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Estudo Do Uso de Factices em Hot Melt PSA
Estudo Do Uso de Factices em Hot Melt PSA
Estudo Do Uso de Factices em Hot Melt PSA
2014
RESUMO
Este estudo avaliou a viabilidade do uso de quatro factices, P-20, P-20R, P-30 e P-2000, em
formulação de adesivos do tipo hot melt. Os testes iniciais de miscibilidade em óleo mineral
naftênico indicaram que apenas o Factis P-20R se apresentou como material potencial para uso
em adesivos hot melt sensíveis à pressão (HMPSA). Na segunda etapa, foram preparadas uma
formulação-padrão de HMPSA aplicado à indústria de colchões e outras duas amostras baseadas
em 100 g dessa formulação-padrão, adicionando 1 e 3 g de Factis P-20R, identificadas como FAC1
e FAC3. Essas três formulações foram avaliadas em relação a suas propriedades físicas de cor,
odor, viscosidade, ponto de amolecimento e também em relação às propriedades de colagem:
Peel Test 180 °, Holding Power, SAFT e Loop Tack. Verificou-se que, em relação às propriedades de
colagem, as amostras FAC1 e FAC3 variaram pouco em relação ao padrão. Já em relação às
propriedades físicas, viscosidade e ponto de amolecimento se apresentaram de acordo com as
especificações do produto, porém o odor e a coloração das amostras FAC1 e FAC3 variaram muito
em relação ao padrão, impossibilitando o uso do Factis P-20R no mercado de colchões, mas ainda
sendo viável sua aplicação em outros mercados.
Palavras-chave: Adesivo. Colchões. Hot melt PSA. Factis.
ABSTRACT
This study evaluated the feasibility of using four factices, P-20, P-20R, P-30 andP-2000, in a
formulation of hot melt adhesives. The Initial tests of miscibility in naphthenic mineral oil
indicated that only the Factis P-20R had presented proper behavior to be evaluated as a potential
material for use in hot melt pressure sensitive adhesive (HMPSA). In the second step were
prepared: a standard HMPSA formulation already marketed in the mattress industry and other
two samples based on 100 g of the standard formulation, adding 1 g and 3 g of Factis P-20R,
identified as FAC1 and FAC3, respectively. These three formulations were evaluated in relation to
their physical properties: color, odor, viscosity, softening point and also in relation to the bonding
properties: 180 ° Peel Test, Holding Power, SAFT and Loop Tack. It was found that, as regards the
bonding properties sample FAC1 and FAC3 had little variation from the standard. In relation to the
physical properties, viscosity and softening point presented in accordance with the specifications
of the original product, but odor and color of samples FAC1 and FAC3 varied greatly over the
standard, precluding the use of Factis P-20 R in mattresses market, but still having viable
application in other markets.
Keywords: Adhesives. Mattresses. Hot melt PSA. Factis.
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Mestre em Tecnologia de Materiais e Processos Industriais / Universidade Feevale (2012). Atua como Líder Técnica
de Adesivos na empresa Killing S.A. Tintas e Adesivos.
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Doutora em Medicina e Ciências da Saúde / PUCRS (2009). Pesquisadora e Professora / Universidade Feevale. Atua
no Mestrado em Tecnologia de Materiais e Processos Industriais e no Mestrado em Qualidade Ambiental.
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1 INTRODUÇÃO
Nas indústrias que utilizam processos de colagem, é cada vez mais frequente o uso da
tecnologia de adesivos termofusíveis, também denominados adesivos hot melt (HMA). De uma
forma geral, esses adesivos se apresentam na forma sólida e são aquecidos no momento de uso,
para que se tornem líquidos e possam ser aplicados sobre as peças que se deseja colar. Os
adesivos hot melt que apresentam tack (pega) permanente são denominados hot melt pressure
sensitive adhesive (HMPSA), ou seja, adesivos sensíveis à pressão (VILJANMAA et al., 2002; PETRIE,
2007).
Adesivos sensíveis à pressão, pressure sensitive adhesives (PSA), de acordo com o Pressure
Sensitive Tape Council (PSTC), são uma categoria distinta de adesivos que apresentam na sua
forma seca (filme livre de solvente ou água) forte e permanente tack a temperatura ambiente e
que adere a diferentes tipos de superfície com o mero contato promovido pela simples pressão de
um dedo ou mão. Diferenciam-se dos adesivos de contato, pois podem ser usados sendo aplicados
em apenas um dos substratos, nos dois substratos ou ainda em um suporte, como é o caso de fitas
adesivas (PETRIE,2007).
Originalmente, esses adesivos eram fabricados em solução, através do uso de solventes.
Nos anos 70, em função do aumento do custo dos solventes e do início das restrições regulatórias
relacionadas ao uso de solventes, a indústria migrou para PSAs base água (emulsão) e para 100%
sólidos, denominados Hot melt PSA (HMPSA) (SKEIST, 1989).
Os HMPSAs apresentam um amplo mercado de aplicação, como em fitas adesivas (para
fechamento de embalagens, curativos, materiais de escritório), etiquetas e rótulos (permanentes,
removíveis, com resistência a baixas temperaturas) (SKEIST, 1989), no mercado calçadista
(colagem de palmilhas, dublagem de forros, preparação de cortes) (COELHO, 2000) e no mercado
de estofados e colchões (para colagem de espumas).
Já os factices são produtos da vulcanização de óleos vegetais insaturados, virgens ou
provenientes de frituras, especialmente tratados, que podem ser usados em formulações de
borrachas, numa ampla gama de artefatos, tais como: borrachas de apagar, fios, cabos,
mangueiras, luvas, guarnições, vedações, etc. (PROGOMME 20--; SCHMITT et al, 2006). São
obtidos através de reação de cadeias de ácidos graxos com cloreto de enxofre, que geram o Factis
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Branco e de reações com enxofre, que geram o Factis Amarelo e o Factis Marrom (GARBIN, 1999;
EHRAN; KLEINMAN, 1993).
No mercado, em geral, a qualidade dos factices é avaliada através das propriedades físicas:
cor, enxofre livre, dureza e extrato cetônico. A coloração final, como já exposto anteriormente,
está relacionada com o tipo de composto a que o óleo reage. O teor de enxofre livre representa a
quantidade de enxofre livre ou fracamente ligada à estrutura. Um factis de boa qualidade não
deve conter mais que 2% de enxofre livre. O extrato cetônico representa o teor de óleo
insaponificável, enxofre livre e óleos glicerídeos parcialmente sulfurizados. O teor desse extrato
não implica diretamente a qualidade do factis, mas sim uma forma de classificação. Teores
inferiores a 20% são denominados de primeira classe; entre 20 a 35%, médios, e superiores a 35%
como de grau comercial (KLEINMAN, 1990).
O objetivo do presente trabalho foi avaliar a possibilidade de uso de quatro diferentes
tipos de factices em uma formulação de HMPSA para o mercado de colchões.
2 METODOLOGIA
A parte experimental deste trabalho foi dividida em duas etapas. Na primeira, foi avaliado
o comportamento de fusão / miscibilidade dos quatro factices, Factis P-20, Factis P-20R, Factis P-
30 e Factis P-2000 em óleo mineral naftênico quente. Essa etapa tinha como objetivo servir de
teste preliminar para verificar quais factices apresentam comportamento adequado para serem
avaliados na etapa seguinte.
A segunda etapa consistiu na preparação das amostras de adesivo, baseadas em uma
formulação-padrão de HMPSA para o mercado de colchões, contendo as referências de factices
que apresentaram resultados favoráveis na primeira etapa e a caracterização dessas amostras de
adesivo através de suas propriedades físicas, determinadas através de ponto de amolecimento e
viscosidade Brookfield, e suas propriedades relativas à colagem caracterizadas por: Loop Tack, Peel
Test 180°, Holding Power e Shear Adhesive Failure Test (SAFT).
2.1 MATERIAIS
Os factices utilizados neste trabalho foram fornecidos pela empresa Progomme Indústria e
Comércio LTDA. As propriedades dos quatro factices avaliados são apresentadas no Quadro 1.
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Referência Aparência Extrato Cetônico (%) Cinzas (%) Enxofre Livre (%)
As demais matérias-primas usadas como formulação base de HMPSA trata-se de dois tipos
de borrachas termoplásticas do tipo SIS, resina de breu WW, resina terpeno-fenólica, óleo mineral
naftênico, antioxidante primário fenólico e antioxidante secundário à base de fosfito, comumente
usados em formulações desse tipo de adesivo.
2.2 MÉTODOS
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FAC1 FAC3
Matérias-Primas PADRÃO
1 parte de factis 3 partes de factis
Óleo Mineral 14,9 14,92 14,92
Antioxidantes 0,50 0,50 0,50
Essa mistura foi aquecida em banho de aquecimento, entre 150 – 170° C, por 10 minutos,
com agitação esporádica. Após esse período, com a manutenção do aquecimento a 150°C, foi
adicionada a blenda de dois tipos de SIS e aguardaram-se 30 minutos até completa
homogeneização, agitando-se esporadicamente. Ao final, adicionou-se lentamente a resina de
breu e a resina terpeno-fenólica. Aguardaram-se mais 15 minutos até completa homogeneização,
agitando-se esporadicamente. A adição lenta das resinas é importante para que não ocorra uma
queda brusca de viscosidade do adesivo.
Depois de concluídas as misturas, os experimentos foram transferidos para pequenas
formas de silicone.
Os experimentos foram preparados em duas vias para dispor de quantidade de material
suficiente para a realização dos testes. A duas vias foram avaliadas por ponto de amolecimento e
viscosidade Brookfield, como forma de verificar a reprodutibilidade.
O ensaio foi realizado com base na norma ABNT NBR 9424:2008 - Adesivos de fusão -
Determinação do ponto de amolecimento - Método do anel e da esfera. Cada experimento foi
fundido a 160 °C e conformado em anéis metálicos com circunferência-padrão. Após resfriarem
até a temperatura ambiente, foi colocada uma esfera, de tamanho e massa controlados, sobre a
amostra, no centro do anel.
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O conjunto amostra, anel e esfera foi colocado em banho de glicerina com rampa de
aquecimento de 5 °C/minuto. Assim que a esfera ultrapassou a camada de amostra, a temperatura
foi registrada e o resultado foi expresso em °C.
O ensaio foi baseado na norma ABNT NBR 9393:2008 - Adesivos de fusão - Determinação
da viscosidade - Método do viscosímetro Brookfield. Dez gramas de cada experimento foram
aquecidos a 160 °C em forno Thermosel. A viscosidade foi determinada em viscosímetro rotacional
modelo RVT – DV-II+, da marca Brookfield, com uso de spindle 29 a 10 RPM. Resultado expresso
em cP.
Teste realizado com a mesma solução preparada para o teste de Loop Tack e aplicação
sobre filme de poliéster com a mesma gramatura de filme. O ensaio foi realizado com base na
norma ASTM D-3330-04.
Após secagem de 24 horas do adesivo, o filme de poliéster foi cortado em tiras com 25 mm
de largura, realizou-se a colagem das fitas sobre chapas de inox e posicionaram-se os corpos-de-
prova em equipamento específico para realização do teste. Os resultados expressos em N/25 mm.
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Teste também realizado com a solução preparada para o teste de Loop Tack e aplicação
sobre filme de poliéster com a mesma gramatura de filme. Ensaio realizado com base na norma
ASTM D-3654-06 – Método A.
Após secagem de 24 horas do adesivo, o filme de poliéster foi cortado em tiras com 25 mm
de largura, realizou-se a colagem das fitas sobre chapas de inox e posicionaram-se os corpos-de-
prova em aparato específico para realização do teste, com suspensão de peso de 1 kg em cada
corpo-de-prova. Os resultados são expressos em horas.
Esse teste também foi realizado com a solução preparada para o teste de Loop Tack e
aplicação sobre filme de poliéster com a mesma gramatura de filme. Ensaio realizado com base na
ASTM D-4498-07.
Após secagem de 24 horas do adesivo, o filme de poliéster foi cortado em tiras com 25 mm
de largura, realizou-se a colagem das fitas sobre chapas de inox e posicionaram-se os corpos-de-
prova em estufa específica para realização do teste, com suspensão de peso de 500 g em cada
corpo-de-prova. Os resultados são expressos em °C.
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
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O Factis P-20R ficou completamente miscível em óleo mineral, quando a mistura foi
aquecida a 150 °C, alterando a cor inicial do óleo de amarelo para castanho escuro, enquanto,
para os demais factices P-20, P-30 e P-2000, o aspecto obtido foi de escurecimento, sem ocorrer
fusão ou solubilização.
Não foram encontrados dados referentes a propriedades físicas de temperatura de fusão,
amolecimento ou solubilidade, na literatura do fornecedor dos factices, que pudessem explicar a
diferença de comportamento da referência P-20R em relação às outras três. Em conversa com o
responsável pelo desenvolvimento desses materiais na empresa Progomme, ele informou que o
comportamento observado era o esperado, porém, em função de segredo industrial, não pode
informar mais detalhes.
Em função dos resultados obtidos nessa avaliação preliminar, somente o Factis P-20R foi
avaliado na segunda etapa.
Média Média
Desvio- Desvio-
Experimento Cor / Odor Viscosidade Ponto de
Padrão Padrão
Brookfield (cP) Amolecimento (°C)
Castanho /
a b
Padrão Característico de 4.333 680,7 69 2,1
breu
Castanho Escuro
FAC 1 3.550 70,7 68 0,7
/Enxofre
Castanho Escuro/
FAC 3 3.500 424,3 69 2,1
Enxofre
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4 CONCLUSÃO
As avaliações realizadas mostram que os factices P-20, P-30 e P-2000 não são indicados
para uso em formulação de adesivo hot melt, baseados em óleo mineral naftênico, pois, conforme
observado na avaliação preliminar, não formam uma mistura homogênea com ele após
aquecimento.
Já o Factis P-20R apresenta-se como material potencial para uso em formulações de
HMPSA em pequenos teores, pois não alteram em grandes proporções as propriedades de
colagem, porém, em função do forte odor de enxofre apresentado por esse material, o seu uso
fica restrito a outros mercados, que não o de colchões, em que baixo odor é uma característica
fundamental, em função do uso final do produto.
REFERÊNCIAS
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ASTM INTERNATIONAL. Annual Book of ASTM Standards: Section 15 - General products, chemical
specialties, and end use products. West Conshohocken: Astm International, 2010. 12 v.
COELHO, Luís José. Adesivos para Calçados: Produtos e Aplicações. Novo Hamburgo: Assintecal,
[200-0]. 83 p.
ERHAN, Selim M.; KLEINMAN, Robert. Factice Form Oil Mixtures. Journal Of The American Oils
Chemists, Peoria, v. 70, n. 3, p. 309-311, 1993.
GARBIN, Valdemir José. Plastificantes para Compostos de Borrachas. Borracha Atual, São Paulo, n.
23, p. 15-19, 1999.
KLEINMAN, Robert. Meadowfoam Oil Factice and its Performance in Natural Rubber Mixes.
1990. Disponível em: <http://www.thefreelibrary.com/_/print/Print Article.aspx?id=9083600>.
Acesso em: 15 abr. 2012.
PETRIE, Edward M. Handbook of Adhesives and Sealants. 2. ed. Nova Iorque: Mcgraw-hill, 2007.
1048 p.
SKEIST, Irving. Handbook of Adhesives. 3. ed. Nova Iorque: Van Nostrand Reinhold Co, 1989.
VILJANMAA, Mikko et al. Hydrolytic and environmental degradation of lactic acid based hot melt
adhesives. Polymer Degradation and Stability, Tampere, n. 78, p. 269-278, 2002.
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