Plástico

Artigo Técnico – Plasma: O agente promotor de adesão em polímeros e sua facilidade de inserção em processos produtivos

Plastico Moderno
8 de junho de 2015
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    Plástico Moderno, Artigo Técnico - Plasma: O agente promotor de adesão em polímeros e sua facilidade de inserção em processos produtivosFigura 7: Associação de bicos de plasma permitem a formação de um túnel sobre as superfícies ou uma coluna para tratamento de superfíces verticais. Imagem: www.surfacebrasil.com.br

    EFEITOS DO PLASMA – Um dos desejos mais francos da indústria é otimizar seus processos a fim de reduzir custos. Isso pode ser promovido mediante, basicamente, duas ações: (i) substituir substratos por novos materiais ou (ii) reduzir etapas/insumos de um processo.

    O plasma vai ao encontro direto das duas premissas. Por exemplo, o uso de ABS como substrato plástico encontrou um grande espaço devido a uma menor tensão superficial se comparado com o polipropileno. Essa característica para processos de adesivação é importante e necessária para garantir um bom desempenho. Dessa forma, opta-se por um material mais caro para parcialmente suprir a deficiência de outros mais baratos. Caso essa opção seja feita devido aos coeficientes mecânicos superiores do ABS (resistência ao impacto IZOD 200-400 J.m-1), pode-se eventualmente adicionar cargas inorgânicas, por exemplo, talco, ao polipropileno (20-100 J.m-1 quando puro) para se alcançar uma resistência ao impacto da ordem de 100 a 300 Jm-1.

    Nesse cenário, ensaiou-se o efeito do plasma apoiado nas duas condições de otimização de processo: (i) eliminar o uso de primer em processo de adesão e (ii) substituir o ABS por polipropileno com carga.

    Para satisfazer as condições acima citadas, os ensaios de tração e cisalhamento deveriam atingir o caso de falha adesiva do tipo coesiva, em outras palavras, o adesivo deveria se romper e não se soltar da superfície, conforme ilustrado na figura 8.

    Plástico Moderno, Artigo Técnico - Plasma: O agente promotor de adesão em polímeros e sua facilidade de inserção em processos produtivosFigura 8: Falha coesiva do adesivo poliuretano. Teste de tração em polipropileno com 20% de carga tratado com plasma.

    Para isso, após o processo de limpeza em todas as amostras, um adesivo de base poliuretânica foi aplicado sobre as amostras em três condições: (a) sem nenhum pré tratamento, (b) aplicação de primer e (c) aplicação de plasma. Este ensaio visa comparar o efeito do ganho do primer e do plasma nos substratos.

    Preparadas as amostras, ensaios de tração e cisalhamento foram executados obtendo os seguintes resultados:

    Plástico Moderno, Artigo Técnico - Plasma: O agente promotor de adesão em polímeros e sua facilidade de inserção em processos produtivosFigura 9: Ensaios de tensão ao cisalhamento e à tração em substratos de polipropileno com 20% de carga e adesivos de base poliuretano

    Para o ensaio de cisalhamento, os substratos com o primer ou com o plasma, obtiveram bom desempenho, entretanto, no teste de tração, superfícies tratadas com o plasma obtiveram quase 70% de ganho em adesão, em comparação com as amostras que receberam o primer.

    CONCLUSÃO – O plasma é uma tecnologia nova que é capaz de alterar as propriedades químicas das superfícies sem alterar negativamente as propriedades do substrato. Para processos industriais, é especialmente interessante, pois não requer insumos além de energia elétrica e ar comprimido, dessa forma, torna-se uma tecnologia que não produz efluentes tóxicos caracterizando-a como uma tecnologia verde.

    Pode ser utilizado como processo de pré-tratamento para melhorar as propriedades de adesão em substratos com alta tensão superficial. Para tanto, deve-se expor ao plasma, por poucos segundos, o material cuja superfície se deseja ativar e, na sequência, aplicar o revestimento desejado (tinta ou adesivo).

    Pode-se constatar por meio de ensaios mecânicos de adesivo de base PU que o pré tratamento a plasma pode substituir o uso de primers, que além de reduzir custo de processo e a quantidade de VOCs dispersa em ambiente fabril, automaticamente elimina uma etapa na produção, proporcionando um aumento na produtividade.

    Desta mesma maneira, abre-se a oportunidade para inserção de materiais de menor custo em aplicações de alta performance, como no caso estudado: a substituição de ABS por polipropileno com carga.

    O AUTOR

    Bruno Bellotti Lopes é engenheiro de controle e automação, mestre em Ciência e Tecnologia de Materiais e doutorando em equipamentos de plasma de alta precisão na UNICAMP. Atualmente, além de professor, é gestor de Engenharia de Plasmas na Surface Brasil LTDA e membro executivo da rede de tecnologia de plasmas na Alemanha – BALTICNET.

    Contatos:

    bruno@surfacebrasil.com.br / www.surfacebrasil.com.br



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