Capítulo 7 - Outras Aplicações dos PUs
O baixo consumo energético e a facilidade com que as condições de processo e as propriedades dos produtos podem ser ajustadas têm resultado em diversas aplicações que atendem requisitos de alta performance em área conhecida como CASE: coberturas (tintas e revestimentos), adesivos, selantes e encapsulantes, etc. Estes produtos têm apresentado e deverão continuar apresentando significante crescimento de consumo nas próximas décadas, e o mercado global de PU em CASE é estimado em 2,6 milhões de toneladas. As tintas e revestimentos representam cerca de 54% do mercado, os adesivos e ligantes 34%, selantes 10% e os encapsulantes 2%. A principal meta das tintas e revestimentos é prover um filme delgado (tintas e vernizes) ou uma camada (revestimentos) sobre substratos com fins decorativos e de proteção. Os adesivos são usados para unir substratos, os selantes e encapsulantes têm a função de unir e preencher vazios entre materiais mantidos separados.
Quanto às questões ambientais, a meta tem sido o desenvolvimento de sistemas sem solvente, que não possuem compostos orgânicos voláteis (VOC). Normalmente, os solventes são utilizados para baixar a viscosidade e melhorar a processabilidade. Nos últimos anos o seu uso tem sofrido restrições devido ao dano ambiental. Eles reagem fotoquimicamente com os óxidos de nitrogênio formados nos processos de combustão, na presença da luz solar, produzindo ozônio ou névoa que são prejudiciais aos processos biológicos, causando problemas como dificuldade de respiração e dano à vegetação.
Os PU's foram introduzidos, como adesivos a 50 anos, e são usados em setores como: construção, embalagens, equipamentos, livros, calçados, moveleiro, medicina, montagens diversas, eletro-eletrônico, aeroespacial, automotivo, abrasivos, têxteis e outros. Os PU's podem unir a maioria dos materiais sob a forma de adesivos eficientes, resistentes à vibração e aplicáveis em grande faixa de temperaturas. Produzem juntas de alta resistência, permitindo a união de componentes sem necessidade de perfurá-los, evitando a distorção térmica resultante dos processos de união em temperaturas elevadas. No processo de adesão devemos secar a superfície antes de aplicar ou polimerizar, para formar um adesivo resistente que una as superfícies aderentes, e permaneça estável nas condições de uso do produto.
A tecnologia dos adesivos pode ser classificada pelo modo de aplicação (como extrusão, aplicação com rolo, etc), tipo de química, ou uso final do adesivo. Do ponto de vista ambiental, podemos dividi-los em com e sem solvente, que não possuem compostos orgânicos voláteis (VOC). Legislações reduzem o uso de VOC's, e têm impulsionado a pesquisa e o desenvolvimento de adesivos sem solvente, e seu uso ocorre nos: líquidos com 100% de sólidos; a base d'água; e termofundíveis (hot melt). Todavia, é difícil para setores, como a indústria de calçados, substituir os TPU's por produtos alternativos, devido à existência de parâmetros, que são influenciados pelas interações dos TPU's e os sistemas com solvente, ao nível de aplicação.
7.3.1 - Química e físico-química
Em geral, os líquidos somente molham a superfície dos sólidos que tenham maior energia superficial, ou seja, a tensão superficial do adesivo líquido deve ser menor que a energia livre superficial do sólido. Materiais inertes, tendo baixa energia superficial, como o poli(tetrafluoretileno), polisiloxanos, polietileno, e afins, necessitam de modificação da superfície por: chama; daguerreotipação (tratamento químico); luz U.V.; descarga de arco voltaico; ou abrasão; antes de serem molhados pelos adesivos contendo grupos isocianatos livres. Em sua maioria, as demais superfícies podem ser molhadas pelos adesivos de PU.
Os adesivos de PU polimerizam para formar ligações resistentes, sem a necessidade de altas temperaturas. As elevadas forças de ligação interfacial, obtidas, são derivadas, não somente das forças físicas resultantes do contato íntimo, mas também da habilidade do adesivo de PU, de formar ligações hidrogênio, ou ligações covalentes, com diferentes substratos, como na reação com grupos aminas ou amidas (Figura 7.1). Tais ligações têm excelente durabilidade, especialmente quando os adesivos de PU são feitos com polióis hidrofóbicos como os polióis poliéter e polibutadieno líquido. A principal razão da alta resistência à umidade da ligação uretânica com superfícies metálicas é atribuída à habilidade dos isocianatos de reagir com uma camada unimolecular de água, presente na superfície de metais, como alumínio e aço, anteriormente limpos por processos padrões como lavagem.
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