Qual é a função dos agentes niveladores em tintas e tintas de impressão?

Um fabricante de tintas fornecia um verniz de acabamento de poliuretano de alto brilho para uma fábrica de móveis. A fábrica instalou uma nova linha de pintura por pulverização e trocou o lote de fundo, e já na primeira semana muitas portas de armário voltaram para retrabalho: o acabamento ondulava como casca de laranja e em alguns pontos apareciam crateras redondas, visíveis de imediato sob a luz. O técnico do fabricante foi até a fábrica, adicionou agente nivelador ao acabamento, e a casca de laranja e as crateras diminuíram. Duas semanas depois chegou uma nova reclamação: o acabamento aplicado depois do lixamento e do reparo aderia mal, e no teste de corte em grade se soltava em placas. O mesmo aditivo deixava a superfície irregular quando faltava e causava problemas de aderência entre camadas quando sobrava, e na escolha inicial ninguém tinha olhado com atenção o tipo e a dosagem.

Qual é a função dos agentes niveladores em tintas e tintas de impressão? O agente nivelador é um aditivo que ajusta a tensão superficial do filme úmido para que a tinta flua e fique plana antes de secar e formar filme, eliminando casca de laranja, marcas de pincel, crateras e manchamento, e aumentando o brilho. É usado em quantidades muito pequenas, e escolher bem o tipo e a dosagem define diretamente a aparência do filme e o desempenho na repintura.

Depois que a tinta é aplicada sobre o substrato, a superfície do filme úmido fica cheia de irregularidades: a pulverização deixa o relevo das gotas atomizadas, o rolo e o pincel deixam sulcos, e a impressão deixa marcas dos pontos de retícula e da racla. Antes de secar, o filme úmido precisa apagar essas irregularidades pelo próprio fluxo. Essa janela é curta: o solvente evapora, a viscosidade sobe e a reticulação avança, e assim que o filme perde a fluidez, a forma da superfície naquele instante fica fixada. A força que impulsiona o nivelamento é a tensão superficial. A tensão superficial sempre leva a superfície de um líquido para a menor área possível, ou seja, para a planicidade; o que freia o nivelamento é a viscosidade. A velocidade de nivelamento depende da tensão superficial, da viscosidade, da espessura do filme úmido e do espaçamento entre as irregularidades: quanto mais espesso o filme, menor a viscosidade e mais finas as irregularidades, mais rápido ele nivela. Ondulações suaves e muito espaçadas são as mais difíceis de eliminar, e a casca de laranja está nesse grupo. Os gradientes de tensão superficial são a origem das crateras e do manchamento. Mais decisivo que o valor da tensão superficial é ela ser uniforme em todo o filme úmido. Com a evaporação do solvente, a proporção de solvente e a temperatura variam de um ponto a outro da superfície, surgem diferenças de tensão superficial, e o líquido é puxado das áreas de tensão baixa para as de tensão alta. Esse fluxo forma células de Bénard no filme úmido que separam os pigmentos e aparece como manchamento e flotação. Óleo, poeira e óleo de silicone que caem sobre o filme úmido, assim como pontos contaminados no substrato, têm tensão superficial muito baixa, então a tinta ao redor é puxada para fora e deixa uma cratera afundada no centro.

Há aqui uma aparente contradição: a tensão superficial é o que impulsiona o nivelamento, e mesmo assim muitos agentes niveladores reduzem a tensão superficial. A resposta está na uniformidade. O nivelador migra para a superfície do filme úmido e forma uma camada molecular distribuída por igual, que achata as diferenças locais de tensão superficial e, ao mesmo tempo, leva a tensão superficial geral para baixo da do substrato e dos contaminantes, permitindo que o filme úmido se espalhe. Quando a tensão superficial se iguala, a força que move as células de Bénard enfraquece e o manchamento e a flotação diminuem; os pontos contaminados perdem a capacidade de afastar a tinta ao redor, e as crateras diminuem junto. O nivelador também ajuda na molhabilidade do substrato, evitando retração e falhas de cobertura. Uma tinta só se espalha sobre o substrato quando sua tensão superficial é menor que a energia superficial dele. Filmes plásticos, metal com óleo e fundos de baixa energia superficial são os mais sujeitos a retração, falhas de cobertura e furos de alfinete. Um agente nivelador que reduz a tensão superficial ajuda o filme úmido a cobrir todo o substrato.

Com o tipo errado ou em excesso, o problema aparece na etapa seguinte. A primeira consequência é a perda de aderência na repintura e as crateras entre camadas. Os niveladores de silicone se concentram na superfície do filme seco e, junto com o toque deslizante e a melhor resistência a riscos e ao blocking, também reduzem a energia superficial, de modo que a camada seguinte ou a de reparo tem dificuldade para molhar e aderir, o que provoca delaminação entre camadas e até novas crateras na camada de repintura. Acabamento de móveis, repintura automotiva e pintura industrial que exige lixamento e reparo são os casos mais sensíveis, e foi exatamente esse o problema do fabricante de tintas do início. A segunda envolve sobreimpressão, laminação e hot stamping nas tintas de impressão. Nas tintas, o excesso de nivelador de silicone atrapalha os processos pós-impressão: a cor seguinte se espalha mal sobre a anterior, a resistência ao descolamento do laminado cai, a superfície impressa fica escorregadia demais, e adesivos e fitas de hot stamping aderem mal. Tintas para embalagens flexíveis, em especial, precisam de controle rigoroso da dosagem desses aditivos.

Pela composição química, os agentes niveladores mais comuns se dividem em duas grandes classes: polissiloxanos modificados e copolímeros acrílicos. Nossos niveladores Chemtech, a série 10xx e o 6710, cobrem as duas. Os polissiloxanos modificados reduzem e uniformizam a tensão superficial. Têm grande capacidade de reduzi-la e trazem melhora clara em crateras, molhabilidade do substrato e deslizamento superficial. O grupo modificador define o comportamento: os graus modificados com poliéter são os que mais reduzem a tensão superficial e servem para sistemas que precisam de molhabilidade forte, embora alguns tendam a estabilizar espuma e dificultar a saída das bolhas; os modificados com poliéster resistem melhor ao calor e servem para tintas de estufa; os modificados com aralquila têm boa compatibilidade com a resina e afetam relativamente pouco a repintabilidade. Graus com grupos reativos podem se ligar ao filme durante a cura, reduzindo a migração para a superfície. Os copolímeros acrílicos são a solução de nivelamento sem silicone. Os niveladores acrílicos influenciam menos a tensão superficial e atuam principalmente formando uma camada uniforme na superfície, o que melhora o nivelamento de ondas longas, elimina a casca de laranja e ainda ajuda na desaeração. Por serem livres de silicone, afetam muito pouco a repintabilidade e a aderência entre camadas, o que os torna adequados a sistemas com várias demãos e reparos com lixamento. Os pontos fracos são o controle de crateras inferior ao dos silicones e o aparecimento de névoa quando a compatibilidade com a resina é ruim.

Escolha pelo sistema e defina a dosagem por testes. A escolha começa pelo sistema: base água, base solvente ou cura UV, qual resina, se a aplicação é por pulverização, rolo, cortina ou impressão, e se depois haverá repintura, reparo com lixamento, laminação ou hot stamping. Em seguida, veja qual problema precisa ser resolvido, seja casca de laranja, crateras, manchamento ou má molhabilidade do substrato, porque cada problema pede um tipo diferente. A dosagem precisa ser definida por testes. Prepare painéis no substrato real com o método de aplicação real, observe casca de laranja, crateras e manchamento, e meça brilho e nitidez de imagem; verifique a aderência na repintura com o teste de corte em grade; nas tintas de impressão, teste também sobreimpressão, laminação e resistência ao descolamento. Comece com uma dosagem baixa e aumente por etapas até achar a faixa em que a aparência atende ao padrão e a repintabilidade continua intacta. O nivelador também tem seus limites: problemas de balanço de solventes ou de escolha da resina estão fora do alcance dele. A documentação dos nossos aditivos para tintas Chemtech informa, para cada grau, composição química, teor de sólidos, teor de silicone, grupos reativos e sistemas indicados, e lista os modelos de referência equivalentes mais comuns; também traz guias de seleção para vernizes de madeira, tintas automotivas e de repintura, tintas industriais de estufa e tintas para plástico, e tintas para pisos.

Qual é a diferença entre agente nivelador e umectante dispersante? Eles atuam em lugares diferentes. O umectante dispersante atua na superfície do pigmento e ajuda a molhá-lo, desagregá-lo e mantê-lo estável; o nivelador atua na interface entre o filme úmido e o ar, ajustando a tensão superficial e melhorando a aparência; o umectante de substrato atua na interface entre o filme úmido e o substrato e se sobrepõe em parte ao nivelador. Uma formulação normalmente precisa dos três. Se as crateras já apareceram, basta adicionar mais nivelador? Primeiro é preciso achar a origem das crateras. Se vêm de contaminação por óleo ou silicone no substrato, no ar comprimido ou no ambiente, reforçar a limpeza e a filtração é mais eficaz que adicionar aditivo; se vêm de componentes incompatíveis da formulação, é a formulação que precisa ser ajustada. Com a causa definida, uma adição moderada de nivelador de silicone pode aliviar o problema, testando ao mesmo tempo a aderência na repintura para evitar que o problema passe para a etapa seguinte. Tintas base água e base solvente podem usar o mesmo nivelador? Alguns graus servem para os dois, e a maioria é indicada para apenas um dos sistemas. Sistemas base água têm tensão superficial mais alta e exigem mais da molhabilidade do substrato. Na escolha, confira os sistemas indicados para cada grau e teste na formulação real.

O Hongda Group fabrica e exporta produtos químicos em Ningbo desde 1992 e vende para mais de trinta países. Nossos aditivos para tintas Chemtech incluem dispersantes, niveladores, antiespumantes, modificadores reológicos, umectantes de substrato e modificadores de propriedades do filme, para sistemas base água, base solvente e UV. Se as suas tintas ou tintas de impressão estão apresentando casca de laranja, crateras, manchamento ou problemas de aderência na repintura, conte-nos o seu sistema, o método de aplicação e os graus que você usa hoje, e vamos definir juntos o tipo de nivelador e a dosagem de teste. Para conhecer as formas de parceria, visite hongda-chem.com e clique em "Become a strategic partner".