Análise da degradação acelerada por umidade e radiação UV de vernizes para proteção do aço

Abstract

Vernizes são muitas vezes utilizados na proteção contra a corrosão de materiais metálicos. A resina é o componente que mais contribui para as características finais dos revestimentos (verniz), sendo as acrílicas, epóxi e poliuretanas das mais usadas comercialmente. Mesmo se aplicados corretamente, os vernizes degradam devido variáveis como umidade e radiação ultravioleta. Diante disto, é útil analisar como os vernizes se comportam durante e após a degradação em ambientes úmidos e/ou com emissão de radiação ultravioleta (UV), pois isto possibilita saber qual é o melhor revestimento para cada ambiente. Para estudar a degradação foram utilizadas amostras de aço 1006 pintadas com os vernizes à base de resinas acrílica termoplástica, epóxi e poliuretana. As amostras foram acondicionadas nas câmaras úmida e de radiação ultravioleta (QUV) para que a degradação ocorresse de forma acelerada, por até 5000 horas. A avaliação da degradação dos vernizes foi realizada pelas análises de espessura, rugosidade, molhabilidade, adesão, cor, brilho, resistência ao impacto e empolamento. O grau de enferrujamento foi utilizado para aferir o quanto cada verniz protegeu o aço contra a corrosão. A degradação não modificou as espessuras dos vernizes significativamente, mas suas rugosidades aumentaram, especialmente a do acrílico e o epóxi. A molhabilidade dos vernizes aumentou com a degradação, tornando-os mais hidrofílicos. A maior adesão inicial (em 0 hora) foi a do verniz epóxi, contudo, após a exposição nas câmaras, foi verificado que as adesões dos vernizes se aproximaram. Quanto à cor, o verniz epóxi foi o mais afetado, sobretudo na exposição na câmara QUV, mostrando que estruturas pintadas com tais revestimentos não devem ser expostas à radiação UV por longos períodos. O brilho dos três vernizes diminuiu, especialmente o do acrílico termoplástico e epóxi degradados, respectivamente, nas câmaras úmida e QUV. O empolamento (bolhas) foi observado apenas nas amostras de verniz epóxi. Os três vernizes protegeram o aço eficientemente contra a corrosão, pois nenhuma das amostras apresentou grau de enferrujamento superior a Ri1, a exceção do epóxi degradado na câmara QUV. Em geral, a degradação em câmara QUV causou alterou mais as propriedades do verniz epóxi, enquanto o verniz acrílico termoplástico foi mais afetado na degradação em câmara úmida. As propriedades do verniz poliuretano variaram de forma semelhantes nas degradações em câmara QUV e úmida, a exceção da rugosidade, adesão e cor. Diante disto, percebe-se que a umidade e radiação UV são cruciais nas alterações das propriedades dos três vernizes.

Varnishes are often used to protect metallic materials against corrosion. Resin is the component that most contributes to the final characteristics of coatings (varnish), with acrylics, epoxy and polyurethanes being the most used commercially. Even if correctly applied, varnishes degrade due to variables such as humidity and ultraviolet radiation. In view of this, it is useful to analyze how varnishes behave during and after degradation in humid environments and/or with emission of ultraviolet radiation (UV), because it makes possible to know which is the best coating for each environment. To study the degradation, 1006 steel samples painted with varnishes based on thermoplastic acrylic, epoxy and polyurethane resins were used. Then these samples were placed inside the humidity and ultraviolet radiation (QUV) chambers for the degradation to occur in an accelerated way, up to 5000 hours. The evaluation of varnish degradation was performed by thickness, roughness, wettability, adhesion, color, brightness, impact resistance and degree of blistering analyses. The degree of rusting was used to measure how much the varnishes protected the steel from corrosion. Degradation did not modify the thickness of the varnishes significantly, but their roughness increased, especially the roughness of acrylic and epoxy. The wettability of the varnishes increased with degradation, making them more hydrophilic. The highest initial adhesion (in 0 hours) was that the epoxy varnish, however, after exposure in the chambers, it was verified that the adhesions of the varnishes approached. Regarding to color, epoxy varnish was the most affected, especially when exposed to the QUV chamber, showing that structures painted with such coatings should not be exposed to UV radiation for long times. The brightness of the three varnishes has decreased, especially that of the thermoplastic acrylic and epoxy degraded, respectively, in the humidity and QUV chambers. Degree of blister was observed only in samples of epoxy varnish. The three varnishes protected the steel efficiently, because none of the samples presented degree of rust higher than Ri1, except for the degraded epoxy in the QUV chamber. In general, degradation in the QUV chamber caused more alterations in properties of the epoxy varnish, while the thermoplastic acrylic varnish was more affected in the degradation in the humidity chamber. The properties of the polyurethane varnish varied in a similar way in the degradations in a QUV and humidity chamber, except for roughness, adhesion and color. Therefore, it is noticed that humidity and UV radiation are crucial in altering the properties of the three varnishes.