BR102013004891A2 - Composição para diluição de tinta automotiva base solvente e seu uso - Google Patents

Abstract

COMPOSIÇÃO PARA DILUIÇÃO DE TINTA AUTOMOTIVA BASE SOLVENTE E SEU USO. A presente invenção se refere a uma composição para diluição de tinta automotiva compreendendo uma mistura de ésteres de alcoóis naturais e sintéticos, sendo eles acetato de isopentila, que é um éster de álcool natural derivado de cana-de-açúcar, e acetato de sec-butila, que é um éster de álcool sintético de baixa toxicidade e que apresenta alta eficiência na aplicação e diminuição da formação de poluentes atmosféricos (ozônio). Ainda, a presente invenção se refere ao uso da referida composição para diluição de tinta automotiva em tintas, vernizes ou tíneres para pintura automotiva.

Description

Relatório Descritivo de Patente de Invenção para: "COMPOSIÇÃO PARA DILUIÇÃO DE TINTA AUTOMOTIVA BASE SOLVENTE E SEU USO".

Campo da invenção A presente invenção se refere a uma composição compreendendo acetato de sec-butila e acetato de isopentila para ser aplicado como diluente de tinta automotiva {basecoat), a referida composição sendo isenta de compostos aromáticos, tendo alta resistividade elétrica para aplicação da tinta pelo processo de pintura eletrostática e alta eficiência na diluição e limpeza de equipamentos de pintura.

Antecedentes da invengão A utilização de tintas e vernizes e seus solventes de diluição para a pintura original de veículos destinam-se a duas funções principais: proteção e decoração. A pintura de um veículo se dá pela aplicação de camadas de diferentes tipos de tintas. As camadas mais utilizadas para a pintura automotiva original são: E-coat - normalmente é a primeira camada de pintura que proporciona resistência anti corrosiva; Primer surface - aplicado sobre o e-coat para proporcionar resistência mecânica a pequenos atritos e nivelamento da superfície para aplicação das camadas subseqüentes; Basecoat - aplicado sobre o primer surface, é a base de acabamento que proporciona a coloração do substrato; Clearcoat - aplicado sobre o basecoat proporciona brilho e resistência mecânica, ao risco e às intempéries; Esmalte - revestimento utilizado na forma de monocamada que substitui o sistema de dupla camada composto pelo basecoat e clearcoat.

Atualmente existem duas tecnologias de tintas automotivas que são classificadas de acordo com os seus solventes: a tecnologia base solvente e a tecnologia base água. A tecnologia base água é mais recente que a solvente e visa a redução de impactos ambientais. A tecnologia base solvente é de grande importância em todo o mundo, uma vez que é uma tecnologia implantada em um grande número de montadoras de veículos, na qual possuem equipamentos de aplicação e secagem de tintas em seus parques industriais adequados à esta tecnologia. A tecnologia base solvente possui vantagens e desvantagens em relação à tecnologia base água, sendo algumas vantagens menor uso de energia para a secagem da tinta e menor geração de efluentes; e desvantagens, maior emissão de voláteis para a atmosfera e uso de solventes mais agressivos ao ser humano.

Desta forma, o avanço tecnológico das tintas originais para o mercado automotivo, além de focar a constante melhoria na proteção e aspecto da pintura, tem requerido esforços em Pesquisa e Desenvolvimento para a redução dos impactos ao meio ambiente.

Para a aplicação da tinta basecoat de tecnologia base solvente é necessária a sua diluição em um solvente conhecido como diluente ou tiner ou solvente BAX, cuja sigla BAX é proveniente das iniciais dos componentes da formulação (sec-butanol ou n-butanol, acetato de sec-butila ou acetato de n-butila e xilol). 0 solvente BAX, além de ser fundamental para garantir a aplicação e acabamento apropriado da pintura, também é utilizado na limpeza do sistema automático de troca de cores da pintura e tubulações. A limpeza do sistema se dá em função da pintura de cores alternadas, garantindo que não haja contaminação entre a pintura de veículos de cores diferentes. 0 solvente BAX deve apresentar boa compatibilidade com a tinta para que se tenha uma boa eficiência de limpeza. De modo particular, o solvente aromático xilol é um dos principais componentes em concentração na formulação, com participação de mais de 50% em massa. Há um grande desafio técnico para a substituição do solvente Xilol, pois este solvente aromático derivado do petróleo é muito importante para solubilizar a tinta, ajustar a velocidade de evaporação e a resistividade elétrica da tinta diluída para uso. A resistividade elétrica da tinta diluída é muito importante no processo de pintura eletrostática. Neste processo de pintura é fornecido à tinta diluída uma carga elétrica antes da pintura propriamente dita sendo necessário para a tinta diluída possuir níveis adequados de condutividade elétrica para se obter maior transferência de tinta para a superfície a ser pintada e ao mesmo tempo, resistividade elétrica suficiente para evitar curto circuito no sistema de pintura evitando riscos de acidentes como incêndio ou explosão. A condutividade elétrica é inversamente proporcional a resistividade elétrica. Portanto, é fundamental que a tinta diluída deva seguir limites de especificação de condutividade e resistividade elétrica sendo que os solventes influenciam diretamente e diferentemente nesta propriedade. De modo especial, o Xilol apresenta alta resistividade elétrica, sendo um componente fundamental na formulação do diluente da tinta para se alcançar o balanço entre resistividade e condutividade elétrica.

Por outro lado, o solvente aromático Xilol é motivo de preocupação em fatores relacionados a sua toxicologia para pessoas e seu impacto no meio ambiente. O Xilol apresenta baixos valores de TLV/TWA (limite de tolerância de exposição ao trabalhador), e alto potencial de formação de poluente no ar, mais especificamente o ozônio em baixa atmosfera, responsável pelo fenômeno chamado smog, palavra utilizada para descrever a camada acinzentada comum em grandes cidades com baixa capacidade de dissipação de poluentes.

No estado da técnica é possível observar trabalhos relativos à substituição de solventes convencionais, contendo ou não compostos aromáticos, por solventes com baixa reatividade fotoquimica ou reatividade negligenciável na formação do principal poluente atmosférico, o ozônio. Porém, não são encontrados trabalhos envolvendo o propósito de uma composição balanceada de acetato de sec-butila e acetato de isopentila para alcançar a substituição de solventes aromáticos, especialmente o xilol, utilizado como principal componente da formulação do diluente utilizado para a diluição de tintas automotivas aplicadas por um sistema eletrostático e limpeza de tubulações e equipamentos de pintura. A patente norte-americana ÜS 6.506.243, depositado em 5 de maio de 1999, por ExxonMobil Chemical Patents, Inc., intitulado: "Environmentally preferred fluids and fluid blends", descreve a substituição de solventes convencionais por solventes com baixa reatividade fotoquimica tais como ésteres e carbonatos, reduzindo a formação de ozônio na troposfera e de baixa toxicidade na aplicação industrial incluindo tintas de modo geral. 0 pedido de patente norte-americano US 2002/0115781, depositado em 10 de abril de 2001, por ARCO Chemical Technology Coatings, L.P., intitulado: "Coatings and inks based on solvents having negligible photochemical reactivity", descreve o uso de acetato de t-butila e outros solventes sendo o benzoato de metila, trifluoracetato de metila, carbonato dimetila, pivalato de metila, t-bitanol, carbonato de propileno, benzoato de t-butila, carbonato de di-t-butila, carbonato de metil t-butila e nitroalcanos, utilizados em formulações de tintas para madeira, automotiva original, repintura automotiva, impressão, indústrial geral, que apresentem baixo índice de VOC com base na reatividade fotoquímica.

Porém, como pode ser observado, nenhum documento do estado da técnica descreve ou sugere alternativas aos solventes aromáticos utilizados como solventes de diluição de tintas automotivas aplicadas por sistema eletrostático mantendo o alto poder de diluição da tinta base do veículo, também chamada de basecoat, níveis de resistividade elétrica adequados, além do alto poder de limpeza dos equipamentos de pintura, o que é fundamental para esta aplicação. O solvente aromático xilol é um dos principais componentes do diluente para o basecoat, também chamado de solvente de diluição, com participação de mais de 50% em massa em concentração na formulação. Há um grande desafio técnico para a substituição do solvente Xilol, pois este solvente aromático derivado do petróleo é muito importante para ajustar a resistividade elétrica da tinta diluida para uso proporcionando segurança e eficiência no processo de pintura eletrostático utilizado nas montadoras de automóveis. Além disto, auxilia na solubilização da tinta e ajusta a velocidade de evaporação da tinta durante o processo de secagem na aplicação.

Portanto, fica evidenciada a inexistência, no estado da técnica, de um solvente para pintura automotiva isento de composto aromático, sendo esse o campo de invenção do presente pedido de patente, uma vez que a ausência de solventes aromáticos ocasiona problemas técnicos na aplicação em relação a desempenho de diluição, secagem e segurança em função da resistividade da tinta diluida para a pintura eletrostática. O novo sistema solvente reduz consideravelmente a formação de poluentes do ar, possui solvente derivado de matéria-prima renovável, além de ser mais efetivo para limpar os equipamentos de pintura que os sistemas de solvente a base de Xilol e ter custo competitivo.

Sumário da Invenção É um objeto da presente invenção proporcionar uma composição para diluição de tinta automotiva base solvente compreendendo: de 20 a 50 %, em peso, de acetato de isopentila e de 50 a 80 %, em peso, de acetato de sec-butila, tendo a finalidade de substituir diretamente o solvente BAX que contém mais de 50% do solvente aromático Xilol. É ainda um objeto da presente invenção proporcionar o uso da composição para diluição de tinta automotiva base solvente em tintas, vernizes ou tineres para pintura automotiva.

Breve Descrição dos Desenhos A estrutura e operação da presente invenção, juntamente com vantagens adicionais da mesma poderão ser melhor entendidas mediante referência aos desenhos em anexo e às seguintes descrições: A figura 1 mostra o comportamento de evaporação da relação entre a massa de solvente evaporada com o tempo, a 25°C e 60% de umidade relativa. A figura 2 apresenta uma simulação em laboratório da limpeza de tinta impregnada em placa de vidro, utilizando o solvente BAX e a composição solvente da presente invenção.

Descrição Detalhada da Invenção Embora a presente invenção possa ser suscetível a diferentes modalidades, são mostradas nos desenhos e na seguinte discussão detalhada, modalidades preferidas com o entendimento de que a presente descrição deve ser considerada uma exemplificação dos princípios da invenção e não pretende limitar a presente invenção ao que foi ilustrado e descrito aqui. A principal abordagem dessa invenção está relacionada a uma composição para diluição de tinta automotiva base solvente compreendendo uma mistura de ésteres de alcoóis naturais e sintéticos, sendo eles de 20 a 50 %, em peso, de acetato de isopentila, que é um éster de álcool natural derivado de cana-de-açúcar, e de 50 a 80 %, em peso, de acetato de sec-butila, que é um éster de álcool sintético de baixa toxicidade e que apresenta alta eficiência na aplicação e diminuição da formação de poluentes atmosféricos (ozônio).

Em uma concretização preferencial da presente invenção, a composição para diluição de tinta automotiva base solvente compreende cerca de 32%, em peso, de acetato de isopentila.

Em uma outra concretização preferencial da presente invenção, a composição para diluição de tinta automotiva base solvente compreende cerca de 68%, em peso, de acetato de sec-butila . A composição solvente da presente invenção atende aos principais atributos técnicos comprovados por parâmetros de solubilidade, taxa de evaporação, resistividade elétrica e maior eficiência na limpeza dos equipamentos de pintura. O produto foi testado com uma montadora de veículos e alguns de seus fornecedores de tintas. Os testes em escala laboratorial e em escala piloto validaram as premissas técnicas. A presente invenção propicia ao usuário final, em especial as montadoras automotivas, melhor rendimento e desempenho técnico superior na aplicação em vários aspectos da operação de pintura e da qualidade, estética e durabilidade dos veículos produzidos.

Adicionalmente, a presente invenção possibilita a substituição de solventes aromáticos por solventes oxigenados menos tóxicos ao ser humano, menos agressivos ao meio ambiente e com conteúdo parcial obtido de fontes renováveis, no caso, intermediários químicos produzidos a partir de cana de açúcar. Particularmente, a presente invenção tem a finalidade de substituir diretamente o Solvente BAX que contém mais de 50% do solvente aromático xilol. A presente invenção surgiu a partir da necessidade substituição de solventes aromáticos e de grande impacto ao meio ambiente de formulações largamente utilizadas nas linhas de montagem e pintura de veiculos automotivos. A presente invenção traz proposta de valor de sustentabilidade, uma vez que possibilita a substituição de solventes aromáticos por solventes oxigenados menos tóxicos ao ser humano, menos agressivos ao meio ambiente e com conteúdo parcial obtido de fontes renováveis, no caso, intermediários químicos produzidos a partir de cana de açúcar. Adicionalmente, a presente invenção propicia ao usuário final, montadoras automotivas, melhor rendimento e desempenho técnico superior na aplicação em vários aspectos da operação de pintura e da qualidade, estética e durabilidade dos veículos produzidos.

Na tabela abaixo está o exemplo de composição do Solvente BAX e da composição solvente da presente invenção: Tabela 1: Comparação entre as composições de solventes do estado da técnica e a presente invenção.

Para exemplificar o seu desempenho, na Figura 1 é possivel observar a curva de evaporação do Novo Solvente em comparação ao Solvente BAX determinada em laboratório e por simulação em software. Esta propriedade garante o bom desempenho de secagem da tinta (basecoat), não alterando o tempo de aplicação da última camada de tinta do veiculo, o verniz. A composição solvente da presente invenção atende os principais atributos técnicos comprovados por parâmetros de solubilidade, taxa de evaporação, resistividade e maior eficiência na limpeza dos equipamentos de pintura. Na Tabela 2 está a comparação do Solvente BAX tradicional com a composição solvente da presente invenção, na diluição de uma tinta basecoat de cor prata. A viscosidade e a resistividade são propriedades que podem ser correlacionadas com a manutenção do poder de solvência e a condutividade elétrica do sistema.

Tabela 2: Propriedades de aplicação de basecoat diluido - cor prata A maior eficiência de limpeza do Novo Solvente pode ser observada na Figura 2, relativa ao teste de laboratório que compara a eficiência de limpeza de uma placa de vidro impregnada com tinta de cor prata antes de sua secagem e após a imersão na composição solvente da presente invenção, simulando o processo real de limpeza nas linhas de pintura.

Através da Figura 2, fica clara a maior eficiência de limpeza da composição solvente da presente invenção em relação aos solventes conhecidos do estado da técnica.

Os resultados indicaram um superior rendimento na aplicação sendo necessário 2 vezes menos o volume de solvente para a limpeza total de placa de vidro, resultando em economia para o usuário no momento da aplicação. Adicionalmente, a composição solvente da presente invenção foi desenvolvida de maneira a garantir competitividade, pois utiliza solventes oxigenados cujas séries históricas de preços são mais estáveis que os solventes aromáticos. O produto foi testado com uma montadora de veiculos e alguns de seus fornecedores de tintas. Os testes em escala laboratorial e em escala piloto validaram as premissas técnicas. A composição solvente da presente invenção contempla o uso de fontes renováveis e não é classificado como HAP (Hazardous Air Pollutants) pela agência ambiental dos Estados Unidos - ??? (Environmental Protection Agency), apresenta maior limite de tolerância para uso no ambiente de trabalho TLV/TWA (Threshold Limit Value - Time Weighted Average) publicados pela ACGIH™: American Conference of Governmental Industrial Hygienists, como descrito na Tabela 3. 0 efeito poluente dos sistemas solventes é avaliado por um indice chamado COV - "Composto Orgânico Volátil" determinado a partir do efeito dos seus componentes na atmosfera em promover reações que geram o poluente ozônio, que é indesejável em baixa atmosfera pelo seu efeito tóxico, o conhecido problema do ozônio troposférico e da formação do smog nas grandes cidades. Este ozônio não é benéfico porque não atinge a estratosfera, região pouco mais distante da atmosfera na qual o ozônio possui papel importante no filtro de raio ultra violeta garantindo a temperatura adequada para o planeta. O sistema proposto apresenta redução significativa do potencial de formação de ozônio troposférico, que pode ser verificado pelos valores comparativos de MIR - Maximum Incremetal Reactivity - na Tabela 3. (O valor de MIR é proveniente de método CARB - Califórnia Air Resources Board, utilizado pelo EPA nos Estados Unidos para controle de COV em alguns tipos de tintas industriais).

Considerando o valor de MIR dos solventes, é possível verificar que lg do Solvente BAX gera 4,7g de ozônio e lg da composição solvente da presente invenção gera l,2g de ozônio. O efeito na geração de ozônio pela composição solvente da presente invenção é da ordem de 4 vezes inferior ao Solvente BAX, ou, em outros termos, a cada 1.000 litros do novo solvente é reduzida a emissão de 4.000 Kg de Ozônio na atmosfera.

Tabela 3: Valores de MIR, TLV/TWA, teor de renováveis e aromáticos Dessa forma, embora tenham sido mostradas apenas algumas modalidades da presente invenção, será entendido que várias omissões, substituições e alterações podem ser feitas por um técnico versado no assunto dispositivo aplicado a uma composição compreendendo acetato de sec-butila e acetato de isopentila para ser aplicado como diluente de tinta automotiva. É expressamente previsto que todas as combinações dos elementos que desempenham a mesma função substancialmente da mesma forma para alcançar os mesmos resultados estão dentro do escopo da invenção. Substituições de elementos de uma modalidade descrita para outra são também totalmente pretendidas e contempladas.

Também é preciso entender que os desenhos não estão necessariamente em escala, mas que eles são apenas de natureza conceituai. A intenção é, portanto, ser limitada, tal como indicado pelo escopo das reivindicações anexas.

Claims (4)

1. Composição para diluição de tinta automotiva base solvente caracterizada pelo fato de que compreende: de 20 a 50 %, em peso, de acetato de isopentila; e de 50 a 80 %, em peso, de acetato de sec-butila.

2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende cerca de 32%, em peso, de acetato de isopentila.

3. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende cerca de 68%, em peso, de acetato de sec-butila.

4. Uso da composição como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de ser em tintas, vernizes ou tineres para pintura automotiva.