Quimica e Derivados16 de maio de 2004
QD publica artigo de colaborador da Eastman acerca das modificações necessárias para a formulação de tintas em acordo com novas normas ambientais
A indústria de revestimentos está desenvolvendo novas tecnologias que cumpram os requisitos necessários para concorrer no mercado global, onde é prioritário considerar, mais que as tradições, as regras de produção e de consumo locais. Por exemplo: companhias globais demandam que seus fornecedores regionais sigam as regras ambientais aplicáveis às suas regiões matrizes.
Para um fornecedor de tintas na América Latina, essa tendência está expressa na necessidade de formular produtos com altos teores de sólidos, usar componentes não tradicionais ou respeitar limites de compostos orgânicos voláteis (VOC), mesmo quando esses requisitos não se aplicam no país de produção ou de consumo.
O presente artigo apresenta um resumo das tendências na formulação de tintas com alto teor de sólidos, e revê as mudanças na disponibilidade de alguns produtos tradicionais na formulação de tintas em acordo com regras ambientais.
A fronteira entre altos e baixos teores de sólidos não foi definida exatamente. Aproximadamente 30% de peso molecular de sólidos nos sistemas tradicionais produz uma viscosidade que impede sua aplicação. Portanto, é necessário examinar os solventes para determinar se há produtos que possam reduzir a viscosidade do sistema.
Em tintas, existem dois tipos de considerações necessárias para formular sistemas de solventes: a atividade da substância e sua taxa de evaporação. A atividade é a capacidade de um solvente para dissolver uma resina específica. Existem três classificações de atividade solvente: os solventes ativos (ésteres, cetonas glicol éteres, e ésteres glicol éter), os solventes latentes (álcoois) e os solventes diluentes (hidrocarbonos). A taxa de evaporação também é um elemento indispensável para controlar as propriedades de aplicação da tinta.
São utilizadas três classificações de taxas de evaporação para facilitar o projeto de sistemas de solventes: os sistemas rápidos, com taxa de evaporação maior que 3,0 (acetato de n-butilo = 1,0); os medianos, entre 0,7 e 3,0; e os lentos, com índices menores que 0,7. Considerando as duas dimensões da função dos solventes, é possível projetar um sistema adequado para revestimentos diferentes.
O desafio de formular tintas de altos teores de sólidos consiste em conseguir a elevação da fração dos sólidos mantendo a viscosidade e as propriedades de aplicações constantes. Para atingir esse objetivo, é necessário mudar a composição do sistema, utilizando mais solventes ativos no lugar de diluentes e reduzindo os componentes de rápida evaporação.
A tabela I contém as propriedades de alguns dos solventes disponíveis com propriedades importantes para tintas com alto teor de sólidos.
MAK e MIAK apresentam propriedades muito similares, como evaporação lenta e elevada atividade solvente para resinas acrílicas, de poliéster, de melamina, alquídicas, isocianato, epóxi, nitrocelulose e acetato butirato de celulose. A menor diferença entre os dois está no fato de que MAK não possui tanta atividade, enquanto MIAK não consta na lista de contaminantes perigosos dos EUA. O etil-3-etoxipropionato (EEP) é um éter-éster que também possui taxa de evaporação lenta, além de uma característica muito interessante: uma taxa de difusão relativamente alta.
A estrutura linear do EEP permite o movimento rápido das moléculas durante a secagem. Essa capacidade confere um desenvolvimento veloz de dureza, em comparação com outros solventes semelhantes. O propionato de n-butilo e o IBIB são ésteres úteis para substituir o xileno. Eles têm taxa de evaporação parecida à do xileno, porém são solventes mais ativos que os hidrocarbonetos. Ao substituir o xileno por estes ésteres, a viscosidade do sistema diminui e aumenta-se o nível de sólidos, mantendo-se a viscosidade desejada. O IBIB tem baixo custo em comparação com outros tipos de ésteres similares. O propionato de n-butilo é mais caro, porém é mais ativo e emite odor mais agradável.
Na tabela 2, é apresentada a comparação de uma tinta reformulada para aumentar o teor de sólidos. Constam mudanças importantes na composição das resinas e solventes. A reformulação usa CAB 551-0,01, em lugar de CAB 551-0,2, para a redução da viscosidade, e não incorpora acetato de isobutilo ou lactose 9300. Esses são os solventes mais rápidos; a lactose 9300, por sua vez, é um diluente. Esses elementos diminuem a taxa de evaporação e aumentam a concentração de solventes ativos. Finalmente, há mais MAK que MEK na reformulação, o que permite manipular a taxa de evaporação sem mudar a atividade dos solventes.
Alternativas – Em 2002, a Dow Chemical Co., o maior fornecedor mundial, anunciou que descontinuaria a produção de etilenoglicol etil éter (etil celosolve ou EE) e de acetato de etilenogligol etil éter (acetato de etil celosolve ou EE acetato). A saída da Dow precipitou a procura por alternativas. A tabela 3 mostra uma comparação entre as propriedades de EE e EE acetato, e os solventes disponíveis com propriedades similares.
O etilenoglicol propil éter (EP) é uma excelente alternativa para o EE, pois tem parâmetros de solubilidade e uma taxa de evaporação muito parecidos. Por outro lado, o EP não apresenta os problemas de toxicidade do EE. Contudo, ambos os solventes são éteres de etilenoglicol e aparecem na lista de contaminantes perigosos de algumas regiões. Para evitar essas restrições, é possível usar propilenoglicol metil éter (PM), porém as propriedades do PM não se aproximam tanto às do EE como no EP.