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Estudo e Optimização de Tintas em Pó para Aplicação em

1. 4 2 4 Resistividade MC onduividades 20 cute esi beter lent bah alahaesbelaiedesls bette ab cachet lellectont salad 33 ADS AQUISICAO de care ashe ean eee rata on aac Seales Boe pu ise ao dE ents Sits Meera a 35 426 Morfologia das part culas de tinta em p cies casssssstassotesenckedssasas eden eat atest lisds chases leeteceetne en 36 Conclus es sesccccssiseccenssassecsensenasetsansssacsncsusesneoscsutanseodesusssesestesdssndanasencsecsencensodecsndencsecedesesacsuesonedadonsegs 38 Avalia o do trabalho realizado oosoosoososeoesocssesoossesoosseseossossossocssesoossesoosseseossossossosssessossesesssse 39 6 1 Objectivos Realizados sissscsssissdssicccsccecdcssseciondcseacscessassescessesdcvstncseadesseueevsenecesonssoncessenesvdassossees 39 6 2 Limita es e Trabalho Futuro csccssccsscsscscssssccssccssccescsssesescssscsscesceesccesssessscssscssecens 39 6 3 Aprecia o final coasesssstaiececioravesiiideciro meter teaks EEr aree Ea EEE aE asso cdiebesades 40 Refer ncias ccsecsccsissccedsesesnsedstacssescsasconesasensoegseeecocsuadenssdsesaseeseoncstsoadsusseeaetesescenaesacsedennscnsseecenssodsensecsdemesssoecs 41 Anexo 1 Teste de aplicabilidade das tintas em p ssescessesecssesocsseeocsscesoesccsoesocssecoceseesosseesoesessoee 43 Anexo 2 Manual de utiliza o do Softwar e csscccscscscssscssccssccescsesscsscscesseesscesseesssesssesssessesens 45 Anexo 3 AQUISICAO de CALA ais atoa elis nda aaa Rai ag apa 4
2. o do ep xi poli ster cinzento da CIN com uma granulometria muito baixa Obteve se um pior desempenho na aplica o que parece confirmar que um di metro de part culas muito baixo prejudica a aplicabilidade Para a tinta em p p condutivo 1 com maior condutividade el ctrica poli ster preto da CIN obteve se um valor de Rp baixo apesar de ser a tinta que possu a um valor m dio da raz o carga massa maior o menor di metro m dio de part culas e a menor densidade N o foi poss vel medir o ndice de fluidez desta tinta em p por falta de mat ria prima O mau desempenho desta tinta dever se provavelmente ao baixo valor do di metro m dio das part culas e ao baixo valor da densidade Conclus es 38 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis 6 Avalia o do trabalho realizado 6 1 Objectivos Realizados A presente tese teve como objectivo a valida o de um m todo de ensaio de aplicabilidade de tintas em p desenvolvido no trabalho anterior de forma a compreender o efeito da Gaiola de Faraday e a distin o de produtos da CIN de produtos da concorr ncia O objectivo principal estudo e optimiza o das tintas em p deste trabalho n o foi totalmente atingido pois apenas se efectuou o estudo das tintas em p por selec o de um conjunto de caracter sticas que afectam o seu desempenho na aplica o A tentativa de optimiza o das tintas em p
3. o ao substrato especialmente a cerca de 10 mm do substrato os movimentos das part culas s s o dominados por for as electrost ticas e as part culas carregadas dependem principalmente da sua for a para aderir ao substrato 19 A aplica o electrost tica envolve uma fonte de alta tens o mas normalmente ineficiente para as part culas de p adquirirem carga e cria se uma elevada densidade de i es livres entre a pistola e o substrato bem como no seio da camada de revestimento Hughes 1997 Estes factores tendem a resultar numa m qualidade do revestimento e ineficiente deposi o das part culas 20 Em 21 apresentada uma breve panor mica da literatura cient fica que explora t cnicas para determina o da distribui o da raz o carga massa Importantes observa es e principais aspectos relativos a essas t cnicas s o descritos e oferecem sugest es do que necess rio para determinar este par metro como uma fun o do tamanho de part cula Se partirmos do princ pio de que a densidade da carga superficial igual para todas as part culas uma conclus o razo vel seria que a raz o carga massa das part culas inversamente proporcional ao di metro da part cula No artigo Adhesion measurements for electrostatic powder coatings using a vertical drop test rig and LabVIEW software utilizam o Drop Test Rig para medir a quantidade de tinta que vai aderir superf cie e usado c
4. o da altura do p neste caso em repouso ho Abriu se novamente a alimenta o do Descri o T cnica 17 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis ar para o fluid metro e foi recolhida uma amostra de p durante 30 segundos e por fim pesada m Figura 9 Instala o para a medi o do ndice de fluidez Do lado esquerdo da imagem est um fluid metro AS 100 Sames e do lado direito a balan a utilizada nestas pesagens adaptado de 2 Segundo a norma os ndices de fluidez podem ser classificados segundo os seguintes par metros e Superior a 140 Muito Bom e Entre 120 e 140 Bom e Entre 80 e 120 Mediocre e Inferior a 80 Mau 3 2 3 Massa Vol mica A medi o da massa vol mica de uma tinta em p foi realizada de acordo com a norma ISO 8130 3 O princ pio baseava se na substitui o de uma certa quantidade de um l quido de massa vol mica conhecida pela tinta em p Um picn metro de volume conhecido contendo a tinta em p foi cheio de l quido O volume deste l quido foi calculado dividindo se a massa do l quido colocado pela massa vol mica do l quido O volume da tinta em p foi ent o determinado pela subtrac o deste volume ao volume do picn metro O l quido de deslocamento Descri o T cnica 18 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis n o podia dissolver nem reagir
5. o e compara o dos seus produtos 1 3 Organiza o da Tese No cap tulo 1 apresentada alguma teoria sobre tintas em p processo de fabrico os tipos de tintas em p existentes termoendurec veis e termopl sticas m todos de aplica o com especial focagem no m todo de aplica o electrost tico sistema em estudo bem como aspectos importantes numa aplica o electrost tica e suas limita es No cap tulo 2 s o apresentadas patentes e alguma documenta o fundamental para a compreens o do trabalho No cap tulo 3 apresentada a descri o t cnica do m todo de aplica o das tintas em p e dos par metros que a caracterizam No cap tulo 4 s o apresentados os resultados e discuss es do m todo de aplica o de tintas em p e seus par metros de caracteriza o No cap tulo 5 temos as conclus es resultantes deste trabalho No cap tulo 6 encontra se uma avalia o do trabalho realizado Introdu o 10 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis 2 Estado da Arte Um factor importante que contribuiu para o crescimento das tintas em p foi a implementa o de regulamentos ambientais Come ou com o Clean Air Act de 1970 que definiu que os Compostos Org nicos Vol teis COV se inseriam em poluentes atmosf ricos perigosos HAPS e foram tamb m definidos padr es de qualidade do ar 1 Para al m das vantagens ambientais a baixa emis
6. h bridas Estas s o as tintas em p mais utilizadas no mercado em geral pois foram desenvolvidas a partir de propor es balanceadas com ep xi e poli ster Por ter na sua composi o resina poxi n o devem ser expostos ac o da luz solar nomeadamente UV 7 As resinas termopl sticas s o revestimentos funcionais normalmente com filmes de elevada espessura s o aplicadas por leito fluidizado e usadas normalmente em revestimentos de veda es Por outro lado as tintas em p termoendurec veis s o usadas quase exclusivamente em processos de pulveriza o electrost tica e aplicadas sob a forma de filmes de espessura fina tanto para efeitos decorativos como funcionais 1 1 1 4 M todos de Aplica o A origem da tecnologia das tintas em do p remonta a finais da d cada de 40 em que as resinas termopl sticas eram aplicadas como revestimentos de v rios tipos de superf cies inclusive met licas por pulveriza o em chama Em 1950 foi registada patente na Gr Bretanha por Schori Metallising Process Ltd que descreve um processo para revestimentos utilizando tinta em p termopl stica no entanto por ser um processo dif cil de praticar nunca alcan ou sucesso comercial 1 O grande progresso das tintas em p deu se em meados dos anos 50s quando Erwin Gemmer concebeu um processo de revestimento por leito fluidizado Neste processo o substrato pr aquecido tipicamente a 200 400 C mergulhado num
7. a sua ader ncia superf cie met lica a cobrir tamb m origina fen menos de retro ioniza o back ionization e o efeito de gaiola de Faraday Este trabalho teve como objectivo o estudo da aplicabilidade de tintas em p por pistola corona bem como da optimiza o das condi es operat rias e dos fen menos limitantes tais como retro ioniza o e gaiola de Faraday Atrav s da afina o dum m todo desenvolvido pela CIN capaz de quantificar a aplicabilidade das tintas em p foi poss vel obter um m todo mais robusto que permite diferenciar em laborat rio a aplicabilidade duma tinta e perceber de que forma os par metros que a caracterizam podem favorecer ou prejudicar o seu desempenho A partir deste momento a empresa disp e dum teste simples que dever permitir optimizar a aplicabilidade das tintas mesmo em superf cies dif ceis de revestir e sujeitas ao efeito da gaiola de Faraday Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis Abstract The growing development of powder coatings is due to the fact that it doesn t release volatile organic compounds to the atmosphere Given that the legislation that limits the emission of these compounds into the atmosphere has been increasingly tightened the powder coatings ultimately are an attractive solution for many businesses However the application of the powder coatings at the industrial level is essentially by electrostati
8. bastante do valor sa da da pistola Baseado em 24 estimou se que ter amos aproximadamente 15 kV para perdas Figura 15 M dulo GCU 400 Descri o T cnica 24 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis Para a medi o deste par metro q m foi necess rio obter se o caudal m ssico m em g s e a carga q em C s Este procedimento est descrito no anexo 3 Atrav s da voltagem e da amperagem dada pelo GCU 400 foi poss vel calcular o valor da resist ncia e assim ap s retirar os 15 kV p de se obter de novo o valor da respectiva amperagem com este valor da amperagem e o valor do caudal m ssico constante g s que obtemos o valor do q m LC g ao longo da aplica o Sabe se que 1C 1A 1s logo 1A 1C Is 3 2 6 Morfologia das particulas A morfologia das part culas de tinta em p foi analisada recorrendo t cnica de Microscopia Electr nica de Varrimento SEM com microan lise raios X e o microsc pio utilizado foi o JEOL JSM 6301 F Estas an lises foram realizadas no CEMUP Centro de Materiais da Universidade do Porto Descri o T cnica 25 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis 4 Resultados e Discuss o 4 1 Teste de aplicabilidade das tintas em p Em rela o ao trabalho anterior 2 foram implementadas algumas altera es com o objectivo de se obter entre ensaios um erro
9. culas mais finas s o eliminadas utilizando um ciclone e as mais grossas por peneira o i FEJE Piani for comtinimas PH of perwehar Coatings o CY otf 5 Orquestras ZIK T Mek comer type WK with braaier mbobot amp Grincting mil fitter Sento coving screen DOr spa poata l baggy stahor Oversize prensa Figura 1 Processo de fabrico das tintas em p adaptado de 5 A quarta e ltima etapa refere se etapa de enchimento e nesta fase que s o adicionados agentes de facilita o de escoamento free flow Estes contribuem para uma melhor Introdu o 2 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis fluidiza o das tintas em p e permitem que durante o per odo de armazenamento o p consiga resistir melhor tend ncia de aglomera o das part culas As tintas em p devem permanecer est veis em armazenamento a 25 C 1 1 1 3 Tintas em p termopl sticas e termoendurec veis Uma resina para ser usada como uma tinta em p deve possuir ap s a sua fus o uma baixa viscosidade para que haja a forma o de um filme fino e uniforme com uma boa ader ncia ao substrato e ap s uma correcta cura apresentar boas propriedades f sicas As propriedades normalmente requeridas s o a elevada robustez e resist ncia a impacto cor uniforme boa resist ncia qu mica e ao calor resist ncia degrada o por luz UV e poluentes ambien
10. fen menos electroqu micos na superf cie coes o interparticular e entre for as atractivas electrost ticas As for as combinadas que operam para formar uma for a atractiva de ades o num substrato met lico de uma camada de p electrostaticamente carregada s o extremamente complexas combinam for as qu micas part cula part cula for as de ades o de Van der Waals part cula substrato sendo imposs vel isolar estas for as A an lise das caracter sticas de ades o indica que a for a dominante da ades o deriva da carga eletrost tica Coulombica e da for a correspondente que atrai o p ao substrato Estado da Arte 11 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis Adamiak et al and Lackowski estudaram o efeito da corrente i nica e dos campos el ctricos 17 Uma revis o dos mecanismos de aquisi o de carga dada por Lapple 1970 18 A magnitude da carga pode ser associada as seguintes vari veis Montgomery 1959 propriedades do material composi o qu mica tens o tamanho e forma do objecto condi es ambientais temperatura press o atmosf rica campos electromagn ticos e vari veis mec nicas 18 Adamiak apurou que a carga e o tamanho das part culas na pulveriza o s o dois factores importantes que influenciam as suas traject rias e que a nuvem de p expande se e torna se mais dispersa com o aumento da dist ncia pistola Com a aproxima
11. ncia Ry P condutivo 1 0 018 MQ 1 8 x 10 O Ry Ep xi poli ster cinzento da CIN Ry Poli ster branco da CIN 2000 MQ 2 0 x 10 Q o m ximo que o aparelho consegue medir NOTA Os filmes apresentavam espessuras muito semelhantes Como se pode verificar para filme curado com espessuras muito semelhantes obtiveram se valores muito diferentes logo por espectroscopia de imped ncia electroqu mica tamb m se deveriam detectar estas diferen as Para garantir que o aparelho de espectroscopia de imped ncia electroqu mica estava a medir correctamente construiu se um circuito representativo do modelo utilizado para ajustar os dados obtidos Para a constru o do circuito colocou se uma resist ncia de 20 Q em paralelo com uma capacit ncia de 0 82 uF No diagrama de Nyquist obteve se um semi circulo bem definido e p de se constatar por observa o do gr fico da figura III do anexo 5 que o valor do di metro correspondia ao valor da resist ncia utilizada no circuito ou seja 20 Q Este semi c rculo obteve se medindo para uma gama de frequ ncias de 1 kHz al00 kHz Este intervalo foi escolhido visto que se tratava da medi o de uma resist ncia pequena Por tratamento de dados utilizando o Z View obtiveram se os valores da resist ncia e da capacit ncia com mais precis o e os valores obtidos foram 20 03 Q com um erro de 0 998 e Resultados e Discuss o 34 Estudo e Optimiza o de
12. para 30 segundos se dava o fen meno de back ionization podendo adulterar os resultados pelo motivo atr s explicado Come ou se a registar a temperatura e a humidade relativa para cada ensaio foi colocada uma marca no deflector para garantir que era sempre colocado na mesma posi o e as pesagens passaram a ser feitas numa balan a com uma precis o de tr s casas decimais As chapas foram o nico ponto onde n o se mexeu e a alternativa seria encomendar chapas mais grossas para n o serem sujeitas a tor o durante o corte ou chapas cortadas a laser No entanto experimentou se primeiro com estas altera es Quanto aspira o foram realizados ensaios com a aspira o desligada verificando se uma maior variabilidade nos resultados Por isso resolveu se manter a aspira o at mesmo porque o pretendido simular as condi es de aplica o convencionais mas em ambiente laboratorial Resultados e Discuss o 28 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis Figura 18 Adaptador para o painel que permitiu regular a dist ncia entre este e a pistola Figura 19 Fixa o do bra o de apoio da pistola Depois realizou se uma s rie de testes alterando a dist ncia entre a pistola e o painel com a aspira o da cabine de aplica o ligada e desligada e ainda com um bico de jacto plano Seguem se as condi es para as quais se verificou uma maior repro
13. uma superf cie fechada ent o o campo el ctrico no seu interior nulo 13 Para geometrias complexas ou seja concavidades de dif cil acesso experimenta se o efeito da gaiola de Faraday que no fundo como se existisse um escudo el ctrico invis vel que impede que as part culas de p carregadas consigam penetrar nestas zonas Esta limita o n o permite que o revestimento possua a espessura recomendada o que provavelmente resultar numa corros o prematura destas zonas 14 Figura 5 Diferentes comportamentos para aplica es diferentes sobre um substrato com a mesma geometria Na imagem da esquerda temos uma aplica o corona e do lado direito uma aplica o triboel ctrica adaptado de 8 1 2 Contributos do Trabalho Com este projecto foi poss vel afinar o m todo de aplicabilidade de tintas em p e valid lo Este m todo vai permitir CIN testar as suas tintas em p bem como os da concorr ncia para poder tra ar compara es e estudos de modo a desenvolver novos produtos Foram ainda seleccionados um conjunto de par metros para que em conjunto com o m todo de aplicabilidade permita avaliar as tintas em p quanto ao se desempenho Introdu o 9 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis Uma vez que o assunto se encontra pouco aprofundado este projecto de cariz bastante inovador trazendo v rios benef cios para a empresa na qualifica
14. z E 60 o 50 40 0 5 10 15 20 25 Tempo s S PC1 S EPCIN EPConcorr ncia S PCIN 2 P concorr ncia Figura V Representa o gr fica da voltagem alimentada pistola em fun o do tempo 45 40 35 30 Amperagem pA 25 20 s PC1 S EPCIN e EP Concorr ncia 15 20 25 Tempo s e PCIN P Concorr ncia Figura VI Representa o gr fica da amperagem alimentada pistola em fun o do tempo Anexo 5 59 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis 1 6 1 4 1 2 0 8 0 6 Q M uC g 0 4 0 2 40 50 60 70 80 90 Voltagem kV e PC1 e EPCIN EP Concorr ncia S P CIN s P Concorr ncia Figura VII Representa o gr fica da raz o carga massa em fun o da voltagem Morfologia das part culas HV a o 7 4 det mode WD _ mag HV det mode WD 5 00 kV LFD SE 10 4 mm gt P 3 500 x 15 00 kV BSED A B 10 4 mm Figura VIII Ep xi poli ster cinzento da CIN com uma amplia o de 500x Anexo 5 60 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis z ev det mode WD SE 10 3 mm 5 A 1 CEMUP 3 Figura IX Ep xi poli ster da CIN com uma amplia o de 2000x det mode BSED A B 10 4 mm Figura X Representa o das zonas par
15. 79E 11 Pastilha P condutivo 1 1 78E 09 8 59E 12 1 16E 11 2 50E 08 2 00E 08 h a 1 50E 08 1 00E 08 E 5 00E 07 a 0 00E 00 Pd 0 00E 00 1 00E 07 2 00E 07 3 00E 07 Zreal Q Poli ster branco da CIN m P condutivo 1 Figura II Diagrama de Nyquist para compara o entre o poli ster branco da CIN e o p condutivo 1 em pastilha Anexo 5 57 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis 1 E 01 1 E 01 8 E 00 6 E 00 Zimag Q 4 E 00 2 E 00 0 E 00 0 5 10 15 20 25 ZReal Q Figura III Diagrama de Nyquist para o circuito constru do Rs Rf CPE Figura IV Imagem do circuito utilizado para verifica o do aparelho de espectroscopia de imped ncia electroqu mica Circuito com uma resist ncia em paralelo com uma capacit ncia Anexo 5 58 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis Aquisi o de carga Tabela 19 Valores da raz o carga massa para cinco tintas em p distintas bem como os valores m dios da voltagem e amperagem sa da da pistola Produto Vm dia kV Am dia LA q m m dio uC g Ep xi poli ster cinzento da CIN 40 21 0 826 Ep xi poli ster cinzento da concorr ncia 40 22 0 859 Poli ster branco da CIN 39 21 0 758 Poli ster branco da concorr ncia 45 24 0 855 P condutivo 1 60 32 1 076 90 80 70
16. 915 0 903 14 851 16 2 4 0 140 1 302 0 748 13 659 5 0 131 0 957 0 753 15 322 14 448 2 335 Tabela 5 Resultados da aplica o para o ep xi poli ster cinzento da concorr ncia com bico de jacto plano plano Ensaio Meep1 Maep2 Maep3 Rr Er 1 0 117 0 848 0 948 13 029 2 0 130 0 860 0 865 15 072 3 0 158 0 775 0 891 18 968 16 3 4 0 123 0 823 0 850 14 704 5 0 101 0 780 0 776 12 982 14 951 2 438 Tabela 6 Resultados da aplica o para o poli ster branco da CIN com bico de jacto Ensaio Maep1 Macp2 Macp3 Rr Er 1 0 107 0 946 0 979 11 117 2 0 135 1 071 0 947 13 380 3 0 143 0 969 1 086 13 917 9 4 4 0 167 1 205 1 143 14 225 5 0 145 1 066 1 045 13 738 13 275 1 245 Anexo 4 50 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis Tabela 7 Resultados da aplica o para o poli ster branco da concorr ncia com bico de jacto plano Ensaio Maep1 Mdep2 Macp3 Rr Er 1 0 112 0 798 0 890 13 270 2 0 142 0 974 1 019 14 250 3 0 121 0 936 0 980 12 630 Td 4 0 121 0 789 0 853 14 738 5 0 132 0 826 0 895 15 340 14 250 1 095 Tabela 8 Resultados da aplica o de quatro tintas em p diferentes Produto Ensaio Maepi Maep2 Maep3 Rr Er 1 0 024 0 357 0 307 7 229 Epoxi poliester 2 0 065 0 673 0 541 10 708 23 7 cinzento CIN 3 0 073 0 711 0 538 11 689 9 876 2 344 oo 0 060 0 673 0 471 10 490 Ep xi poli ster cinze
17. No entanto como se realizaram apenas dois ensaios para cada produto n o foi conclusivo quanto reprodutibilidade do m todo Os resultados destes ensaios est o apresentados na tabela 2 no anexo 4 Prosseguiu se com os ensaios e testaram se seis produtos que embora partilhassem a mesma composi o qu mica possu am combina es diferentes de agentes de facilita o de escoamento free flow Os resultados obtidos nestes ensaios encontram se na tabela 3 no anexo 4 Aqui verificou se um aumento do erro relativo mas tamb m pouco se p de concluir pois para o terceiro ensaio foi necess rio substituir o bico da pistola uma vez que o primeiro bico usado foi danificado Este bico de substitui o provis rio apresentava tamb m alguns danos que introduziam variabilidade na aplica o Figura 17 Bico da pistola comum a todos os ensaios Depois de v rios ensaios com o bico provis rio inclusive com operadores diferentes todos sem sucesso foram detectados par metros que n o estavam devidamente controlados que poderiam estar a afectar a reprodutibilidade Par metros que podiam estar a afectar os resultados v As chapas utilizadas nos ensaios apresentavam algum empenamento embora se tentasse ao m ximo neutralizar este problema Este empenamento devia se ao facto de estas chapas serem cortadas a guilhotina ou seja sujeitas ao efeito de tor o durante o corte Este empenamento durante a aplica o podia afectar
18. a an lise global poli ster branco da CIN Anexo 6 68 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis keV 7 20 6 40 rt d84254SharedDatalCEMUP ARQUIVOICEMUP 02 2009120090217 Vanessa Mar 4 00 4 80 5 60 Suppo 2 40 3 20 1 60 Label A CEMUP 15kV 5 Z1 Figura XXI Espectro para a an lise da zona Z1 do poli ster branco da CIN Anexo 6 69 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis keV 7 20 6 40 rt d84254SharedDatalCEMUP ARQUIVOICEMUP 02 2009120090217 Vanessa Mar 4 00 4 80 5 60 Suppo 2 40 3 20 1 60 0 80 Label A CEMUP 15kV 5 22 Figura XXII Espectro para a an lise da zona Z2 do poli ster branco da CIN Anexo 6 70 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis keV 7 20 6 40 rt d8425ASharedDatalCEMUP ARQUIVOICEMUP 02 2009120090217 Vanessa Mar 4 00 4 80 5 60 Suppo 2 40 3 20 1 60 0 80 Label A CEMUP 15kV A Global Figura XXIII Espectro para a an lise global do poli ster branco da concorr ncia Anexo 6 71 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis keV 7 20 6 40 rt d84254SharedDatalCEMUP ARQUIVOICEMUP 02 2009120090217 Vanessa Mar 4 00 4 80 5 60 Suppo 2 40 3 20 1 60 0 80 Label A CEMUP 25kV A Z1 Figura XXIV Espect
19. apresentavam na mesma um ligeiro empenamento e continuou a persistir a variabilidade nos resultados A espessura das chapas tamb m acabou por se revelar um exagero e um poss vel respons vel da variabilidade obtida Com estas chapas para al m de se testarem os quatro p s anteriormente seleccionados tamb m se testou mais uma tinta em p Esta escolha foi feita em fun o da suposi o deste apresentar uma condutividade resistividade bastante diferente das outras tintas em p Apresentam se na tabela 9 em anexo os valores obtidos para a tinta em p condutivo 1 uma vez que nestes ensaios se gastou todo este p Resultados e Discuss o 30 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis Foi feita nova encomenda de chapas cortadas a laser mas agora com uma espessura de 1 5 mm com forte recomenda o para que as chapas n o viessem empenadas Realizou se ensaios para o ep xi poli ster cinzento da CIN utilizando as chapas isentas de deforma es e o problema da variabilidade persistiu mas neste caso ocorreu um aumento do Rr ao longo dos ensaios o que poderia ser do el ctrodo entre ensaios n o ser limpo e estar j com alguma carga acumulada Numa nova s rie de ensaios come ou se a limpar o el ctrodo pr tica que n o era comum mas depois de nestes ltimos ensaios se verificar entre ensaios um aumento constante do valor de Rr passou se a realizar essas limpezas Surgiu novam
20. com a tinta em p O n heptano foi considerado apropriado para as tintas em p Figura 10 Instala o utilizada para a determina o da massa vol mica das tintas em p adaptado de 2 3 2 4 Resistividade Condutividade No projecto anterior 2 eram utilizadas amostras em pastilhas de 50 mm de di metro e 2 mm de espessura prensadas a 40 bar durante 10 minutos para as medi es da resistividade No entanto estas pastilhas revelavam alguma fragilidade partindo com muita facilidade mesmo na desenformagem Para tentar eliminar este problema encomendou se uma nova forma mais pr tica para desenformar do que a anterior Aumentou se para 4 mm a espessura da pastilha e aumentou se tamb m a temperatura de prensagem para 45 C A press o variou entre 10 e 40 bar de acordo com a tinta em p Figura 11 Forma de alum nio para a constru o de pastilhas de tinta em p Descri o T cnica 19 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis Figura 12 Prensa utilizada no fabrico das pastilhas O que tornava este m todo mais moroso n o era s a fase de fabrico das pastilhas mas tamb m a fragilidade destas Estas apresentavam uma elevada probabilidade de partirem e consequentemente a sua inutiliza o obrigando a novo fabrico at obten o de uma pastilha suficientemente robusta Com as novas implementa es reduziu se bastante esse risco mas n o f
21. e formam aglomerados em compara o com os p s que possuem part culas mais grossas Devido baixa in rcia as part culas finas tendem a permanecer no overspray resultando numa baixa efici ncia de transfer ncia O n mero de Stokes tamb m desempenha um papel cr tico na efici ncia de transfer ncia dado que as for as aerodin micas s o as respons veis pelo comportamento das part culas de p ao longo do seu trajecto at ao substrato a ser pintado J na proximidade do substrato as for as que se tornam dominantes e respons veis pela efici ncia de deposi o das part culas s o as for as electrost ticas 26 A granulometria de uma tinta em p foi determinada segundo a Norma de Inspec o e Ensaio NCIN 010 O equipamento utilizado para realizar estas medi es foi o Malvern Mastersizer S representado na figura seguinte Figura 8 Granul metro Malvern Mastersizer S adaptado de 2 Descri o T cnica 16 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis Crit rio de classifica o da granulometria de uma tinta em p Y em volume para D lt 10 um V em volume para D lt 103 um D di metro m dio em um em que D representa o di metro das part culas As part culas com um di metro inferior a 10 um s o consideradas finas todas as part culas que possuam um di metro superior a 103 um s o consideradas part culas grossas O objectivo ter u
22. em a o fixadas As tr s tiras de a o foram devidamente pesadas e depois fixadas ao painel com as garras de crocodilo Ap s este procedimento o painel foi colocado na cabine de aplica o ligado terra e procedeu se aplica o electrost tica Depois as tiras de a o foram retiradas do painel e colocadas numa estufa para a cura da tinta em p Por fim ap s a cura as tiras em a o foram novamente pesadas e pela diferen a da massa inicial e final da tira obteve se a quantidade de massa depositada Maep massa depositada na tira situada no interior da concavidade Mgep2 Maep3 massas depositadas nas tiras exteriores concavidade ns R Go x100 3 1 E maz z N m chapa Descri o T cnica 15 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis Esta raz o de massas depositadas normalizadas pela rea das tiras deu nos o valor de Rr que permitiu quantificar o efeito da gaiola de Faraday em que para Rr pr ximo de zero o efeito era significativo e para Rr pr ximo de 100 o efeito da gaiola de Faraday era considerado nulo No anexo 1 encontra se o procedimento dos ensaios de aplica o devidamente descritos 3 2 Par metros que caracterizam uma tinta em p 3 2 1 Granulometria O grande problema das part culas muito finas s o baixa in rcia baixo valor de fluidiza o e de escoamento e densidade de carga alta As part culas finas s o mais coesas
23. fazer mais uma s rie de ensaios para se obter um erro mais baixo Nota Foi feito uma medi o adicional foram realizados ensaios de controlo de caudal como forma de se constatar que os caudais permaneciam constantes Os valores dos caudais podem ser consultados na tabela 12 do anexo 4 4 2 Par metros de caracteriza o de uma tinta em p 4 2 1 Granulometria Realizou se a an lise granulom trica seguindo a norma atr s mencionada para todos os p s aplicados Os resultados obtidos para a distribui o do tamanho de part culas podem ser consultados nas tabelas 13 e 14 do anexo 5 O di metro m dio dever estar entre os 40 50 um e por observa o dos resultados s o ep xi poli ster da CIN GF que realmente apresenta um tamanho m dio de part culas mais baixo da ter sido seleccionado para teste O poli ster branco da CIN o que apresenta a distribui o m dia de part culas mais alta mas ainda assim dentro de par metros Ainda se pode constatar que os dois ep xi poli ster cinzentos da CIN seleccionados por possu rem a mesma qu mica de reac o mas granulometrias diferentes possuem realmente uma diferen a bastante acentuada deste par metro o que pode ser um dos ind cios do pior desempenho do p que tem distribui o do tamanho de part culas mais baixo 4 2 2 Fluidiza o De acordo com a norma acima mencionada procedeu se an lise dos ndices de fluidiza o para os diferen
24. imped ncia No menu apresentado na figura seguinte definir o intervalo de frequ ncia para o qual se vai realizar as medi es Depois clicar em control potentiostat Seleccionar galvanostat e off e deixar que o valor da voltagem estabilize Registar este valor Seleccionar potentiostat e carregar em voltage para colocar o valor registado atr s Validar e voltar ao potentiostat e colocar on Colocar 10 mV na amplitude Voltar ao menu EIS Anexo 2 45 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis e Carregar em Start recording e come a a tra ar o diagrama Thales 4 05 USB Electrochemical Impedance Spectroscopy EIS S file operations define series measurement aT ol 7 impedance spectra analysis setup eM contro potentidstat startrecording etup Sh pand BcoMss hon Figura I Par metros a definir no programa adaptado de 2 Para guardar os ficheiros devem seguir se os seguintes passos e Export ASCII list Data list copy list to clipboard e Export ASCII list Data list pass list to editor e Text list yes e ZEDIT gt File Export as e Atribuir nome ao ficheiro e escolher direct rio onde se pretende gravar Cada ensaio para a gama de frequ ncia escolhida demora em m dia 30 minutos Anexo 2 46 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf
25. leito fluidizado de p Os processos por leito fluidizado eliminam o efeito da gaiola de Faraday permitindo desse modo revestir com facilidade substratos com reas de dif cil acesso No entanto t m a desvantagem dos revestimentos aplicados serem substancialmente mais espessos o que prejudica o seu aspecto quando comparado com os obtidos por processos de revestimento electrost tico 4 Introdu o 4 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis A aceita o deste processo foi muito baixa e em 1960 registavam se nos EUA baixos ndices de vendas de tintas em p 1 2 Uma outra t cnica alternativa para aplica o de tintas em p o leito fluidizado electrost tico Neste processo o ar de fluidiza o ionizado por meio de el ctrodos carregados dispostos no interior da c mara de fluidiza o ou o mais comum na c mara de forro abaixo da membrana porosa da distribui o de ar O ar ionizado carrega as part culas de p que adquirem um movimento ascendente como resultado da repuls o electrost tica entre part culas com carga id ntica O efeito a forma o de uma nuvem de part culas carregadas acima da superf cie do leito fluidizado O substrato com liga o terra imerso na nuvem e as part culas de p v o se depositar na superf cie do substrato por atrac o electrost tica Neste caso n o necess rio o pr aquecimento do substrato 4 O de
26. n o foi conseguida por falta de tempo 6 2 Limita es e Trabalho Futuro Para a realiza o deste trabalho foi necess rio construir um painel de a o inoxid vel e de encomendar por v rias vezes tiras em a o o que atrasou um pouco o trabalho Al m disso para se conseguir validar o m todo foram necess rias v rias experi ncias a implementa o de v rias altera es que muitas vezes n o foram as mais correctas conduzindo a resultados pouco favor veis No entanto estas tentativas foram importantes para compreender quais as condi es ideais para se obter a reprodutibilidade desejada Para a medi o da resistividade para al m de n o se ter conseguido obter resultados conclusivos foi dispensado bastante tempo na tentativa de tamb m validar este m todo para ser um m todo fi vel de medi o de resistividades de tintas em p As medi es da massa vol mica tamb m levaram a alguns atrasos pois trata se de um m todo bastante moroso A tentativa e impasse de criar uma instala o para medi o da capacidade de uma tinta adquirir carga tamb m conduziu a alguns atrasos Como trabalho futuro sugere se a utiliza o deste m todo para futuros testes a utiliza o de um outro sistema mais fi vel para medi o das resistividades e a sim comparar entre pastilha e filme curado para se verificar se existe alguma rela o e cria o de uma instala o para medi o da capacidade de uma tinta adqui
27. o campo el ctrico Pois ap s cada aplica o verificava se a deposi o de massa na parte posterior das chapas em que o grau de deposi o variava de acordo com o grau de empenamento das chapas Resultados e Discuss o 27 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis v O facto de o bra o de apoio da pistola n o estar numa posi o nica podendo oscilar com alguma regularidade n o era poss vel garantir que a posi o entre ensaios fosse sempre a mesma e que durante os pr prios ensaios n o houvessem pequenas oscila es horizontais v A dist ncia entre a pistola e o painel poderia ser optimizada uma vez que recomendada uma dist ncia entre 20 e 30 cm 31 Y Posi o do deflector Y A aspira o da cabine que podia n o ser constante v A temperatura ambiente e a humidade relativa podiam estar a influenciar o desempenho de uma tinta em p A temperatura deve estar entre os 20 e 26 C e a humidade relativa deve estar entre os 47 e os 55 31 Y A balan a utilizada possu a apenas uma sensibilidade de duas casas decimais Procedeu se ent o fixa o do bra o de apoio da pistola e criou se um adaptador para o painel para se diminuir a dist ncia entre a pistola e o painel sendo a dist ncia encurtada para 29 cm Devido diminui o da dist ncia da pistola ao painel foi necess rio reduzir o tempo de aplica o para 20 segundos Pois verificou se que
28. 17 cinzento Ad_A 4 2 NF 2 0 13 1 00 0 86 13 98 13 58 0 57 EP 2 1 0 09 0 88 0 79 10 78 ae cinzento Ad B 2 0 11 1 09 1 13 9 91 10 34 0 61 Poli ster branco 1 0 15 1 21 1 24 12 24 37 GF 2 0 16 1 25 1 23 12 90 i 12 57 0 47 de Anexo 4 48 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis combina es de agentes free flow Tabela 3 Resultados da aplica o de um poli ster branco da CIN com diferentes Produto Ensaio Meepi Z Maep2 8 Maep3 8 Rr Er 1 0 13 1 34 1 31 9 81 oie 2 0 14 1 23 1 12 11 91 te branco combl 3 0 10 1 14 0 94 9 62 4 0 10 1 10 0 80 10 53 10 47 1 04 1 0 10 1 13 0 95 9 62 E 2 0 10 1 03 0 78 11 05 72 0 10 1 09 0 90 10 05 10 24 0 74 1 0 14 1 38 1 39 10 11 ener a 2 0 20 1 70 1 49 12 54 13 9 0 07 0 84 0 59 9 79 10 81 1 50 1 0 11 1 32 1 01 9 44 Ma aaa 0 17 1 55 1 07 12 98 21 7 3 0 09 1 15 0 90 8 78 10 40 2 26 1 0 12 1 32 1 07 10 04 Be m 0 14 1 34 1 05 11 72 10 6 3 0 15 1 39 1 03 12 40 11 38 1 21 1 0 16 1 49 1 37 11 19 a z 0 11 1 13 0 99 10 38 77 3 0 08 0 92 0 75 9 58 10 38 0 80 Anexo 4 49 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis Tabela 4 Resultados da aplica o para o ep xi poli ster cinzento da CIN com bico de jacto plano Ensaio Maep1 Macpz Macp3 Rr Er 1 0 092 0 851 0 817 11 031 2 0 169 1 091 0 854 17 378 3 0 135 0
29. 40 58 99 85 Poli ster branco comb5 7 87 39 17 100 Poli ster branco comb6 7 36 40 77 100 Anexo 5 54 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis Tabela 14 Resultados obtidos para a distribui o do tamanho de part culas para os restantes p s escolhidos para testar em volume em volume Produto Ds D lt 10 48 mm D lt 103 58 mm Ep xi poli ster cinzento da CIN 10 80 38 10 97 46 Ep xi poli ster cinzento da 8 48 37 15 100 concorr ncia Ep xi poli ster cinzento da CIN 19 05 22 71 9931 GF Poli ster branco da CIN 6 48 47 57 93 25 Poli ster Branco da Concorr ncia 7 55 38 49 98 48 PC1 da CIN 14 16 30 88 95 59 E P 2 cinzento Ad A A F 9 77 40 03 97 69 E P 2 cinzento Ad A N F 10 73 37 94 97 73 E P 2 cinzento Ad B 10 36 38 69 97 14 Fluidizacao Tabela 15 Resultados do indice de fluidiza o obtidos para o poli ster branco da CIN com diferentes combina es de agentes free flow Tinta em p h ho m g IF Poli ster branco comb1 7 5 4 6 106 0 173 Poli ster branco comb2 7 6 4 6 120 3 199 Poli ster branco comb3 7 5 4 8 108 5 170 Poli ster branco comb4 7 5 4 7 117 6 188 Poli ster branco comb5 7 5 4 7 116 6 186 Poli ster branco comb6 7 6 4 5 122 1 206 Anexo 5 55 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis Tabela 16 Resultados do indice de fluidiza o obtidos para as v rias tinta
30. 7 Anexo 4 Resultados obtidos para o teste de aplicabilidade ccssccssssssssscssssccssscsssssssssescsseses 48 Anexo 5 Resultados obtidos para os par metros de caracteriza o ccccescersereeereserserrseness 54 Anexo 6 Resultados obtidos para a microan lise de raios X ecceceeeerererecererererereserescerssereseees 65 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis Nota o e Gloss rio M gen Mep M gen3 Apes DUS FSR a o real NNW TNS NB imag x a BS SO Po a tm Q m Massa de p depositada na tira colocada na concavidade Massa de p depositada na tira de superficie esquerda Massa de p depositada na tira de superf cie direita rea das tiras Efeito da Gaiola de Faraday Altura do p fluidizado Altura do p em repouso Massa de amostra recolhida durante 30 segundos Di metro da part cula Di metro m dio da part cula Resist ncia Voltagem Corrente Imped ncia Tempo N mero imagin rio Frequ ncia Componente real da imped ncia Componente imagin ria da imped ncia Resist ncia hmica Resist ncia farad ica Capacit ncia Espessura da amostra rea Caudal de p Carga Resistividade Densidade da corrente Campo el ctrico aplicado Erro relativo Desvio padr o Carga Caudal m ssico Letras gregas ngulo de fase w Frequ ncia o Condutividade u M dia Lista de Siglas COV
31. Mestrado Integrado em Engenharia Qu mica Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis Tese de Mestrado desenvolvida no mbito da disciplina de Projecto de Desenvolvimento em Ambiente Empresarial Vanessa Filomena Duarte Martins CIN CORPORA O INDUSTRIAL DO NORTE S A CNES Universidade do Porto Faculdade de Engenharia FEUP Departamento de Engenharia Qu mica Orientador na FEUP Doutor Ad lio Mendes Orientador na empresa Engenheiro Jos Carlos Lopes Engenheiro M rio Jo o Azevedo Fevereiro de 2009 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis Agradecimentos Ao longo deste projecto foram v rias as pessoas que me acompanharam e n o quero deixar de lhes agradecer todo o apoio que me foi dado das mais diversas formas Ao Doutor Ad lio Mendes Doutora Helena Aguilar e Doutora L cia Brand o pela orienta o paci ncia e disponibilidade Ao Engenheiro Jos Carlos Lopes e ao Engenheiro M rio Jo o Azevedo o acompanhamento disponibilidade e apoio na Megadur CIN Aos analistas da Megadur CIN que me permitiram uma f cil integra o e pela boa disposi o sempre presente mas em especial ao analista Rui Figueirinhas pelos longos debates de ideias e pelo que me ensinou A todo o pessoal que durante este per odo na empresa sempre me acolheu da melhor forma Aos meus pais e ao meu irm o po
32. Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis a capacit ncia 8 5262 x 107 F com um erro percentual de 1 2241 A figura IV representa o circuito el ctrico constru do e respectivo circuito equivalente de ajuste dos nossos dados Deu se continuidade ao trabalho em que se realizaram as mais diversas experi ncias com um electr lito e uma solu o tamp o para promover um melhor contacto entre o el ctrodo e a amostra Realizaram se estes ensaios para v rias espessuras de electr lito e diferentes quantidades da solu o tamp o para diferentes gamas de frequ ncia Estas experi ncias n o foram bem sucedidas visto que tanto o electr lito como a solu o tamp o estavam a adulterar os resultados Ainda se realizaram experi ncias para um material de condutividade conhecida O valor de resistividade encontrado para o material de condutividade conhecida tamb m apresentou uma diferen a muito elevada relativamente ao valor catalogado Depois realizaram se ensaios em filme curado para uma mesma amostra mas para gamas de frequ ncia diferentes de forma a encontrar se a gama de frequ ncias para a qual se obteria um semi c rculo no gr fico de Nyquist Uma vez que as nossas tintas em p apresentavam um valor de resistividade muito elevado significava que o di metro do semi c rculo que nos dava a resist ncia tamb m iria ser bastante grande Portanto deslocou se o intervalo de medi o para as baixas frequ nc
33. a as quais foram efectuadas a microan lise de raios X Anexo 5 61 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis Ra HV det mode WD 300 u m E HV det mode WD m 300 LM OkV LFD SE 10 4 mm CEMUP 5 5C 5 00 kV BSED A B 10 4 mm CEMUP 5 HV det mode WD l m i ma HV det mode WD 50 um 5 00 kV LFD SE 104mm CEMUP 5 20 5 00 kV BSED A B 10 4 mm CEMUP 5 Figura XII Poli ster branco da CIN com uma amplia o de 2000x Anexo 5 62 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis mode WD _ _ _ _ _ _ mag HV det mode 5 00 kV LFD SE 10 3 mm C A 500 x 15 00 kV BSED A B 10 3 mm Figura XIII Poli ster branco da concorr ncia com uma amplia o de 500x Se my E d NE A as on HV det mege WD 50 ym ma det mode OkVILFD SE 10 3 mm CEMUP A 20 kV BSED A B Figura XIV Poli ster branco da concorr ncia com uma amplia o de 2000x Anexo 5 63 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis z z 7 13 v det mode WD 300 uM 300 um 5 00kV LFD SE 10 5mm CEMUP T 5 A CEMUP T Cc 50 um HV det mode WD CEMUP T 2 x 15 00 kV BSED A B 10 5 mm Figura XVI Ep xi poli ster cinzento da concorr ncia com uma amplia o de 2000x Anexo 5 64 Estudo e Optimiza o de Tin
34. a interfaces s lidas el ctrodo electr lito revelam frequentemente uma frequ ncia dispersiva que n o pode ser descrita por elementos simples tais como resist ncias capacit ncias etc A frequ ncia dispersiva geralmente atribu da para uma dispers o de capacit ncias expresso em termos de um elemento de fase constante CPE 30 Nas equa es que se seguem j um n mero imagin rio j V lhew a frequ ncia angular 27f em que f representa a frequ ncia e Lasia representa a imped ncia do CPE como 30 1 Zor 4 T jo O CPE utiliza se para representar um par metro de um circuito com um comportamento limitado como um condensador para 4 1 uma resist ncia para 4 O e um indutor para 6 1 O CPE torna se um par metro de ajuste extremamente flex vel mas perde se o seu significado em termos de uma distribui o de tempo constante 30 Recentemente Schiller e Strunz demonstraram que a relaxa o diel trica em filmes de tinta mudam com a dist ncia ao substrato met lico devido n o homogeneidade das propriedades da camada sendo esta mudan a representada pelo par metro CPE 30 A imped ncia pode ser representada em termos da sua parte imagin ria em fun o da parte real esta representa o designada por diagrama de Nyquist Para sistemas mais Descri o T cnica 22 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis complexos pode s
35. aioria das tintas convencionais Os filmes de maior espessura proporcionam isolamento el ctrico protec o contra a corros o e outras propriedades funcionais As tintas em p cobrem melhor substratos com geometrias de dif cil acesso do que as tintas l quidas garantindo uma melhor protec o 1 Ap s o desenvolvimento por parte da CIN de um m todo de aplicabilidade de tintas em p 2 com vista a testar e quantificar a aplicabilidade de uma determinada tinta em p houve a necessidade de acrescentar melhorias face ao projecto anterior Com vista a aumentar a robustez do processo e por fim validar este m todo A motiva o para este projecto deve se necessidade de criar novos produtos com melhor desempenho para satisfazer novas exig ncias de mercado Trata se de um projecto de car cter inovador dado que se trata de um assunto pouco aprofundado e porque atrav s do m todo aperfei oado poss vel estabelecer compara es fi veis Neste projecto em conjunto com os par metros seleccionados para a caracteriza o de uma tinta em p pode se facilmente compreender a forma como estes podem influenciar o desempenho de uma tinta em p 1 1 1 Tintas em p As tintas em p apareceram na d cada de 1950 desenvolvidas a partir de resina s lida do tipo ep xi com o objectivo de oferecer vantagens em rela o aos sistemas de revestimento j Introdu o 1 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica
36. aject ria das part culas de p alcan ando as a velocidade das part culas de p ligeiramente inferior velocidade dos i es dando se assim o bombardeamento i nico Quando se d a colis o entre um i o e uma part cula de p o i o liga se superf cie desta Se a part cula possuir um valor de condutividade muito baixo girar para exp r o lado que ainda n o foi carregado pelo fluxo de i es a carga el ctrica continuar a aumentar medida que as part culas de p viajarem at ao substrato 11 Figura 3 Aumento da carga das part culas ao longo do percurso at ao substrato adaptado de 11 Consequentemente um elevado n mero de ides une se part cula de p antes de esta alcan ar o substrato Atingir assim a sua carga m xima e a part cula ir repelir todos os outros i es no seu trajecto figura 4 11 Figura 4 Apresenta uma part cula que adquiriu carga m xima e o comportamento de outros i es que cruzam o seu trajecto adaptado de 11 Introdu o 7 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis Este processo de carregamento por bombardeamento de part culas funciona tanto para part culas condutoras como isoladoras 11 1 1 6 Aspectos importantes numa aplica o electrost tica A pulveriza o electrost tica de p s influenciada pelas diferentes propriedades dos mesmos tais como tamanho densidade e forma das
37. anco e um ep xi poli ster cinzento assim como um poli ster branco e um ep xi poli ster cinzento da concorr ncia para que se estabelecessem compara es entre produtos semelhantes O poli ster branco da CIN e o ep xi poli ster cinzento da CIN foram os que apresentaram melhor aplicabilidade pois com estas tintas em p conseguiu se obter uma massa depositada na concavidade superior ao das outras tintas em p maior valor de Rr O poli ster branco da CIN era o que possu a um di metro m dio e densidade maiores e tamb m um dos que apresentou um valor de fluidiza o mais elevado No entanto de acordo com o m todo utilizado era o que possu a o valor mais baixo da raz o carga massa O poli ster branco da concorr ncia foi o que obteve pior aplicabilidade valor de Rr mais baixo e di metro m dio de part culas inferior ao da CIN Era tamb m o que possu a uma raz o m dia de carga massa superior ao da CIN o maior ndice de fluidez e a maior concentra o superficial de xido de alum nio O ep xi poli ster cinzento da CIN apresentou uma aplicabilidade ligeiramente melhor que o ep xi poli ster da concorr ncia Estes possu am granulometrias e densidades muito semelhantes embora o da concorr ncia apresentasse um valor de ndice de fluidez mais baixo O ep xi poli ster da concorr ncia apresentou uma raz o m dia de carga massa muito semelhante ao da CIN Ainda se procedeu aplica o para posterior compara
38. as mol culas de ar e criando um elevado n mero de electr es e i es positivos Estes devido s cargas opostas atraem se e os electr es migram em direc o ao substrato ligado terra enquanto os i es positivos tentam escapar da camada de p em direc o ao el ctrodo negativo da pistola Como resultado deste fluxo intenso de electr es e ides positivos as correntes de fluxo desenvolvem se ao longo da camada de tinta em p e a este fen meno d se o nome de retro ioniza o back ionization 12 O back ionization uma das causas do efeito pele casca de laranja na superf cie de revestimento de tinta em p tamb m o fen meno condutor do frequentemente chamado self limiting uma vez que reduz drasticamente a efici ncia de transfer ncia As colis es entre os i es positivos e as Introdu o 8 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis part culas de p carregadas negativamente levam a que as part culas de p percam a carga e consequentemente a sua capacidade para aderirem ao substrato 12 Faraday demonstrou que para um material condutor carregado a carga reside somente no seu exterior e que esta n o tem influ ncia no seu interior Isto porque as cargas exteriores redistribuem se de tal forma que os campos no interior anulam se Outra explica o para o efeito da gaiola de Faraday deriva da lei de Gauss constata que se n o existir carga no interior de
39. c methods These methods are based on the use of electrostatic spray guns commonly called the corona gun where the transport of the powder coating is made by compressed air and the acquisition of charge is done by issuing electronic high voltage The powder coatings applied by this process acquires electric charge to facilitate it s adhesion to a metalic surface to cover it There are two issues to considere retro ionization back ionization and the effect of the Faraday cage By refining a method developed by CIN able to quantify the applicability of powder coatings it was possible to obtain a more robust method that allows to distinguish the powder coatings applicability in laboratory and see how the parameters that characterize can promote or hinder the performance From this moment the company has a simple test that will enable optimizing the application of the powder coatings even in surfaces difficult to cover subject to the effect of the Faraday cage Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis Indice Indice sad o adia Nota o Gloss rio ssa asia each EEEE AEE E E E E EEEE TV Introdu o R LAA EET A T NTE sbedspSonesess sseevesnsceeeabon ll 11 Enquadramento e Apresenta o do Projecto ssscccscssssccscccsscesscccscsesssccsscscssssessssseseses L 1 1 1 Fintas em p sscacisssossssrigacaseoassiare tarot am cuiasag adaga dona cama p as cba ECC Share v EL AE dds
40. cies Dif ceis Anexo 3 Aquisi o de Carga Para a obten o do caudal m ssico m em g s Y Pesar uma amostra de tinta em p e colocar no dep sito da pistola Y Aplicar durante 20 segundos Y Pesar a massa de tinta em p restante no dep sito VY Da diferen a entre a massa inicial e final no dep sito resulta a massa gasta durante os 20 segundos v A raz o entre a massa a gasta e o tempo de aplica o d o caudal m ssico em g s Para a obten o da carga q em C s v Filmar o mostrador do GCU 400 durante os 20 segundos de aplica o Y Posteriormente por consulta destas filmagens registar segundo a segundo a voltagem e a amperagem A raz o entre estes d nos o q m em C g ER m gjs af S A 3 Anexo 3 47 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis Anexo 4 Resultados obtidos para o teste aplicabilidade Tabela 2 Resultados dos primeiros ensaios da aplica o de tintas em p Produto Ensaio macpi 8 Maep2 Z Maeps 8 _ Rr Er EP 1 cinzento 1 0 11 1 06 0 89 11 28 pe GN 2 0 12 1 19 1 15 10 26 10 77 0 73 E P Icinzento 1 0 09 0 99 0 88 9 63 GF 2 0 13 1 20 0 95 12 09 e 10 86 1 74 E P cinzento 1 0 15 1 20 0 82 14 85 concorr ncia 2 0 19 1 28 1 14 15 70 15 28 0 60 E P 2 1 0 08 0 73 0 49 13 11 cinzento Ad_A 7 2 AF 2 0 09 0 92 0 60 11 84 12 48 0 90 E P_2 1 0 11 0 93 0 74 13
41. composto org nico vol til HAPS poluentes atmosf ricos perigosos IF ndice de fluidez Alm V m C s g s o Radianos S m Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis CPE constant phase element elemento de fase constante GF granulometria fina GN granulometria normal TGIC triglicidil isocianurato Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis 1 Introdu o 1 1 Enquadramento e Apresenta o do Projecto Desde o seu aparecimento que as tintas em p apresentam um elevado crescimento at pela moderniza o dos processos de aplica o e conquista de novos mercados Este aumento conduziu a uma maior competi o entre os produtores de tintas em p com uma elevada necessidade de criar novas aplica es e novos nichos de mercado Isto s foi poss vel com o desenvolvimento de produtos formula es e tecnologias novas Comparando com outros m todos de revestimento as tintas em p oferecem um n mero significativo de vantagens Estas tintas s o 100 n o vol teis e est o prontas a usar pois n o requerem dilui o Adicionalmente s o de f cil aplica o podendo estas serem realizadas por um operador n o especializado ou por sistemas autom ticos porque n o escorrem ou pingam como no caso de tintas l quidas A taxa de rejeitado baixa e os acabamentos s o mais robustos e resistentes abras o do que o da m
42. das part culas individualmente com base em tempo real Para al m da instrumenta o el ctrica comum um dos principais instrumentos para medi es electrost ticas o balde de Faraday 18 Para uma ades o aceit vel a resistividade de uma tinta deve ser superior a 102 Q m para valores de resistividade superiores a 10 Q m temos uma excelente ades o mas dificilmente adquirir carga eficientemente e o back ioniztion surgir muito cedo numa aplica o corona Para valores de resistividade inferiores a 10 Q m teremos uma eficiente aquisi o de carga no entanto uma fraca ades o Sendo assim um bom compromisso entre uma eficiente aquisi o de carga e uma boa ades o encontra se para valores na ordem dos 102 Q m 24 2 A 4 Para valores de q m raz o carga massa inferiores a 10 C kg temos um mau comportamento electrost tico 24 A Evonik Industries apresenta um estudo que mostra o desempenho de novos agentes de facilita o de escoamento free flow desenvolvidos em compara o com produtos j existentes da mesma natureza Entre outros foi estudado o efeito das gaiolas de Faraday numa aplica o corona Este teste foi conduzido num painel de alum nio de 18 x 15 cm com uma profundidade no centro de 3 x 3 cm ao longo de todo o painel como se pode observar na figura que se segue Tr s tiras de alum no 3 x 15 cm s o dispostas como mostra na figura 8 em que s o colocadas duas do lado de fora e uma
43. dutibilidade Distancia de 29 cm v Ventila o ligada Y Com bico de jacto plano Y Tempo de aplica o 10 segundos Resultados e Discuss o 29 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis Com a adapta o do bico de jacto plano verificou se que para tempos de aplica o superiores a 10 segundos se dava o fen meno de back ionization Para todos estes testes utilizou se apenas o ep xi poli ster cinzento da CIN Figura 20 Pistola com o bico de jacto plano adaptado na ponta Os resultados da aplica o para os quatro p s em estudo com as novas condi es encontram se nas tabelas de 4 a 7 no anexo 4 Estas novas altera es n o surtiram o efeito desejado e com a agravante de agora n o se verificarem diferen as de aplicabilidade entre as tintas em p Como poss vel ser observado nas tabelas de 4 a 7 em anexo os valores do Rr m dio entre p s s o muito semelhantes Mantiveram se as mesmas condi es mas retirou se o bico de jacto plano e aplicou se apenas com o bico usado nos ensaios anteriores Por an lise dos resultados da tabela 8 em anexo verificou se novamente diferen as no Rr m dio entre as tintas em p mas o problema da reprodutibilidade permaneceu De forma a verificar se o empenamento tinha realmente influ ncia na reprodutibilidade do m todo encomendaram se chapas cortadas a laser com 2 5 mm de espessura No entanto as chapas
44. e 4 50 g cm 32 e o xido de alum nio uma densidade de 3 97 g cm 32 e a resina por si s possui uma densidade pr xima de 1 2 g cm logo seria de esperara obten o de uma massa vol mica superior 4 2 4 Resistividade Condutividade No trabalho anterior 2 foi desenvolvido e validado um m todo de medi o de resistividades utilizando a espectroscopia de imped ncia electroqu mica Come ou se ent o por efectuar medi es de resistividade seguindo este m todo para os p s da CIN utilizados para a valida o do teste de aplicabilidade de tintas em p o poli ster branco o ep xi poli ster cinzento e o p condutivo 1 por ser uma tinta em p que partida iria apresentar um valor de resistividade mais baixo que os outros dois Prepararam se pastilhas das diferentes tintas em p da CIN e realizaram se medi es com os par metros estabelecidos no trabalho anterior N o se obtiveram diferen as entre estas medi es de diferentes amostras de tinta em p em pastilha assim como n o se obteve o semi c rculo no gr fico de Nyquist Em filme curado verificou se o mesmo problema embora os valores obtidos para filme curado fossem diferentes dos valores obtidos para pastilha poss vel observar estes dados na tabela 18 colocada no anexo 5 Estes ensaios foram realizados para uma gama de frequ ncias de 1 Hz at 100 kHz uma vez que para o trabalho anterior 2 j tinham sido realizados todos os ensaios para e
45. easurements for electrostatic powder coatings using a vertical drop test rig and LabVIEW software Journal of Electrostatics 2005 63 6 10 p 551 557 Shah U Z C Zhu J Comparison of electrostatic fine powder coating and coarse powder coating by numerical simulations Journal of Electrostatics 2006 64 Hughes J F Electrostatic Powder Coating ed R S Press 1984 Aerosil and Aeroxide Fumed metal oxides for powder coatings Evonik Industries M K Mazumder D L W R A Sims J R Mountain H Chen P Pettit and T Chaser Influence of Powder Properties on the Performance of Electrostatic Coating Process Journal of Electrostatics 1997 40 41 Refer ncias 41 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis 27 A F Baldissera D B F C A Ferreira Utiliza o da t cnica de espectroscopia de Imped ncia eletroqu mica para avaliar o desempenho de revestimentos base de borracha clorada contendo PAni como pigmento anticorrosivo Universidade Federal do Rio Grande do Sul 28 29 30 31 32 33 Paulo Rog rio C da Silva J S Alexandre Urbano Princ pios b sicos da t cnica de espectroscopia de imped ncia eletroqu mica in Departamento de F sica Universidade Estadual de Londrina O Hayne R Cha S Colella W Prinz F Fuel Cells Fundamentals Wiley 2006 p 201 220 Jean Baptiste Jorcin M E O Nadine P b re Bernard Tribollet CPE analysis by loca
46. eats ed Nay aU Tea CATE esa nenas amada o 1 1 1 2 Processo de fabrico das tintas emi pO eecassiiicsdustiecrssaididatessdaeseueid eve EDEA ade Ldap dvd ene NTE tes Liana Sedan eats 2 1 1 3 Tintas em p termopl sticas e termOendureciVels 0 0 ceceeeseseteseseeseesceseeeseeseeseesecseescsecsessessessecseeeseesesseeaeeaeeaes 3 1 1 4 M todos de Aplica o ma neo ea eed Aiea cad re eee Arad ieee Lees 4 1 1 5 Aplica o Electrost tica enc ia ni reta bie ellie le LE bia da lak Seek hae tong a8 1 6 1 1 6 Aspectos importantes numa aplica o electrostatica eee eesesseseeseesceseeeceecseesesseeacescecsesseesessecseesseeseseeneeaseaes 8 1 1 7 Limita es de uma aplica o electrost tica eseecesceecnecseeseeseeseescscesecsecsecsecaeeseeaceesseesesseeseeaseesseseeaeeaseaes 8 1 2 Contributos do Erabalho ccstisccnssstsscccccovsestascse onbaccssoncssassusussonsentaossesnanesssusduvasetectvessenducssiunssesnen D 1 3 Organiza o da Tese siiccescssscsaivssasseosescessonssvaceoesssosesssvovessccsesssescoedeseoss vend coceseessecsesvbessvesesoossess LO 2 Estado da APUG sss cictasconsecsanitusnancssncessuassoovevcasscstiostuscnisssandenseastarssocatesniustaanieensusesasesueestvessessenstucnssoecusne lL lt Descri o T chica AE E A EEE accundstescsessevssceuessecectenddvcsssosastectessoseienesscvstesbecdevessseee 15 3 1 Teste de aplicabilidade das tintas em p sssoesescssosossesossossescsocsossssosocsossesossosseseso
47. elas figuras VIII a XVI e os espectros de microan lise raios X est o apresentados no anexo 6 Temos imagens que nos d o a morfologia das part culas e em complemento temos imagens que nos oferecem a visualiza o da exist ncia de materiais de diferentes densidades as zonas mais claras nas imagens obtidas na microan lise de raios X representam compostos de maior densidade e zonas mais escuras a exist ncia de compostos menos densos Para identificar os compostos predominantes nas zonas de diferentes densidades marcou se em todas as amostras uma zona Z1 zona mais clara e mais densa e uma zona Z2 zona mais escura e menos densa como exemplificado na figura X do anexo 4 Os espectros obtidos para as diferentes amostras da zona Z1 mostram elevados picos de b rio e na zona Z2 os picos predominantes s o os do tit nio Quanto morfologia das part culas n o se distinguiram diferen as entre as diferentes tintas em p Verificou se para todas as amostras part culas com diferentes tamanhos e uma distribui o de tamanho de part culas id ntica Para todas as amostras de tinta em p analisadas tamb m se p de verificar que as part culas apresentavam todas uma morfologia irregular Part culas esf ricas vencem melhor as for as aerodin micas mas s o dif ceis de obter pois numa Resultados e Discuss o 36 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis z tinta e
48. ente o problema da reprodutibilidade at que ocorreu a possibilidade de ser a posi o do el ctrodo que poderia estar a influenciar os resultados Como poss vel verificar por observa o da figura 21 o el ctrodo apresenta um ligeiro desvio que estando em diferentes posi es poderia conduzir a efeitos diferentes na forma o do campo el ctrico Tendo em aten o que a posi o do el ctrodo permanecia a mesma entre ensaios foi poss vel finalmente obter a reprodutibilidade pretendida Os resultados obtidos podem ser consultados na tabela 10 e 11 no anexo 4 Figura 21 El ctrodo da pistola Pela an lise das tabelas 10 e 11 constatam se para as diferentes tintas em p diferentes valores do Rr o que nos permite distinguir as tintas em p quanto ao seu desempenho na aplica o Para al m dos quatro p s seleccionados anteriormente tamb m se aplicou um ep xi poli ster cinzento da CIN com granulometria fina GF Este p foi escolhido porque apenas difere do ep xi poli ster cinzento da CIN na granulometria O valor do erro para o poli ster branco da concorr ncia o que se apresenta ligeiramente acima do erro m ximo pretendido 5 Este facto deve se ao valor do Rr ser mais Resultados e Discuss o 31 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis pequeno e ligeiros desvios t m um impacto maior no erro Por falta de mat ria prima n o foi poss vel
49. er necess rio obter se mais informa o e por isso representa se em coordenadas polares e a estas representa es d o se o nome de diagramas de Bode Para o nosso sistema em estudo a imped ncia apresenta como caracter stica uma resposta semicircular no diagrama de Nyquist Nestas representa es a frequ ncia diminui medida que percorremos estes diagramas da esquerda para a direita A resist ncia Ry dada pelo di metro da resposta semicircular obtida no diagrama de Nyquist 3 2 4 2 Metodologia experimental As medi es da espectroscopia de imped ncia electroqu mica foram realizados com um potenciostato Zahner modelo IM6ex Os dados de imped ncia foram medidos em potencial de circuito aberto com controlo potenciost tico numa gama de frequ ncia de 10 mHz a 10 Hz Utilizou se uma amplitude de perturba o sinusoidal de 10 mV AC uma amplitude suficientemente pequena para garantir uma resposta linear No anexo 2 est descrito todo o procedimento e condi es experimentais Figura 14 Instala o utilizada para medir as resistividades Descri o T cnica 23 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis 3 2 5 Aquisi o de carga As grandezas el ctricas fundamentais s o carga electrost tica corrente taxa de transfer ncia de carga tens o diferen a de potencial el ctrico e for a da part cula que resulta da separa o da carga Estas quan
50. ias A gama de frequ ncia para a qual se obteve o semi c rculo no gr fico de Nyquist foi 10 mHz at 1 Hz No entanto quando se ia dar continuidade ao trabalho para se obter os valores das resistividades das tintas em p em estudo n o foi poss vel uma vez que o aparelho foi adaptado para um outro trabalho A partir desta fase come ou se a obter resultados diferentes em dias diferentes para as mesmas amostras Devido falta de tempo n o foi poss vel concluir o estudo das resistividades 4 2 5 Aquisi o de carga Na medi o da aquisi o de carga para al m de se descontar os 15 kV de perdas tamb m s se considerou que 8 do total de ides gerados contribu am para carregar as part culas de p Segundo 33 durante uma aplica o electrost tica s 6 a 10 dos i es gerados na descarga el ctrica que contribuem para carregar as part culas de p no entanto consideramos um valor m dio 8 Em anexo na tabela 19 s o apresentados os valores de q m m dio obtidos para os quatro produtos utilizados para afinar o m todo e para o p condutivo 1 pela sua natureza diferente Em anexo tamb m est o apresentadas as representa es gr ficas figura V a VII da voltagem e amperagem m dias dos tr s ensaios em fun o do tempo assim como a varia o do q m com a voltagem Resultados e Discuss o 35 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis De acordo co
51. ico criado pelos el ctrodos da pistola s o atra das para a superf cie do substrato a ser pintado A camada adere superf cie do substrato que levado para uma estufa onde ap s formar um filme cont nuo devido fus o curado formando uma estrutura tridimensional A quantidade de overspray na cabine de pintura pequena e pode ser recuperada misturando a no alimentador com p novo o que confere rendimentos de pintura bastante elevados 8 Introdu o 5 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis Numa aplica o triboel ctrica as part culas s o carregadas por fric o com outros materiais pl sticos A fric o pode se dar num tubo ou numa placa plana de um material polim rico geralmente o teflon PTFE e o ideal que se gere uma elevada turbul ncia para aumentar o n mero de choques Quanto maior o n mero de choques entre as part culas maior o n mero de part culas carregadas Para se gerar a turbul ncia pretendida importante que a velocidade do ar comprimido alimentado pistola seja bastante elevada Neste processo as part culas adquirem carga positiva 9 A vantagem do sistema tribo n o ser necess rio gerador de alta voltagem para carregar as part culas de p como na aplica o corona Devido a este facto o sistema n o produz i es livres e aumenta a capacidade do p penetrar em reas de dif cil acesso aspecto que ser desenvol
52. if ceis Tabela 11 Resultados da aplica o para os poli ster branco da CIN e da concorr ncia Produto Ensaio Maep Maep2 Maep3 Rr Er 1 0 208 1 611 1 242 14 581 2 0 222 1 644 1 378 14 692 Poli ster branco da CIN 3 0 196 1 545 1 172 14 428 4 2 4 0 187 1 340 1 318 14 071 5 0 159 1 325 1 082 13 211 14 197 0 599 1 0 097 1 400 0 953 8 245 Poli ster branco da 2 0 097 1 158 0 910 9 381 8 5 concorrencia 3 0 091 1 317 0 882 8 276 4 0 088 1 396 0 896 7 679 8 395 0 712 Tabela 12 Resultados dos caudais para cinco p s distintos Ep xi Poli ster Poli ster branco Poli ster branco cinzento da Produto PC1 Ep xi Poli ster cinzento da CIN Concorr ncia da CIN da concorr ncia 2 325 2 060 2 030 2 260 2 245 Qi g s 2 375 2 055 2 065 2 275 2 220 2 380 2 065 2 035 2 210 2 320 M dia 2 360 2 060 2 043 2 248 2 262 Anexo 4 53 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis Anexo 5 Resultados obtidos para os par metros de caracteriza o Granulometria Tabela 13 Resultados obtidos para a distribui o do tamanho de part culas para o poli ster branco da CIN com diferentes combina es de agentes free flow em volume em volume Produto Ds D lt 10 48 mm D lt 103 58 mm Poli ster branco comb1 7 30 40 32 100 Poli ster branco comb2 7 02 40 69 100 Poli ster branco comb3 7 03 41 56 100 Poli ster branco comb4 7 45
53. ise da zona Z1 do ep xi poli ster cinzento da concorr ncia Anexo 6 75 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis keV 7 20 6 40 rt d84254SharedDatalCEMUP ARQUIVOICEMUP 02 2009120090217 Vanessa Mar 4 00 4 80 5 60 Suppo 2 40 3 20 1 60 0 80 Label A CEMUP 15kV T Z1 Figura XXVIII Espectro para a an lise da zona Z2 do ep xi poli ster cinzento da concorr ncia Anexo 6 76 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis Anexo 6 77
54. l electrochemical impedance spectroscopy Electrochimica Acta 2006 51 p 1473 1479 Kreeger K Application Variables for Powder Coating Systems http en wikipedia org wiki al B e The Effect of Ring Electrodes Attachment to a Corona Gun on Control of Free Ion Concentration and Back Corona for Improving Powder Paint Appearance IEEE Transactions on Industry Applications 2003 39 Refer ncias 42 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis Anexo 1 Teste de aplicabilidade das tintas em p M todo utilizado para testar o efeito da gaiola de Faraday na aplica o permitindo quantificar o desempenho da tinta Para o m todo de ensaio utilizaram se V SS OR NS SS Painel em a o inoxid vel 30 x 21 cm com uma concavidade central ao longo de todo o painel 4 5 x 2 x 30 cm com um suporte incorporado Tiras em a o 2 x 30 cm Bra o de apoio para a pistola Estufa Cron metro Higrosc pio Term metro Pistola electrost tica Fixou se para 29 cm a dist ncia da pistola ao painel A t cnica utilizada envolveu os seguintes passos v Re So LLS lt S Funcionamento do aparelho GCU 400 em modo TEC1 com fixa o do valor da voltagem para 85 kV Controlo do caudal de p Controlo das condi es ambientais temperatura e humidade relativa Limpeza das chapas e posterior pesagem Pendurar o painel no suporte no interior da cabine e co
55. la camada resist ncia de transfer ncia de carga imped ncia de difus o e resist ncia da solu o 27 A t cnica tem como base a aplica o de um potencial ou corrente alterna sendo uma delas a vari vel controlada medindo se a intensidade e diferen a de fase da outra vari vel As medi es s o realizadas numa gama de frequ ncias de forma a que diferentes processos f sicos e qu micos possam ser separados pelas suas constantes de tempo Aplicado em sistemas electroqu micos a resposta s o circuitos el ctricos equivalentes que fornecem respostas iguais s fornecidas pelos processos f sico qu micos do sistema em an lise 28 O nosso sistema electroqu mico em estudo representado pelo circuito equivalente seguinte Rs Rf CPE Figura 13 Representa o do circuito el ctrico equivalente que simula a resposta do nosso sistema em estudo No entanto o valor da resist ncia R o que nos permite calcular o valor da resistividade pretendida Esta resist ncia d nos a capacidade da tinta em p se opor passagem de carga el ctrica ou seja a capacidade desta conduzir melhor ou pior corrente el ctrica A resistividade R de um determinado material basedo na lei de Ohm que relaciona a densidade da corrente J A m com a for a do campo el ctrico aplicado E V m nas seguintes formas V J ou ear e R R 3 3 R ohms medida como a resist ncia da amostra ao longo do seu comprimen
56. locar as tiras nas suas respectivas posi es Colocar as garras de crocodilo e fixar as tiras ao painel Fixar o bra o de apoio da pistola e posterior coloca o da mesma Verificar se o deflector e o el ctrodo est o na posi o estipulada Anexo 1 43 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis v Aplicar o p na pe a durante 20 segundos Y Colocar as tiras na estufa para curar a tinta Y Por fim pesar novamente as tiras Anexo 1 44 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis Anexo 2 Manual de utiliza o do software Metodologia experimental As medi es da espectroscopia de imped ncia electroqu mica foram realizados com um potenciostato Zahner modelo IM6ex Os dados de imped ncia foram medidos em potencial de circuito aberto com controlo potenciost tico numa gama de frequ ncia de 10 mHz a 10 Hz Utilizou se uma amplitude de perturba o sinusoidal de 10 mV AC A rea de contacto entre a amostra e o el ctrodo de 19 63 cm Manual de utiliza o A realiza o da t cnica de espectroscopia de imped ncia electroquimica pode ser descrita da seguinte forma Ligar o espectrometro de imped ncia e deixar na posi o stop Ligar o computador Esperar 1 minuto para calibra o do aparelho Aceder ao programa Thales no computador Clicar no menu EIS Ligar a posi o Go no espectr metro de
57. m os resultados obtidos o p condutivo 1 foi o que adquiriu mais carga pois foi o que apresentou maior valor m dio de q m e o poli ster branco da CIN foi o que apresentou o valor m dio mais baixo de q m logo o que adquiriu menos carga De constatar que o p condutivo 1 era o que apresentava uma distribui o de tamanho de part culas mais baixa e o poli ster branco da CIN o que possu a uma distribui o de tamanho de part culas mais elevada Os resultados obtidos sustentam assim a teoria de que a raz o carga massa das part culas inversamente proporcional ao di metro da part cula Quanto influ ncia deste par metro na aplicabilidade pouco se pode inferir pois seria necess rio fixarem se os outros par metros para perceber melhor a influ ncia deste Os valores obtidos s o da ordem dos 10 C kg excepto o p condutivo 1 que da ordem dos 10 C kg de acordo com 24 estas tintas em p apresentam um bom comportamento electrost tico sendo no entanto o p condutivo 1 o que apresenta melhor comportamento electrost tico 4 2 6 Morfologia das part culas de tinta em p Para a an lise da morfologia das tintas em p efectuaram se observa es de microscopia electr nica de varrimento com v rias amplia es e simultaneamente procedeu se microan lise raios X que nos deu alguma informa o da composi o elementar da amostra As imagens captadas durante esta an lise est o representadas no anexo 5 p
58. m p o granulado obtido por tritura o mec nica onde n o poss vel controlar a morfologia final das part culas Segue se uma tabela resumo com todos os par metros medidos para as diferentes tintas em p estudadas Tabela 1 Compila o de todos os par metros medidos para as diferentes tintas em p em estudo Produto Rr Dso IF p g cm q M medion LC g Ep xi poli ster cinzento da CIN 14 309 38 10 172 1 4068 0 826 Ep xi poli ster cinzento da concorr ncia 12 296 37 15 165 1 3979 0 859 Poli ster branco da CIN 14 197 47 57 175 1 6010 0 758 Poli ster branco da concorr ncia 8 610 38 49 205 1 2126 0 855 P condutivo 1 8 714 30 88 1 0292 1 076 Ep xi poli ster cinzento da CIN GF 12 509 22 71 37 Resultados e Discuss o Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis 5 Conclus es O presente trabalho teve como principal objectivo a valida o de um teste de aplicabilidade de tintas em p com a possibilidade de se poderem distinguir diferentes tintas e desta forma realizar testes comparativos entre tintas da CIN e da concorr ncia Caracterizaram se cinco tintas em p seleccionando se um conjunto de par metros que influenciam a aplicabilidade granulometria fluidiza o massa vol mica resistividade condutividade aquisi o de carga e morfologia das part culas Foram seleccionadas duas tintas em p da CIN um poli ster br
59. ma distribui o uniforme de modo a que o di metro m dio esteja situado entre 40 50 um e a percentagem de part culas finas e grossas sejam o menor poss vel 3 2 2 Fluidiza o Fluidiza o e escoamento do p s o de primordial import ncia no processo de aplica o de tintas em p Com a finalidade de se ter um revestimento uniforme o p deve fluir atrav s da pistola e ser bem disperso mantendo um fluxo m ssico uniforme At mesmo pequenas altera es na dispers o e nas caracter sticas de escoamento alteram as propriedades do filme Uma vez que as part culas finas n o fluidizam bem muitas vezes necess rio recorrer a agita o por exemplo vibra o para auxiliar a fluidiza o 26 Tintas em p com distribui o de tamanho de part culas diferentes podem ter escoamentos diferentes devido formula o e aditivos free flow diferentes e em diferentes percentagens Este par metro permite nos saber se uma tinta em p estava ou n o apta a ser aplicada e foi determinado seguindo a Norma de Inspec o e Ensaio NCIN 002 em que o ndice de fluidez IF foi calculado da seguinte forma h IF xm 3 2 hy Ap s pesagem de 250g de tinta em p esta amostra foi colocada num fluid metro neste caso num AS 100 Sames a fluidizar durante 1 minuto e foi medida a altura do p fluidizado h A alimenta o do ar foi desligada para o p ficar em repouso durante 1 minuto e foi efectuada nova medi
60. no interior da depress o s o fixas por pequenos clips e depois procede se aos testes de aplica o com uma pistola corona A raz o da massa depositada no interior da concavidade e a m dia da massa depositada nas duas tiras no exterior permite nos quantificar o efeito da gaiola de Faraday Em que Rr 100 representa a aus ncia do efeito de Estado da Arte 13 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis gaiola de Faraday e Rr 0 representa o efeito m ximo de gaiola de Faraday nenhum p se depositou no interior da concavidade 25 Figura 6 Painel de alum nio e 3 tiras de folha de alum nio desenhadas para o teste do efeito das gaiolas de Faraday adaptado de 25 Estado da Arte 14 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis 3 Descri o T cnica 3 1 Teste de aplicabilidade das tintas em p Este m todo de aplica o foi baseado num estudo realizado pela Evonik Industries 25 para avaliar tintas em p com caracter sticas distintas quanto sua aplicabilidade em superf cies sujeitas ao efeito de gaiolas de Faraday Para estes testes foi utilizado um painel de a o inoxid vel com uma concavidade ao longo de todo o painel Foram colocadas tr s tiras no painel em a o uma no interior da concavidade e duas no exterior da concavidade Figura 7 A figura apresenta o painel ap s aplica o com e sem as tiras
61. nte ader ncia ao metal o que permite em muitos casos eliminar a aplica o de um prim rio 7 Este tipo de tintas em p o objecto deste estudo As resinas polim ricas dispon veis podem ser ep xi poli ster acr lico poliuretano fluoropol mero polivinilcloreto PVC polietileno e nylon 7 No entanto as resinas mais utilizadas s o o poli ster pode ser usado com ou sem o endurecedor TGIC o ep xi e as h bridas que resultam da reac o entre o ep xi e o poli ster Estas combina es de resinas t m Introdu o 3 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis como objectivo conseguirem se determinadas propriedades no desempenho de uma tinta em p As tintas em p termoendurec veis formuladas base de resina ep xi apresentam excelentes propriedades qu micas e mec nicas no entanto deixam a desejar quanto resist ncia a luz solar intemp rie Quando expostas aos raios solares UV estas sofrem um processo de degrada o utilizada em componentes colocados em zonas sem exposi o solar que exijam elevada resist ncia qu mica principalmente aqueles que eventualmente podem entrar em contacto com combust veis As tintas com base poli ster s o especialmente destinados exposi o intemp rie natural sendo os grandes mercados a caixilharia de alum nio garrafas de g s veda es etc Da combina o do poli ster com o ep xi resultam as tintas em p
62. nto da 2 0 092 0 861 0 774 11 254 4 9 SE 3 0 089 0 872 0 671 11 536 11 093 0 541 0 038 0 434 0 384 9 291 Poli ster branco pape 0 027 0388 0 342 7 397 19 2 3 0 054 0 538 0 450 10 931 9 206 1 768 1 0 031 0 425 0 279 8 807 Poliester branco 2 0 035 0 605 0 415 6 863 15 6 da concorr ncia 0 028 0 501 0 333 6 715 7 461 1 168 Anexo 4 51 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis Tabela 9 Resultados da aplica o do p condutivo 1 Produto Ensaio Maep1 Maep2 Maep3 Rr Er 1 0 096 1 259 0 923 8 799 2 0 079 1 101 0 761 8 485 P6 Condutivo 1 2 6 3 0 092 1 194 0 853 8 989 4 0 072 0 940 0 738 8 582 8 71420 225 Tabela 10 Resultados da aplica o para o S ep xi poli ster cinzento da CIN e da concorr ncia Produto Ensaio Maep1 Maep2 Maep3 Rr Er 1 0 168 1 315 1 127 13 759 2 0 207 1 508 1 174 15 436 pena 3 0 206 1 649 1 32 13 872 48 4 0 201 1 431 1 339 14 513 5 0 159 1 319 0 958 13 966 14 309 0 693 1 0 155 1 350 1 224 12 044 manea 2 0 147 1 229 1 150 12 358 cinzento da 3 0 146 1 376 1 040 12 086 1 9 concorrencia 4 0 164 1 443 1 205 12 387 5 0 158 1 405 1 102 12 605 12 296 0 232 1 0 182 1 542 1 209 13 232 2 0 164 1 535 1 162 12 162 AEA 3 0 149 1 216 1 177 12 453 3 3 4 0 122 1 027 0 947 12 361 5 0 123 1 050 0 944 12 337 12 509 0 418 Anexo 4 52 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies D
63. o em Superf cies Dif ceis existentes 3 As tintas em p t m por base como composi o uma resina polim rica ligante geralmente com um ou mais pigmentos cargas endurecedores e opcionalmente pode conter tamb m um ou mais aditivos de desempenho performance additives 4 1 1 2 Processo de Fabrico das tintas em p O fabrico das tintas em p processa se essencialmente em quatro etapas pr mistura extrus o microniza o e enchimento A primeira etapa come a ent o com a pr mistura das mat rias primas para homogeneiza o da mistura este processo d se num pr misturador Para que todos os ingredientes incluindo aditivos e pigmentos da pr mistura possam ser incorporados na resina estes s o misturados homogeneamente Passam para uma segunda etapa passando numa extrusora a uma temperatura acima do ponto de fus o da resina polim rica mas abaixo da temperatura a que a pr reac o significativa ocorreria reac o qu mica de adi o Forma se assim uma pasta homog nea onde a resina tem incorporado todos os constituintes da tinta Esta pasta posteriormente vai ser prensada formando se uma folha lisa por ac o de um rolo e simultaneamente extendida ao longo de um tapete de arrefecimento Ap s tritura o segue se a etapa de microniza o onde o produto triturado agora finamente dividido O tamanho de part culas do p resultante deve estar compreendido entre 10 e 100 um As part
64. oi totalmente eliminado Devido ao peso do el ctrodo estas pastilhas na maioria das vezes ficavam inutilizadas ap s a primeira medi o o que invalidava a sua utiliza o para futuras medi es Ent o decidiu se uma vez que j havia sido sugerido no trabalho anterior 2 que se verificasse a exist ncia de uma rela o entre resistividade em pastilha e em filme curado Pois uma amostra de filme curado n o implicaria tanto tempo de concep o possibilitando a reutiliza o para outras medi es Portanto as medi es foram realizadas em filme curado e em pastilha O m todo de medi o de resistividades foi a espectroscopia de imped ncia electroqu mica No trabalho anterior 2 a gama de frequ ncias utilizada para estas medi es foi de 1 Hz a 100 kHz no entanto para esta gama n o se obtinha a resposta esperada em semi c rculo no diagrama de Nyquist caracter stica do nosso sistema Ap s medi es em v rias gamas de frequ ncia s na gama de 10 mHz a 10 Hz que foi poss vel obter esta resposta caracter stica no diagrama de Nyquist Descri o T cnica 20 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis 3 2 4 1 Espectroscopia de Imped ncia Electroqu mica Espectroscopia de imped ncia eletroqu mica EIE uma ferramenta poderosa que fornece informa es importantes relativas s caracter sticas eletroqu micas de um sistema como capacit ncia da dup
65. onjuntamente com o LabVIEW VI virtual instrument e outros dispositivos de medi o como uma ferramenta do controle de qualidade Esta t cnica de medida permite uma compreens o detalhada das propriedades electrost ticas da camada do p em posi es diferentes na camada Pois um valor grande de q m mostra que a ades o forte e um valor pequeno de q m mostra que a ades o fraca 22 Estado da Arte 12 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis Comparison of electrostatic fine powder coating and coarse powder coating by numerical simulations relata a simula o num rica de uma tinta em p com granulometria fina em compara o com uma tinta em p com uma granulometria grossa utilizando o software Fluente v6 1 O objectivo do estudo entender o fluxo de part culas e do ar no interior da cabine de aplica o de tintas em p para diversas condi es operacionais e o efeito de redu o da dimens o das part culas sobre o processo de revestimento 23 Ye et al utilizam o computational fluid dynamics CFD FLUENT para simular uma aplica o electrost tica com uma pistola corona O objectivo deste estudo investigar o desempenho de tintas em p com part culas finas e tintas em p com part culas grossas numa aplica o electrost tica 23 A distribui o da carga medida usando um E SPART Analyzer Mazumder et al 1994 O analisador mede o tamanho e a carga
66. part culas resistividade da superf cie do p e composi o qu mica do p A efici ncia da deposi o sobre uma superf cie depende da carga electrost tica adquirida pelas part culas da velocidade da corrente de ar usada na pulveriza o da dist ncia que as part culas t m de percorrer etc O tamanho e a forma do objecto a ser pintado a espessura e a resistividade da superf cie desse objecto a velocidade do ar devido exaust o na cabine de pintura s o outras vari veis que tamb m afectam a efici ncia da deposi o da tinta em p 8 1 1 7 Limita es de uma aplica o electrost tica Efeito da gaiola de Faraday e o back ionization s o os dois principais fen menos limitantes de uma aplica o por pistola corona Quando uma tinta em p carregada electrostaticamente aplicada a uma superf cie met lica a for a do campo el ctrico no interior da camada de tinta em p aumenta com o aumento de part culas de p carregadas que se v o depositando no substrato Cada part cula nova de p que se deposita aumenta a carga acumulada na camada de revestimento assim como a intensidade do campo el ctrico no interior da camada de revestimento de p Enquanto a aplica o continua a for a do campo el ctrico no interior da camada de tinta em p torna se suficientemente intensa para ionizar o ar retido entre as part culas de p Os electr es livres dispersos no ar aceleram no campo el ctrico separando
67. r todo o apoio incans vel e por estarem ao meu lado em todos os momentos dando me for a para nunca desistir dos meus objectivos Ao Z por ser a pessoa mais paciente e flex vel que eu conhe o por me dar incentivo e estar ao meu lado em mais uma etapa Aos meus amigos acima de tudo por simplesmente me compreenderem Associa o Humanit ria dos Bombeiros Volunt rios dos Carvalhos por compreenderem a minha aus ncia tempor ria Ao Departamento de Engenharia Qu mica e ao LEPAE pela disponibiliza o de meios CIN S A pelo apoio financeiro Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis Resumo O crescente desenvolvimento das tintas em p deve se ao facto de estas n o libertarem componentes org nicos vol teis para a atmosfera Uma vez que a legisla o que limita a emiss o destes compostos para a atmosfera tem vindo a ser cada vez mais apertada as tintas em p acabam por ser uma solu o atractiva para muitas empresas No entanto a aplica o destas tintas a n vel industrial feita essencialmente utilizando m todos electrost ticos Estes m todos baseiam se no uso de pistolas electrost ticas habitualmente designada de pistola corona em que o transporte da tinta em p feito por ar comprimido e a aquisi o de carga feita por emiss o electr nica de alta voltagem A tinta em p aplicada por este processo ao adquirir carga el ctrica que lhe facilitar
68. relativo Er inferior a 5 ou seja um m todo mais robusto E assim validar se este m todo de teste Er x100 4 1 u As altera es passaram pela constru o de um painel de apenas uma concavidade com um suporte mais robusto que o anterior e de chapas com uma geometria diferente para uma fixa o mais eficaz destas ao painel Para estes testes seleccionou se um conjunto de tintas em p um ep xi poli ster cinzento da CIN um poli ster branco da CIN um ep xi poli ster cinzento da concorr ncia e um poli ster branco da concorr ncia dos quais se tinham boas refer ncias Ainda a esta selec o se acrescentou um p com caracter sticas distintas designado por p condutivo 1 Figura 16 Painel e chapas utilizadas neste projecto Para se verificar se estas novas altera es surtiam o efeito pretendido utilizou se os par metros fixados no trabalho anterior mas no novo sistema Fixou se ent o o GCU 400 no modo TEC 1 e o potencial da pistola em 85 kV O modo TEC 1 geralmente o mais utilizado e foi o modo seleccionado para as aplica es ao longo deste trabalho A pistola e o painel permaneceram est ticos a uma dist ncia de 36 5 cm e cada ensaio teve a dura o de 30 segundos Resultados e Discuss o 26 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis Os resultados obtidos foram satisfat rios uma vez que se notou um erro relativo bastante baixo
69. rir carga em fun o do tamanho das part cula de p Avalia o do trabalho realizado 39 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis 6 3 Aprecia o final A obten o de reprodutibilidade para o m todo de aplica o em estudo ser vantajoso para a empresa pois passa a dispor de um m todo suficientemente robusto que permite comparar diferentes tintas em p Este trabalho foi muito estimulante visto tratar se de um tema bastante rico em diferentes conceitos contribuindo para a compreens o e aquisi o de novos conhecimentos Tratou se de uma experi ncia ainda mais enriquecedora uma vez que se tratou do primeiro contacto com a ind stria Avalia o do trabalho realizado 40 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis Refer ncias a o NLS p oe 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Coating Methods Powder Technology in Encyclopedia of Polymer Science and Technology Magalh es A I Estudo da deposi o da tinta em p em superf cies c ncavas profundas in Departamento de Engenharia Qu mica 2008 Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto http tintasempo blogspot com 2007 09 histria origem html Care M P Powder Coating compositions 2003 Lange P G d Powder Coatings Chemistry and Technology 2004 Vincentz http www apftv pt asp compo
70. ro para a an lise da zona Z1 do poli ster branco da concorr ncia Anexo 6 72 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis keV 6 40 7 20 5 60 Linnell antec do Deletes nb Lee annie eee retina mesen Ti 4 80 Ti rt d84254SharedDatalCEMUP ARQUIVOICEMUP 02 2009120090217 Vanessa Mar 4 00 Suppo 2 40 3 20 1 60 0 80 Label A CEMUP 15kV A Z2 Figura XXV Espectro para a an lise da zona Z2 do poli ster branco da concorr ncia Anexo 6 73 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis rt d84254SharedDatalCEMUP ARQUIVOICEMUP 02 2009120090217 Vanessa Mar Suppo Figura concorr ncia keV 7 20 6 40 5 60 4 80 4 00 3 20 2 40 1 60 0 80 Label A CEMUP 15kV T Global XXVI Espectro para a an lise global do ep xi poli ster cinzento da Anexo 6 74 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis fia lt n E Pro gt N a So N a o S S N TN N I a 5 us o E 18 S i 5 oO Lu o S o S a CHT T Q _ lt we La N co a 5 8 o T 2 f eZ fes oa faa wy S o te N N z o a S 18 N a 96 A 5 h lt a o 8 E x x o efa ju ps x 8 a es z E E Figura XXVII Espectro para a an l
71. s o de vol teis durante a opera o de cura da tinta em p tem vantagens econ micas e de poupan a de energia 1 A origem da tecnologia das tintas em do p remonta a finais da d cada de 40s e em 1950 foi registada patente do primeiro processo de aplica o de tintas em p na Gr Bretanha por Schori Metallising Process Ltd 1 Na patente US0190435A1 s o concebidas tintas em p com diferentes combina es de resinas pigmentos e outros aditivos e depois testadas quanto sua efici ncia de aplica o em superf cies de geometrias complexas sujeitas ao efeito das gaiolas de Faraday 4 Na patente US2004009340 A1 temos a descri o de adi o de aditivos de fluidiza o agentes free flow para tintas em p com uma granulometria fina 15 A combina o de xido de alum nio e hidr xido de alum nio divulgado em WO 94 11446 assim como outras combina es de materiais inorg nicos O uso de agentes free flow de acordo com a inven o oferece a possibilidade de alcan ar uma melhor penetra o nas gaiolas de Faraday no revestimento de substratos com tintas em p Como consequ ncia uma maior uniformidade do revestimento de substratos que apresentem reas ou outros locais de dif cil acesso sujeitos a gaiolas de Faraday 4 Stotzel et al 16 relatam que a for a total que prende uma camada de p electrostaticamente carregada a um substrato met lico resulta do efeito da combina o entre
72. s em p testadas Tinta em p hy cm ho cm m g IF Ep xi poli ster cinzento da CIN 7 2 4 7 112 2 172 Ep xi poli ster cinzento da concorr ncia 7 3 4 8 108 8 165 Poli ster branco da CIN 7 2 4 5 109 3 175 Poli ster Branco da Concorr ncia 8 5 4 8 115 6 205 E P 2 cinzento Ad A A F 6 8 4 8 107 6 152 E P 2 cinzento Ad A N F 7 5 4 8 100 7 157 E P 2 cinzento Ad B 7 5 4 7 108 2 173 Massa Vol mica Tabela 17 Massas vol micas calculadas para as cinco tintas em p em estudo P i Desvio Produto Ensaio Siema Pr dio Z em3 Padr o Pte ricos g cm3 Desvio 1 1 4077 Ep xi poli ster cinzento da CIN 1 4068 0 0013 1 687 16 6 2 1 4059 Avi vA 1 1 3976 Ep xi poli ster cinzento da 1 3979 0 0005 concorrencia 2 1 3983 1 1 5980 Poli ster branco da CIN 1 6010 0 0042 1 704 6 0 2 1 6040 1 1 2138 Poli ster Branco da Concorr ncia 1 2126 0 0017 2 1 2113 1 1 0239 P condutivo 1 1 0292 0 0076 1 216 15 4 2 1 0346 Anexo 5 56 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis Resistividade Tabela 18 Primeiros valores obtidos para a resistividade em pastilha e em filme curado Resistividade P Ti Rf Q 1 roduto ipo f Q o Q cm Cau Eolitster brancoda 1 80E 09 1 81E 13 5 53E 12 CIN Fposi polissier Pime crade 2 33E 09 2 10E 13 4 75E 12 cinzento da CIN P condutivo 1 1 77E 09 2 17E 13 4 60E 12 caer aaa da 1 82E 09 5 60E 12 1
73. senvolvimento de uma pistola electrost tica para aplica o de tintas em p aconteceu no in cio da d cada de 1960 por fabricantes de pistolas electrost ticas para a aplica o de tinta l quida A pulveriza o electrost tica foi uma das raz es do grande e r pido desenvolvimento das tintas em p termoendurec veis Este processo foi objecto de investiga es cient ficas por v rias institui es universit rias como por exemplo a Universidade de Southampton sob a direc o do professor Bright 8 A aplica o pr tica dos princ pios da aceita o de cargas electrost ticas por tintas em p originou o desenvolvimento de uma s rie de equipamentos electrost ticos Cada fabricante procurou inovar baseados nesses princ pios b sicos a fim de conferir ao seu equipamento vantagens t cnicas sobre os seus concorrentes 8 Actualmente os dois processos de aplica o mais utilizados para aplica o de tintas em p s o o electrost tico corona e triboel ctrico Numa aplica o electrost tica o p transportado por uma corrente de ar atrav s da pistola que possui um el ctrodo ligado a um gerador de alta voltagem O p adquire carga electrost tica de polaridade geralmente negativa O objecto a ser pintado apresenta polaridade positiva e potencial zero por estar ligado terra da a sua aplica o em substratos met licos As part culas carregadas electricamente submetidas influ ncia de um campo el ctr
74. sicao asp Farrell R Powder Coatings Akzo Nobel Interpon Powder Coatings http www isolucks com br aplicacao html GEMA 2002 Electrostatic Powder Coatings Lam T Numerical simulation of corona charging powder coating system in Department of Electrical and Computer Engineering 1998 The University of Western Ontario Electrostatic Powder Coating Solution Sames Editor Electrostatic Phenomena in Powder Coating http www juliantrubin com bigten faradaycageexperiments html Steven R Kline J 2007 Breaking Through The Faraday Cage Hui Z J Z Fluidization Additives to Fine Powders 2004 Stotzel H et al Adhesion measurements for electrostatic powder coatings Journal of Electrostatics 1997 40 1 p 253 258 M Lackowski A J A Krupa Current voltage characteristics of alternating electric field charger Journal of Electrostatics 2003 Colver G M Electrostatic Measurements Knovel Editor Xiangbo Meng H Z a J Z The characteristics of particle charging and deposition during powder coating processes with coarse powder Journal of Physics Applied Physics 2008 Kalenderli H Y a 0 Computation of corona inception voltage by the charge simulation method 2003 Toljic N A K Castle G Determination of Particle Charge to Mass Ratio Distribution in Electrostatic Applications A Brief Review in Proc ESA Annual Meeting on Electrostatics 2008 2008 Dastoori K M B Chye M Adhesion m
75. ssossssesee 15 3 2 Par metros que caracterizam uma tinta em p sossesesossossescsocsossesosoosossesossossssesossossssesse 16 3 2 1 Granulometria assessor o ase asada Seve gees donte alas neat pese Sais ao See o 16 3 2 2 Fluidiza o sets ea edie eg ng eye re NR eden ie i ne ee itis nice eran i da aa Ra 17 3 2 3 Massa VOI MICA cniroses ses eisie na a che USO pal cagada E AA A E alos opevad A E a alia SL Caos AGU LIA 18 3 24 Resistividade Condutividades 2 ste css ote dete a a a Cee GR ee RN aon AS ns cada a 19 3 2 5 Aquisi o de Cargas A elas as alas a oo gai oad Soa alee aaa nies 24 3 2 6 Morfologia das part culas cassa ain opSoenbestesad a one alice quesitos ia etre N E 25 4 Resultados e Discuss o sscscccssesssscscsssoscssasesssessesosesieassscoosesossssesesscoacessdensesesscoases sseeteseascsosesssssesensctacess 20 4 1 M todo de aplicabilidade de tintas em p seessescessesocssecocsseecoescesoesocssesocsseeooeseesoesesssesosssee LO 4 2 Par metros que caracterizam uma tinta em p sossssesossossescsocsossesosocsossesossossesesocsossssesee OD 4 2 1 Granulometra sda toda Sab rios bandos Do dono A SR da EDS Db A Gb LE debe 32 4 2 2 Eluidiza o scese2i onna ans FUGA SIE UNO PNAS eS LE OTE fondo cao Buda DEU ata ale a Ras SRD alii ds GSE antabuse 32 4 2 3 Massa VOl MICA sussa a treat E ia RSE a DO REE RE a t 33 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis
76. sta gama de frequ ncias Na figura II no anexo 5 encontra se a representa o gr fica do diagrama de Nyquist para o poli ster branco da CIN e para o p condutivo 1 ambos em pastilha E poss vel verificar se que n o existem praticamente diferen as vis veis entre os dois e que n o se est perante um semi c rculo no gr fico de Nyquist uma vez que era o pretendido A resposta semicircular Resultados e Discuss o 33 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis caracter stica do nosso modelo de ajuste ou seja de uma resist ncia em paralelo com uma capacit ncia O di metro do semi c rculo d nos o valor da resist ncia Ry no entanto suficiente a obten o de um quarto de c rculo pois poss vel obter o di metro do semi c rculo atrav s do Excel com alguma imprecis o ou atrav s do Z View com mais precis o Neste trabalho o valor de Ryfoi sempre obtido com o aux lio do software Z View Para termos a certeza que deveriam apresentar diferen as significativas a n vel de ordens de grandeza utilizou se um aparelho de medir resistividades em filme curado KYORITSU Insulation tester que a empresa possu a Embora se tratasse de um aparelho de pouca precis o mediu se a resistividade em filme curado para o poli ster branco da CIN para o ep xi poli ster cinzento da CIN e para o p condutivo 1 Obtiveram se os seguintes resultados para o valor da resist
77. tais exposi o ao exterior 1 As tintas em p s o classificadas de acordo com a natureza qu mica da resina que o constituinte mais importante e de acordo com o tipo de resina podem ser termopl sticas ou termoendurec veis 6 As tintas termoendurec veis podem ainda ser tamb m caracterizadas de acordo com a natureza do seu endurecedor Os sistemas termopl sticos foram os primeiros a serem desenvolvidos e s o baseados em pol meros que fluem para dar forma a um revestimento uniforme quando aquecidos at sua temperatura de fus o Este processo de fus o estritamente f sico e n o ocorre reac o qu mica As propriedades f sicas de uma formula o termopl stica dependem do seu tipo de resina e do seu peso molecular inicial As tintas termopl sticos quando aquecidas passam por um processo de coalesc ncia para dar forma a uma pel cula r gida quando arrefecidas Se lhes forem aplicado calor novamente a pel cula de revestimento torna a fundir 77 Os sistemas de resinas termoendurec veis s o os mais frequentemente utilizados Possuem um peso molecular mais baixo e atravessam por ac o do calor um processo de fus o durante a cura na qual o pol mero reage quimicamente com o endurecedor e como produto obt m se um pol mero de elevado peso molecular Este tipo de revestimento caracterizado por n o fundir quando lhe aplicado calor novamente As resinas termoendurec veis apresentam tamb m uma excele
78. tas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis Anexo 6 Resultados obtidos para a microan lise de raios X keV 7 20 6 40 rt d8425 SharedData CEMUP_ARQUIVO CEMUP_02_ 2005120090217 Vanessa Mar 4 00 4 80 5 60 Suppo 2 40 3 20 1 60 0 80 Label A CEMUP 15kV 3 Global Figura XVII Espectro para a an lise global do ep xi poli ster cinzento da CIN Anexo 6 65 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis keV 7 20 6 40 rt d84254SharedDatalCEMUP ARQUIVOICEMUP 02 2009120090217 Vanessa Mar 4 00 4 80 5 60 Suppo 2 40 3 20 1 60 0 80 Label A CEMUP 15kV 3 Z1 Figura XVIII Espectro para a an lise da zona Z1 do ep xi poli ster cinzento da CIN Anexo 6 66 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis keV 7 20 6 40 rt d8425 SharedData CEMUP_ARQUIVO CEMUP_02_2009 20090217 Vanessa Mar 4 00 4 80 5 60 Suppo 2 40 3 20 1 60 0 80 Label A CEMUP 15kV 3 22 Figura XIX Espectro para a an lise da zona Z2 do ep xi poli ster cinzento da CIN Anexo 6 67 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis keV 7 20 6 40 rt d84254SharedDatalCEMUP ARQUIVOICEMUP 02 2009120090217 Vanessa Mar 4 00 4 80 5 60 Suppo 2 40 3 20 1 60 0 80 Label A CEMUP 15kV 5 Global Figura XX Espectro para
79. tes p s seleccionados para teste Por an lise das tabelas 15 e 16 no anexo 5 verifica se que os ndices de fluidiza o est o todos no patamar de muito bom uma vez que est o todos acima dos 140 No entanto as tintas em p que apresentam um ndice de fluidez mais elevado n o s o as que possuem o melhor desempenho na aplica o N o foi realizada a medi o do ndice de fluidez da tinta em p p condutivo 1 pela dimens o da amostra Resultados e Discuss o 32 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis 4 2 3 Massa vol mica Para o c lculo das massas vol micas s foram realizados dois ensaios por cada p e s se mediram as massas vol micas das quatro tintas em p utilizados para afinar o m todo e para a tinta em p condutiva 1 dado que se tratava de uma tinta em p de composi o qu mica diferente Os valores obtidos s o apresentados na tabela 17 em anexo bem como os valores das massas vol micas te ricas para os p s da CIN obtidos pelo software Project View Atrav s da observa o da tabela 17 tamb m poss vel verificar que o poli ster branco da concorr ncia possui um valor de massa vol mica muito baixo Este valor deve se provavelmente a erros de opera o uma vez que se suspeita de que esta tinta em p possua muito xido de alum nio e sulfato de b rio agentes que possuem densidades muito altas O sulfato de b rio possui uma densidade d
80. tidades s o medidas directamente por um detector transdutor adequado por exemplo um electr metro ou inferidos por meio de medi es de grandezas relacionadas tais como capacit ncia ou resist ncia 18 Raz o carga massa um par metro que deve ser determinado com precis o a fim de se prever o comportamento de uma part cula carregada exposta s for as inerciais el ctricas e gravitacionais A efic cia de diferentes aplica es electrost ticas depende directamente deste par metro Tem sido desenvolvida muita investiga o te rica e experimental dedicada a avaliar o valor m dio da raz o carga massa No entanto a sua natureza complexa limita a capacidade de determinar com precis o o seu valor quando existem part culas de tamanho vari vel 21 3 2 5 1 Metodologia experimental Neste projecto n o houve tempo para investir num sistema capaz de medir com precis o o par metro raz o carga massa Ou seja um sistema que permitisse saber a quantidade de carga que uma determinada tinta em p adquire por quantidade de massa gasta durante uma aplica o Tentou se com os meios dispon veis improvisar um sistema capaz de medir a raz o carga massa O GCU 400 um aparelho acoplado pistola que fornece o valor da voltagem e da amperagem que est a ser alimentada pistola electrost tica em cada instante Devido a perdas ao longo do circuito at sa da da pistola este valor fornecido pelo GCU 400 pode diferir
81. to na direc o do campo el ctrico e A a rea da sec o que a corrente atravessa As dimens es de R s o ohm metro Q m Um material que siga a equa o 3 3 designado por hmico um material que siga uma lei n o linear como v I na voltagem corrente n o hmico Este comportamento relatado por Lampert e Mark 1970 Lacharme 1978 e Kingery 1976 18 Descri o T cnica 21 Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis Uma alternativa representa o da resistividade R o seu rec proco ou condutividade el ctrica o KR 18 Para circuitos mais complexos utiliza se o conceito de imped ncia que tamb m representa a capacidade de um corpo resistir passagem de corrente el ctrica s que a imped ncia fun o do tempo 29 A distribui o geom trica pode desempenhar um papel significativo na resposta de imped ncia de sistemas electroqu micos e estas distribui es s o ajustadas usando o par metro CPE 30 Constant phase elements CPE s o usados extensivamente em circuitos el ctricos equivalentes de ajuste de dados experimentais de imped ncia O par metro CPE atribu do a diferentes reactividades da superf cie a n o homogeneidade da superf cie rugosidade ou geometria fractal porosidade do el ctrodo e distribui o da corrente e potencial associados geometria do el ctrodo 30 Os resultados de imped ncia par
82. vido mais frente O inconveniente a constante diminui o de massa de p carregada devido acumula o de uma camada de p no interior do dispositivo onde ocorre a fric o O que torna este sistema impratic vel em casos de aplica es longas 10 O estudo concentra se na aplica o electrost tica 1 1 5 Aplica o electrost tica As tintas em p s o electricamente bastante isoladoras resistividade gt 10 MQ cm e o bombardeamento i nico a nica forma de carregar as part culas de p Quando pulverizadas as part culas de p s o carregadas por uma unidade geradora de alta voltagem Esta voltagem leva cria o de um campo el ctrico entre o el ctrodo da pistola e o substrato ligado terra As part culas carregadas negativamente v o se mover ao longo das linhas do campo el ctrico e assim o p fica uniformemente depositado na superf cie do substrato 11 o o qo 9 oo 6 ova gt 0090000 Figura 2 Movimento das part culas ao longo do campo el ctrico adaptado de 11 Introdu o Estudo e Optimiza o de Tintas em P para Aplica o em Superf cies Dif ceis O campo el ctrico na ponta da pistola muito intenso raio de curvatura pequeno O ar na vizinhan a fica fortemente ionizado e os i es formados movem se em direc o ao substrato a alta velocidade 100 m s Estes i es geram o seu pr prio campo el ctrico 11 Os i es do ar cruzam a tr

Estudo e Optimização de Tintas em Pó para Aplicação em

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