PROCESSOS QU

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PROCESSOS QUÍMICOS INDUSTRIAIS I

• INDÚSTRIAS DE TINTAS

Prof.Ms. Fernanda Palladino
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INDUSTRIA DE TINTAS

• As industrias de agentes de recobrimentos
  industriais sofreram uma revolução dirigida pela
  pesquisa, que visava a empregar constituintes de
  melhor qualidade, fossem eles pigmentos,
  solventes ou formuladores de película, a melhorar
  a formulação e a aumentar a adaptabilidade dos
  processos de fabricação.

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INDUSTRIA DE TINTAS

• Consequências desse progressos foram
• A redução dos custos,
• A diminuição dos riscos de incêndio e dos efeitos
  danosos à saúde
• A obtenção de revestimentos melhorados
• Grande duração.
• Hoje utilizado em
• Madeiras, metal, tecidos, borracha, papel,
  plástico, etc.

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INDUSTRIA DE TINTAS

• Tintas
• Em consequência da evolução histórica, os
  recobrimentos superficiais dividem-se em
• Tintas - revestimentos sólidos, relativamente
  opacos, aplicados em camadas finas, cujas
  películas são usualmente formadas pela
  polimerização de óleos polinsaturados
• Vernizes - revestimentos transparentes
• Esmaltes vernizes pigmentados
• Lacas películas formadas somente pela
  evaporação
• Tintas de impressão
• Polidores

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INDUSTRIA DE TINTAS

• A diferença básica entre corantes e pigmentos é
  que os corantes são solúveis, apresentam maior
  brilho, tem cores mais intensas e profundas e os
  pigmentos são dispersíveis no substrato que vai
  receber a cor.
• Atualmente mais de 90 dos corantes e pigmentos
  são sintetizados a partir de uma fonte
  petroquímica. Os corantes naturais ainda
  existem,mas são responsáveis apenas por uma
  parcela menor de mercado.

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INDUSTRIA DE TINTAS
O Brasil importa hoje corantes e pigmentos da
Europa e Ásia.
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INDUSTRIA DE TINTAS
Produtores Nacionais
Produtor
A Chimical Corantes ácidos, corantes básicos
Bann Quimica Corantes à tina
Basf Pigmentos orgânicos
Brancotex Pigmentos orgânicos
Ciba Especialidades Quimicas Branqueadores ópticos,
Clariant Branqueadores ópticos, corantes ácidos, corantes básicos, corantes à cuba, corantes dispersos, corantes ao enxofre, pigmentos orgânicos, etc
Dupont Dióxido de Titânio
Dystar Corantes ácidos, corantes básicos, corantes dispersos,corantes solventes,
Lanxess Pigmentos inorgânicos
Milennium Cristal Dióxido de Titânio
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INDUSTRIA DE TINTAS
Os pigmentos, embora sejam substancias orgânicas,
podem ser também um corante orgânico puro,
insolúvel, conhecido como toner, ou um corante
orgânico precipitado sobre um portador
inorgânico, como o hidróxido de alumínio, ou
sulfato de bário, ou argila, constituindo uma
laca (de pintar). Os diluentes ou fileres dos
pigmentos reduzem o custo da tinta e
frequentemente aumentam sua durabilidade. A
função dos pigmentos e dos fileres ajudam a
prolongar a duração de toda a tinta. Em geral os
pigmentos devem ser opacos, a fim de que tenham
um bom poder de cobertura, e quimicamente
inertes, a fim de que tenham estabilidade e longa
vida, devem ser atóxicos ou ter toxidez baixa,
não só para os pintores, mas também para os
usuários do recinto pintado. Os pigmentos devem
ser molháveis pelos constituintes formadores de
películas e também baratos.
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INDUSTRIA DE TINTAS
Sem os materiais formadores de película, os
pigmentos não seriam mantidos na superfície. As
películas de tintas são formadas pela secagem de
diversos óleos insaturados, como os relacionados
abaixo
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INDUSTRIA DE TINTAS
A secagem é uma transformação química,
representando uma oxidação e uma polimerização é
acelerada pelo pré-tratamento do óleo e pela
adição de agentes secantes, ou catalisadores,
predominantemente sabões de metais pesados, que
são portadores de oxigênio e em geral solúveis no
óleo. Eles são usados apenas em pequenas
quantidades 1 à 2 . Uma vez que as tintas são
misturas mecânicas, os pigmentos e os fíleres são
suspensos em veículos. Este veículo é o óleo
formadores de película, a que se adicionam outros
líquidos, em quantidades variáveis não só na
fabrica, mas também na ocasião da aplicação pelo
pintor. Os diluentes (tiner) usada com este
finalidade é uma nafta volátil. Para reduzir
certos aspectos de rachaduras nas tintas, estão
sendo aduzidos plastificantes as formulações, em
grande parte pela escolha apropriada do óleo.
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INDUSTRIA DE TINTAS
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INDUSTRIA DE TINTAS
A formulação apropriada das tintas centraliza-se
nas exigências específicas de um emprego
particular e podem ser listadas como coloração,
cobertura, resistência ao tempo, lavabilidade,
lustre, propriedades anti-corrosivas de metais e
consistência. As exigências particulares são
satisfeitas pela escolha apropriada dos
pigmentos, fíleres e veiculo, pelo formulador da
tinta. Uma vez que as técnicas formuladas de
tintas ainda são empíricas, é difícil prever as
propriedades de uma formulação específica, o que
significa que muitas vezes é necessário efetuar
um número considerável de ensaios antes que sejam
obtidos as propriedades desejadas.
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INDUSTRIA DE TINTAS
As diversas operações necessárias à misturação
das tintas são inteiramente físicas. As operações
unitárias pertinentes aparece no fluxograma
abaixo, que refere-se a produção maciça de tinta.
Na fabricação dos constituintes das tintas, e
também na secagem da película ocorrem conversões
químicas.
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INDUSTRIA DE TINTAS

• A pesagem, reunião e misturação dos pigmentos e
  veículos ocorrem num andar superior da fábrica.
• O misturador pode ser semelhante a uma
  amassadeira, com lâminas em sigma.
• A carga do material é transferida para o andar de
  baixo, onde ocorrem moagem e misturação
  suplementares.
• Podem ser usados diversos tipos de moinhos, o
  método mais usado é o da moagem, ou dispersão,
  entre duas mós até recentemente, os moinhos de
  bolas e de seixos, e os moinhos de cilindros em
  aço, eram os mais usados.
• Estão sendo adotados em escalas crescentes para
  moagem de tintas e de esmaltes, os moinhos a
  areia,os agitadores a alta velocidade e os
  moinhos de mós a alta velocidade.
• Os fatores dominantes na escolha do equipamento
  são os tipos de pigmentos e de veículos.

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INDUSTRIA DE TINTAS
Fig. 2 Moinho a areia. Este moinho é um tipo
combinado de grãos redondos de areia, que moem e
dispersão os pigmentos na câmara intermediária e
moagem, seguida por uma peneira que retém a areia.
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INDUSTRIA DE TINTAS

• A misturação e a moagem dos pigmentos no óleo
  exigem muita habilidade e experiência, a fim de
  que se garantam um produto uniforme, sem que o
  preço seja muito elevado.
• A tinta é transferida para o andar inferior, onde
  é diluída e colorida em tanques com agitação, que
  podem conter partidas de vários milhares de
  litros. A tinta líquida é coada para um tanque de
  transferência ou diretamente para a moega da
  máquina de enchimento, no piso de baixo. Para
  remover os pigmentos não dispersados, usam-se
  centrifugas, peneiras ou filtros prensa. A tinta
  é transferida para latas ou tambores, que são
  rotulados, embalados e transportados para o
  depósito, cata etapa é completamente automática.

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INDUSTRIA DE TINTAS

• Pigmentos Brancos
• O mais antigo, e também o mais importante entre
  os pigmentos brancos, era o alvaide, que não é
  mais permitido como constituinte da maior parte
  das tintas. O óxido de zinco, também muito usado
  no passado, tem agora apenas importância
  secundária.
• Atualmente temos o Lipotônio, um pigmento branco
  de sulfeto de zinco, que tem a tendência
  temporária de escurecer, ao ficar exposto a luz.
  É extremamente fino e barato. É especialmente
  recomendado para revestimentos internos.
• O pigmento campeão de vendas é o dióxido de
  titânio (TiO2), em virtude do seu baixo custo por
  unidade de poder de cobertura.

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INDUSTRIA DE TINTAS
Pigmentos Brancos Pigmento é um material sólido
finamente dividido, insolúvel no meio, são
utilizados para conferir cor, opacidade, certas
características e outros efeitos. O dióxido de
titânio é um dos mais importantes pigmentos
brancos produzidos, sendo sua produção mundial em
torno de 2,5 milhões de ton/ano. Apresenta ampla
faixa de aplicação incluindo tintas
arquitetônicas, industriais e de impressão,
plásticos, borrachas, papel, produtos têxteis,
alimentícios e fármacos. Dióxido de titânio puro
(TiO2) é um sólido cristalino incolor, estável.
Ele é polimorfo, existindo em três formas
cristalinas fundamentais rutilo tetragonal ou
anatase e bruquita ortorrômbica, sendo que apenas
as duas primeiras são comercialmente produzidas e
o pigmento de forma rutilo, o mais importante em
termos de volume.
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INDUSTRIA DE TINTAS
Pigmentos Brancos Os cristais de rutilo
apresentam uma estrutura mais compacta que a
forma anatase, o que explica as importantes
diferenças entre as duas formas, em particular o
seu elevado índice de refração, maior
estabilidade e alta densidade. O alto índice de
refração dos cristais de rutilo, que leva ao seu
maior poder opacificante e superior estabilidade
exterior, é a principal razão para seu uso
preferencial em relação ao anatase. O anatase é
usado apenas em algumas aplicações específicas,
em que é selecionado pela sua tonalidade azulada,
sua habilidade de agir como branqueador óptico ou
sua baixa abrasividade
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INDUSTRIA DE TINTAS

• Pigmentos Brancos
• O Dióxido de Titânio é amplamente empregado em
  tintas de exteriores, em esmaltes e também em
  industrias de papel, é o pigmento mais utilizado
  para colorir plásticos.
• Uma tinta branca típica de exterior contém cerca
  de 40 de pigmento, dos quais 60 de TiO2, 5 de
  ZnO e 25 de fíleres, como mica, sílica,
  silicatos ou CaCO3.
• O excelente poder de cobertura é atribuído ao
  elevado índice de refração, juntamente com o
  constituinte formador de película. A forma mais
  estável, tem menor tendência a esfarelar e maior
  poder de cobertura, sua tendência a amarelar foi
  superada

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INDUSTRIA DE TINTAS

• Pigmentos Brancos
• Matérias-primas utilizadas na fabricação do
  Dióxido de Titânio
• Ilemita Titanato de Ferro
• Matéria-prima para obtenção de TiO2 e ligas de
• ferro titânio
• Agente aditivo em
• Composição de abrasivos
• Fabricação de esmaltes matizados
• Cargas de altos fornos, para melhorar o fluxo
• Metálico e proteger o revestimento refratário
• Revestimento de eletrodos utilizados em solda
  elétrica

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INDUSTRIA DE TINTAS

• Pigmentos Brancos
• Matérias-primas utilizadas na fabricação do
  Dióxido
• de Titânio
• Rutilo ( Dióxido de Titânio)
• Componentes de
• Revestimento de eletrodos utilizado em solda
  elétrica
• Ligas de ferro titânio
• Agente aditivo na colorização e matização de
  materiais cerâmicos (vidros, ladrilhos e louças
  de mesa)
• Anatásio ( Dióxido de Titânio)

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INDUSTRIA DE TINTAS
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INDUSTRIA DE TINTAS

• Pigmentos Brancos
• O minério de ilemita moída é digerido em grande
  tanques cônicos, em concreto ou em aço, com ácido
  sulfúrico.
• A mistura é agitada e aquecida a vapor até 110 C.
• A reação é exotérmica e o calor evapora a água
• A massa reacional sólida é dissolvida em água,
  dando uma solução de sulfatos de titânio e de
  sulfato ferroso e férrico solúveis
• A solução é clarificada em espessadores
• A metade do ferro é removido da solução como
  sulfato ferroso cristalizado por resfriamento,
  cristalização e centrifugação
• Uma segunda clarificação remove os últimos traços
  dos resíduos
• A solução é concentrada num evaporador contínuo,
  revestido a chumbo, até a concentração
  equivalente a 200 g/L em TiO2, na forma de
  sulfato solúvel

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INDUSTRIA DE TINTAS

• Pigmentos Brancos
• Este sulfato Titanilo ( provavelmente TiOSO4)
  solúvel em ácido concentrado é hidrolisado. A
  reação de hidrolise depende de muitos fatores,
  especialmente da quantidade e da qualidade das
  sementes de cristalização (suspensão coloidal de
  TiO2), concentração, taxa de aquecimento e pH
• Com sementes de anatásio, ferve-se a solução
  durante 6h e, com sementes de rutilo, durante 3h
• O precipitado é filtrado á vácuo, novamente
  suspenso em água e refiltrado, essa operação
  remove o restante do sulfato de ferro
• A torta da filtração é novamente suspensa, é
  tratada por um agente condicionante e calcinada a
  TiO2 durante 24 horas
• Na produção de anatásio, o agente condicionante é
  o K2CO3, em teor correspondente a 0,75 do
  equivalente da suspensão em TiO2 esse agente
  também desenvolve o maior poder de cobertura e
  uma boa coloração

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INDUSTRIA DE TINTAS

• Pigmentos Brancos
• Na produção do rutilo, podem ser usados certos
  carbonatos, como o de sódio, de potássio e de
  lítio, assim como carbonatos de zinco e de
  magnésio, para remover a reutilização
• O TiO2 é moído, resfriado em água (dispersado),
  moído a úmido, hidrosseparado, espessado,
  filtrado, seco e remoído.
• O processo de sulfato tem um terrível problema
  de rejeito por causa do sulfato ferroso e grandes
  quantidade de ácido sulfúrico. Os produtores do
  processo ao sulfato tem a vantagem de poderem
  principiar as operações com ilmenita existente no
  mercado local.