O que é adesivo hot melt (HMA)?
Adesivos hot melt, ou HMAs, são adesivos completamente sólidos à base de polímeros termoplásticos. Quando aquecido até seu ponto de amolecimento, geralmente entre 80 °C e 150 °C, o adesivo hot melt torna-se um líquido que pode ser aplicado em um substrato. O HMA se espalha pela superfície do substrato, preenchendo lacunas e formando uma ligação à medida que esfria e endurece. Embora alguns HMAs permaneçam pegajosos após o resfriamento (conhecidos como adesivos sensíveis à pressão, ou PSAs), a maioria forma ligações fortes e sólidas entre superfícies até serem aquecidos novamente.
Vantagens
Embora os adesivos à base de solvente já terem sido a opção preferida devido às suas capacidades de ligação mais fortes, os adesivos hot melt estão se tornando cada vez mais populares para muitas aplicações graças ao seu baixo custo, facilidade de uso e excelentes propriedades em uma ampla faixa de temperaturas.
Uma vantagem significativa dos adesivos hot melt é sua formulação totalmente sólida. Ao contrário das opções à base de solvente, que dependem de solventes voláteis e muitas vezes perigosos para transportar seus adesivos, os HMAs são sólidos e contêm poucos ou nenhum composto orgânico volátil (VOCs). Isso os torna menos caros, mais fáceis de transportar e armazenar, mais seguros e convenientes de usar, além de mais ecológicos.
Como eles solidificam rapidamente ao esfriar, os HMAs oferecem tempos de fixação mais curtos que podem ser ajustados conforme a necessidade de uma aplicação, sem a necessidade de uma etapa de cura. Essa rapidez significa tempos de produção mais rápidos para os produtos fabricados com o HMA e um adesivo mais econômico.
Os adesivos hot melt são extremamente versáteis, aderindo facilmente a todos os tipos de substratos, incluindo plástico, metal, vidro, borracha, cerâmica, madeira, papelão e espuma. Sua longa vida útil, capacidade de aderir a substratos porosos e não porosos e variedade de usos tornam possível que algumas instalações usem apenas um único adesivo hot melt para todas as suas necessidades, reduzindo ainda mais os custos.
Desvantagens
Embora os adesivos hot melt estejam se tornando a escolha preferida para muitos substratos, ainda existem algumas aplicações nas quais os adesivos à base de solvente são mais indicados.
A maior desvantagem dos adesivos hot melt é sua sensibilidade à temperatura. Caso o substrato tenha sido danificado pelo calor de um HMA derretido durante a aplicação ou caso o produto deva resistir à exposição a altas temperaturas sob as quais o HMA utilizado amoleceria ou derreteria, a melhor solução seria o uso de um adesivo à base de solvente. Estas desvantagens podem ser atenuadas utilizando HMAs reativos num processo de cura adicional através da exposição à umidade ou à radiação UV.
Algumas formulações de adesivo hot melt são menos resistentes a ataques químicos e intempéries. O HMA médio tende a formar ligações mais fracas entre substratos do que um adesivo à base de solvente. Os tempos de abertura e fixação curtos dos HMAs também podem dificultar o trabalho em alguns casos. Embora todas essas desvantagens possam ser resolvidas com alterações na formulação, as opções à base de solvente podem ser soluções menos caras em aplicações específicas.
Propriedades
Os adesivos hot melt vêm em uma variedade de formulações para atender a aplicações que vão desde encadernação de livros até a fabricação automotiva. Para identificar o HMA certo para você, é importante considerar propriedades como viscosidade, tempos de abertura e fixação, força adesiva, temperatura de aplicação e mais.
Viscosidade
A viscosidade de um HMA é um fator importante na determinação do tipo de aplicador de hot melt e da temperatura de aplicação. A viscosidade é medida usando um viscosímetro rotacional Tipo B a 180 °C ou na temperatura de uso. A taxa de cisalhamento também é frequentemente considerada ao medir a viscosidade.
Tempos de abertura e de fixação
O tempo de abertura mede o intervalo entre a aplicação do HMA no primeiro substrato e a compressão do segundo substrato, momento em que ocorre a adesão. Muitos HMAs apresentam tempos de abertura mais curtos, o que os torna mais difíceis de manusear, mas mais eficientes, enquanto alguns HMAs sensíveis à pressão têm tempos de abertura praticamente ilimitados.
O tempo de fixação mede o tempo que o HMA leva para esfriar e formar uma ligação aceitável. Tempos de fixação mais curtos aumentam a velocidade de produção e são uma das principais vantagens dos HMAs em relação a alguns adesivos à base de solvente de fixação lenta.
Principais temperaturas de trabalho
As temperaturas nas quais um HMA amolece e derrete são dois dos fatores mais importantes na escolha de um adesivo. O ponto de amolecimento é a temperatura em que um HMA começa a fluir e é determinado principalmente pelo polímero base e pelos aditivos de cera na formulação. O ponto de amolecimento é uma consideração importante para o fluxo de trabalho e a resistência ao calor do produto final.
A temperatura de formação da ligação de um HMA é a temperatura na qual o adesivo derretido esfria e forma a ligação com o substrato. O adesivo hot melt é aplicado a um substrato, unido a outro substrato e, em seguida, forma a ligação durante o resfriamento. Quando o adesivo esfria abaixo da temperatura na qual tem molhabilidade suficiente para se espalhar sobre o substrato, ele atinge a temperatura de formação da ligação.
Temperaturas de falha adesiva
Temperatura de falha de um HMA mede o calor máximo que este pode suportar, identificando a temperatura em que o adesivo não é mais forte o suficiente para manter dois substratos unidos. Normalmente, este valor é inferior ao ponto de amolecimento, uma vez que o HMA começa a se enfraquecer antes de derreter completamente. As temperaturas de falha são geralmente medidas como adesão por descascamento (se o HMA pode resistir a uma força de descascamento) ou adesão por cisalhamento (se o HMA pode resistir a uma força de cisalhamento).
Temperatura de rachadura a frio de um HMA mede a temperatura mínima que este ele suportar sem rachar, identificando a temperatura em que o adesivo se torna suficientemente frágil para rachar. Temperatura de rachadura a frio é identificada através da exposição de um HMA a temperaturas progressivamente mais baixas durante a aplicação de uma força de flexão.
Estabilidade do tempo de aplicação
Este parâmetro avalia a estabilidade de um HMA quando este é mantido num estado derretido por longo período, sendo particularmente importante em aplicações industriais. O adesivo hot melt é aquecido e observado quanto a carbonização, decomposição, gelatinização, alterações na viscosidade ou cor, e formação de anéis ou camadas na borda.
Propriedades mecânicas
As propriedades mecânicas de um HMA variam muito em função de sua formulação e do uso pretendido. Propriedades importantes incluem a resistência à tração, o alongamento na ruptura, o módulo de elasticidade e mais.
Resistência ao descascamento e adesão específica ao substrato
Resistência ao descascamento mede a quantidade de força aplicada em vários ângulos necessária para romper uma ligação adesiva entre duas superfícies sem a aplicação de calor. Isso geralmente é uma medida direta da força do adesivo nas condições típicas às quais o produto será exposto.
A adesão específica ao substrato mede a força necessária para separar dois substratos específicos unidos por um HMA. A adesão entre dois substratos também é frequentemente testada em uma variedade de temperaturas.
Resistência ao tack-loop
Um teste de tack-loop avalia a adesividade de um adesivo sensível à pressão medindo a força necessária para puxar um laço de material revestido com o adesivo para longe de outro substrato. Esse valor é relevante apenas para adesivos hot melt que são sensíveis à pressão.
Matérias-primas e aditivos
Um adesivo hot melt é geralmente composto por um polímero base e aditivos, incluindo resinas de taquificantes, ceras e antioxidantes, que lhe conferem as propriedades desejadas.
Polímeros
O polímero de um adesivo é o material base que influencia muitas de suas propriedades físicas, incluindo sua resistência e viscosidade. Polímeros com maior peso molecular tendem a fornecer ligações mais fortes, maior resistência ao calor e molhabilidade mais lenta, mas todas essas propriedades podem ser ajustadas por meio de outros aditivos.
Resinas taquificantes
Estas resinas, que devem ser compatíveis com o polímero principal, geralmente constituem uma percentagem significativa do HMA e determinam a sua viscosidade e poder de adesão. Funcionam reduzindo o módulo e aumentando a temperatura de transição vítrea do HMA. Podem também diminuir a viscosidade do HMA. A maioria das resinas taquificantes são hidrocarbônicas, colofônia ou terpênicas.
Ceras
As ceras são aditivos que reduzem a viscosidade do HMA derretido e aumentam a rapidez com que o adesivo endurece. Ajustando o teor de cera, pode-se aumentar ou diminuir os tempos de abertura e de fixação de um adesivo. As ceras também podem ser usadas para influenciar a resistência ao calor de um HMA.
Antioxidantes
Estes compostos, que incluem vários fenóis e fosfatos, são adicionados em pequenas quantidades para melhorar a vida útil do HMA e de qualquer produto fabricado com ele. Também protegem contra a oxidação enquanto o HMA é derretido, melhorando a sua estabilidade durante a aplicação.
Plastificantes
Vários HMAs incluem plastificantes, que podem reduzir a viscosidade e melhorar a molhabilidade, flexibilidade e esistência.
Outros aditivos
Aditivos são frequentemente incluídos nas formulações de HMA para aplicações específicas. Estes incluem cargas, pigmentos, estabilizadores UV, retardantes de chama, agentes antibacterianos e outros.
Tipos de adesivos hot melt
Embora a maioria dos adesivos hot melt use polímeros de etileno-acetato de vinila ou poliolefinas, há muitos outros tipos de HMA que se destacam em aplicações específicas.
Etileno-acetato de vinila (EVA)
Os hot melts de EVA são amplamente utilizados graças ao seu baixo custo, amplo intervalo de temperatura e capacidade de aderir a uma grande variedade de substratos. Quando a concentração de etileno ou acetato de vinila é aumentada, o HMA resultante adere melhor a substratos não polares ou polares. Os hot melts de EVA são amplamente utilizados nas indústrias de papel e embalagens.
Poliolefina (PO)
Os hot melts de poliolefinas se destacam na adesão a substratos não polares, como plásticos. Eles oferecem excelente estabilidade de vida útil, estabilidade térmica e UV, e resistência química contra muitos solventes comuns, tornando-os úteis em indústrias que vão da montagem de produtos à marcenaria.
Poliamida (PA) e poliéster
Os hot melts de poliamida e poliéster podem manter sua resistência total ao descascamento acima de 100 °C em muitas formulações, sendo úteis em aplicações de alta temperatura, resistentes a óleos e solventes, e excelentes para aderir a metais. Eles são comumente utilizados na montagem automotiva, eletrônica e em aplicações aeroespaciais.
Poliuretano (PUR)
Esses HMAs são excelentes em aplicações de alta temperatura e podem ser formulados para reticulação após uma cura secundária, tornando-os mais fortes após a aplicação. Embora mais caros, esses HMAs fortes e flexíveis são utilizados em várias indústrias.
Copolímero em bloco de estireno (SBC)
Estes elastômeros termoplásticos proporcionam menor resistência, mas possuem excelente elasticidade e flexibilidade a baixas temperaturas. HMAs baseados em copolímeros em bloco de estireno são mais comumente utilizados em adesivos sensíveis à pressão.
SEPTON™ e HYBRAR™ são copolímeros em bloco de estireno (SBCs) fabricados pela Kuraray. Eles combinam as vantagens da elasticidade semelhante à da borracha e as propriedades termoplásticas. Quando utilizado como polímero base do HMA ou como modificador do HMA à base de poliolefina, sua flexibilidade, elasticidade e coesão aumentam a durabilidade do adesivo, a viscosidade (adesão sensível à pressão), o desempenho em baixas temperaturas e a resistência ao impacto. Além disso, sua excelente compatibilidade com poliolefinas permite que HMAs sejam adequados para a adesão a materiais de poliolefinas. SEPTON™ e HYBRAR™ são utilizados em fitas e etiquetas, produtos de higiene (como fraldas e absorventes higiênicos), selantes e películas protetoras.
Copolímero em bloco de acrílico
O KURARITY™ é um polímero adesivo acrílico da Kuraray que pode ser usado como hot melt para processamento sem solventes. Ao contrário da maioria dos acrílicos, KURARITY™ tem uma baixa viscosidade de fusão adequada para hot melts e oferece excelente resistência às intempéries e estabilidade adesiva. Como um polímero autoadesivo, os HMAs à base de KURARITY™ requerem concentrações mais baixas de resinas taquificantes —um componente caro de um hot melt—para alcançar uma forte adesão. Os HMAs produzidos com KURARITY™ proporcionam todos os benefícios de um processo sem solventes, incluindo processamento mais rápido e simples, menor consumo de energia e emissões de gases de efeito estufa, e menos VOCs.
Adesivos hot melt à base de fontes renováveis
Apesar da maioria dos HMAs ser baseado em polímeros sintéticos e não renováveis, o interesse em plásticos e adesivos biológicos ou biodegradáveis vem aumentando. Algumas empresas começaram a desenvolver HMAs biológicos para proporcionar um material mais ecológico.
Aplicação dos adesivos hot melt
Embora os adesivos hot melt possam ser aplicados de várias maneiras, as aplicações industriais geralmente favorecem uma das três abordagens abaixo.
Aplicação por pulverização (spray)
Este método utiliza ar comprimido para pulverizar uma camada contínua e uniforme de espessura específica sobre o substrato. É rápido, eficaz e muitas vezes usado em áreas de superfície maiores.
Revestimento por fenda (slot coating)
Este método, ideal para substratos finos ou adesivos sensíveis à pressão, aplica diretamente uma camada fina de adesivo hot melt no substrato.
Aplicação por gota e linhas
Neste método, um bico distribui uma quantidade específica de adesivo e depois corta o fluxo. Este processo é repetido, aplicando o adesivo em um local específico ou em gotas ou linhas, conforme necessário.
Indústrias
À medida que as capacidades dos adesivos hot melt continuam a se expandir, eles estão sendo adotados por uma variedade maior de indústrias. Os HMAs são utilizados em aplicações como embalagens, fabricação de papelão, fitas e rótulos, eletrônicos, montagem de produtos, automotivo, vestuário, produtos de higiene e marcenaria.
Custo
Apesar do preço dos HMAs variarem amplamente em função dos polímeros e aditivos contidos, eles geralmente são mais baratos do que seus equivalentes à base de solvente.
O baixo custo dos HMAs é impulsionado principalmente pelo menor custo do material base, maior eficiência de produção, menores custos de manutenção, melhor elasticidade e maior vida útil. A versatilidade dos HMAs permite até que alguns centros de produção usem um único hot melt para todos os seus produtos, minimizando os custos de inventário. O principal fator de aumento de custo dos HMAs é o preço dos aditivos, especialmente as resinas taquificantes.
Conclusão
Os adesivos hot melt são uma opção versátil que oferece excelente personalização e muitas vantagens sobre os adesivos à base de solventes. Para um HMA à base de polímero acrílico com excelente resistência às intempéries, estabilidade e auto-adesão, que reduz a necessidade de resinas taquificantes caras, entre em contato com os nossos especialistas da Kuraray e informe-se sobre o KURARITY™, o TPE transparente.
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