b) cura com água
Figura 7.9 - Cura com a umidade do ar 7.3.2.2 - Revestimentos de um componente
Os revestimentos base solvente de um componente podem ser reativos ou totalmente reagidos. Os sistemas de um componente totalmente reagido são soluções de PU de alto peso molecular que formam filmes pela evaporação do solvente. Com a utilização de solventes voláteis, os filmes secam em poucos minutos e exibem boas propriedades mecânicas, porém baixa resistência a solventes. Estes sistemas são baseados em MDI ou IPDI e são fornecidos em soluções de 5 a 25% de resina. São usados em acabamentos de substratos flexíveis como nas aplicações têxteis, para formar couro sintético e na pintura de peças flexíveis fabricadas por PU com pele integral, como por exemplo: solados de sapatos, descansa-braços, faixas dos automóveis, etc. Por outro lado os de um componente reativo podem ser: de cura com a umidade do ar; com isocianatos bloqueados; com secagem ao ar, ou radiação UV ou feixe de elétrons.
7.3.2.2.1 - Cura com a umidade do ar
Estes sistemas são bastante usados em manutenção e reparo devido à facilidade de aplicação. Exemplos típicos são revestimentos para: construções em aço, como pontes guindastes, assoalhos de madeira, primers e selantes para concreto e argamassas. Eles são constituídos de prepolímeros com terminação isocianato que secam e endurecem, ou seja, curam à temperatura ambiente por reação com a umidade do ar (Figura 7.9). Os prepolímeros, com teor de NCO livre de 3 a 16% (Capítulo 1) são fabricados pela reação de um poliol e um diisocianato (MDI, TDI, HDI ou IPDI) ou poliisocianato (MDI-polimérico) e são estocados à temperatura ambiente, sob atmosfera seca. O processo de cura é baseado na reação NCO/água formando poli(uretano/uréia)'s de alto peso molecular, e excelentes propriedades mecânicas. Todavia o desprendimento de gás carbônico pode acarretar bolhas em revestimentos espessos. As propriedades finais do revestimento dependem tanto das características do prepolímero original, quanto da formação de ligações uréia durante o processo de cura.
a) formação do prepolímero
7.3.2.2.2 - Sistemas com isocianatos bloqueados
Outro tipo de sistema para revestimentos à base de um componente é o que contém um isocianato a base de TDI, HDI ou IPDI, normalmente bloqueado com caprolactona. O isocianato bloqueado (Capítulo 1) é estável na temperatura ambiente, porém se dissocia para regenerar o isocianato original em temperaturas elevadas (Figura 7.10). Sistemas estáveis de um componente, curáveis por aquecimento, podem ser preparados pela mistura de isocianatos bloqueados e polióis e têm sido usados em diversos revestimentos como de fios, bobinas, latas, etc. As faixas de temperatura e tempo necessárias para o desbloqueio, dependem da estrutura do isocianato, do agente bloqueador, e normalmente se situam entre 90°C a 200°C e 10 a 30 min.
BL = composto bloqueador
Figura 7.10 - Isocianatos bloqueados
Outro sistema de um componente para revestimentos, consiste de soluções de polímeros insaturados como resinas alquídicas, polibutadieno líquido e óleos secantes modificados com PU, que curam por reações de secagem ao ar (Figura 7.11) catalisadas por octoatos e naftenatos metálicos.
Figura 7.11 - Mecanismo da secagem ao ar
Estes sistemas secam sob a ação do oxigênio do ar na temperatura ambiente, resultando em revestimentos empregados em tintas e vernizes, para interiores e exteriores. Óleos uretânicos (Figura 7.12) são obtidos pela transesterificação dos óleos secantes (como os óleos de linhaça, soja e açafrão) com polióis (como trimetilolpropano) e a subseqüente reação com um diisocianato (TDI ou IPDI). Resinas alquídicas modificadas com PU são fabricadas de maneira similar as das resinas alquídicas, exceto que parte do ácido ftálico usado na preparação é substituído pelo diisocianato.
R = Resíduo do ácido graxo
Figura 7.12 - Óleos secantes modificados com PU
7.3.2.2.4 - Cura com radiação UV ou feixe de elétrons
Outros revestimentos curados por radiação UV ou feixe de elétrons são baseados em prepolímeros de PU combinados com acrilatos hidroxilados. Estes sistemas normalmente não contêm solventes e são diluídos com adutos polifuncionais de acrilatos de baixa viscosidade e misturados com iniciadores para a polimerização por radicais livres. A mistura resultante polimeriza quando exposta à radiação U.V. ou fonte de elétrons. Os sistemas aromáticos são usados no revestimento de madeira, papel, plásticos, e tintas de impressão.
Os sistemas em pó para revestimento de metais são aplicados como pó seco, ou seja, partículas sólidas que aderem ao substrato, por fusão ou por atração eletrostática. Os revestimentos em pó de PU, após a fusão das partículas sólidas, podem, dependendo do sistema, passar por um processo de cura. As vantagens dos revestimentos em pó são: excelente durabilidade; resistência ao desgaste; pequena perda durante a aplicação; não utiliza solvente; e manipulação segura. As limitações são: a dificuldade de aplicação de filmes com espessura menor que 25 mu, e a cobertura uniforme das bordas. Tanto sistemas aglutinantes termoplásticos quanto termofixos são utilizados em revestimentos em pó. Os termoplásticos são principalmente empregados em coberturas espessas (125 a 1000 mu). Os revestimentos termofixos, que incluem epóxidos, poliéster/poliuretanos, acrílicos e epóxi, são usados em filmes finos em aplicações decorativas. Polióis com caráter resinoso duro, como o dos ésteres tereftálicos ou das resinas acrílicas, são utilizados com isocianatos bloqueados, principalmente adutos do TDI e do IPDI bloqueados com caprolactama. Os componentes dos sistemas em pó para revestimento devem ser sólidos com ponto de fusão acima de 50ºC para prevenir a aglomeração durante a estocagem. São normalmente curados a 180-200ºC por 15 a 30 min e utilizam catalisadores como octoato estanoso, pigmentos, cargas e pequenas quantidades de aditivos, para controlar a fluidez.