Emulsão VAE como Ligante em Revestimento de Papel: Melhorando a Suavidade da Superfície

Como o Agente em Emulsão VAE Melhora a Suavidade da Superfície do Papel

Mecanismo de Formação de Filme e Planarização da Superfície

A emulsão VAE funciona maravilhas para tornar as superfícies de papel mais lisas devido à sua capacidade de formar filmes. Quando o material seca, essas pequenas partículas poliméricas realmente se unem para formar algo semelhante a um filme contínuo e flexível sobre a superfície do papel. Isso ocorre principalmente devido às forças capilares quando a umidade começa a evaporar, seguido pela posterior mistura das cadeias poliméricas. O que diferencia o VAE de outros agentes ligantes rígidos é sua qualidade termoplástica, que permite moldar-se perfeitamente ao redor das fibras do papel. Testes mostram que isso pode reduzir a rugosidade da superfície em cerca de 35%, segundo medições padrão ISO 8791-4. O resultado é uma superfície mais plana, que ajuda a evitar a espalhamento excessivo da tinta durante a impressão, tudo sem danificar a estrutura básica ou a permeabilidade do próprio papel.

Papel do Tamanho de Partícula e da Temperatura de Transição Vítrea (Tg) no Desenvolvimento da Suavidade

A suavidade das superfícies revestidas depende principalmente de duas propriedades dos polímeros utilizados no processo: o tamanho das partículas e a temperatura em que transicionam de sólido para macio (chamada Tg). Quando chegamos a partículas na escala nanométrica, entre cerca de 80 e 150 nanômetros, essas pequenas partículas penetram profundamente na estrutura da fibra, preenchendo os minúsculos espaços que tornam as superfícies ásperas em nível microscópico. A temperatura de transição vítrea também precisa de um ajuste fino. Polímeros com Tg mais baixa permanecem flexíveis por mais tempo durante a secagem, proporcionando um acabamento superficial melhor. Porém, ao aumentar o valor de Tg, o material torna-se mais resistente ao aglomeramento durante o armazenamento em condições úmidas ou ao passar pelos equipamentos de calandragem. O equilíbrio adequado desses dois fatores resulta em leituras de suavidade Bekk superiores a 300 segundos na maioria das vezes. Isso é muito melhor do que o que os ligantes convencionais conseguem atingir nas modernas máquinas de revestimento de alta velocidade.

Comparação do Desempenho de Suavidade entre Emulsão VAE e Ligantes Tradicionais

Avaliação Comparativa com Amido e Látex de Estireno-Butadieno Utilizando Métricas ISO e Bekk de Suavidade

Testes mostram que, ao avaliar por meio do método de vazamento de ar ISO 8791-4 e pelos padrões de suavidade Bekk, as emulsões VAE apresentam desempenho superior tanto em comparação com o amido quanto com as opções de látex de estireno-butadieno (SB). Os ligantes à base de amido possuem limitações. Devido às suas moléculas rígidas e à tendência de criar muitos pequenos orifícios, normalmente resultam em leituras Bekk inferiores a 100 segundos e frequentemente geram filmes pouco uniformes nas superfícies. Embora o látex SB melhore a resistência à água, ele tende a rachar quando seco rapidamente demais, o que compromete a suavidade geral. É aí que o VAE se destaca. O equilíbrio único entre viscosidade e elasticidade, aliado a uma temperatura de transição vítrea mais baixa, permite a formação de filmes uniformes e isentos de defeitos. Esses filmes preenchem bastante bem as pequenas irregularidades presentes nos substratos. Testes práticos realizados por empresas independentes confirmam esse desempenho. Os revestimentos à base de VAE atingem tipicamente valores de suavidade Bekk entre 200 e 320 segundos, cerca de 30 a 50 por cento melhores do que os alcançados com amido. Além disso, esses revestimentos mantêm o brilho consistente, sem áreas irregulares. Para impressores que trabalham em trabalhos de alta qualidade, isso significa menos espalhamento de tinta e resultados de produção muito melhores no geral.

Otimizando Formulações de Revestimento com Emulsão VAE para Máxima Suavidade

Efeitos Sinérgicos com Carbonato de Cálcio e Modificadores de Reologia

As emulsões VAE funcionam muito bem com carbonato de cálcio (CaCO3) e isso ajuda a criar superfícies mais lisas, porque o aglomerante e o polímero interagem de forma benéfica juntos. A baixa tensão superficial faz com que essas minúsculas partículas de carbonato de cálcio (com menos de 2 mícrons de tamanho) se espalhem uniformemente por toda a mistura. Essa distribuição uniforme reduz aquelas pequenas lacunas incômodas e evita a formação de imperfeições na superfície. Quando misturamos VAE com certos tipos de espessantes chamados espessantes associativos, algo interessante acontece. Toda a formulação mantém boas características de fluxo independentemente do tipo de tensão a que é submetida. Assim, durante a aplicação, há menor risco de escorrimento ou escorregamento, mas após a aplicação o material ainda se nivelando adequadamente. O que torna isso possível? Bem, o VAE possui partículas naturalmente presentes com tamanho entre 0,5 e 2 mícrons, que se encaixam perfeitamente nos espaços deixados entre as partículas de pigmento e a própria superfície de papel subjacente.

Equilíbrio entre Teor de Sólidos, Peso do Revestimento e Brilho—Compromissos na Suavidade

As emulsões VAE funcionam muito bem com formulações de alto teor de sólidos, tipicamente entre 55 e 65% de sólidos. Isso permite que os fabricantes apliquem revestimentos mais finos, entre 8 e 12 gramas por metro quadrado, mantendo acabamentos suaves. Como vantagem adicional, essa abordagem reduz os requisitos de energia para secagem em aproximadamente 18% em comparação com tecnologias mais antigas de ligantes. Porém, há um aspecto a considerar. Quando o teor de sólidos é muito elevado, tende a tornar as superfícies mais brilhantes do que o desejado, o que pode afetar a sensação tátil de suavidade, especialmente importante em produtos de alta qualidade. O ponto ideal parece estar justamente nessa faixa de 8 a 12 g/m². Nesse intervalo, testes de suavidade Bekk apresentam valores acima de 300 segundos, e os níveis de brilho permanecem dentro do aceitável para a maioria das aplicações gráficas, mantendo o brilho abaixo de cerca de 65 GU a 75 graus. Para aplicações que exigem propriedades ainda melhores de formação de filme, grades VAE com Tg mais baixo, variando de menos 5 graus Celsius até 10 graus Celsius, apresentam desempenho excepcional. No entanto, essas podem necessitar de aditivos especiais chamados modificadores reológicos para evitar que penetrem demasiadamente em materiais muito porosos durante a aplicação.

Diretrizes Práticas para Implementação por Impressores e Revestidores

Obter um acabamento superficial suave ao trabalhar com ligantes emulsionados de VAE exige atenção a diversos fatores-chave com base no que funciona em ambientes reais de produção. Primeiro de tudo, o revestimento precisa ter uma viscosidade entre 800 e 1200 mPa.s. O uso de espessantes associativos ajuda bastante, pois evita aquelas manchas irritantes, especialmente quando se opera com velocidades da linha entre 600 e 1000 metros por minuto. Em relação à secagem, há uma boa razão para a maioria das instalações optar por processos de secagem em estágios. Comece com temperaturas entre 90 e 110 graus Celsius nas zonas iniciais de secagem para evitar a formação daquelas bolhas indesejadas. Depois aumente um pouco nas etapas finais para 110-130 graus, garantindo assim a correta formação do filme. A concentração dos sólidos da emulsão de VAE também é importante. Pretenda algo em torno de 12 a 18 por cento do peso total do pigmento para obter uma distribuição uniforme na superfície. E não se esqueça do controle de umidade durante as operações de rebobinamento. Manter as condições ambientes abaixo de 60% de umidade relativa faz toda a diferença para prevenir problemas de aderência no futuro.

Para verificar a qualidade, recomendamos medir a suavidade Bekk em três pontos diferentes ao longo da bobina. Uma leitura de 300 segundos ou mais indica que estamos diante de um material de grau premium. Porém, se os valores caírem abaixo de 200 segundos, será necessário fazer ajustes. Ajuste a pressão de calandragem entre 100 e 200 kN/m ou aumente o conteúdo de VAE em cerca de 2 a 3 por cento. Essas pequenas alterações podem fazer grande diferença na qualidade do produto final. Não se esqueça de realizar também os testes semanais de brilho a 75 graus, pois ajudam a detectar precocemente problemas de migração do ligante. E sempre lembre-se de calibrar os viscosímetros imediatamente antes de iniciar cada novo lote. Deve-se prestar especial atenção aos substratos de fibra reciclada, já que tendem a ser mais porosos. Para esses materiais, a aplicação de auxiliares de retenção na faixa de 0,5 a 1,5 por cento antes do revestimento faz maravilhas para obter uma formação consistente do filme de VAE e alcançar aquele acabamento superficial liso e uniforme desejado por todos.

Perguntas Frequentes

O que é emulsão VAE?

A emulsão VAE é um tipo de polímero usado em revestimentos para melhorar a suavidade e flexibilidade da superfície. É particularmente eficaz na produção de papel para obter acabamentos mais lisos.

Como o tamanho das partículas afeta a suavidade da superfície?

Tamanhos de partículas menores podem preencher lacunas microscópicas no papel, resultando em uma superfície mais lisa. Partículas com tamanho entre 80 e 150 nanômetros são particularmente eficazes.

Qual é a importância da temperatura de transição vítrea (Tg)?

A temperatura de transição vítrea (Tg) é a temperatura na qual um polímero passa de um estado rígido para um estado maleável. Valores mais baixos de Tg permitem maior flexibilidade e superfícies mais lisas durante a secagem.

Como a emulsão VAE se compara a outros aglutinantes?

A emulsão VAE supera aglutinantes tradicionais como amido e látex de estireno-butadieno em termos de obtenção de classificações mais altas de suavidade Bekk, resultando em menos defeitos superficiais.

Qual é o papel do carbonato de cálcio e dos modificadores reológicos?

O carbonato de cálcio e os modificadores de reologia melhoram a suavidade dos revestimentos ao aprimorar o fluxo e as características de nivelamento da emulsão VAE.