Para aplicações de revestimento e tinta, o politetrafluoretileno (PTFE) na forma de pós micronizados tem sido usado por muitos anos para conferir uma série de características vantajosas, incluindo excepcional resistência química, baixo coeficiente de fricção, boa resistência ao calor e baixa temperatura e maior durabilidade da superfície.
Essas propriedades tornam o PTFE especialmente útil na indústria de revestimentos para aplicações como latas, bobinas e artes gráficas. Especificamente, as partículas de PTFE são usadas para criar uma textura de superfície que promova essas propriedades desejadas, o que geralmente é denominado efeito de "sobreposição/rolamento de esferas".
Em 2019, a Convenção de Estocolmo começou a restringir o uso de matérias-primas contendo >25 ppb de ácido perfluorooctanóico (PFOA), o que afetou o uso de PTFE devido a processos de produção comuns que usam irradiação para fazer PTFE. O processo de irradiação que cria pequenos tamanhos de partículas necessários para a indústria de tintas também demonstrou criar PFOA. Nesse novo ambiente regulatório, os formuladores e fabricantes de tintas precisam estar preparados para adaptar suas tecnologias comprovadas de tintas para estarem em conformidade
A boa notícia é que os modificadores de superfícies sem PTFE foram desenvolvidos usando matérias-primas novas e alternativas que são funcionalmente semelhantes ao PTFE. Os aditivos de cera (modificadores de superfícies) desempenham um papel importante na substituição do PTFE tradicional por alternativas com baixo teor de PFOA contendo PTFE ou sem PTFE para atender aos desafios técnicos de reduzir ou remover o PFOA dos produtos do cliente de várias maneiras.
A seguir estão os destaques dos testes feitos em aditivos de cera alternativos ao PTFE.
Materiais de teste e impressão
Folhas de tinta para impressão de livro revestidas com acabamento brilhante Leneta 3 NT-31 da Empresa Leneta (EUA) foram usadas como recebidas. Os concentrados de pigmento azul foram adquiridos da Helio Beit GmbH (Alemanha) e foram usados como recebidos, sem modificações adicionais. Agentes umectantes, antiespumantes e surfactantes recebidos da Biesterfeld GmbH (Alemanha). A dispersão à base de água de resina acrílica de estireno foi obtida da Lubrizol (China).
Aditivos de cera
Foram avaliadas quatro ceras diferentes. A Tabela 1 mostra a identidade e as propriedades físicas das ceras utilizadas. A amostra de referência contém um aditivo de cera à base de PTFE e foi usada como referência. Amostra 1, amostra 2 e amostra 3 são ceras sem PTFE. O controle é uma formulação de tintas sem cera. Os filmes de tinta impressos para esses estudos foram feitos por impressão manual de tintas no verso de Leneta 3NT-31. As amostras à base de água foram secas por pelo menos 24 horas à temperatura ambiente.
Procedimentos experimentais
Foram analisados resistência à abrasão, brilho e coeficiente de atrito da tinta com as ceras sem PTFE. Os testes seguiram métodos padrão usados pela indústria para avaliar as propriedades de impressão dos sistemas de tinta.
Análise de brilho
Um resumo dos resultados do brilho medido por um medidor de brilho em 60°e 85° é apresentado na figura 1. Os resultados mostram que os valores de brilho em 60° para todas as formulações de tintas mais ceras são comparáveis. A formulação de tintas preparada com amostra de cera 3 mostra retenção de brilho ligeiramente maior em 60° e 85° em comparação com a formulação de tintas sem ceras (formulação de controle) e outras amostras. Essas descobertas também indicam que as alternativas de cera sem PTFE são muito eficazes para melhorar a retenção do brilho da tinta impressa.
O Coeficiente de Fricção (COF)
Os resultados de COF da formulação de tintas contendo ceras sem PTFE contra a formulação de tintas contendo cera à base de PTFE e formulação de controle são mostrados na figura 2 e o COF estático e o COF cinético foram comparados. Os dados mostram claramente a redução do COF estático e cinético para a formulação contendo ceras, indicando bom deslizamento do filme. Além disso, a formulação contendo ceras sem PTFE apresentou resultados comparáveis à formulação com cera PTFE.
Resistência à abrasão
Para determinar a resistência à abrasão das amostras impressas, foi utilizado um testador de fricção Sutherland 2000. Após uma série de testes de fricção, as amostras de papéis brancos foram visualmente avaliadas em relação à quantidade de tinta transferida no papel branco não impresso. A escala de classificação visual é de 1 a 10, sendo 1 um alto grau de transferência de tinta (1=muito ruim) e 10 sem transferência de tinta (10=excelente). Os resultados determinados a partir da inspeção visual das fricções e mostrados na figura 3 indicam que a formulação contendo ceras demonstrou alta resistência à abrasão semelhante em comparação com a formulação de controle sem cera.
Os resultados do teste de desbotamento demonstraram que a transferência de tinta para o papel branco não revestido foi extremamente forte apenas com formulação de tintas sem cera, indicando resistência insuficiente da tinta ao processo de desbaste. As formulações de tinta que incluíam ceras mostraram uma leve transferência de tinta, indicando alta resistência à abrasão. Os aditivos sem PTFE melhoraram a resistência à abrasão das formulações de tinta de forma tão eficaz quanto as ceras disponíveis comercialmente contendo PTFE.
As ceras sem PTFE oferecem uma série de benefícios quando usadas como substitutas de ceras contendo PTFE. Quando incorporadas a uma formulação de tintas, essas ceras melhoram a retenção do brilho e, ao mesmo tempo, reduzem o coeficiente de fricção e a resistência à abrasão. Os resultados demonstraram que esses aditivos livres de PTFE têm potencial para serem usados como alternativas aos produtos à base de PTFE.
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