1. Pintura
-Definição: Pintura é um termo geral para operações realizadas para formar uma película de revestimento usando tinta com o objetivo de cobrir a superfície de um objeto para proteção e fins estéticos, etc.
-Finalidade: A pintura tem como objetivo não apenas a estética, mas também a proteção e, consequentemente, a melhoria da qualidade do produto.
1) Proteção: A maioria dos materiais principais que constituem os automóveis são chapas de aço, e quando um veículo é fabricado com uma chapa de aço como revestimento, ela reage com a umidade ou o oxigênio do ar, gerando ferrugem. O principal objetivo da pintura é proteger o objeto, prevenindo essa ferrugem.
2) Estética: O formato de um carro apresenta diversos tipos de superfícies e linhas, como superfícies tridimensionais, superfícies planas, superfícies curvas, linhas retas e curvas. Ao pintar um objeto com um formato tão complexo, cria-se uma paleta de cores que harmoniza com o formato do carro e, ao mesmo tempo, aprimora sua estética.
3) Melhoria da comercialização: Atualmente, existem diversos tipos de automóveis no mercado, mas entre eles, ao comparar veículos com formato uniforme e função semelhante, por exemplo, aquele com pintura bicolor apresenta melhor aparência. Portanto, um dos objetivos é buscar agregar valor ao produto por meio da pintura. Além disso, a durabilidade da pintura externa dos automóveis é uma necessidade crescente devido às rápidas mudanças ambientais recentes. Por exemplo, a demanda por tintas funcionais que previnam danos à película causados pela chuva ácida e a deterioração do brilho inicial provocada pelas escovas de lava-jatos automáticos está aumentando, melhorando assim a comercialização.A pintura automática e a pintura manual são utilizadas dependendo dos requisitos de qualidade do revestimento.
2. Composição da tintaComposição da tinta: A tinta é um líquido viscoso no qual os três componentes – pigmento, resina e solvente – estão uniformemente misturados (dispersos).
Pigmento: Um pó colorido que não se dissolve em solventes ou água. A diferença em relação aos corantes é que os pigmentos são dispersos em partículas insolúveis em água ou solventes. O tamanho das partículas varia de alguns micrômetros a várias dezenas de micrômetros. Além disso, existem vários formatos, como circular, em bastão, em agulha e em flocos. É um pó que confere cor (poder de coloração) e poder de cobertura (a capacidade de cobrir e ocultar a superfície de um objeto, tornando-o opaco) à película de revestimento, e existem dois tipos: inorgânicos e orgânicos. Pigmentos, pigmentos de acabamento e extensores são usados para melhorar a textura da superfície. Tintas incolores e transparentes, chamadas de "claras" entre as tintas, são aquelas que não contêm pigmentos em sua composição.
É utilizado para conferir mais brilho à película de revestimento.
1) Função do pigmento
* Pigmentos de cor: conferem cor e poder de cobertura
Pigmentos inorgânicos: São principalmente pigmentos naturais, como branco, amarelo e marrom-avermelhado. São compostos metálicos como zinco, titânio, chumbo, ferro, cobre, etc. Em geral, possuem excelente resistência às intempéries e ao calor, além de ótima capacidade de cobertura, mas em termos de vivacidade da cor, não são tão bons quanto os pigmentos orgânicos. Não se utiliza pigmento inorgânico puro em tintas automotivas. Além disso, do ponto de vista da prevenção da poluição ambiental, pigmentos que contêm metais pesados nocivos, como cádmio e cromo, não são utilizados atualmente.
Pigmento orgânico: É fabricado por síntese orgânica através de reações químicas periódicas, sendo uma substância composta por metais ou semelhante à encontrada na natureza. Em geral, seu poder de cobertura não é muito bom, mas, como proporciona cores vibrantes, é amplamente utilizado em pinturas sólidas, metálicas e com efeito mica, inclusive na pintura externa de automóveis.
* Pigmento antiferrugem: prevenção da ferrugem
* Pigmento extensor: Permite obter uma película de revestimento rígida, prevenindo a decomposição da película e melhorando sua durabilidade.
Resina: Um líquido transparente que une o pigmento e confere brilho, dureza e adesão à película de revestimento. Também conhecida como aglutinante. As propriedades de secagem e a durabilidade da película de revestimento dependem muito das propriedades da resina.
1) Resina natural: É extraída ou secretada principalmente por plantas e utilizada em tintas como vernizes à base de óleo, vernizes em geral e lacas.
2) Resina sintética: É um termo genérico para aquelas sintetizadas por meio de reações químicas a partir de diversas matérias-primas químicas. Trata-se de um composto orgânico com massa molecular muito elevada em comparação com as resinas naturais. Além disso, as resinas sintéticas dividem-se em resinas termoplásticas (que amolecem e derretem quando aquecidas) e resinas termofixas (que endurecem por reação química com a aplicação de calor e não amolecem nem derretem mesmo quando aquecidas novamente após o resfriamento).
- Solvente: É um líquido transparente que derrete a resina, permitindo que o pigmento e a resina se misturem facilmente. Após a pintura, evapora como um diluente e não permanece na película de tinta.
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1. Visão geral e definição de tintasDo ponto de vista de conferir propriedades de prevenção contra ferrugem e embelezamento, as tintas automotivas têm desempenhado um papel importante na melhoria da comercialização de automóveis, aplicando as tecnologias mais recentes da época. Nos itens de qualidade a seguir, as tintas e os sistemas de revestimento são projetados para alcançar essas qualidades de revestimento da maneira mais econômica possível.
As tintas são geralmente fluidas e possuem a propriedade de serem aplicadas sobre a superfície do objeto a ser revestido, formando uma película contínua (película de revestimento) através de processos de secagem e cura. De acordo com as propriedades físicas e químicas da película de revestimento formada dessa maneira, são conferidas ao objeto revestido propriedades de "prevenção contra ferrugem" e "plastificação".
2. Processo de pintura automotivaPara obter a qualidade de revestimento desejada para o veículo da maneira mais econômica possível, o processo e as especificações de revestimento são definidos, e cada qualidade importante é atribuída à película de revestimento obtida em cada etapa. Além disso, como as características da película de revestimento dependem da aplicabilidade do processo, a tinta utilizada em cada etapa é projetada de forma a maximizar a função principal atribuída, considerando as condições do processo.A aplicação é rigorosamente controlada na cabine de pintura.
O processo acima descrito é um sistema de revestimento de 3 ou 4 camadas, comumente empregado para o revestimento de painéis externos de automóveis. A película de revestimento formada em cada etapa apresenta as funções que serão descritas posteriormente e estabelece a qualidade do revestimento automotivo como um sistema completo. Em caminhões e veículos leves, há casos em que se utiliza um sistema de revestimento de duas camadas, no qual uma etapa intermediária é omitida. Além disso, em carros de luxo, é possível obter melhor qualidade aplicando-se a camada intermediária ou de acabamento duas vezes.
Além disso, recentemente, um processo para reduzir o custo do revestimento, integrando os processos de revestimento intermediário e superior, foi estudado e aplicado.
- Processo de tratamento de superfície: Melhora a prevenção da ferrugem ao suprimir a reação de corrosão do metal e fortalecer a adesão entre a camada de base (filme de eletrodeposição) e o material (substrato). Atualmente, o fosfato de zinco é o principal componente do filme, e o método de imersão é o mais utilizado, permitindo o tratamento adequado de peças com estruturas complexas. Em particular, para a eletrodeposição catiônica, metais como Fe, Ni e Mn, além do Zn, são incorporados ao revestimento para melhorar ainda mais a resistência à corrosão.
Revestimento por eletrodeposição (primer catiônico para eletrodeposição): O revestimento de base compartilha principalmente a função de prevenção da ferrugem. Além das excelentes propriedades anticorrosivas, a tinta catiônica para eletrodeposição à base de resina epóxi apresenta as seguintes vantagens em revestimentos automotivos: ① Não há eluição da película tratada com fosfato de zinco durante a eletrodeposição. ② Efeito inibidor da reação de corrosão devido à basicidade na estrutura da resina. ③ Excelente propriedade anticorrosiva devido ao efeito de manutenção da adesão proporcionado pela alta resistência alcalina da resina epóxi.
1) Vantagens da eletrodeposição catiônica
* Mesmo formas complexas podem ser revestidas com uma película de espessura uniforme.
* Excelente penetração interna em peças e juntas complexas.
* Pintura automática
* Manutenção e gestão fáceis da linha.
* Boa trabalhabilidade para pintura.
* Pode ser aplicado um sistema de lavagem com água em circuito fechado por ultrafiltração (menor perda de tinta e menor contaminação das águas residuais).
* Baixo teor de solventes e baixa poluição atmosférica.
* É uma tinta à base de água e apresenta baixo risco de incêndio.
2) Tinta de eletrodeposição catiônica: Em geral, trata-se de uma resina poliamino obtida pela adição de aminas primárias a quaternárias a uma resina epóxi. Ela é neutralizada com ácido (ácido acético) para torná-la solúvel em água. Além disso, o método de cura da película de revestimento é do tipo reação de reticulação de uretano, utilizando isocianato bloqueado como agente de cura.
3) Aprimoramento da função da tinta por eletrodeposição: Ela é difundida mundialmente como revestimento de base para automóveis, mas a pesquisa e o desenvolvimento continuam para aprimorar não apenas a qualidade anticorrosiva do automóvel como um todo, mas também a qualidade do revestimento.
* Função de prevenção de ferrugemcamada protetora
Vá em frente. Propriedades de revestimento excelentes, resistência à penetração em juntas, resistência a lascas.
Você. Aptidão para chapa de aço antiferrugem (adesão resistente à água, resistência à rotação)
Endurecimento a baixa temperatura (Melhoria da resistência à ferrugem em peças com borracha, etc.)
* Função cosmética/decorativo
Propriedades de revestimento da rugosidade da chapa de aço (contribui para a melhoria da lisura e do brilho, etc.)
Você. Resistência ao amarelecimento (inibição do amarelecimento da pelagem branca).
- Camada intermediária: A camada intermediária desempenha um papel auxiliar para maximizar a função anticorrosiva da camada de base (eletrodeposição) e a função de revestimento da camada de acabamento, além de melhorar a qualidade da pintura em todo o sistema. Ademais, o processo de aplicação da camada intermediária contribui para reduzir os defeitos de pintura, pois cobre, em certa medida, os defeitos inevitáveis da camada de base (riscos, aderência de poeira, etc.) presentes na linha de pintura.
A tinta intermediária é um tipo que utiliza resina poliéster isenta de óleo como resina base e a cura a quente com a introdução de resina melamínica e, mais recentemente, uretano (Bl). Recentemente, para melhorar a resistência ao lascamento, um primer antilascamento é por vezes aplicado na etapa intermediária de pré-processamento úmido sobre úmido.
1) Durabilidade da camada intermediária
* Resistência à água: baixa absorção e inibe o aparecimento de bolhas.
* Resistência a lascas: Absorve a energia do impacto quando a pedra é arremessada e reduz os danos à película de revestimento, diminuindo o ruído e suprimindo a ocorrência de corrosão superficial.
* Resistência às intempéries: Menor deterioração devido aos raios UV e menor descascamento da camada superior causado pela exposição ao ar livre.
2) Função de reboco da camada intermediária
* Propriedade de subcamada: Contribui para o alisamento do acabamento exterior, cobrindo a rugosidade da superfície do revestimento eletrodepositado.
* Resistência a solventes: Ao suprimir o inchaço e a dissolução da camada intermediária em relação ao solvente da camada superior, obtém-se uma aparência de alto contraste.
* Ajuste de cor: A pelagem intermediária geralmente é cinza, mas recentemente é possível aplicar uma camada superior com baixo poder de cobertura, colorindo-a (selante de cor).
3) Tinta intermediária
*Qualidades exigidas para a camada intermediária: resistência a lascas, poder de cobertura da base, adesão à película de eletrodeposição, lisura, ausência de perda de luminosidade, adesão à camada de acabamento, resistência à deterioração por luz.
- Camada de acabamento: A principal função da camada de acabamento é proporcionar propriedades estéticas, além de proteger e manter a aparência do veículo. Ela deve atender a aspectos como cor, lisura da superfície, brilho e qualidade da imagem (capacidade de refletir com clareza a imagem de um objeto na película de revestimento). Além disso, a camada de acabamento deve ser capaz de proteger e manter a estética do veículo por um longo período.
- Camada de acabamento: A principal função da camada de acabamento é proporcionar propriedades estéticas, além de proteger e manter a aparência do veículo. Ela deve atender a aspectos como cor, lisura da superfície, brilho e qualidade da imagem (capacidade de refletir com clareza a imagem de um objeto na película de revestimento). Além disso, a camada de acabamento deve ser capaz de proteger e manter a estética do veículo por um longo período.
1) Camada de acabamento: As cores são classificadas de acordo com a base pigmentar aplicada à tinta, sendo divididas em cores mica, cores metálicas e cores sólidas, dependendo se são utilizados pigmentos em flocos, como flocos de pó de alumínio.
* Qualidade da aparência: suavidade, brilho, vivacidade, sensação de contato com a terra
* Durabilidade: manutenção e proteção do brilho, alteração de cor, desbotamento
* Adesão: Adesão de repintura, adesão bicolor, adesão com meio
* Resistência a solventes
* Resistência química
* Qualidade funcional: resistência à lavagem de carros, resistência à chuva ácida, resistência a lascas
2) Tinta ecológica
* Alto Sólido: Esta é uma tinta de alto teor de sólidos que atende às normas de VOC (Compostos Orgânicos Voláteis) e é um tipo que reduz a quantidade de solvente orgânico utilizado. Caracteriza-se por uma excelente sensação ao toque e pelo uso de resina de baixo peso molecular.
* Tinta à base de água: Esta tinta minimiza a quantidade de solventes orgânicos utilizados, empregando água (água pura) como diluente. Como característica, requer um sistema de pré-aquecimento (IR_Preheat) para evaporação da água durante o processo de pintura, o que exige adaptações nas instalações. Além disso, o pulverizador também requer um eletrodo específico para tintas à base de água.
3) Tinta funcional
* CCS (Sistema de Reticulação Complexa, tinta do tipo reticulação complexa): É um tipo de resina de uretano (isocianato) ou silano na qual parte da resina de melamina, vulnerável à chuva ácida no sistema de resina acrílica/melamina, é substituída, melhorando a resistência a ácidos e a resistência a riscos.
* NCS (Novo Sistema de Reticulação, Nova Tinta Tipo Reticulação): Tinta sem melamina, fabricada por cura epóxi ácida sobre resina acrílica. Possui excelente resistência a ácidos, riscos e manchas.
- Trabalhabilidade da camada de acabamento: Para obter, de forma econômica, boa reprodutibilidade da camada de acabamento desejada, é essencial uma boa trabalhabilidade da tinta (atomização, fluidez, porosidade, lisura, etc.). Para isso, é importante ajustar o comportamento da viscosidade durante o processo de formação de múltiplas camadas, desde a pintura até a secagem e cura. As condições do ambiente de pintura, como temperatura, umidade e velocidade do vento na cabine de pintura, também são fatores importantes.
1) Viscosidade da resina: peso molecular, compatibilidade (parâmetro de solubilidade: valor SP)
2) Pigmento: absorção de óleo, concentração de pigmento (PWC), tamanho das partículas dispersas
3) Aditivos: agente viscoso, agente nivelador, agente antiespumante, inibidor de separação de cores, etc.
4) Velocidade de cura: concentração de grupos funcionais na resina base, reatividade do agente de reticulação
Além disso, a espessura da película de revestimento influencia bastante a aparência final da camada superior. Recentemente, um agente viscoso estrutural, como o microgel, possibilita alcançar tanto fluidez quanto propriedades de nivelamento, e a aparência final é aprimorada com o revestimento de película espessa.
- Resistência às intempéries da pintura: Embora os automóveis estejam expostos a diversos ambientes, a pintura sofre a ação da luz, água, oxigênio, calor, etc. Como resultado, ocorrem diversos fenômenos indesejáveis que prejudicam a estética.
1) Fenômenos ópticos
* Degradação do brilho: A lisura da superfície da película de revestimento é prejudicada e a reflexão difusa da luz na superfície aumenta. A composição da resina é importante, mas o pigmento também influencia.
* Descoloração: A tonalidade da cor do revestimento inicial muda de acordo com o envelhecimento do pigmento ou da resina na película de revestimento. Para aplicações automotivas, deve-se selecionar o pigmento mais resistente às intempéries.
2) fenômenos mecânicos
* Rachaduras: Rachaduras ocorrem na camada superficial do filme de revestimento ou em todo o filme devido a alterações nas propriedades físicas do filme causadas por foto-oxidação ou hidrólise (diminuição do alongamento, adesão, etc.) e tensão interna. Em particular, tendem a ocorrer em filmes de revestimento metálico transparente, e além do ajuste das propriedades físicas da composição da resina acrílica e do próprio filme, a aplicação de um absorvedor de ultravioleta e um antioxidante é eficaz.
* Descascamento: A película de revestimento descasca parcialmente devido à diminuição da adesão da película ou à diminuição das propriedades reológicas, e à ação de forças externas, como respingos ou vibração de pedras.
3) fenômeno químico
* Contaminação por manchas: Se fuligem, cadáveres de insetos ou chuva ácida aderirem à superfície da película de revestimento, a peça ficará manchada e descolorida em pontos. É necessário aplicar um pigmento e resina resistentes a riscos e álcalis. Uma das razões pelas quais o verniz transparente é aplicado sobre a cor metálica é para proteger o pó de alumínio.
Desafios futuros do revestimento de acabamento: A estética e o design estão se tornando cada vez mais importantes para aprimorar as propriedades comerciais dos automóveis. Ao mesmo tempo em que se responde à diversificação das demandas e às mudanças nos materiais, como os plásticos, é necessário atender às demandas sociais, como a deterioração do ambiente de exposição dos automóveis e a redução da poluição do ar. Nesse contexto, diversos revestimentos de acabamento para os automóveis da próxima geração estão sendo considerados.
Vamos analisar mais de perto os processos típicos de pintura automotiva e ver onde a transferência de calor e massa são aplicações importantes. O processo geral de pintura de automóveis é o seguinte:
① Pré-tratamento
② Eletrodeposição (camada de base)
③ Pintura selante
④ Subcamada
⑤ pintura em cera
⑥ Primer Anti-Lascas
⑦ Cartilha
⑧ Casaco de acabamento
⑨ Remoção de defeitos e polimento
O processo de fabricação de um automóvel leva cerca de 20 horas, das quais 10 horas, ou seja, metade, correspondem ao processo descrito acima. Dentre eles, os processos mais significativos e importantes são o pré-tratamento, a eletrodeposição (revestimento de base), a aplicação do primer e a pintura de acabamento. Vamos nos concentrar nesses processos.
Data da publicação: 08/11/2022
