Uma fábrica de acabamento, na primavera do ano passado, operava a mesma linha úmida à base de DMF havia onze anos e recebeu de um cliente do setor calçadista uma lista de substâncias restritas com um prazo de oito meses para parar. Compraram um PUD, diluíram do mesmo jeito que diluíam a pasta antiga, mantiveram os ajustes de estufa e obtiveram uma base que numa semana era esponja e na outra, papelão. Ninguém lhes vendeu a resina errada. A linha havia sido construída em torno do que o DMF faz, e quando ele saiu de cena, cada ajuste em que os operadores confiavam descrevia um processo que já não existia. Essa é a versão honesta de migrar para livre de DMF: é uma conversão de máquina que por acaso envolve uma mudança de química, e não o contrário.
O que o DMF realmente fazia na sua linha
Numa base convencional de processo úmido, o DMF não é um veículo que evapora educadamente. O PU fica dissolvido nele, a pasta é aplicada sobre o não tecido com faca, e o conjunto vai para um banho de água onde a água toma o lugar do DMF. O polímero precipita à medida que isso acontece, e a estrutura de microvazios que dá à base sua compressibilidade semelhante à do couro é produto direto da velocidade dessa troca. O banho depois precisa retirar o DMF da água e devolvê-lo a uma coluna de recuperação, porque descartá-lo na atmosfera é caro e, cada vez mais, proibido.
Duas consequências vêm daí, e ambas passam fáceis até você estar na terceira semana de teste. A primeira é que a estrutura da sua base era definida por uma taxa de inversão de fase, não só pela resina, então a mesma resina com o mesmo teor de sólidos pode dar toques diferentes conforme a temperatura do banho e a concentração do licor. A segunda é que boa parte do orçamento de energia da sua linha ia para recuperar um solvente, dinheiro que você agora não gasta mais, e boa parte dele vai para evaporar água, dinheiro que você agora gasta. O DMF ferve a 153 °C e a água a 100 °C, o que parece vantagem para a troca até o momento em que você percebe quanto mais calor é preciso para tirar um quilograma de água de um filme.
As três falhas que aparecem primeiro
Já acompanhamos essa sequência em linhas de clientes suficientes para agora esperá-la nesta ordem.
- Peleamento, e tudo o que vem depois dele. A água sai do filme superficial e forma uma pele sobre um núcleo ainda úmido. O núcleo continua liberando gases, a pele empola ou fura, e num sistema espumado as bolhas coalescem em vez de congelar no lugar. O sinal é uma base subcurada no meio que passa no teste de toque superficial.
- Deriva de espessura e toque. Sistemas com solvente toleram uma folga grande entre um revestimento fino e um grosso. Revestimentos à base de água leem o substrato: folga da faca, desgaste da lâmina e porosidade do tecido de base todos alteram a espessura seca e, com ela, o toque. Uma linha ajustada no feeling precisa ser ajustada por gramas por metro quadrado medidos.
- Adesão úmido sobre úmido e resistência à fricção. Cada nova camada à base de água redissolve parcialmente a camada de baixo, porque o veículo é água e o filme inferior ainda não está totalmente coalescido. A cor sai na fricção, o descolamento entre camadas aparece na flexão, e o defeito surge na prensa do cliente, não na sua.
Antes de serem problemas de formulação, esses três são problemas de secagem e de sequenciamento. Ajuste o forno e o aplicador e a maior parte das reclamações de teste some — por isso a primeira conversa em uma linha nova deve ser sobre o seu perfil de secagem, não sobre a escolha da resina.
Avance na ordem em que o risco cai
O erro mais caro que vemos é a fábrica converter a base primeiro. É no topcoat que um grau à base de água vai igualar o que você já entrega, e é na base espumada que ele não vai — por isso as etapas abaixo estão ordenadas por quanto do processo antigo você mantém.
| Etapa | O que você muda | O que você mantém | Aceite quando |
|---|---|---|---|
| 1. Topcoat / acabamento | Só a resina; mesma faca, mesma velocidade de linha | Toque, gloss, cor, ciclo de secagem | Resistência à fricção e flexão iguais às do painel de controle |
| 2. Camadas intermediária e de base | Resina, teor de sólidos e a janela de flash-off entre camadas | Substrato, forro de reforço, sequência de aplicação | A adesão entre camadas resiste a 50.000 ciclos de flexão |
| 3. Base espumada | Todo o mecanismo de formação, mais o forno | Praticamente nada além do tecido | Estrutura de células, compressibilidade e peso se mantêm em três tambores consecutivos |
A etapa 1 é um pedido de compra. A etapa 3 é um projeto com orçamento e cronograma, e se você tentar fazer as duas no mesmo trimestre não vai conseguir dizer qual mudança causou o defeito que está vendo.
Reformule o forno, não só a fórmula
Nossa orientação prática é dividir a secagem em uma primeira zona longa, suave e com alto fluxo de ar e uma zona de acabamento mais quente, em vez de uma única passagem quente. Mover mais ar sobre um filme úmido a temperatura moderada remove muito mais água do que aumentar a temperatura na mesma proporção, e faz isso sem formar a pele que prende a umidade embaixo. O controle de umidade se paga aqui de um jeito que nunca aconteceu em linha de solvente: é o ar desumidificado que permite rodar a primeira zona fria o suficiente para não formar pele.
Preveja perda de velocidade de linha na primeira passagem. Em uma linha base, preferimos planejar algo realista e depois recuperar com número de zonas e fluxo de ar, a prometer uma velocidade equivalente e a planta descobrir o déficit durante uma auditoria de cliente. A economia normalmente se recupera: você para de comprar DMF, para de operar coluna de recuperação, para de licenciar emissões, e a história de VOC fica mais simples diante de um auditor de marca.
Quais grades, e onde cada uma para
Para o acabamento e as camadas intermediárias, os dois que a gente usa primeiro são YT-612 e YT-613, ambas dispersões alifáticas aniônicas modificadas com silicone para trabalho de camada intermediária e base em couro, ambas declaradas isentas de formaldeído, nonilfenol, metais pesados, HPAs e DMF. Ficam em 35 ± 1% de sólidos e pH 6,0–8,0, com absorção de água em 24 horas de 4–5%, e diferem na rigidez, não na química: YT-613 é o filme mais duro e mais resistente, com módulo de 6,0–8,0 MPa e ≥ 20 MPa de tração com ≥ 400% de alongamento, enquanto YT-612 dá módulo de 4,0–6,0 MPa, ≥ 15 MPa de tração e ≥ 500% de alongamento para as camadas que precisam flexionar em vez de resistir. As duas têm baixa viscosidade, ≤ 300 mPa·s (30 °C), o que é uma dádiva no rolo e um problema na faca vertical até você engrossar.
Para o topo automatte de uma peça acabada, YT-X51 é por onde a gente começa: 30 ± 1% de sólidos, 100–300 mPa·s a 25 °C, toque oleoso e liso com boa névoa preta, e aguenta cura até 240 °C, o que importa se sua linha roda quente por outros motivos. Duas ressalvas honestas. É uma resina de dureza média-baixa, então não é a resposta quando o cliente quer um toque seco e ceroso, e seu meio de dispersão é listado como água deionizada com NMP como co-solvente, então se o motivo da sua conversão é uma RSL de marca que nomeia os dois solventes, cheque contra essa lista antes de especificar. Filtre em malha 150 antes de aplicar na peça, conselho que vale para qualquer topcoat à base de água.
A base é onde a discussão fica mais difícil. YT-1040 é nossa dispersão aromática aniônica para bases espumadas e impregnadas: 40 ± 2% de sólidos, pH 7,0–9,0, 1,5–2,0 MPa a 100% de módulo, 20–30 MPa de tração e 1000–1500% de alongamento, com boa resistência à água e ao tolueno e, mais importante, espumamento fino uniforme com toque macio e superfície de base lisa. A rota publicada é 20%–50% de carga sobre a resina medida, 3%–5% de agente espumante, espumar na proporção alvo, ajustar viscosidade, aplicar e secar; para impregnação, baixe os sólidos para 10% ou menos e faça o ciclo de impregnar e secar várias vezes em vez de uma só. YT-2540 cumpre o mesmo papel estrutural na ponta mais barata, com 40 ± 2% de sólidos e pH 6,0–8,0 com ≥ 5 MPa de tração e ≥ 500% de alongamento, e recebe bem o pó quando você carrega carga pesada para bater uma meta de peso. Sua tração é uma fração da de YT-1040, então a gente deixa ela fora de qualquer coisa que vá flexionar forte.
Os números completos das bases estão no Ficha técnica do YT-1040, e toda a linha de dispersões de poliuretano à base de água fica catalogada em um só lugar quando você quiser ir além dessas cinco.
Onde a base de água ainda perde
Uma base espumada à base de água ainda não reproduz a curva de compressibilidade exata de uma coagulada em DMF, e preferimos dizer isso a você descobrir no painel de amostra de uma marca. O que ela iguala é a resistência à abrasão e à flexão, desde que o flash-off entre camadas seja respeitado e você faça a reticulação. Essa ressalva faz diferença de verdade. Filmes à base de água são vulneráveis às duas coisas que se exige de um couro sintético: flexão repetida numa interface que nunca secou completamente entre demãos, e um requisito de resistência à fricção atendido por um filme que reemulsifica sob a pasta de pigmento. Dosar um reticulante da nossa linha de reticulantes é a resposta padrão para os dois casos, e sai mais barato que uma auditoria reprovada.
Comprove antes de comprometer um lote de produção, e comprove em painéis que passaram pelo seu próprio forno, não por um secador de laboratório, porque o histórico de secagem é a maior parte do resultado. Condicione e ensaie numa atmosfera declarada para ISO 291 que seus números e os números do seu cliente descrevam o mesmo painel; depois rode resistência à flexão, resistência à fricção a seco e a úmido, abrasão, transmissão de vapor d'água se a especificação pedir, e uma determinação de solvente residual em tudo que você ainda chama de baixo VOC.
Se você está dentro de um prazo de RSL e não consegue dizer qual das suas quatro demãos é de fato o gargalo, mande para nós a estrutura de camadas, o perfil do forno e o alvo de toque. Nosso laboratório de aplicação vai rodar o seu próprio não tecido contra essas bases e devolver os painéis, para a decisão ser tomada no seu substrato e não na nossa ficha técnica; as bases que mantemos em estoque para esse trabalho estão listadas na página de aplicação em couro sintético, e se você quer o panorama de mercado antes do técnico, como a cadeia de suprimentos saiu do DMF explica por que o prazo chegou. e você pode falar com nosso laboratório de aplicação diretamente.
Perguntas frequentes
Dá para colocar um PU à base de água na minha linha úmida de DMF sem mudar nada?
Em banho úmido, não. O banho funciona pela troca de DMF e água para precipitar o polímero, e uma dispersão à base de água não tem DMF para trocar; ela já está dispersa em água. O topcoat e as camadas intermediárias são onde o drop-in é realmente realista, e é por isso que começamos por aí. A base espumada precisa de uma estufa de secagem em vez de um banho de coagulação, o que é outra conversa de máquina. Comece com YT-612 ou YT-613 por cima e deixe a base para a segunda fase.
Uma base à base de água vai ter o toque da minha base DMF?
Próxima na superfície e diferente na compressão, pelo menos por enquanto. A estrutura de microvazios formada por inversão de fase tem um ressalto específico que uma espuma à base de água seca se aproxima, mas não copia. YT-1040 com alongamento de 1000–1500% e 20%–50% de carga, você chega num toque macio e uniforme que a maioria dos compradores de moda e forro de calçado aceita; já as placas de toque para automotivo são aquelas em que a gente orienta o cliente a trazer o próprio alvo. Se o seu alvo de toque é seco e ceroso, YT-X51 é uma resina de maciez média e não é a alavanca certa.
O que costuma causar o desgaste da cor depois da troca?
Uma camada intermediária que nunca fez o flash-off, mais vezes do que uma pasta de pigmento ruim. A água ainda está saindo do filme de baixo quando o próximo entra, então a camada nova retoma parcialmente a antiga e o pigmento fica numa interface fraca. Estenda o flash-off, reduza um pouco o pickup e dosifique um reticulante da linha de reticulantes na camada de topo antes de culpar o colorante. Se a cor só desbota depois de envelhecimento úmido, olhe para a absorção de água: as grades de acabamento acima ficam em 4–5% em 24 horas, e um colorante catiônico ou à base de solvente na mistura pode detonar esse número sozinho.
