A medida que a pressão regulatória sobre o uso de PFAS continua a aumentar, os fabricantes de revestimentos estão procurando aditivos que ofereçam alternativas ao politetrafluoretileno (PTFE). A boa notícia é que os aditivos para ceras e dispersões recentemente desenvolvidos demonstram grandes possibilidades de uso em revestimentos de alto desempenho para latas e bobinas.
O PTFE é um fluoropolímero amplamente utilizado em diversos setores devido às suas propriedades convenientes. Propriedades tais como uma excepcional resistência química, baixo coeficiente de atrito, boa tolerância ao calor e a baixas temperaturas, e maior durabilidade da superfície tornam o PTFE particularmente útil no setor de revestimentos para aplicações como embalagens e bobinas de metal. As partículas de PTFE criam uma textura de microssuperfície aprimora essas características altamente desejadas, comumente referidas como o efeito de "sobreposição ou rolamento de esferas".
Os PFAS (substâncias perfluoroalquílicas e polifluoroalquílicas) de baixo peso molecular, como o PFOA (ácido perfluorooctanóico) e o PFOS (ácido perfluorosulfônico), foram utilizados na polimerização do PTFE. Essas substâncias são também produzidas nas fases posteriores do processamento do PTFE pronto, o que resultou em uma crescente pressão regulatória sobre os PFAS, incluindo o PTFE.
As regulações dos EUA proíbem na atualidade a fabricação, o uso e a comercialização de qualquer produto que tenha mais de 25 partes por bilhão (ppb) de PFOA ou PFOS. Em 2023, esses mesmos limites são utilizados para regulamentar mais substâncias semelhantes às do PFOA e FOS, como C9-C14 PFCA (ácido perfluorocarboxílico) e C6 PFCA. Também há uma proposta da UE para restringir muitos usos de produtos químicos PFAS, incluindo fluoropolímeros como o PTFE.
Os formuladores e fabricantes de revestimentos tiveram que adaptar suas tecnologias para estar em consonância com este novo âmbito regulatório e mantê-lo no futuro. Para contribuir com isso, alguns fabricantes de aditivos desenvolveram modificadores de superfície sem PTFE, utilizando matérias-primas novas e alternativas. Esses podem ser incorporados às formulações de revestimento de latas e bobinas, para estar em conformidade com as regulamentações, enquanto oferecem propriedades semelhantes às das ceras tradicionais à base de PTFE.
Avaliação das ceras livres de PTFE
Os revestimentos de latas e bobinas geralmente usam ceras à base de PTFE para cumprir com os requisitos de desempenho do produto. A Lubrizol desenvolveu ceras sem PTFE sob a marca Lanco™ para oferecer alternativas compatíveis e ecológicas aos produtos à base de PTFE. Ao testar as propriedades mecânicas, o coeficiente de atrito e o brilho, estas novas tecnologias sem PTFE demonstraram desempenho similar aos produtos que contêm PTFE em aplicações específicas.
O sistema avaliado foi o revestimento de melamina fenólica epóxi à base de solvente (SB), BPA-NI*. O teor de aditivo de cera no revestimento foi de 0,5% em relação ao peso total da formulação. A amostra de referência contém um aditivo de cera à base de PTFE e foi usada como referência. O controle é uma formulação de tintas sem cera.
Atrito comparável ao da cera à base de PTFE
Os resultados da Figura 1 mostram que não há diferença significativa no CoF do sistema à base de solvente. Todos os aditivos sem PTFE reduzem o CoF de 0,25 (controle sem cera) para 0,06. Além disso, as formulações sem PTFE mostraram resultados semelhantes à formulação com cera à base de PTFE.
Resistência a arranhões melhorada
Os revestimentos com ceras sem PTFE aumentam a dureza do filme e têm desempenho semelhante às ceras à base de PTFE, conforme ilustrado na Figura 2. Com esses novos aditivos de cera, a resistência a arranhões pode ser significativamente aprimorada até 1150 g. Essas descobertas também sugerem que as alternativas de cera sem PTFE são altamente eficazes para melhorar a dureza da superfície dos revestimentos.
Avaliação de resistência à abrasão
Os resultados da abrasão foram avaliados visualmente com relação ao desgaste, usando uma escala de 0 a 10, em que 0 é abrasão completa (0=muito ruim) e 10 é nenhuma abrasão (10=excelente). Os revestimentos sem cera mostraram alto grau de abrasão. As formulações com ceras mostraram alta resistência à abrasão, especialmente as ceras sem PTFE e as ceras à base de PTFE foram semelhantes.
Retenção de brilho
Os resultados da avaliação por um medidor de brilho a 60° mostram que os valores para todas as formulações à base de solvente mais ceras são semelhantes. Uma formulação à base solvente preparada com aditivos sem PTFE apresenta resultados comparáveis aos da formulação de revestimento de PTFE. Esses achados indicam que as alternativas de cera sem PTFE são muito eficientes para melhorar a retenção de brilho da superfície revestida.
Uma opção PTFE viável
Três classes de ceras microionizadas e três dispersões de cera foram avaliadas como alternativas PTFE para revestimentos de latas. Essas ceras sem PTFE da Lubrizol pela marca Lanco foram desenvolvidas para diminuir o CoF e melhorar as propriedades mecânicas, o que permite um processamento mais ágil e protege a superfície dos revestimentos contra danos mecânicos durante o transporte e a utilização. Os testes mostraram que esses aditivos sem PTFE têm desempenho equivalente e oferecem uma alternativa aos produtos com PTFE.
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