Em seu nível mais básico, os revestimentos de superfície são usados para proteger a superfície de um material do meio ambiente, mas você provavelmente já sabia disso. A formação de película, um termo tipicamente usado para revestimentos à base de água (polímeros parecidos com látex), é essencial para as propriedades de proteção de um revestimento. A formação da película acontece quando o revestimento à base de água é aplicado e a água evapora durante a secagem, fazendo com que as partículas "se amassem" (coalescem) para criar uma película uniforme. A coalescência das partículas indiscretas em um polímero à base de água é o que cria uma boa tinta protetora. Os revestimentos à base de água diferem dos revestimentos de base solvente onde os polímeros são dissolvidos, o que significa que não há etapa de coalescência.
A formação de película pode não ocorrer se as partículas simplesmente se dispersarem na superfície sem se coalescerem. Seria como despejar um balde de rolamentos de esferas sobre uma mesa. Eles se moveriam livremente, agindo como entidades separadas sem formar uma barreira. Se esses mesmos rolamentos de esferas fossem colados, criariam uma barreira sólida e unificada. Para criar um revestimento de proteção confiável, as partículas de polímero em um sistema adequado se transformarão de entidades discretas para uma película uniforme.
Fatores a serem considerados que afetarão o processo de formação da película:
- Formulação do revestimento e condições ambientais
- Temperatura de transição de vidro do polímero (Tg)
Cada um desses fatores precisa ser considerado durante o processo de formulação da tinta para maximizar a formação da película a fim de criar o melhor revestimento. A seguir estão algumas maneiras de otimizar o revestimento para ter a janela de aplicação mais ampla, considerando estes três fatores.
Química de polímeros
Há duas maneiras que podem ajudar a coalescer as partículas:
- Aumentar a temperatura durante a aplicação para amaciar o polímero através de um processo de fusão.
- Utilize um cossolvente (cossolventes do tipo glicol éter são mais comumente usados) para dilatar ligeiramente o polímero, permitindo que ele se funda de forma mais eficiente.
A escolha da técnica adequada depende da aplicação. Por exemplo, uma peça feita durante um processo de fabricação industrial pode passar por um processo de cozimento (um forno). Assim, a técnica de aumento de temperatura é um ajuste natural porque já existe uma etapa de aquecimento, o que significa que uma menor quantidade de cossolvente será necessária.
Ao utilizar um cosolvente, é importante escolher o tipo e a quantidade correta para o seu polímero. A maioria dos polímeros de látex requer um cossolvente para ajudar na formação da película, o que amolece o copolímero e permite uma coalescência mais fácil das partículas. Alguns polímeros precisam de muito mais ajuda destes dois mecanismos para formar uma boa película. Outros são naturalmente mais macios e o fazem mais prontamente por conta própria. Quanto mais duro for um polímero, mais ajuda ele precisará para a formação da película.
Apesar de classificados de forma diferente, os plastificantes (ftalatos são os mais comuns) se comportam de forma semelhante aos cossolventes e também podem ser utilizados. Os plastificantes não evaporam, ou seja, não deixam a película da forma que um cossolvente deixaria. Eles também costumam reduzir a dureza geral de um sistema de polímeros.
Meio ambiente
Quanto mais baixa for a temperatura no ponto de aplicação, mais difícil é conseguir uma boa formação de película. Para aplicar um revestimento em baixas temperaturas, a formulação deve ser otimizada. Umidade é outro fator. Se for muito baixa, a tinta às vezes seca muito rápido, o que pode levar a películas mais porosas. Por outro lado, a umidade alta reduz a velocidade de evaporação da água de uma película de tinta, o que permite mais tempo para uma coalescência eficaz.
Temperatura de transição vítrea
A temperatura de transição vítrea (Tg) e a temperatura mínima de formação de filme (MFFT) estão relacionadas. Tg é a temperatura na qual o polímero vai de um estado duro e vítreo para um estado amorfo e emborrachado. Um polímero de baixa Tg será macio à temperatura ambiente e formará uma película mais facilmente. Quanto mais alta a temperatura de transição vítrea, o polímero será mais duro e exigirá mais esforço para que a película se forme, o que significa níveis mais altos de cossolvente ou temperaturas mais altas se for cozido ou se for utilizado plastificante.
Estes fatores são muito orientados para a aplicação. Há também regulamentos governamentais a considerar, já que cada revestimento/aplicação tem regras que determinam a quantidade de COV que pode estar na formulação.
Como exemplo, o revestimento de um equipamento agrícola requer um polímero duro para ser resistente a riscos e extremamente durável. Cossolventes superiores podem ser usados nesta situação e as regulamentações governamentais permitem. Um revestimento de telhado é mais elástico e esses tipos de aplicações permitem apenas um baixo nível de cossolvente porque ele não é necessário.
Há muitos fatores e técnicas que devem se unir para criar um revestimento funcional e de qualidade. Entre em contato com seu gerente de conta da Lubrizol para aproveitar nossa experiência em formação de filmes.
