O que é um taquificante?
Um taquificante, também conhecido como resina taquificante, é um composto utilizado em formulações de adesivos e selantes que aumenta a viscosidade, ou “tack”, do produto final. Normalmente, são resinas naforma sólida com baixo peso molecular e altos pontos de amolecimento, mas elas também podem ser encontradas na forma líquida. Os taquificantes costumam representar uma parte significativa tanto no custo quanto no conteúdo das formulações de adesivos.
Desde a adesão e coesão até à compatibilidade com o polímero base e o ponto de amolecimento, a escolha do taquificante correto na concentração adequada é fundamental para desenvolver um adesivo com as propriedades desejadas.
Taquificantes para adesivos e selantes
Após o polímero base, o taquificante é o componente mais importante de um adesivo. Enquanto o polímero de base determina a coesão e a elasticidade do adesivo, o “tack”, ou pegajosidade, depende do tipo e da concentração do taquificante utilizado. A fim de desenvolver um produto forte com o nível certo de tack, a formulação deve atingir o equilíbrio correto entre adesão e coesão por meio do ajuste do tipo e da quantidade de taquificante.
Os taquificantes são mais frequentemente utilizados em adesivos sensíveis à pressão ou adesivos hot melt, mas eles também podem ser utilizados em adesivos à base de água como dispersões de resina, geralmente fabricadas pela emulsificação da resina no solvente aquoso. Eles também são utilizados para controlar as propriedades de produtos como pneus, borracha, tintas, tintas de impressã e óleo.
Desambiguação: Taquificantes estabilizadores de solo
Os taquificantes adesivos são às vezes confundidos com estabilizadores de solo, que também podem ser chamados de taquificantes. Esses taquificantes estabilizadores de solo são aplicados hidraulicamente no solo em áreas propensas à erosão pelo vento ou água para promover a adesão do solo, e podem incluir materiais vegetais como amido ou resina, emulsões poliméricas, ou ligantes cimentícios como o gesso. Embora sejam usados na ligação do solo, não são adesivos no sentido tradicional.
Funções dos taquificantes
Em adesivos e selantes, os taquificantes são misturados com polímeros base que proporcionam coesão, mas carecem de pegajosidade ou sensibilidade à pressão. Variando o tipo e a concentração de taquificante, é possível modificar o “tack”, a resistência ao desprendimento (peel strength) e a resistência ao cisalhamento (shear strength) do produto. Geralmente, o “tack” e a resistência ao desprendimento aumentam conforme a concentração de taquificante no adesivo aumenta, enquanto a resistência ao cisalhamento diminui.
- Tack: Rapidez com que se é formada uma ligação adesiva entre duas superfícies sob leve pressão.
- Resistência ao desprendimento: Força necessária para romper uma ligação entre um adesivo e uma superfície.
- Resistência ao cisalhamento: Capacidade de um material de resistir a uma carga lateral que o força a deslizar contra si mesmo.
Embora os taquificantes ajustem principalmente o tack, adesão e coesão, eles também podem influenciar ou ser utilizados para modificar a estabilidade térmica, viscosidade, cor etc. Além de melhorar o tack, eles são frequentemente usados para aumentar a resistência ao calor e a adesão a substratos de difícil colagem.
Propriedades dos taquificantes
A maioria dos taquificantes são resinas de baixo peso molecular que compõem o elemento aderente e viscoso de um adesivo. Geralmente, possuem um ponto de amolecimento acima da temperatura ambiente, o que permite que sejam combinados com polímeros base com temperatura de transição vítrea abaixo da temperatura ambiente, formando um adesivo maleável. Cada taquificante possui uma polaridade que determina, em grande parte, sua compatibilidade com vários polímeros, embora um grau de incompatibilidade também possa ser utilizado para obter uma propriedade física desejada.
Tipos de taquificantes
A maioria dos taquificantes se enquadra em uma das três categorias: resinas hidrocarbônicas, resinas colofônia ou resinas terpênicas.
Taquificantes de resina hidrocarbônica
Esses taquificantes são derivados de matérias-primas de base petrolífera, principalmente resinas C5 e C9. Geralmente são sólidos à temperatura ambiente e podem ter um ponto de amolecimento de até 150°C.
As resinas hidrocarbônicas podem ser alifáticas (C5), aromáticas (C9) ou mistas (uma combinação de C5 e C9). Tanto as resinas C5 quanto as C9 podem ter uma ampla faixa de pesos moleculares e pontos de amolecimento. Para ajustar as propriedades materiais da resina, as resinas C5 e C9 são frequentemente misturadas para alcançar a razão alifática/aromática desejada, que tem um impacto significativo na compatibilidade do produto com o polímero.
Os taquificantes de resina hidrocarbônica podem ser total ou parcialmente hidrogenados para melhorar sua estabilidade e cor. As resinas C9 parcialmente hidrogenadas são hidrogenadas até um percentual específico de aromaticidade para ajustar suas propriedades. As resinas hidrocarbônicas totalmente hidrogenadas são alifáticas e possuem excelente estabilidade e capacidade de coloração, embora sua compatibilidade seja limitada. Elas têm compatibilidade ideal com copolímeros em bloco estirênicos (SBCs), tais como SIS, SBS e SEBS, etileno-acetato de vinila (EVA), polialfaolefina amorfa (APAO) e elastômeros de poliolefina (POEs).
Taquificantes de resina de colofônia
Os ácidos e ésteres de colofônia são moléculas produzidas a partir de árvores de pinho, incluindo goma de pinheiro, resina de madeira e óleo de resina de tall. Como esses materiais são renováveis e a goma de pinheiro pode ser coletada de árvores vivas, há um crescente interesse na resina de colofônia como um aditivo biológico sustentável.
As resinas colofônia são compatíveis com quase todos os tipos de polímeros e são frequentemente utilizadas como taquificantes junto com acetato-vinilo de etileno, poliuretanos, acrílicos e outros para produzir adesivos hot melt e adesivos à base de água. Sua flexibilidade é reforçada por uma ampla variedade de pesos moleculares e pontos de amolecimento, que normalmente variam da temperatura ambiente a 150°C. Embora as resinas colofônia proporcionem excelente tack e adesividade (peel adhesion), elas normalmente reduzem a coesão de uma formulação.
Os taquificantes de resina de colofônia insaturada são frequentemente modificadas para melhorar suas propriedades. As colofônia hidrogenadas oferecem estabilidade significativamente melhor, cor mais clara e resistência aos raios UV, e apenas reduzem ligeiramente a coesão da formulação final. As colofônia esterificadas apresentam melhor estabilidade oxidativa e de cor, uma ampla gama de pontos de amolecimento e compatibilidade, além de odor aprimorado. Dependendo do álcool usado, a esterificação permite o refinamento das propriedades, como o ponto de amolecimento e o peso molecular.
Taquificantes de resina de terpeno
As resinas de terpeno são derivadas de alfa-pineno ou beta-pineno de coníferas, ou de d-limoneno dos citrinos. ssas resinas são compatíveis com uma ampla variedade de polímeros, incluindo poliolefinas, etileno-acetato de vinila, acrílicos, e mais.
Geralmente, as resinas de terpeno são polímeros de baixo peso molecular e com ponto de amolecimento mais alto que a maioria dos taquificantes, proporcionando maior resistência ao calor. Elas são uma escolha popular devido à sua forte adesão, boa coloração e resistência ao calor. As resinas de terpeno podem ser classificadas em várias subcategorias, incluindo:
- Politerpeno: forte adesão e alta resistência ao calor.
- Terpeno estirenado: excelente estabilidade e cor, compatibilidade mais ampla e baixo odor. Boa compatibilidade com copolímeros em bloco estireno.
- Resina fenólica de terpeno: forte adesão e colagem a substratos difíceis de aderir, excelente compatibilidade com materiais polares e alto ponto de amolecimento.
Vantagens dos taquificantes (por tipo)
Resinas hidrocarbônicas são mais baratas; resinas colofônia são versáteis e acessíveis; e as resinas de terpeno são uma opção útil que oferece alta coesão.
Taquificantes de resina hidrocarbônica
As resinas hidrocarbônicas oferecem forte adesão a um custo menor do que as resinas de colofônia ou terpeno. Elas têm boa resistência ao envelhecimento, especialmente quando hidrogenadas, podendo até ser incolores. Esses taquificantes também podem ser modificados para ajustar seu ponto de amolecimento, peso molecular e compatibilidade.
Taquificantes de resina de colofônia
As resinas colofônia proporcionam forte “tack” e adesividade (peel adhesion) e estão disponíveis numa vasta gama de pontos de amolecimento e pesos moleculares, tornando-as compatíveis com quase todos os polímeros. As colofônias hidrogenadas e esterificadas oferecem boa estabilidade oxidativa e de cor, e as propriedades das colofônias esterificadas podem ser ajustadas através do álcool utilizado na esterificação. Os taquificantes de resina de colofônia também são de base biológica e renováveis.
Taquificantes de resina de terpeno
As resinas terpênicas apresentam compatibilidade quase universal com os polímeros, forte adesão, boa colotação e uma ampla faixa de temperaturas de amolecimento que proporcionam melhor resistência ao calor. Elas também são um material biológico e sustentável. Assim como as resinas de colofônia, as resinas de terpeno são uma classe bem estabelecida de taquificantes.
Desvantagens dos taquificantes (por tipo)
Resinas hidrocarbônicas têm uma compatibilidade limitada; resinas colofônia reduzem a coesão; e resinas terpênicas são mais caras.
Taquificantes de resina hidrocarbônica
A principal desvantagem das resinas hidrocarbônicas é a sua compatibilidade limitada com polímeros quando comparadas às resinas colofônia ou terpênicas. Embora geralmente mais baratas, estas resinas também são não renováveis e estão vinculadas ao preço do petróleo.
Taquificantes de resina de colofônia
Embora amplamente compatíveis e proporcionando forte adesão, as resinas de colofônia reduzem a coesão de um polímero e são geralmente instáveis quando não hidrogenadas, o que resulta em pior resistência ao envelhecimento e amarelamento. Essas desvantagens podem ser mitigadas pela esterificação ou hidrogenação, que proporciona uma estabilidade muito melhorada e minimiza a diminuição da coesão.
Taquificantes de resina de terpeno
Embora as resinas terpênicas não apresentem desvantagens técnicas significativas como agente taquificante, seu amplo leque de usos e a limitação de matéria-prima resultam em um preço um pouco mais elevado em comparação com outras opções.
Vantagens e Desvantagens dos Tipos de Taquificantes
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Como escolher o melhor taquificante para a sua aplicação?
O taquificante correto será compatível ou miscível com seu polímero base, reduzirá o módulo final do adesivo e aumentará sua temperatura de transição vítrea.
Compatibilidade com o polímero base
A compatibilidade ou miscibilidade é a característica mais importante de um taquificante. Quando um polímero e um taquificante são compatíveis ou miscíveis, eles formam um material uniforme com uma única temperatura de transição vítrea elevada. Quando não são, o material resultante terá uma Tg separada para o polímero e outra para a resina. Sem a temperatura de transição vítrea e o módulo corretos, o adesivo não será forte nem pegajoso—não há motivo para testar uma combinação de polímero e taquificante se eles não forem pelo menos parcialmente compatíveis.
A solubilidade geralmente é um método útil para estimar a compatibilidade ou miscibilidade de um polímero e um taquificante. Ao comparar os parâmetros de solubilidade dos dois materiais, é possível estimar se eles provavelmente serão solúveis e, assim, desenvolver um adesivo com as propriedades necessárias.
Redução do módulo
Os taquificantes geralmente possuem um peso molecular entre 300 e 2.000, menor do que o do polímero base. Quanto maior a concentração do taquificante, mais a rede polimérica e o peso total do adesivo são diluídos, reduzindo o módulo. Um módulo correto é essencial para todos os tipos de adesivos—ele permite que adesivos sensíveis à pressão se deformem e adiram, e que adesivos hot melt permaneçam estáveis a temperaturas adequadas.
Aumento da temperatura de transição vítrea
Os adesivos são mais eficazes próximos à sua temperatura de transição vítrea, por isso a formulação deve ter uma Tg próxima à temperatura de uso pretendida. Como os polímeros base geralmente têm baixas temperaturas de transição vítrea, a concentração correta de um taquificante com Tg mais alta é fundamental para um produto final forte e pegajoso.
Estabilidade
Depois de confirmar que o taquificante é compatível, também é importante garantir que o adesivo permanecerá estável tanto durante quanto após a produção. Aditivos adicionais, como antioxidantes, podem ser incluídos para garantir que o adesivo permaneça forte e pegajoso.
A estabilidade do taquificante é um fator importante em adesivos hot melt, á que um taquificante de baixa qualidade pode se separar ou endurecer ao longo do tempo. A estabilidade também é um fator crítico ao usar taquificantes emulsionados em adesivos à base de água.
Ponto de amolecimento
O ponto de amolecimento do taquificante também afeta as propriedades finais do adesivo. Resinas com ponto de amolecimento elevado tendem a ser mais rígidas, evitando a fluidez do adesivo e melhorando a resistência coesiva. Resinas com ponto de amolecimento mais baixo ajudam o adesivo a aumentar a tack (aderência) e são mais indicadas para aplicações que exigem alta resistência ao descolamento.
O ponto de amolecimento de um material também pode afetar sua compatibilidade — resinas com pontos de amolecimento mais elevados geralmente são menos compatíveis do que resinas semelhantes com pontos de amolecimento mais baixos.
Outros critérios
O taquificante escolhido terá impactos significativos nos atributos principais acima, mas também poderá afetar outras propriedades relevantes do seu produto final. Lembre-se de considerar também:
- Custo
- Concentração de taquificante necessário
- Aderência a substratos específicos da aplicação
- Cor e resistência às intempéries
- Estabilidade
- Segurança e odor
Polímeros e taquificantes para adesivos e selantes
Como os polímeros e taquificantes são os componentes mais caros em muitos adesivos e selantes, é importante selecionar os produtos corretos para sua aplicação. A Kuraray oferece uma variedade de polímeros flexíveis amplamente compatíveis com muitas formulações.
KURARAY LIQUID RUBBER
Diversos tipos do nosso produto, KURARAY LIQUID RUBBER, são utilizados em adesivos hot melt, adesivos sensíveis à pressão, selantes, revestimentos de alto desempenho e pneus. Essas opções incolores, transparentes e de baixo VOC são uma excelente escolha para muitos adesivos.
KURARITY™, o TPE acrílico
KURARITY™, um copolímero em bloco de acrílico excepcionalmente transparente, apresenta excelente autoaderência, resistência às intempéries, compatibilidade com materiais polares e capacidade adesiva sem resíduos e sem solventes. e você pretende usar um taquificante polar, KURARITY™ é uma excelente escolha — e em certas aplicações, sua forte autoaderência e tack natural permitem o uso sem taquificante ou plastificante, simplificando a produção, reduzindo custos e diminuindo o impacto ambiental com revestimento hot melt em temperaturas mais baixas ou revestimento em solução em concentrações mais altas. Essas vantagens contribuem para economia de energia, redução de VOCs e maior processabilidade no processo de fabricação.
Caso as desvantagens dos taquificantes representem um desafio para a sua aplicação, considere a possibilidade de escolher KURARITY™ como uma opção de TPE amplamente compatível e com alto tack. Se precisar de um adesivo particularmente forte, combine KURARITY™ com um taquificante para obter um produto resistente às intempéries com alta aderência.
SEPTON™ e HYBRAR™
SEPTON™ e HYBRAR™ são uma série de elastômeros termoplásticos estirênicos disponíveis em uma ampla variedade de pesos moleculares e estruturas de blocos flexíveis. Esses polímeros são excelentes opções para adesivos que oferecem grande transparência e capacidade de fluxo. Eles podem proporcionar uma ampla variedade de propriedades benéficas quando usados junto com taquificantes, incluindo maciez, estabilidade da adesão e mais. SEPTON™ proporciona maior flexibilidade como aditivo, promovendo a capacidade do adesivo aderir a materiais que variam de metais a outras resinas. Para ajudar a desenvolver um produto com a força adesiva certa para sua aplicação, oferecemos SEPTON™ 8000-series (SEBS), uma linha hidrogenada ideal para compatibilidade com taquificantes.
Para aumentar a flexibilidade do taquificante escolhido, a linha SEPTON™ da Kuraray inclui SEPTON™ HG-series (SEEPS-OH), um compatibilizador para resinas polares/não polares e um modificador de resinas polares.
Para polímeros versáteis que podem ser combinados com praticamente qualquer taquificante, a Kuraray oferece SEPTON™ e KURARITY™, uma dupla de produtos que abrangem uma vasta gama de diferentes polaridades.
Conclusão
Os taquificantes são componentes essenciais nas formulações de adesivos e selantes, e escolher o polímero e taquificante certos para sua aplicação é fundamental para um produto final aderente, econômico e durável. Para apoiar suas formulações, a Kuraray oferece uma gama de polímeros adesivos para praticamente qualquer aplicação.
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