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Introdução àCura por Radiação 
-Matérias-primas 
-Formulações
Formulação 
1.Resina(s) insaturada(s) 
–Propriedades básicas 
2.Monômeros 
–Redução de viscosidade 
–Crosslinking(reticulação) 
3.Fotoiniciadores 
–Geração de radicais ou cátions 
4.Pigmentos e cargas 
–Cor 
–Lixamento 
–Preenchimento 
5.Aditivos 
–Performance final 
ou 
UV 
EB 
Produto curado 
2
1. Resinas ou Oligômeros
Epóxi 
Isocianato 
Poliésteres 
Ácido acrílico 
Polióis 
Máterias-Primas usadas na Produção de Resinas 
O 
O 
-Éter 
-Éster 
-Uretano 
-Epóxi 
O 
O 
4
Principais Tipos de Oligômeros 
Epóxi acrilado 
Uretano acrilado 
Poliéster acrilado 
Poliéter acrilado 
Acrílico acrilado 
5
Oligômeros Acrilados 
Maiores responsáveis pela performance do filme curado 
Elevado peso molecular 
–500 –5.000 g/mol 
Elevada viscosidade 
–Requerem diluição (Monômeros) 
Funcionalidade 
–Na cura por UV indica o número de grupos insaturados (comumente grupos acrílicos). Quanto maior a funcionalidade geralmente maior a velocidade de cura. 
–1-32 
6
Epóxi Acrilado 
Resina 
–Baixo custo 
–Elevada reatividade 
–Baixo peso molecular 
–Elevada viscosidade 
–Baixa umectação de pigmento 
–“Baixa irritabilidade” 
Filme curado 
–Excelente resistência química 
–Dureza 
–Alto brilho 
–Pouca resistência ao amarelamento 
7
Epóxi Acrilado 
Epóxi acrilado aromático difuncional 
Epóxi acrilado modificado 
Epóxi acrilado novolac 
Epóxi acrilado alifático 
8
Epóxi Acrilado Modificado 
Redução de viscosidade 
Modificação de reatividade 
Promoção de flexibilidade 
Baixo odor 
Funcionalidade ácida 
Custo mais elevado 
9
Epóxi Acrilado ModificadoExemplos 
Epóxi Acrilado Modificado com Ácido Graxo 
–Promove umectação de pigmento 
–Menor velocidade de cura 
–Menor resistência a solvente 
–Maior custo 
Epóxi Acrilado Modificado com Óleo de Soja 
–Promove umectação de pigmento 
–Menor velocidade de cura 
–Maior flexibilidade 
10
Epóxi Acrilado Alifático 
Elevada reatividade 
Elevada flexibilidade 
Baixo amarelamento 
Parcialmente solúvel em água 
Elevado custo 
11
Funcionalidade= 1 
Funcionalidade= 8 
Flexibilidade 
Dureza 
Amarelamento 
Nãoamarelamento 
Moderada velocidade de cura 
Elevadavelocidade de cura 
Baixa viscosidade 
Elevada viscosidade 
Uretano Acrilado 
Variação de performance com a funcionalidade 
Funcionalidade 
12
Uretano Acrilado 
Diacrilado 
–Baixa viscosidade 
–Baixa reatividade 
–Maior flexibilidade 
Octa-acrilado 
–Elevada viscosidade 
–Elevada reatividade 
–Elevada dureza 
–Excelente resistências química e física 
13
Uretano Acrilado 
Uretano Acrilado Alifático 
–Elevada resistência ao amarelecimento (uso exterior) 
–Elevada flexibilidade 
–Maior custo 
Uretano Acrilado Aromático 
–Baixa resistência ao amarelecimento 
–Maior rigidez 
–Menor custo 
14
Poliéster Acrilado 
Boa umectação de pigmentos 
Ampla extensão de viscosidade: 100 –10.000 cP 
Velocidade de cura moderada a rápida 
Dureza e flexibilidade variadas 
Baixo odor 
Funcionalidade 2-6 
Peso Molecular 300 –3000 g/mol 
15
Poliéster Acrilado Modificado 
Boa flexibilidade 
Boa aderência 
Baixa resistência química 
Não amarelamento 
Ótima umectação de pigmento 
Geralmente baixa viscosidade 
16
Poliéster Acrilado ModificadoExemplos 
Poliéster Acrilado Clorado 
–Aderência em diversos substratos (metal e poliolefinas) 
Poliéster Acrilado Modificado com Ácido Graxo 
–Umectante de pigmento 
Poliéster Insaturado 
–Boa resistência química 
–Boa resistência mecânica 
–Baixa velocidade de cura 
–Baixo poder de alastramento 
–Baixo custo 
17
Poliéter Acrilado 
Baixíssima viscosidade 
Boa reatividade 
Boa flexibilidade 
Boa umectação de pigmentos 
Baixo odor, usados como substitutos de monômeros 
18
Poliéter Acrilado Modificado com Amina 
Características semelhantes ao Poliéter Acrilado 
–Baixíssima viscosidade 
–Boa flexibilidade 
–Boa umectação de pigmentos 
–Baixo odor, usados como substitutos de monômeros 
Altíssima reatividade sem uso de Coiniciadores 
–Exemplo: aminas 
19
Acrílico Acrilado 
Excelente aderência em diversos substratos 
Baixa a moderada reatividade 
Resistência ao amarelecimento 
Boa flexibilidade 
Elevado custo 
20
Comparação das resinas 
21
Tintas UV Base ÁguaPor quê? 
Desvantagens de Tintas UV 100% 
•Migração, odor e emissãode monômeros(rotulagem, segurança) 
•Problemasde aderênciadevidoà retraçãonapolimerização 
•Correlação peso molecular / viscosidade 
Desvantagens de Tintas Base Água 
•Baixa resistência ao risco 
•Limitado brilho 
•Limitada resistência química 
•Baixa resistência a blocking 
•Necessidade de coalescentes (VOC) 
•Baixa viscosidade com elevado PM (spray) 
•Sem monômeros ou solventes 
•Menor retração do polímero => melhor adesão 
•Sem problema de blockingapós a cura 
•Boas propriedades mecâncias 
•Boa resistência mecânica 
•Maior facilidade para fosquear 
Tintas UV Base Água 
22
Tintas UV Base ÁguaResinas 
Baixa viscosidade sem monômeros ou solventes 
–Aplicação por sprayou cortina 
–Fácil controle de viscosidade 
Retração devido à perda de água 
–Filmes finos aplicáveis 
Excelente adesão em substratos difíceis 
Fácil limpeza do equipamento 
Reduzida inflamabilidade 
Reduzida irritabilidade da pele 
Passo de flash-offantes da cura UV 
–Maior tempo de cura 
–Uso de maior energia 
Elevada tensão superficial da água 
–Necessita aditivos de umectação 
Viscosidade 
Peso Molecular 
Dispersão 
Solução de polímero 
Vantagens 
Desvantagens 
23
Tintas UV Base ÁguaResinas 
1ª. GeraçãoEmulsões de Cura UV 
Resinas poliéster e epóxi acriladasemulsificadas 
Vantagens 
–Elevada reatividade 
–Excelentes resistências 
–Fácil fosqueamento 
–Fácil manipulação 
–Boa estabilidade 
Desvantagens 
–Apresentam tackapós evaporação da água 
2ª. GeraçãoDispersões de Cura UV 
Dispersões acrílicas e poliuretânicasde cura UV 
Vantagens 
–Isento de tackdepois da evaporação de água, mesmo sem cura UV 
–Maiores resistências após a cura UV 
–Boas propriedades mecânicas (relação dureza / flexibilidade) 
Desvantagens 
–Maior dificuldade de limpeza 
24
2. Monômeros
Monômeros 
Quimicamente: moléculas insaturadas (possuem duplas ligações) 
Podem ser do tipo 
–Acrílicos 
–Metacrílicos 
–Vinílicos 
–Alílicos 
Na maioria das formulações curadas por radiação UV são utilizados os monômeros acrílicos, já que estes apresentam maior velocidade de cura que os outros monômeros insaturados (metacrílicos e vinílicos) 
26
MonômerosFunções na Formulação 
Diluição das resinas (oligômeros) 
Melhoria na umectação dos substratos 
Modificação das características físicas finais (flexibilidade, dureza, velocidade de cura) da formulação 
Melhoria na aderência em substratos difíceis 
27
MonômerosClassificação 
Número de insaturações 
–Mono, Bi, Tri, Tetra, Penta e Hexafuncionais 
–A funcionalidade dos monômeros é fundamental para variar as a velocidade de cura e propriedades físico-químicas dos produtos (elongamento, flexibilidade, dureza, resistência química, etc) 
Tipo químico 
–Hidrocarbonetos (alcanos) alifáticos e ciclo-alifáticos, éteres derivados do PO (óxido de propileno) e EO (óxido de etileno), aromáticos, derivados do butadieno, poliéster/poliéterderivados. 
28
Monômeros 
Propriedade 
Mono 
Di 
Tri 
Tetra 
Penta 
Velocidade de cura 
Baixa 
Rápida 
Flexibilidade 
Flexível 
Quebradiço 
Dureza 
Baixa (mole) 
Duro 
Resistência a Solventes 
Menor 
Maior 
Shrinkage 
(Retração) 
Baixa 
Alta 
29
Monômeros Monofuncionais 
Excelentes para diluição dos oligômeros 
–Permitem formular com maior concentração de oligômeros e por isso alteram menos as propriedades do filme determinadas pelos oligômeros. Exemplo: alto brilho e baixa viscosidade com Epóxi Acrilada(EA): o ideal é formular com alta concentração de EA, pois ela tem um alto índice de refração e alto brilho. 
Exemplos 
–EOEOEtAcrilatorápido, bom poder solvente 
–EO4Nonil Fenol Acrilatoflexível, boa umectação 
–CaprolactonaAcrilatomuito flexível, baixa volatilidade 
–LaurilAcrilatohidrofóbico, flexível, baixaespuma 
30
Monômeros Difuncionais 
Bom poder de diluição 
–Aumentam a velocidade de cura e a rigidez, se comparados com os monofuncionais. Os derivados de PO são excelentes umectantes para pigmentos; os de EO são mais rápidos que os PO. Os PO tem menor tensão superficial que os EO e os alcanos. 
Exemplos 
–TPGDA: um dos mais utilizados. Apresenta bom poder de diluição e boa velocidade de cura, além de custo baixo 
–(PO)2NPGDA: um dos melhores umectantes bifuncionais para pigmentos. Velocidade de cura = TPGDA, maior flexibilidade e dureza que TPGDA. 
–PEG600DA: solúvel em água. 31
Monômeros Trifuncionais 
A utilização de monômeros trifuncionaistende a aumentar a rigidez do filme, mas escolhendo entre diferentes monômeros trifuncionaisa rigidez pode ser diminuída mantendo a alta velocidade de cura: 
Velocidade de cura decrescente: 
TMP(EO)6TA > TMP(EO)3TA ~ TMP(PO)6TA > TMP(PO)3TA ~ TMPTA 
Os POssão excelentes umectantes de pigmentos. Os EOssão mais rápidos que os POs. Quanto maior a EO maior a solubilidade em H2O. 
32
MonômerosTMPTA 
Aumento de grupos POs 
–Diminui a velocidade de cura 
–Aumenta a flexibilidade 
–Aumenta a resistência química 
–Baixo shrinkage (encolhimento, retração) 
33
Velocidade de Cura X Funcionalidade 
Velocidade de cura (m/min) 
34
Elongamento X Funcionalidade 
35
Resistência à Tração X Funcionalidade 
Resistência à tração (psi) 
36
Monômeros Tetra e Pentafuncionais 
São utilizados como aditivos 
–Aumento da resistência química 
–Aumento da velocidade de cura superficial ao invés de aumentar o fotoiniciadorna formulação 
Exemplos 
–Relação de viscosidade em misturas com Epóxi acrilado 
(5EO) PetaTetra<< PentaErPentaA~ DiTMPTetraA<<< DiPentaPentaA 
(5EO)PetaTetra= Elongação semelhante ao TMPTA porém mais rápido que este último 
37
3. Fotoiniciadores
Fotoiniciadores 
Radicais livres 
Catiônicos 
39
FotoiniciadoresDefinição e mecanismo 
Fotoiniciadores são aditivos fotolatentes 
A radiação UV inicia a decomposição em radicais livres (ou cátions) através da absorção de luz UV pelo fotoiniciador 
Radicais atacam as ligações duplas dos oligômeros e monômeros e iniciam uma reação em cadeia 
Rede de ligações cruzadas é formada se os oligômeros e monômeros contêm mais que uma dupla ligação. 
Filme 
Reticulação 
do Polímero 
Decomposição emradicais livres 
X 
● 
● 
Fotoiniciador inativo 
X 
Gatilho 
h* 
+ 
40
Fotoiniciadores 
Coiniciador 
–componente que ao absorver a luz, auxilia o fotoiniciador na produção de radicais livres. 
Cromóforo 
–grupo funcional do fotoiniciador e o qual define a faixa de absorção da luz. 
Absorção de luz 
–ocorre quando a luz encontra um grupo cromóforo conveniente para a absorção de fótons de um comprimento de onda definido (emitido pela lâmpada UV). 
41
FotoiniciadoresGrupos Cromóforos 
Cromóforo 
λmax(nm) 
C=C-C=O 
350 
N=O 
660 
N=N 
350 
C=O 
280 
Antraceno 
380 
Naftaleno 
310 
Benzeno 
260 
C=C-C=C 
220 
C=C 
180 
C-H 
< 180 
C-C 
< 180 
42 
Longos comprimentos de onda, importantes para cura em profundidade adesãode sistemas pigmentados 
Comprimentos de onda médios contribução para cura em profundidade 
Comprimentos de onda curtos, cura superficialde sistemasde curaUV 
UVC 
200 nm 
UVB 
280 nm 
UVA 
315 nm 
380 nm 
100 nm 
visível 
Raios-X
FotoiniciadoresMecanismo de reação (Fotólise) 
Norrish Tipo I: Clivagem α 
–Clivagem fotoquímica ou homólise de aldeídos e cetonas em dois radicais livres intermediários. Exemplos: α-Hidroxicetonas, α-Aminocetonas, BAPO, ... 
Norrish Tipo II: abstração de H 
–Abstração intramolecular de hidrogênio gpor compostos carbonílicos excitados. Exemplo: Benzofenona, Isopropiltioxantona,… 
–Abstração intermolecular de doadores de hidrogênio, por exemplo, Aminas ou resinas modificadas com amina, por compostos carbonílicos excitados, por exemplo, Benzofenona, … 43
Norrish Tipo I: Clivagem α 
 α-Hidroxicetona 
O 
OH h· C 
O 
+ 
. OH sub produtos 
Polimerização 
44
Norrish Tipo II: Abstração de H 
 Benzofenona 
H· 
Tranferência 
de hidrogênio 
OR 
O 
Polímero 
+ 
OH 
. 
sem iniciação 
N 
OH 
OH 
. 
subprodutos 
N 
OH 
OH 
+ 
Coiniciador 
N-metildietanolamina 
(MDEA) 
O 
Fotoiniciador 
Benzofenona 
h· 
O 
Fotoiniciador 
excitado 
* 
45
Principais Fotoiniciadores Tipo I 
Benzildimetilcetais 
α-Hidroxicetonas 
α-Aminocetonas 
Óxidos de acilfosfina 
Fenilglioxilatos 
Poliméricos 
46
Fotoiniciadores Tipo I 
Benzildimetilcetal (BDK) 
47 
O 
O O 
 2,2-dimetoxi-1,2-difeniletan-1-ona 
– λ = 254, 337 nm 
– Primeiro fotoiniciador introduzido no mercado, 
na década de 1970 
– Pó cristalino branco a levemente amarelado 
– Apresenta amarelamento após cura, 
limitando o uso a camadas inferiores 
 Aplicações 
– Primers e massas baseados em poliéster insaturado para madeira e 
substitutos de madeira 
– Tintas e vernizes gráficos baseados em acrilatos para papel, metal e 
plásticos
Fotoiniciadores Tipo Iα-Hidroxicetonas (AHK) 
2-hidroxi-2-metil-1-fenil-propanona 
–λ= 245, 280, 331 nm 
–Líquido, com boas propriedades de solvência 
–Altamente apropriado para blendas com outros fotoiniciadores 
–Elevada eficiência para cura de superfície, ou pouco mais reativo do que a 1-hidroxiciclohexilfenilcetona 
Aplicações 
–Vernizes acrilados para madeira, papel, metal e plásticos e vernizes gráficos 
OOH 
48
Fotoiniciadores Tipo Iα-Hidroxicetonas (AHK) 
1-hidroxiciclohexilfenilcetona 
–λ= 246, 280, 333 nm 
–Pó cristalino esbranquiçado 
–Baixo amarelamento, média volatilidade 
–Elevada eficiência para cura de superfície 
Aplicações 
–Vernizes acrilados para madeira, papel, metal e plásticos e vernizes gráficos 
–Principal uso em vernizes e como fotoiniciador para superfície em sistemas pigmentados 
–Especialmente recomendado para uso em aplicações de uso exterior 
OOH 
49
Fotoiniciadores Tipo I 
α-Aminocetonas (AAK) 
 2-metil-1[4-(metiltio)fenil]-2- 
morfolinopropan-1-ona 
– λ = 232, 240, 307 nm 
– Odor 
 Aplicação 
– Cura de profundidade em tintas 
gráficas pigmentadas 
 2-benzil-2-dimtilamino-1-(4- 
morfolinofenil)-butanona-1 
– λ = 233, 324 nm 
 Aplicação 
– Cura de profundidade em tintas 
gráficas pigmentadas, com 
excelente performance 
C N O 
O 
S C O N 
O 
N 
50
Fotoiniciadores Tipo I 
Óxidos de Acilfosfina 
 Óxido de bisacilfosfina 
(BAPO) 
– λ = 360, 365, 405 nm 
– Pó amarelo esverdeado 
– Baixo odor, baixa volatilidade 
 Aplicação 
– Tintas e tintas gráficas 
pigmentadas com excelente cura 
em profundidade 
– Aplicações de elevada espessura 
 Óxido de monoacilfosfina 
(MAPO) 
– λ = 295, 380, 393 nm 
– Pó amarelo esverdeado 
– Boa solubilidade, baixo odor, 
baixo amarelamento 
 Aplicação 
– Tintas e tintas gráficas 
pigmentadas com muito boa 
cura em profundidade 
P 
O 
O O 
P 
O 
O 
51
Fotoiniciadores Tipo IFenilglioxilato 
Éster metílico do ácido Fenilglioxílico 
–λ= 255, 325 nm 
–Líquido levemente amarelado 
–Baixo amarelamento após a cura 
–Excelente propriedades de cura em superfície(resistência a manchamento) 
–Permite desenvolvimento de verniz com excelente adesão 
Aplicações 
–Revestimentos para pisos 
–Revestimentos para parquet (pisos de madeira) 
–Revestimentos de plásticos e metais 
OOO 
52
Fotoiniciadores Tipo IPoliméricos 
Elevado peso molecular 
–Solubilidade mais limitada 
–Viscosidade mais elevada 
–Baixíssima tendência à migração 
Aplicações 
–Tintas para embalagens de alimentos 
53 
Exemplo de umfotoiniciadorpolímerico
Fotoiniciadores Tipo II 
Fotossensibilizadores 
 Benzofenona 
– λ = 360, 365, 405 nm 
– Flocos brancos 
– Baixa inibição por oxigênio 
– Maior velocidade de cura 
aumenta com aminas ou resinas 
modificadas com aminas 
 Aplicação 
– Onde há moderadas 
expectativas com respeito a cor 
e odor 
 Isopropiltioxantona 
– λ = 380 nm 
– Pó amarelo páliod 
 Aplicação 
– Como fotoiniciador auxiliar em 
sistemas pigmentados 
O 
54
FotoiniciadoresResumo 
•Absorve a luz abaixo de 300 nm 
•Moderado em termos de cor e odor 
Benzofenonas(BP) 
•Amarelamentoapós cura –limitação de uso 
•Cura de supefície 
•Ideal para fillerse primers 
Benzildimetilcetal(BDK) 
•Absorve luz abaixo de 300 nm 
•Cura de superfície 
•Para vernizes 
α-Hidroxicetonas(AHK) 
55
FotoiniciadoresResumo 
•Absorve luz acima de 300 nm 
•Excelente cura em profundidade 
•Para sistemas pigmentados transparentes 
α-Aminocetonas(AAK) 
•Absorve luz acima de 380 nm 
•Ideal para sistemas pigmentados opacos 
•Excelente cura de profundidade 
Óxidos de acilfosfina(MAPO/BAPO) 
•Baixo amarelamento 
•Excelente cura de superfície 
•Para vernizes 
Fenilglioxilato(PG) 
•Maior peso molecular 
•Baixíssima migração 
•Tintas de embalagens de alimentos 
Poliméricos 
56
Fotoiniciadores 
Excitação eficiente do fotoiniciador através da emissão de luz pela lâmpada 
Absorção dos fotoiniciadores(AHK, AAK, MAPOe BAPO) 
Emissão da lâmpada de Hg 
57
FotoiniciadoresCritérios de Seleção 
Propriedades de cura 
Perfil de Absorbância (ativação/comprimento de onda/energia) 
Comportamento da Cura (profundidade/superfície, inibição por O2) 
Eficiência e reatividade (velocidade e concentração) 
Propriedades Físicas 
Solubilidade em monômeros/oligômeros 
Baixa volatilidade, sem migração (odor, fotofragmentos) 
Rotulagem, indicação de segurança 
Propriedades do filme 
Amarelamento(depois da cura e exposição à luz) 
Adesão do revestimento ao substrato 
Sensibilidade ao preço 
58
FotoiniciadoresCura Superficial 
Oxigênio 
–Inibidor da cura superficial 
–Deve gerar um número suficiente de radicais que compense o oxigênio. 
Ozônio 
–Também é inibidor da eficiência de cura superficial 
•A retirada deve ser eficiente (para fora do equipamento) 
•Limite de Segurança: 0,1ppm/8h de trabalho 
–Recomendado o uso de aminas como coiniciadores 
–Aumento da concentração de fotoiniciadores 
–Avaliação da intensidade da lâmpada 
59
Reação de supressão do estado excitado do fotoiniciador 
[FI]* + O2FI + O2* 
Reação de captura do radical livre 
R•+ O2 R –O –O• 
Forte propagação Fraca propagação 
Técnicas para minimizar os efeitos do O2 
–Usar um filme transparente (barreira para o Oxigênio) 
–Aumentar a intensidade da lâmpada UV (> fótons) 
–Utilizar atmosfera inerte (N2) 
–Utilizar aminas sinergísticas (sequestro do O2) 
FotoiniciadoresInibição por Oxigênio 
60
Formulação
Formulação 
Foto- iniciadorInicia a reaçãoInfluencia na cura 
AditivosPropriedades das tintasEx: brilho, nivelamento, estabilidade UV 
Pigmentos e CargasColoração, lixamento, enchimento 
MonômerosBaixo PM, ajuste viscosidade, densidade de ligações cruzadasMonofuncionais: acrilado, estirenadoDi/tri/tetrafuncionais: acrilados 
Resinas ou OligômerosAcrilados, Poliésteres insaturados: Elevado PM, normalmente elevada viscosidadeInfluencia as principais propriedades da tinta / verniz: reatividade, brilho, adesão, resistência, ... 
1 –5% 
0 –5% 
0 –50% 
0 –60% 
25 –95% 
62
Formulação 
DesempenhoPropriedades físico-químicas adequadas para o processo do cliente 
PreçoBaixo custo de matérias-primas e produção 
63
A formulação depende de vários fatores: 
Tipo de substrato 
Madeira 
Papel 
Plástico 
Metal 
Vidro 
Formulação 
64 
Tipo de aplicação 
Rolo 
Pistola 
Offset 
Flexografia 
Serigrafia 
Propriedades do revestimento 
Resistência à luz 
Flexibilidade 
Aderência 
Espessura
FormulaçãoTintas Gráficas
Formulação -Artes GráficasFlexografia -Substratos 
Kraft 
–Epóxi acrilados para menor absorção 
Papel 
–Epóxi acrilados e poliéster acrilados para brilho e baixa absorção 
Filme 
–Poliéster acrilados e blendas de oligômeros para aderência
Formulação -Artes GráficasFlexografia -Requisitos de Desempenho 
Viscosidade 
–Depende da escolha e proporção de oligômeros e monômeros. Viscosidade típica de 400 -1000 cP (25°C) 
Densidade de cor e reologia 
–Interação do pigmento com o sistema de oligômeros e monômeros 
Brilho 
–Escolha dos oligômeros 
Baixa absorção 
–Depende do peso molecular dos oligômeros 
Aderência 
–Escolha dos oligômeros e monômeros 
Velocidade de cura 
–Funcionalidade dos monômeros e pacote de fotoiniciador
Dispersão de pigmento 
% 
Tinta 
% 
Monômeros 
0 –30 
Dispersão de pigmento 
45 –60 
Pigmento 
25 –40 
Monômeros 
30 –50 
Oligômeros (umectação, aderência, cura, absorção baixa) 
30 –50 
Oligômeros (reatividade, dureza, flexibilidade) 
0 –20 
Inibidor 
0,1 –1 
Aditivos (ceras, etc.) 
0 –5 
Fotoiniciadores 
8 –12 
Formulação -Artes GráficasFlexografia 
Espessura típica = 3 μm
Formulação -Artes GráficasOffset -Substratos 
Papel 
–Epóxi acrilados para velocidade de cura e baixo custo 
Plásticos 
–Poliéster acrilados e blendas de oligômeros para aderência 
–Produtos de baixo odor quando para alimentos
Formulação -Artes GráficasOffset -Requisitos de Desempenho 
Resistência a risco 
–Uretano acrilado de alta funcionalidade 
Resistência à água 
–Monômeros de alta funcionalidade 
Laminação 
–Uretanos acrilados flexíveis
Dispersão de pigmento 
% 
Tinta 
% 
Monômeros (GPTA/TPGDA) 
5 –10 
Dispersão de pigmento 
50 –60 
Pigmento 
25 –35 
Monômeros 
0 –5 
Oligômeros (umectação, aderência, cura, fluidez) –poliéster e/ou epóxi 
50 –60 
Oligômeros (reatividade, dureza, flexibilidade) 
0 –30 
Inibidor 
0,1 –1 
Aditivos (ceras, etc.) 
0 –5 
Fotoiniciadores 
8 –12 
Formulação -Artes GráficasOffset 
Viscosidade típica= 120 -300 Poises (25°C) Espessura típica =2 μm
Formulação -Artes GráficasSerigrafia -Variáveis 
Custo 
–BAIXO –Epóxi acrilados 
Substrato 
–PLÁSTICOS –Poliésteres acrilados especiais, uretano acrilados, acrílico acrilados, aminas acriladas
Resistência a risco 
–Uretano acrilado de alta funcionalidade 
Resistência à água e às intempéries 
–Monômero ou uretano acrilado (de preferência alifático) de alta funcionalidade 
Flexibilidade 
–Uretano acrilado flexível e/ou IBOA ou TBCH 
Resistência a solventes 
–Epóxi acrilado ou uretano acrilado 
Formulação -Artes GráficasSerigrafia -Requisitos de Desempenho
Dispersão de pigmento 
% 
Tinta 
% 
Monômeros 
5 –40 
Dispersão de pigmento 
70 –80 
Oligômeros 
20 –80 
Monômeros 
0 –15 
Pigmento 
5 –50 (branco opaco) 
Oligômeros (reatividade, dureza, flexibilidade) 
0 –15 
Aditivos (controle de espuma) 
0,3 –1,5 
Aditivos (nivelamento, fluidez) 
0,3 –1,5 
Inibidor 
0,1 –1 
Cargas / ceras 
0 –15 
Fotoiniciadores 
4 –6 
Formulação -Artes GráficasSerigrafia 
Viscosidade típica= Plana: 40-300 Poises (25°C) Rotativa: 500 -2500 cP (25°C) Espessura típica= 8 a 30 μm
FormulaçãoMadeira
Formulação –MadeiraSubstratos 
Aglomerado 
•Móveis de baixo custo 
MDF 
•Móveis com melhor perfor- mance 
Lâmina 
•Móveis de alto custo 
Chapa dura 
•Produtos de elevada reatividade 
76
substrato + massa UV 
veio de impressão 
verniz UV fosco ou brilhante 
primer UV 1 
primer UV 2 
Formulação –MadeiraProcesso de impressão 
77
Formulação -MadeiraProcesso de Pintura -Rolo 
Massa 
–Epóxi com cargas 
Primer 
–Epóxi/poliéster com alta pigmentação 
Massa 
% 
Primer 
% 
Epóxi acrilado 
25 –40 
Epóxi acrilado 
15 –30 
Cargas 
40 –70 
Poliéster 
0 –25 
Monômeros 
5 –10 
Pigmento 
10 –30 
Fotoiniciador 
1,5 –3 
Fotoiniciador 
3 –5 
Monômero 
10 –20 
Carga 
0 –10 
Aditivos 
1 –2 
Espessura 
60-100 g/m² 
Espessura 
5-30 g/m² 
Viscosidade 
Alta 
Viscosidade 
20” CF6 –120 KU
Formulação -MadeiraProcesso de Pintura -Rolo 
Veio de impressão 
–Epóxi –baixa viscosidade (boa definição do desenho) 
Acabamento 
–Epóxi (brilhante ou semi- brilho) 
–Poliéster/uretanos (foscos) 
Veio de Impressão 
% 
Acabamento 
% 
Epóxi acrilado 
30 –50 
Oligômero acrilado 
40 –60 
Monômeros 
20 –40 
Monômeros 
20 –40 
Pigmento/Corante 
15 –25 
Fotoiniciador 
2 –5 
Fotoiniciador 
3 –10 
Fosqueante 
0 –12 
Aditivos 
0,5 –5 
Espessura 
4 g/m² 
Espessura 
5-30 g/m² 
Viscosidade 
20” –60” CF4 
Viscosidade 
60” CF4 –50” CF8
Controle de Qualidadee Aplicação
Controle de Qualidade 
Viscosidade 
Densidade 
Fineza 
Força de tingimento 
Adesão 
Estabilidade 
Velocidade de cura 
Nivelamento 
81
Controle de Qualidade 
Viscosidade 
–Copos 
–Viscosímetros placa-cone / placa-placa 
–Viscosímetros rotacionais 
82
Controle de Qualidade 
Densidade 
–Picnômetro 
Fineza 
–Grindômetro 
83
Controle de Qualidade 
Força de tingimento 
–Espectrofotômetro 
Adesão 
84
Controle de Qualidade 
Estabilidade 
Velocidade de cura 
Brilho / Nivelamento 
85
Controle na Aplicação 
Resistência a solventes 
Scratch–Resistência ao risco 
Blocking–resistência ao empilhamento 
Coeficiente de fricção (slip) 
Resistência à Abrasão 
Encolhimento / Retração (shrinkage) 
86 
glass plate 
hammer (500 g) 
Scotch-brite
Controle na Aplicação 
Resistência a MEK e Tolueno 
–São usados para confirmar se a cura foi completa 
Testes de aderência 
–Após 24 h 
Testes de Cura (secagem) 
–Resistência à unha 
87
Controle na AplicaçãoRadiômetro 
Controle total do processo 
–Dose: energia total recebida por unidade de área pela superfície do substrato durante a aplicação. Varia com o tempo. Unidade: J/cm2 
–Irradiância (Intensidade): número de fótons recebidos por unidade de área pela superfície do substrato. Varia com a potência da lâmpada, distância substrato/lâmpada, conjunto lâmopada/refletor. Unidade: W/cm2 
–Velocidade da linha. Unidade: m/min 
Monitoramento do desempenho da lâmpada UV 
88
Controle na AplicaçãoRadiômetro 
Rápida verificação de problemas de cura 
Estabelecimento de condições ideais de cura: equipamento e tinta/verniz 
Otimização de uso de lâmpadas 
89
Fatores que influenciam na curaEfeito da cor do substrato 
Reflexão e absorção da luz UV 
Substratos: Branco, Transparente e Refletivo 
–A velocidade de cura pode aumentar em 20% nos substratos brancos comparado aos negros. 
–Substratos transparentes e refletivos favorecem a velocidade de cura (~40%). 
90
Fatores que influenciam na curaCor, Concentração e Tamanho de partícula 
Alta 
BaixaTamanho de partícula 
Pequenas 
Grandes 
Vermelho 
Amarelo 
Verde 
Azul 
Pigmentos 
Pobre MédiaBoa 
91 
Cura 
Concentraçãode pigmento 
Tamanho departícula 
Cor
Fatores que influenciam na curaEspessura de Camada 
Quanto maior a camada do filme (transparente ou pigmentado), maior é a dificuldade de cura. 
92 
Pobre MédiaBoa 
Cura 
Espessurade filme 
Espessos 
Finos
Fatores que influenciam na cura 
Equipamento de cura UV 
–Intensidade da luz UV gerada pela lâmpada 
–Espectro da luz UV 
–Tipo de lâmpada UV / Potência / Energia 
–Número de lâmpadas 
–Conversor de velocidade; 
–Refletores 
–Atmosfera inerte 
Formulação 93
Importante 
A cura correta é a propriedade mais importante para o desempenho do produto. Todas as outras propriedades são decorrentes e/ou se originam desta. 
Uma cura deficiente prejudica todas as outras características como: resistência ao risco, adesão, etc. 
Também a viscosidade e a reologia do produto asseguram a fluidez do produto no equipamento de aplicação. 
94
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Modulo 2 química e formulações

  • 1. Introdução àCura por Radiação -Matérias-primas -Formulações
  • 2. Formulação 1.Resina(s) insaturada(s) –Propriedades básicas 2.Monômeros –Redução de viscosidade –Crosslinking(reticulação) 3.Fotoiniciadores –Geração de radicais ou cátions 4.Pigmentos e cargas –Cor –Lixamento –Preenchimento 5.Aditivos –Performance final ou UV EB Produto curado 2
  • 3. 1. Resinas ou Oligômeros
  • 4. Epóxi Isocianato Poliésteres Ácido acrílico Polióis Máterias-Primas usadas na Produção de Resinas O O -Éter -Éster -Uretano -Epóxi O O 4
  • 5. Principais Tipos de Oligômeros Epóxi acrilado Uretano acrilado Poliéster acrilado Poliéter acrilado Acrílico acrilado 5
  • 6. Oligômeros Acrilados Maiores responsáveis pela performance do filme curado Elevado peso molecular –500 –5.000 g/mol Elevada viscosidade –Requerem diluição (Monômeros) Funcionalidade –Na cura por UV indica o número de grupos insaturados (comumente grupos acrílicos). Quanto maior a funcionalidade geralmente maior a velocidade de cura. –1-32 6
  • 7. Epóxi Acrilado Resina –Baixo custo –Elevada reatividade –Baixo peso molecular –Elevada viscosidade –Baixa umectação de pigmento –“Baixa irritabilidade” Filme curado –Excelente resistência química –Dureza –Alto brilho –Pouca resistência ao amarelamento 7
  • 8. Epóxi Acrilado Epóxi acrilado aromático difuncional Epóxi acrilado modificado Epóxi acrilado novolac Epóxi acrilado alifático 8
  • 9. Epóxi Acrilado Modificado Redução de viscosidade Modificação de reatividade Promoção de flexibilidade Baixo odor Funcionalidade ácida Custo mais elevado 9
  • 10. Epóxi Acrilado ModificadoExemplos Epóxi Acrilado Modificado com Ácido Graxo –Promove umectação de pigmento –Menor velocidade de cura –Menor resistência a solvente –Maior custo Epóxi Acrilado Modificado com Óleo de Soja –Promove umectação de pigmento –Menor velocidade de cura –Maior flexibilidade 10
  • 11. Epóxi Acrilado Alifático Elevada reatividade Elevada flexibilidade Baixo amarelamento Parcialmente solúvel em água Elevado custo 11
  • 12. Funcionalidade= 1 Funcionalidade= 8 Flexibilidade Dureza Amarelamento Nãoamarelamento Moderada velocidade de cura Elevadavelocidade de cura Baixa viscosidade Elevada viscosidade Uretano Acrilado Variação de performance com a funcionalidade Funcionalidade 12
  • 13. Uretano Acrilado Diacrilado –Baixa viscosidade –Baixa reatividade –Maior flexibilidade Octa-acrilado –Elevada viscosidade –Elevada reatividade –Elevada dureza –Excelente resistências química e física 13
  • 14. Uretano Acrilado Uretano Acrilado Alifático –Elevada resistência ao amarelecimento (uso exterior) –Elevada flexibilidade –Maior custo Uretano Acrilado Aromático –Baixa resistência ao amarelecimento –Maior rigidez –Menor custo 14
  • 15. Poliéster Acrilado Boa umectação de pigmentos Ampla extensão de viscosidade: 100 –10.000 cP Velocidade de cura moderada a rápida Dureza e flexibilidade variadas Baixo odor Funcionalidade 2-6 Peso Molecular 300 –3000 g/mol 15
  • 16. Poliéster Acrilado Modificado Boa flexibilidade Boa aderência Baixa resistência química Não amarelamento Ótima umectação de pigmento Geralmente baixa viscosidade 16
  • 17. Poliéster Acrilado ModificadoExemplos Poliéster Acrilado Clorado –Aderência em diversos substratos (metal e poliolefinas) Poliéster Acrilado Modificado com Ácido Graxo –Umectante de pigmento Poliéster Insaturado –Boa resistência química –Boa resistência mecânica –Baixa velocidade de cura –Baixo poder de alastramento –Baixo custo 17
  • 18. Poliéter Acrilado Baixíssima viscosidade Boa reatividade Boa flexibilidade Boa umectação de pigmentos Baixo odor, usados como substitutos de monômeros 18
  • 19. Poliéter Acrilado Modificado com Amina Características semelhantes ao Poliéter Acrilado –Baixíssima viscosidade –Boa flexibilidade –Boa umectação de pigmentos –Baixo odor, usados como substitutos de monômeros Altíssima reatividade sem uso de Coiniciadores –Exemplo: aminas 19
  • 20. Acrílico Acrilado Excelente aderência em diversos substratos Baixa a moderada reatividade Resistência ao amarelecimento Boa flexibilidade Elevado custo 20
  • 22. Tintas UV Base ÁguaPor quê? Desvantagens de Tintas UV 100% •Migração, odor e emissãode monômeros(rotulagem, segurança) •Problemasde aderênciadevidoà retraçãonapolimerização •Correlação peso molecular / viscosidade Desvantagens de Tintas Base Água •Baixa resistência ao risco •Limitado brilho •Limitada resistência química •Baixa resistência a blocking •Necessidade de coalescentes (VOC) •Baixa viscosidade com elevado PM (spray) •Sem monômeros ou solventes •Menor retração do polímero => melhor adesão •Sem problema de blockingapós a cura •Boas propriedades mecâncias •Boa resistência mecânica •Maior facilidade para fosquear Tintas UV Base Água 22
  • 23. Tintas UV Base ÁguaResinas Baixa viscosidade sem monômeros ou solventes –Aplicação por sprayou cortina –Fácil controle de viscosidade Retração devido à perda de água –Filmes finos aplicáveis Excelente adesão em substratos difíceis Fácil limpeza do equipamento Reduzida inflamabilidade Reduzida irritabilidade da pele Passo de flash-offantes da cura UV –Maior tempo de cura –Uso de maior energia Elevada tensão superficial da água –Necessita aditivos de umectação Viscosidade Peso Molecular Dispersão Solução de polímero Vantagens Desvantagens 23
  • 24. Tintas UV Base ÁguaResinas 1ª. GeraçãoEmulsões de Cura UV Resinas poliéster e epóxi acriladasemulsificadas Vantagens –Elevada reatividade –Excelentes resistências –Fácil fosqueamento –Fácil manipulação –Boa estabilidade Desvantagens –Apresentam tackapós evaporação da água 2ª. GeraçãoDispersões de Cura UV Dispersões acrílicas e poliuretânicasde cura UV Vantagens –Isento de tackdepois da evaporação de água, mesmo sem cura UV –Maiores resistências após a cura UV –Boas propriedades mecânicas (relação dureza / flexibilidade) Desvantagens –Maior dificuldade de limpeza 24
  • 26. Monômeros Quimicamente: moléculas insaturadas (possuem duplas ligações) Podem ser do tipo –Acrílicos –Metacrílicos –Vinílicos –Alílicos Na maioria das formulações curadas por radiação UV são utilizados os monômeros acrílicos, já que estes apresentam maior velocidade de cura que os outros monômeros insaturados (metacrílicos e vinílicos) 26
  • 27. MonômerosFunções na Formulação Diluição das resinas (oligômeros) Melhoria na umectação dos substratos Modificação das características físicas finais (flexibilidade, dureza, velocidade de cura) da formulação Melhoria na aderência em substratos difíceis 27
  • 28. MonômerosClassificação Número de insaturações –Mono, Bi, Tri, Tetra, Penta e Hexafuncionais –A funcionalidade dos monômeros é fundamental para variar as a velocidade de cura e propriedades físico-químicas dos produtos (elongamento, flexibilidade, dureza, resistência química, etc) Tipo químico –Hidrocarbonetos (alcanos) alifáticos e ciclo-alifáticos, éteres derivados do PO (óxido de propileno) e EO (óxido de etileno), aromáticos, derivados do butadieno, poliéster/poliéterderivados. 28
  • 29. Monômeros Propriedade Mono Di Tri Tetra Penta Velocidade de cura Baixa Rápida Flexibilidade Flexível Quebradiço Dureza Baixa (mole) Duro Resistência a Solventes Menor Maior Shrinkage (Retração) Baixa Alta 29
  • 30. Monômeros Monofuncionais Excelentes para diluição dos oligômeros –Permitem formular com maior concentração de oligômeros e por isso alteram menos as propriedades do filme determinadas pelos oligômeros. Exemplo: alto brilho e baixa viscosidade com Epóxi Acrilada(EA): o ideal é formular com alta concentração de EA, pois ela tem um alto índice de refração e alto brilho. Exemplos –EOEOEtAcrilatorápido, bom poder solvente –EO4Nonil Fenol Acrilatoflexível, boa umectação –CaprolactonaAcrilatomuito flexível, baixa volatilidade –LaurilAcrilatohidrofóbico, flexível, baixaespuma 30
  • 31. Monômeros Difuncionais Bom poder de diluição –Aumentam a velocidade de cura e a rigidez, se comparados com os monofuncionais. Os derivados de PO são excelentes umectantes para pigmentos; os de EO são mais rápidos que os PO. Os PO tem menor tensão superficial que os EO e os alcanos. Exemplos –TPGDA: um dos mais utilizados. Apresenta bom poder de diluição e boa velocidade de cura, além de custo baixo –(PO)2NPGDA: um dos melhores umectantes bifuncionais para pigmentos. Velocidade de cura = TPGDA, maior flexibilidade e dureza que TPGDA. –PEG600DA: solúvel em água. 31
  • 32. Monômeros Trifuncionais A utilização de monômeros trifuncionaistende a aumentar a rigidez do filme, mas escolhendo entre diferentes monômeros trifuncionaisa rigidez pode ser diminuída mantendo a alta velocidade de cura: Velocidade de cura decrescente: TMP(EO)6TA > TMP(EO)3TA ~ TMP(PO)6TA > TMP(PO)3TA ~ TMPTA Os POssão excelentes umectantes de pigmentos. Os EOssão mais rápidos que os POs. Quanto maior a EO maior a solubilidade em H2O. 32
  • 33. MonômerosTMPTA Aumento de grupos POs –Diminui a velocidade de cura –Aumenta a flexibilidade –Aumenta a resistência química –Baixo shrinkage (encolhimento, retração) 33
  • 34. Velocidade de Cura X Funcionalidade Velocidade de cura (m/min) 34
  • 36. Resistência à Tração X Funcionalidade Resistência à tração (psi) 36
  • 37. Monômeros Tetra e Pentafuncionais São utilizados como aditivos –Aumento da resistência química –Aumento da velocidade de cura superficial ao invés de aumentar o fotoiniciadorna formulação Exemplos –Relação de viscosidade em misturas com Epóxi acrilado (5EO) PetaTetra<< PentaErPentaA~ DiTMPTetraA<<< DiPentaPentaA (5EO)PetaTetra= Elongação semelhante ao TMPTA porém mais rápido que este último 37
  • 40. FotoiniciadoresDefinição e mecanismo Fotoiniciadores são aditivos fotolatentes A radiação UV inicia a decomposição em radicais livres (ou cátions) através da absorção de luz UV pelo fotoiniciador Radicais atacam as ligações duplas dos oligômeros e monômeros e iniciam uma reação em cadeia Rede de ligações cruzadas é formada se os oligômeros e monômeros contêm mais que uma dupla ligação. Filme Reticulação do Polímero Decomposição emradicais livres X ● ● Fotoiniciador inativo X Gatilho h* + 40
  • 41. Fotoiniciadores Coiniciador –componente que ao absorver a luz, auxilia o fotoiniciador na produção de radicais livres. Cromóforo –grupo funcional do fotoiniciador e o qual define a faixa de absorção da luz. Absorção de luz –ocorre quando a luz encontra um grupo cromóforo conveniente para a absorção de fótons de um comprimento de onda definido (emitido pela lâmpada UV). 41
  • 42. FotoiniciadoresGrupos Cromóforos Cromóforo λmax(nm) C=C-C=O 350 N=O 660 N=N 350 C=O 280 Antraceno 380 Naftaleno 310 Benzeno 260 C=C-C=C 220 C=C 180 C-H < 180 C-C < 180 42 Longos comprimentos de onda, importantes para cura em profundidade adesãode sistemas pigmentados Comprimentos de onda médios contribução para cura em profundidade Comprimentos de onda curtos, cura superficialde sistemasde curaUV UVC 200 nm UVB 280 nm UVA 315 nm 380 nm 100 nm visível Raios-X
  • 43. FotoiniciadoresMecanismo de reação (Fotólise) Norrish Tipo I: Clivagem α –Clivagem fotoquímica ou homólise de aldeídos e cetonas em dois radicais livres intermediários. Exemplos: α-Hidroxicetonas, α-Aminocetonas, BAPO, ... Norrish Tipo II: abstração de H –Abstração intramolecular de hidrogênio gpor compostos carbonílicos excitados. Exemplo: Benzofenona, Isopropiltioxantona,… –Abstração intermolecular de doadores de hidrogênio, por exemplo, Aminas ou resinas modificadas com amina, por compostos carbonílicos excitados, por exemplo, Benzofenona, … 43
  • 44. Norrish Tipo I: Clivagem α  α-Hidroxicetona O OH h· C O + . OH sub produtos Polimerização 44
  • 45. Norrish Tipo II: Abstração de H  Benzofenona H· Tranferência de hidrogênio OR O Polímero + OH . sem iniciação N OH OH . subprodutos N OH OH + Coiniciador N-metildietanolamina (MDEA) O Fotoiniciador Benzofenona h· O Fotoiniciador excitado * 45
  • 46. Principais Fotoiniciadores Tipo I Benzildimetilcetais α-Hidroxicetonas α-Aminocetonas Óxidos de acilfosfina Fenilglioxilatos Poliméricos 46
  • 47. Fotoiniciadores Tipo I Benzildimetilcetal (BDK) 47 O O O  2,2-dimetoxi-1,2-difeniletan-1-ona – λ = 254, 337 nm – Primeiro fotoiniciador introduzido no mercado, na década de 1970 – Pó cristalino branco a levemente amarelado – Apresenta amarelamento após cura, limitando o uso a camadas inferiores  Aplicações – Primers e massas baseados em poliéster insaturado para madeira e substitutos de madeira – Tintas e vernizes gráficos baseados em acrilatos para papel, metal e plásticos
  • 48. Fotoiniciadores Tipo Iα-Hidroxicetonas (AHK) 2-hidroxi-2-metil-1-fenil-propanona –λ= 245, 280, 331 nm –Líquido, com boas propriedades de solvência –Altamente apropriado para blendas com outros fotoiniciadores –Elevada eficiência para cura de superfície, ou pouco mais reativo do que a 1-hidroxiciclohexilfenilcetona Aplicações –Vernizes acrilados para madeira, papel, metal e plásticos e vernizes gráficos OOH 48
  • 49. Fotoiniciadores Tipo Iα-Hidroxicetonas (AHK) 1-hidroxiciclohexilfenilcetona –λ= 246, 280, 333 nm –Pó cristalino esbranquiçado –Baixo amarelamento, média volatilidade –Elevada eficiência para cura de superfície Aplicações –Vernizes acrilados para madeira, papel, metal e plásticos e vernizes gráficos –Principal uso em vernizes e como fotoiniciador para superfície em sistemas pigmentados –Especialmente recomendado para uso em aplicações de uso exterior OOH 49
  • 50. Fotoiniciadores Tipo I α-Aminocetonas (AAK)  2-metil-1[4-(metiltio)fenil]-2- morfolinopropan-1-ona – λ = 232, 240, 307 nm – Odor  Aplicação – Cura de profundidade em tintas gráficas pigmentadas  2-benzil-2-dimtilamino-1-(4- morfolinofenil)-butanona-1 – λ = 233, 324 nm  Aplicação – Cura de profundidade em tintas gráficas pigmentadas, com excelente performance C N O O S C O N O N 50
  • 51. Fotoiniciadores Tipo I Óxidos de Acilfosfina  Óxido de bisacilfosfina (BAPO) – λ = 360, 365, 405 nm – Pó amarelo esverdeado – Baixo odor, baixa volatilidade  Aplicação – Tintas e tintas gráficas pigmentadas com excelente cura em profundidade – Aplicações de elevada espessura  Óxido de monoacilfosfina (MAPO) – λ = 295, 380, 393 nm – Pó amarelo esverdeado – Boa solubilidade, baixo odor, baixo amarelamento  Aplicação – Tintas e tintas gráficas pigmentadas com muito boa cura em profundidade P O O O P O O 51
  • 52. Fotoiniciadores Tipo IFenilglioxilato Éster metílico do ácido Fenilglioxílico –λ= 255, 325 nm –Líquido levemente amarelado –Baixo amarelamento após a cura –Excelente propriedades de cura em superfície(resistência a manchamento) –Permite desenvolvimento de verniz com excelente adesão Aplicações –Revestimentos para pisos –Revestimentos para parquet (pisos de madeira) –Revestimentos de plásticos e metais OOO 52
  • 53. Fotoiniciadores Tipo IPoliméricos Elevado peso molecular –Solubilidade mais limitada –Viscosidade mais elevada –Baixíssima tendência à migração Aplicações –Tintas para embalagens de alimentos 53 Exemplo de umfotoiniciadorpolímerico
  • 54. Fotoiniciadores Tipo II Fotossensibilizadores  Benzofenona – λ = 360, 365, 405 nm – Flocos brancos – Baixa inibição por oxigênio – Maior velocidade de cura aumenta com aminas ou resinas modificadas com aminas  Aplicação – Onde há moderadas expectativas com respeito a cor e odor  Isopropiltioxantona – λ = 380 nm – Pó amarelo páliod  Aplicação – Como fotoiniciador auxiliar em sistemas pigmentados O 54
  • 55. FotoiniciadoresResumo •Absorve a luz abaixo de 300 nm •Moderado em termos de cor e odor Benzofenonas(BP) •Amarelamentoapós cura –limitação de uso •Cura de supefície •Ideal para fillerse primers Benzildimetilcetal(BDK) •Absorve luz abaixo de 300 nm •Cura de superfície •Para vernizes α-Hidroxicetonas(AHK) 55
  • 56. FotoiniciadoresResumo •Absorve luz acima de 300 nm •Excelente cura em profundidade •Para sistemas pigmentados transparentes α-Aminocetonas(AAK) •Absorve luz acima de 380 nm •Ideal para sistemas pigmentados opacos •Excelente cura de profundidade Óxidos de acilfosfina(MAPO/BAPO) •Baixo amarelamento •Excelente cura de superfície •Para vernizes Fenilglioxilato(PG) •Maior peso molecular •Baixíssima migração •Tintas de embalagens de alimentos Poliméricos 56
  • 57. Fotoiniciadores Excitação eficiente do fotoiniciador através da emissão de luz pela lâmpada Absorção dos fotoiniciadores(AHK, AAK, MAPOe BAPO) Emissão da lâmpada de Hg 57
  • 58. FotoiniciadoresCritérios de Seleção Propriedades de cura Perfil de Absorbância (ativação/comprimento de onda/energia) Comportamento da Cura (profundidade/superfície, inibição por O2) Eficiência e reatividade (velocidade e concentração) Propriedades Físicas Solubilidade em monômeros/oligômeros Baixa volatilidade, sem migração (odor, fotofragmentos) Rotulagem, indicação de segurança Propriedades do filme Amarelamento(depois da cura e exposição à luz) Adesão do revestimento ao substrato Sensibilidade ao preço 58
  • 59. FotoiniciadoresCura Superficial Oxigênio –Inibidor da cura superficial –Deve gerar um número suficiente de radicais que compense o oxigênio. Ozônio –Também é inibidor da eficiência de cura superficial •A retirada deve ser eficiente (para fora do equipamento) •Limite de Segurança: 0,1ppm/8h de trabalho –Recomendado o uso de aminas como coiniciadores –Aumento da concentração de fotoiniciadores –Avaliação da intensidade da lâmpada 59
  • 60. Reação de supressão do estado excitado do fotoiniciador [FI]* + O2FI + O2* Reação de captura do radical livre R•+ O2 R –O –O• Forte propagação Fraca propagação Técnicas para minimizar os efeitos do O2 –Usar um filme transparente (barreira para o Oxigênio) –Aumentar a intensidade da lâmpada UV (> fótons) –Utilizar atmosfera inerte (N2) –Utilizar aminas sinergísticas (sequestro do O2) FotoiniciadoresInibição por Oxigênio 60
  • 62. Formulação Foto- iniciadorInicia a reaçãoInfluencia na cura AditivosPropriedades das tintasEx: brilho, nivelamento, estabilidade UV Pigmentos e CargasColoração, lixamento, enchimento MonômerosBaixo PM, ajuste viscosidade, densidade de ligações cruzadasMonofuncionais: acrilado, estirenadoDi/tri/tetrafuncionais: acrilados Resinas ou OligômerosAcrilados, Poliésteres insaturados: Elevado PM, normalmente elevada viscosidadeInfluencia as principais propriedades da tinta / verniz: reatividade, brilho, adesão, resistência, ... 1 –5% 0 –5% 0 –50% 0 –60% 25 –95% 62
  • 63. Formulação DesempenhoPropriedades físico-químicas adequadas para o processo do cliente PreçoBaixo custo de matérias-primas e produção 63
  • 64. A formulação depende de vários fatores: Tipo de substrato Madeira Papel Plástico Metal Vidro Formulação 64 Tipo de aplicação Rolo Pistola Offset Flexografia Serigrafia Propriedades do revestimento Resistência à luz Flexibilidade Aderência Espessura
  • 66. Formulação -Artes GráficasFlexografia -Substratos Kraft –Epóxi acrilados para menor absorção Papel –Epóxi acrilados e poliéster acrilados para brilho e baixa absorção Filme –Poliéster acrilados e blendas de oligômeros para aderência
  • 67. Formulação -Artes GráficasFlexografia -Requisitos de Desempenho Viscosidade –Depende da escolha e proporção de oligômeros e monômeros. Viscosidade típica de 400 -1000 cP (25°C) Densidade de cor e reologia –Interação do pigmento com o sistema de oligômeros e monômeros Brilho –Escolha dos oligômeros Baixa absorção –Depende do peso molecular dos oligômeros Aderência –Escolha dos oligômeros e monômeros Velocidade de cura –Funcionalidade dos monômeros e pacote de fotoiniciador
  • 68. Dispersão de pigmento % Tinta % Monômeros 0 –30 Dispersão de pigmento 45 –60 Pigmento 25 –40 Monômeros 30 –50 Oligômeros (umectação, aderência, cura, absorção baixa) 30 –50 Oligômeros (reatividade, dureza, flexibilidade) 0 –20 Inibidor 0,1 –1 Aditivos (ceras, etc.) 0 –5 Fotoiniciadores 8 –12 Formulação -Artes GráficasFlexografia Espessura típica = 3 μm
  • 69. Formulação -Artes GráficasOffset -Substratos Papel –Epóxi acrilados para velocidade de cura e baixo custo Plásticos –Poliéster acrilados e blendas de oligômeros para aderência –Produtos de baixo odor quando para alimentos
  • 70. Formulação -Artes GráficasOffset -Requisitos de Desempenho Resistência a risco –Uretano acrilado de alta funcionalidade Resistência à água –Monômeros de alta funcionalidade Laminação –Uretanos acrilados flexíveis
  • 71. Dispersão de pigmento % Tinta % Monômeros (GPTA/TPGDA) 5 –10 Dispersão de pigmento 50 –60 Pigmento 25 –35 Monômeros 0 –5 Oligômeros (umectação, aderência, cura, fluidez) –poliéster e/ou epóxi 50 –60 Oligômeros (reatividade, dureza, flexibilidade) 0 –30 Inibidor 0,1 –1 Aditivos (ceras, etc.) 0 –5 Fotoiniciadores 8 –12 Formulação -Artes GráficasOffset Viscosidade típica= 120 -300 Poises (25°C) Espessura típica =2 μm
  • 72. Formulação -Artes GráficasSerigrafia -Variáveis Custo –BAIXO –Epóxi acrilados Substrato –PLÁSTICOS –Poliésteres acrilados especiais, uretano acrilados, acrílico acrilados, aminas acriladas
  • 73. Resistência a risco –Uretano acrilado de alta funcionalidade Resistência à água e às intempéries –Monômero ou uretano acrilado (de preferência alifático) de alta funcionalidade Flexibilidade –Uretano acrilado flexível e/ou IBOA ou TBCH Resistência a solventes –Epóxi acrilado ou uretano acrilado Formulação -Artes GráficasSerigrafia -Requisitos de Desempenho
  • 74. Dispersão de pigmento % Tinta % Monômeros 5 –40 Dispersão de pigmento 70 –80 Oligômeros 20 –80 Monômeros 0 –15 Pigmento 5 –50 (branco opaco) Oligômeros (reatividade, dureza, flexibilidade) 0 –15 Aditivos (controle de espuma) 0,3 –1,5 Aditivos (nivelamento, fluidez) 0,3 –1,5 Inibidor 0,1 –1 Cargas / ceras 0 –15 Fotoiniciadores 4 –6 Formulação -Artes GráficasSerigrafia Viscosidade típica= Plana: 40-300 Poises (25°C) Rotativa: 500 -2500 cP (25°C) Espessura típica= 8 a 30 μm
  • 76. Formulação –MadeiraSubstratos Aglomerado •Móveis de baixo custo MDF •Móveis com melhor perfor- mance Lâmina •Móveis de alto custo Chapa dura •Produtos de elevada reatividade 76
  • 77. substrato + massa UV veio de impressão verniz UV fosco ou brilhante primer UV 1 primer UV 2 Formulação –MadeiraProcesso de impressão 77
  • 78. Formulação -MadeiraProcesso de Pintura -Rolo Massa –Epóxi com cargas Primer –Epóxi/poliéster com alta pigmentação Massa % Primer % Epóxi acrilado 25 –40 Epóxi acrilado 15 –30 Cargas 40 –70 Poliéster 0 –25 Monômeros 5 –10 Pigmento 10 –30 Fotoiniciador 1,5 –3 Fotoiniciador 3 –5 Monômero 10 –20 Carga 0 –10 Aditivos 1 –2 Espessura 60-100 g/m² Espessura 5-30 g/m² Viscosidade Alta Viscosidade 20” CF6 –120 KU
  • 79. Formulação -MadeiraProcesso de Pintura -Rolo Veio de impressão –Epóxi –baixa viscosidade (boa definição do desenho) Acabamento –Epóxi (brilhante ou semi- brilho) –Poliéster/uretanos (foscos) Veio de Impressão % Acabamento % Epóxi acrilado 30 –50 Oligômero acrilado 40 –60 Monômeros 20 –40 Monômeros 20 –40 Pigmento/Corante 15 –25 Fotoiniciador 2 –5 Fotoiniciador 3 –10 Fosqueante 0 –12 Aditivos 0,5 –5 Espessura 4 g/m² Espessura 5-30 g/m² Viscosidade 20” –60” CF4 Viscosidade 60” CF4 –50” CF8
  • 80. Controle de Qualidadee Aplicação
  • 81. Controle de Qualidade Viscosidade Densidade Fineza Força de tingimento Adesão Estabilidade Velocidade de cura Nivelamento 81
  • 82. Controle de Qualidade Viscosidade –Copos –Viscosímetros placa-cone / placa-placa –Viscosímetros rotacionais 82
  • 83. Controle de Qualidade Densidade –Picnômetro Fineza –Grindômetro 83
  • 84. Controle de Qualidade Força de tingimento –Espectrofotômetro Adesão 84
  • 85. Controle de Qualidade Estabilidade Velocidade de cura Brilho / Nivelamento 85
  • 86. Controle na Aplicação Resistência a solventes Scratch–Resistência ao risco Blocking–resistência ao empilhamento Coeficiente de fricção (slip) Resistência à Abrasão Encolhimento / Retração (shrinkage) 86 glass plate hammer (500 g) Scotch-brite
  • 87. Controle na Aplicação Resistência a MEK e Tolueno –São usados para confirmar se a cura foi completa Testes de aderência –Após 24 h Testes de Cura (secagem) –Resistência à unha 87
  • 88. Controle na AplicaçãoRadiômetro Controle total do processo –Dose: energia total recebida por unidade de área pela superfície do substrato durante a aplicação. Varia com o tempo. Unidade: J/cm2 –Irradiância (Intensidade): número de fótons recebidos por unidade de área pela superfície do substrato. Varia com a potência da lâmpada, distância substrato/lâmpada, conjunto lâmopada/refletor. Unidade: W/cm2 –Velocidade da linha. Unidade: m/min Monitoramento do desempenho da lâmpada UV 88
  • 89. Controle na AplicaçãoRadiômetro Rápida verificação de problemas de cura Estabelecimento de condições ideais de cura: equipamento e tinta/verniz Otimização de uso de lâmpadas 89
  • 90. Fatores que influenciam na curaEfeito da cor do substrato Reflexão e absorção da luz UV Substratos: Branco, Transparente e Refletivo –A velocidade de cura pode aumentar em 20% nos substratos brancos comparado aos negros. –Substratos transparentes e refletivos favorecem a velocidade de cura (~40%). 90
  • 91. Fatores que influenciam na curaCor, Concentração e Tamanho de partícula Alta BaixaTamanho de partícula Pequenas Grandes Vermelho Amarelo Verde Azul Pigmentos Pobre MédiaBoa 91 Cura Concentraçãode pigmento Tamanho departícula Cor
  • 92. Fatores que influenciam na curaEspessura de Camada Quanto maior a camada do filme (transparente ou pigmentado), maior é a dificuldade de cura. 92 Pobre MédiaBoa Cura Espessurade filme Espessos Finos
  • 93. Fatores que influenciam na cura Equipamento de cura UV –Intensidade da luz UV gerada pela lâmpada –Espectro da luz UV –Tipo de lâmpada UV / Potência / Energia –Número de lâmpadas –Conversor de velocidade; –Refletores –Atmosfera inerte Formulação 93
  • 94. Importante A cura correta é a propriedade mais importante para o desempenho do produto. Todas as outras propriedades são decorrentes e/ou se originam desta. Uma cura deficiente prejudica todas as outras características como: resistência ao risco, adesão, etc. Também a viscosidade e a reologia do produto asseguram a fluidez do produto no equipamento de aplicação. 94