintas não pigmentadas são
conhecidas como vernizes.
Para esse projeto de pesquisa utilizou-se como objeto de estudo um produto de amido de
milho, oriundo do processamento de produtos a base de milho, produzido por um grande
grupo industrial, instalado no estado de São Paulo.
A pesquisa em questão teve o seu inicio no segundo semestre de 2012 e tem previsão para
término no primeiro semestre de 2014.
Objetiva-se com essa pesquisa propor à utilização do amido de milho modificado, em
vernizes a base solvente, como carga, na função de agente de fosqueamento.
Dentre os principais motivos que justificam o desenvolvimento da pesquisa com o referido
objeto de estudo, podem ser citados: a produção de tintas ecológica do ponto de vista da
biodegradabilidade, o barateamento do custo do produto final devido a adição de um
produto orgânico de fácil acesso e custo, a obtenção de um verniz fosco, por meio da adição
de um produto natural, diferente do que ocorre com as tintas e vernizes, cuja maioria da
cargas utilizadas são minerais.
Para tanto se problematizou: quais as possíveis aplicações para os do amido de milho
modificado. Como hipótese e solução para o problema apresentado, fez-se a proposição da
aplicação do amido de milho em verniz a base solvente como carga fosqueante.
A metodologia utilizada foi o estudo de caso, baseando em pesquisa em referenciais e no
desenvolvimento de aplicações práticas em laboratório. As atividades práticas dessa
pesquisa foram desenvolvidas no Laboratório da Faculdade SENAI de Tecnologia Ambiental
/ Escola SENAI Mario Amato, em São Bernardo do Campo, SP.
Dentre os principais referencias que nortearam essa pesquisa citam-se: ABRAFATI (2013),
CESTA, et al., (2010), Donadio (2011), Fazenda (2009), Gentil (2011) ,NBR 10004:2004,
Nascimento (2013) e Verneret (1984), dentre outros.
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Artigos técnicos, teses, normas, ensaios de laboratório, fotografias e observações de campo
foram alguns dos instrumentos de pesquisas utilizados na elaboração desse estudo técnico.
O projeto encontra-se dividido em cinco partes. Na primeira parte é apresentado método de
analise. Na segunda encontra-se a os resultados obtidos. Porteiormente no último tópico
encontra-se a análise e discussão. No quarto tópico encontra-se a conclusão. Finalmente no
quinto e último tópico encontra-se as referencias.
2 MÉTODO
Para a realização do estudo de caso em questão adotou-se a seguinte metodologia:
Preparação das amostras de verniz com a adição do amido de milho modificado nas
quantidades: 1%, 3%, 5% e 10 %, em relação a massa de verniz, utilizada que foi de 150g.
Como essa pesquisa está em andamento e faz parte de um projeto maior o qual visará
encontrar outras aplicações do amido de milho modificado em tintas, partiu-se inicialmente
para testar o comportamento desse material como agente fosqueante em um verniz,
determinando-se nessa primeira fase o grau de dispersão, determinação da viscosidade
cinemática, opacidade, tempo de secagem ao toque e total, teor de sólidos e determinação
do brilho.
Outros ensaios estão programados para serem desenvolvidos tais como: brilho, poder de
cobertura, fineza, aderência, resistência física e química.
3 RESULTADOS
Neste presente tópico encontram-se os resultados dos ensaios realizados. Sendo
determinado em gráficos junto com a linha de tendência
3.1 Aspecto
As amostras apresentaram alteração em seu aspecto, tendo o clareamento do verniz,
conforme a figura 1
Figura 1 Comparativo entre corpos de prova e controle
Fonte: Hiroyuki (2013)
Legenda: (1) Amostra com 1% de amido; (2) Amostra com 3% de amido; (3) Amostra com
5% de amido; (4) Amostra com 10% de amido; (5) Controle.
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3.2 Ensaio de Viscosidade
Os ensaios de viscosidade foram realizados segundo a norma NBR 5849: 1986, e os
resultados obtidos encontram-se no quadro 1. Para a determinação dos respectivos
resultados, foi-se utilizado a equação 1, no qual utiliza o tempo obtido de escoamento e o
diâmetro do orifício do copo Ford.
Equação 1 Viscosidade cinemática pelo Copo Ford n°3
Sendo que representa a viscosidade cinemática sendo a unidade representada por mm²/s
ou CST (Centistokes), t representa tempo de escoamento em segundos.
Quadro 1 Viscosidade das amostras
Para visualização em gráfico, a figura 2 ilustra graficamente os resultados da viscosidade
obtida dos corpos de prova e a linha de tendência.
Figura 2 Gráfico de comparação da viscosidade dos corpos de prova
Controle 1% 3% 5% 10%
Média 79,639 87,414 88,741 92,39 106,66
y = 5,9018x + 73,263
R² = 0,8836
70
75
80
85
90
95
100
105
110
(mm
²/s o
u c
St)
Viscosidade cinemática
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3.3 Ensaio de brilho
Os resultados encontrados no ensaio de determinação de brilho estão presentes no quadro
6, sendo os resultados representados em unidade de brilho (UB), em triplicata para cada
amostra em ângulos de 20°, 60° e 85°, sendo mostrado as médias e desvio padrão dos
respectivos itens.
O quadro 2 ilustra os resultados das médias de cada ângulo para obter uma média final e
desvio padrão. Serão apresentados gráficos comparativos dos resultados obtidos de cada
amostra na figura 3
Quadro 2 Resultados do ensaio de determinação do brilho
Figura 3 Gráfico de UB
A figura 4 ilustra o aspecto da película de verniz após secagem nas placas do tipo carrara.
0 20
40 60 80
100 120
20°
60°
85°
20°
60°
85°
20°
60°
85°
20°
60°
85°
20°
60°
85°
Controle 1% 3% 5% 10%
UB
Gráfico de UB do ensaio de determinação do brilho
Média
Especificação
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Figura 4 Aspecto da película em placa de vidro do tipo carrara
Fonte: Hiroyuki (2013)
Legenda: (1) Amostra com 1% de amido; (2) Amostra com 3% de amido; (3) Amostra com
5% de amido; (4) Amostra com 10% de amido; (5) Controle.
3.4 Ensaio de opacidade
A expressão dos resultados do ensaio de poder de cobertura em película seca por extensão
esta presente no quadro 3 e a ilustração gráfica da razão de contraste na figura 5.
Quadro 3 Razão de contraste do ensaio de opacidade
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Figura 5 gráfico de contraste das amostras
3.5 Determinação de tempo de secagem
O tempo de secagem determinado pelo ensaio realizado em laboratório esta especificado no
quadro 4, sendo apresentado o tempo de secagem ao toque (T1) e tempo de secagem final
(T2). Todos determinados em horas.
Quadro 4 Tempo de secagem das amostras
3.6 Determinação de teor de sólidos
A execução do cálculo do teor de sólidos é feita conforme a equação 2
Equação 2 Cálculo do teor de sólidos
A partir dos resultados obtidos da equação 2, foi possível estabelecer uma base de dados
em percentagem do teor de sólidos, no qual esta presente no quadro 5 e graficamente na
figura 6
7,4
7,45
7,5
7,55
7,6
7,65
7,7
7,75
7,8
7,85
Controle 1% 3% 5% 10%
Razão de contraste das amostras (%)
RC (%)
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Quadro 5 Percentagem do teor de sólidos
Figura 6 Gráfico do teor de sólidos das amostras
3.7 Ensaio de Intemperismo
Foram preparados os corpos de prova em triplicata para cada material, sendo que cada
corpo de prova foi aplicado camadas de verniz em intervalos de 1,9 cm, sendo que a
primeira camada contém o verniz padrão, a segunda camada com 1% de amido modificado,
e assim sucessivamente para as outras camadas e amostras. Cada camada teve a passada
de três demãos de verniz, sendo utilizado rolo de tinta para a execução. Vide figura 7. O
ensaio utilizou madeira como material de estudo sendo de dois tipos: cedrinho e
compensado sarrafiado com miolo de pinos. Os materiais são sobras fornecidas de uma
madeireira.
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Figura 7 Corpos de prova para ensaio de intemperismo
Entre o período de 21/04/2013 a 05/05/2013 as películas de verniz nos corpos de prova
apresentaram leve escurecimento, a superfície dos mesmos sem a camada de verniz
apresentou notável escurecimento em seu substrato. Não houve danos no substrato ou na
película. Verificar figura 8.
Figura 8 Corpos de prova de ensaio de intemperismo
21/04/2013 05/05/2013
Fonte: Hiroyuki (2013)
Segundos dados coletados na CPTEC/INPE, a umidade relativa manteve-se entre 90% –
65%; UV de 6 a 3; velocidade do vento (km/h) de 10 – 5; pressão (hpa) de 90 – 71;
temperatura entre 26°C a 16°C
Não houve alterações significativas no aspecto da película de verniz nas amostras, houve
somente o escurecimento singelo da superfície e da película.
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Figura 9 Corpos de prova de ensaio de intemperismo
19/05/2013 02/06/2013
Fonte: Hiroyuki (2013)
Segundos dados coletados na CPTEC/INPE, a umidade relativa manteve-se entre 90% –
65%; UV de 5 a 2; velocidade do vento (km/h) de 11 – 6; pressão (hpa) de 90 – 70;
temperatura entre 24°C a 12°C
Percebe-se que a superfície sem película protetora de verniz apresentou escurecimento e
aparecimento de bolor, as camadas de verniz não apresentaram quase nenhuma alteração
em seu aspecto e não houve a proliferação de fungos.
Figura 10 Corpos de prova de ensaio de intemperismo
16/06/2013
Segundos dados coletados na CPTEC/INPE, a umidade relativa manteve-se entre 90% –
70%; UV de 5 a 2; velocidade do vento (km/h) de 10 – 5; pressão (hpa) de 88 – 71;
temperatura entre 23°C a 10°C
Não houve mudança significativa tanto na película como na superfície sem proteção
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4 ANALISE E DISCUSSÃO
Este tópico abordara a avaliação dos resultados obtidos nos ensaios realizados em
laboratório químico. A análise será coerente ao objetivo proposto.
Primeiramente será abordada a incorporação da carga ao verniz. Conforme especificado no
tópico 3.1 “Aspecto” a dispersão e homogeneização do amido de milho modificado no verniz
com o uso de uma bagueta por cinco minutos fora de baixa dificuldade, sendo que com a
mais leve agitação fez com que o amido agrega-se ao verniz.
O aspecto também foi alterado, sendo que conforme figura 1, a adição de cargas alterou a
colocação do verniz, sendo que com o aumento da concentração de amido tornou o verniz
mais claro. De acordo com a legenda apresentada na figura 8, observasse nitidamente essa
variação de cor no corpo do verniz, principalmente se for comparada a amostra controle
indicada na figura pela amostra 5.
Em relação a viscosidade, presente no tópico 3.2 “Determinação Da Viscosidade Das
Amostras” a realização do ensaio teve como objetivo determinar o quanto o amido altera a
viscosidade do verniz, uma vez que é conhecido que o mesmo atua como espessante.
Percebe-se que o tempo de escoamento aumenta gradativamente com o aumento da
percentagem de amido de milho em pó. A variação entre a amostra controle e amostra 1
chegou a 8,19%, sendo um aumento de aproximadament4 segundos de escoamento. Não
houve muita variação entre as amostras 1 e 2. A variação entre as amostras 2 e 3 chegou
mais do que o dobro e a variação entre as amostras 3 e 4 foi significativa, chegando a mais
de 12%.
Compreende-se desta forma que o amido de milho altera a viscosidade cinemática do
verniz, sendo que ocorre um aumento de aproximadamente 8 cSt quando aplicado 1% de
amido de milho em pó. Aumentar a concentração para 3% infringiu aumento aproximado de
1 cSt e aumento de 5% elevou a viscosidade em aproximadamente 4 cSt.
Utilizar valores de 10% de amido causou aumento 14 cSt comparado a amostra de 5% de
amido, mostrando que concentrações de um décimo da massa do verniz eleva
consideravelmente a viscosidade quando comparado as demais amostras. Para melhor
comparação, o quadro 6 ilustra o aumento da viscosidade em percentagem das amostras.
Quadro 6 Relação do aumento da viscosidade cinemática
Amostra Média (mm²/s ou CST) Aumento da viscosidade
em relação ao controle (%)
Controle 79,639 -
Amostra 1 (1%) 87,414 9,76
Amostra 2 (3%) 88,741 11,42
Amostra 3 (5%) 92,39 16,01
Amostra 4 (10%) 106,66 33,94
Percebe-se a alteração significativa da viscosidade quando incorporado 1% de amido de
milho modificado. Variação quase mínima da viscosidade na aplicação de 3%. A viscosidade
do verniz aumentou significativamente quando adicionado 10%.
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Na sequencia, o tópico 3.3 “Determinação do Brilho” mostra na figura 23 que à medida que
as quantidades de amido de milho modificado foram introduzidas nas amostras de verniz, a
mesma, contribuiu para aumentar o grau de fosqueamento do verniz. Este ensaio é crucial
para este projeto, sendo que o mesmo foi feito para determinar se o amido de milho
modificado atua como carga fosqueante.
Em valores quantitativos, o quadro 7 apresenta em percentagem a alteração do brilho,
sendo representada a alteração com a média anterior
Quadro 7 Relação da diminuição do UB
Conforme quadro 14, os resultados revelam que com o aumento gradativo de concentração
de amido de milho diminui o UB do verniz de forma significativa, sendo que em ângulo de
20° a alteração do brilho foi elevada, chegando a diminuir aproximadamente um terço e até
quase todo UB do controle. Ângulos de 60 ° e 85° também tiveram valores significativos,
embora não tão elevados comparados ao ângulo de 20°. Compreende-se então que com a
adição de amido de milho modificado diminui o brilho, tornando o verniz fosco.
Em seguida, o tópico 3.4 “Determinação da Opacidade” cuja finalidade foi analisar se o
amido, por ser de coloração branca e opaca altera a opacidade do verniz, revelou alteração
da opacidade ou razão de contraste (RC) da película sobre cartela, sendo que com o
aumento da quantidade de cargas adicionadas no verniz mudou minimamente o RC, sendo
menor que 1% de alteração.
Desta forma, o amido de milho altera a opacidade de forma muito singela verniz.
O tópico 3.5 “Determinação do Tempo de Secagem” apresentou o tempo em que a demão
de verniz levou para formar a película. O tempo especificado como T1 (secagem ao toque)
não mostrou diferença entre as amostras, sendo que todas tiveram tempo de secagem igual
à uma hora. Este ensaio têm a função de verificar se a carga altera no tempo de formação
da película.
Tempo de secagem final ou T2 houve variação, sendo que o verniz puro levou três horas
para ter a sua secagem total, a amostra de 1 % demorou duas horas a mais para secar. As
outras demais amostras tiveram tempo de secagem aproximado, sendo de nove horas. Os
valores do tempo obtido dos corpos de prova das amostras de 3%, e 10% tiveram variações
no tempo de secagem final. Devido a granulométria da carga agregada, pode ter causado
falha no deslizamento da agulha e assim um resultado não muito preciso.
Por fim o tópico 3.6 “Determinação de Teor de Sólidos” ilustrou a quantidade de partículas
sólidas presentes nas amostras no qual se percebe um aumento mínimo inicialmente entre
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as amostras controle e 1% e posteriormente um aumento mais significativo do teor de
sólidos nas demais amostras. O quadro 8 ilustra a percentagem do aumento do teor de
sólidos. O ensaio mencionado objetivou-se em analisar quanto de material sólido foi
incorporado no vernoz.
Quadro 8 Relação do aumento do teor de sólidos
Assim, é possível identificar que a partir da adição de 3% de amido altera de forma
significativa a quantidade de sólidos, sendo que essa quantidade é dobrada com as
amostras posteriores.
Em relação ao ensaio de intemperismo, por ainda estar em fase inicial, não é possível
realizar uma analise concreta dos resultados. Com base nos dados obtidos, a película de
verniz com a carga de amido de milho modificado mostrou mesmo desempenho comparado
à camada de verniz padrão (sem amido).
CONCLUSÃO
Tintas e vernizes por serem produtos do cotidiano e de grande valor para a proteção,
sinalização e estética devem ser economicamente viáveis e ambientalmente benéficas ao
meio ambiente.
A utilização de amido de milho como cargas para agente de fosqueamento mostrou eficácia,
já que conforme os resultados obtidos em ensaios laboratoriais revelaram que com o
aumento gradativo de amido de milho em verniz diminui o seu brilho, sendo que
concentrações de 10% diminuiu drasticamente o brilho do verniz.
Outras propriedades abordadas, tais como viscosidade, tempo de secagem e teor de sólidos
também apresentaram alterações quando aplicado o material de interesse no verniz. Os
resultados indicam que com o aumento gradativo de amido de milho modificado resulta no
aumento da viscosidade de forma significativa. Em relação ao tempo de secagem, a
aplicação da carga prolongou a secagem da demão, sendo que em adição de 3%, 5% e
10% de amido não houve variação no tempo final entre os mesmos. A quantidade de
partículas sólidas também mostrou alteração, sendo que a partir de 3% mostrou alteração
significativa.
Em relação à opacidade, não houve alterações significativas nos resultados, sendo somente
um aumento mínimo do RC no verniz.
Finalmente entende-se assim que a aplicação de amido de milho modificado em verniz
como agente de fosqueamento mostra ser uma opção sustentável, já que o mesmo é
economicamente e ambientalmente viável para obter um verniz fosco, ou que também
poderia ser chamado de um verniz com semi brilho.
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