O que são colas de base aquosa e como funcionam
Numa cola de base aquosa, o polímero que cria a ligação está disperso em água, normalmente sob a forma de uma dispersão ou látex. A água serve apenas para transportar o polímero e aplicá-lo. Só depois de sair da linha de cola, por absorção no substrato ou por evaporação, é que a ligação se forma. Por isso, a velocidade de produção, o tipo de substrato e a forma de secagem fazem parte do desempenho da cola, tanto quanto a química.
Nas dispersões, as cadeias de polímero ficam encerradas em partículas de dimensão submicrométrica. À medida que a água evapora, essas partículas têm de se fundir, através da interdifusão das cadeias, para originar uma película contínua. [1]
Esta forma de criar a película explica as limitações mais conhecidas do sistema. A menor resistência mecânica e a sensibilidade à água das películas de base aquosa estão diretamente ligadas ao processo de formação da película, e costumam ser a razão pela qual ficam aquém das películas de base solvente. [1]
Ao contrário das colas termofusíveis, que são aplicadas fundidas e solidificam ao arrefecer, uma cola aquosa depende de a água ter para onde ir. Superfícies fechadas, camadas espessas e ambientes húmidos tornam a secagem mais exigente. Para enquadrar a família no conjunto das tecnologias disponíveis, pode consultar o guia geral de adesivos industriais.
Principais tipos de colas de base aquosa
O termo cobre várias químicas com comportamentos diferentes. A tabela resume as famílias mais procuradas e o que pedir ao fornecedor em cada caso. Os dados concretos de desempenho dependem sempre da formulação e da ficha técnica do produto.
| Família | Perfil geral | O que pedir ao fornecedor |
|---|---|---|
| Dispersões de acetato de polivinilo (PVAc) | Muito usadas em materiais porosos e celulósicos, como madeira e papel | Informação sobre resistência à água e classe de durabilidade, se aplicável |
| Dispersões acrílicas | Usadas em autocolantes, laminação e várias ligações de película | Substratos testados, aspeto da película e comportamento em ambiente húmido |
| Dispersões de copolímeros de etileno e acetato de vinilo | Alternativa para embalagem e ligações de papel e cartão | Velocidade de secagem e adequação à sua máquina de aplicação |
| Dispersões de poliuretano (PUD) | Poliuretanos dispersos em água, em geral com emulsionante interno | Sistema de um ou dois componentes, condições de secagem e substratos |
| Colas de origem natural (amido, dextrina, caseína) | Tradicionais em papel, cartão e rotulagem | Conservação, viscosidade de trabalho e limpeza dos equipamentos |
As dispersões de poliuretano merecem uma nota própria. Para além de reduzirem o teor de compostos orgânicos voláteis na formulação, oferecem flexibilidade elevada, excelente resistência à água, boa formação de película e morfologia ajustável. Trata-se de caraterísticas desta família, não de uma regra para todas as colas aquosas. [2]
Onde se utilizam por indústria
As colas de base aquosa aparecem sobretudo onde pelo menos um dos substratos deixa passar a água ou onde a película final precisa de ser flexível. Exemplos por sector:
- Embalagem: fecho e formação de caixas de cartão, sacos de papel, tubos e núcleos de cartão, rotulagem.
- Madeira e mobiliário: colagem de painéis, juntas de madeira maciça, folheados e revestimentos de bordos.
- Papel e artes gráficas: lombadas de livros, encadernação, laminação de papel e película.
- Têxtil e não tecidos: ligação de fibras, acabamento, revestimento e laminação de tecidos.
- Calçado e pele: montagem de componentes, ligação de espumas e palmilhas.
- Construção: fixação de revestimentos de piso, painéis e isolamentos.
- Interiores de veículos: laminação de espumas, tecidos e películas decorativas.
Se a sua linha trabalha a velocidades muito elevadas ou com substratos totalmente impermeáveis, vale a pena comparar com outras tecnologias, nomeadamente as colas termofusíveis, antes de fixar a escolha.
Como escolher uma cola de base aquosa
Comece pelo processo e só depois pela química. Uma sequência prática de verificação:
- Substratos: porosidade, absorção, tratamento superficial e limpeza. Em superfícies fechadas, a água tem de sair por outro caminho.
- Método de aplicação: rolo, pistola, cortina, cabeça de aplicação ou manual. Define a viscosidade e a estabilidade que a cola tem de ter.
- Tempo aberto e tempo de prensagem: ligam-se ao ritmo da linha e ao tempo disponível para a água sair.
- Secagem: com ou sem calor, com circulação de ar ou em ambiente de armazém. A secagem é parte da especificação.
- Exposição do produto final: humidade, condensação, água corrente, temperatura, contacto com gorduras ou químicos.
- Requisitos regulamentares e de higiene: peça ao fornecedor os documentos que existem para a sua aplicação.
A secagem influencia o resultado final. Num estudo com películas de dispersões de poliuretano, a evaporação lenta da água seguida de aquecimento a 50 °C levou a uma maior organização das estruturas em forma de bastonete dos segmentos rígidos. A estrutura da película depende, portanto, da velocidade de evaporação e da temperatura de secagem. Se pretende alterar as condições da linha, peça ensaios com o novo regime. [2]
A dimensão das partículas também conta. Num estudo sobre formação de película a partir de dispersões aquosas, a redução do tamanho caraterístico de partícula de cerca de 2,2 µm para cerca de 140 nm fez baixar a temperatura mínima de formação de película de 128 °C para 80 °C. É um exemplo de que o tamanho de partícula é uma das variáveis que determinam a temperatura necessária para a película se formar. Não se trata de um valor transferível para outra cola. [3]
Quando a ligação vai estar exposta a água ou humidade, confirme a classe de durabilidade exigida pela sua aplicação. A classe D3 é indicada para interiores com exposição frequente e de curta duração a água corrente ou condensada e/ou forte humidade, e para exteriores sem exposição às intempéries. A classe D4 é indicada para interiores com exposição frequente e prolongada a água corrente ou condensada, e para exteriores expostos às intempéries mas protegidos por um revestimento superficial adequado. [4]
A classificação D1 a D4 não se obtém ensaiando peças produzidas na própria fábrica. A norma DIN EN 204 exige provetes montados e ensaiados como descreve a DIN EN 205. Ao comparar propostas, peça o relatório de ensaio correspondente à cola e ao método descritos, em vez de aceitar uma declaração genérica. [4]
Problemas frequentes e como investigá-los
A maior parte das reclamações em produção resulta da água que não saiu como previsto ou da forma como a película se constituiu. Investigue por esta ordem: substrato, quantidade aplicada, tempo de espera, condições de secagem e condições de armazenamento da cola.
- Ligação fraca ou deslizamento no arranque: verifique se há água retida entre substratos pouco porosos, se o tempo de espera é curto ou se a quantidade de cola é excessiva.
- Película que não coalesce ou fica pulverulenta: verifique a temperatura da zona de secagem e do substrato, e pergunte ao fornecedor qual a temperatura mínima de formação de película da cola.
- Empenamento ou ondulação em papel e cartão: costuma estar ligado a excesso de água aplicada. Reveja o gramado e a absorção do substrato.
- Cola que engrossa, forma pele ou separa no depósito: reveja condições de armazenamento, contaminação e tempo de utilização. Peça a orientação do fornecedor.
- Embranquecimento ou perda de adesão em ambiente húmido: ver abaixo.
O embranquecimento e a perda de adesão em contacto com água têm explicação conhecida. Durante a formação da película, tensioativos de baixa massa molar podem migrar para a interface entre a película e o ar. Isso reduz propriedades finais como a resistência à água e a permeabilidade ao vapor de humidade, e pode causar embranquecimento por água e perda de adesão. Pergunte ao fornecedor se a formulação foi pensada para a sua exposição à humidade e peça ensaios nessas condições. [5]
O que preparar antes de pedir orçamento
Quanto mais completa for a informação inicial, menos iterações de amostras serão necessárias. Reúna:
- Substratos de ambos os lados da ligação, com acabamento superficial, tratamentos e fornecedores, se houver variações.
- Equipamento de aplicação e parâmetros atuais: tipo, quantidade aplicada, velocidade da linha.
- Condições de secagem disponíveis: tempo, ventilação, calor, espaço entre aplicação e prensagem.
- Exigências do produto final: resistência mecânica, flexibilidade, exposição a água e humidade, temperatura de serviço.
- Pergunte que documentação o seu cliente ou sector exige e peça ao fornecedor os relatórios de ensaio, as fichas informativas do produto e as declarações aplicáveis.
- Cola atual, se existir, com o problema que pretende resolver e a frequência com que ocorre.
- Consumo anual estimado, formato de embalagem preferido e condições de armazenamento no local.
Com estes dados, peça ao fornecedor que indique que ensaios recomenda em linha e em laboratório, e por que ordem. Avalie as propostas com base nos resultados obtidos nas suas condições de produção, não apenas na ficha técnica.