Desempenho de poliuretanos termoplásticos particulados como adesivo para indústria calçadista

Abstract

Elastômeros termoplásticos têm sido largamente empregados como adesivos hot melt em diferentes setores da indústria. Neste trabalho foram estudados dois copolímeros em bloco de poliuretano na forma particulada, base poliéster (TPU1) e policaprolactona (TPU2), com o objetivo de avaliar o desempenho dos mesmos como adesivos particulados. Foram preparadas diferentes composições dos TPUs com aditivos de policarbodiimida (A), resina hidrocarbônica (B) e poliisocianato (C). Os TPUs aditivados em diferentes composições foram avaliados por termogravimetria (TGA) e calorimetria diferencial de varredura (DSC) e quanto à resistência da colagem. A cinética de cristalização dos TPUs particulados puros e aditivados em diferentes isotermas foi acompanhada por DSC. Os adesivos TPU1 apresentaram velocidade de cristalização mais lenta, com exceção do TPU1 contendo os aditivos A e B (TPU1AB). Os adesivos TPU2 apresentaram taxa de cristalização maior somente quando aditivado com mistura de aditivos (TPU2AB; TPU2BC; TPU2ABC; TPU2AC). O expoente de Avrami (n) foi inferior para os TPUs aditivados, o que sugere a ocorrência de alteração no tipo de nucleação e geometria de crescimento dos cristalitos. Os TPU1 (poliéster) e TPU2 (policaprolactona) apresentaram perfil de degradação térmica diferenciados devido a diferenças na estrutura química dos mesmos. Os adesivos TPU2 apresentaram valores de resistência mecânica mais elevados que os TPU1, em colagens de substratos de PVC. Os adesivos com maiores valores de resistência (TPU1A e TPU2A) foram extrusados e micronizados para uso como tal. O adesivo TPU1A micronizado apresentou aumento da resistência mecânica. As colagens com os adesivos TPU1 e TPU2 apresentaram falha coesiva e as composições TPU1B e TPU2AC demonstraram falha coesiva e adesiva em ensaio de tração. O processamento dos adesivos TPU1 por tratamento de plasma favoreceu um incremento dos valores de resistência de colagens em substratos de PVC.

Thermoplastic elastomers have widely been used as hot melt adhesives in different industry sectors. In this paper were studied two polyurethane block copolymers in particulate form, based polyester (TPU1) and polycaprolactone (TPU2), in order to evaluate their performance as adhesives. Different compositions of TPUs were prepared with polycarbodiimide (A), hydrocarbon resin (B) and polyisocyanate (C) additives. The TPUs with additives in different compositions were evaluated by thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC) and by the bond strength. The kinetics crystallization of pure and additivated TPUs at different isotherms were followed by DSC. The TPU1 adhesives showed lower crystallization rate, except the TPU1 with both A and B additives (TPU1AB). The TPU2 adhesives showed higher crystallization rate only when formulated with mixture of additives (TPU2AB; TPU2BC; TPU2ABC; TPU2AC). The Avrami exponent (n) was lower for the TPUs containing additives, which suggests changes in the nucleation type and crystallites growth geometry. The thermal degradation profile of both TPU1 (polyester) and TPU2 (polycaprolactone) adhesives were quite different due to chemical differences. The TPU2 adhesives showed higher strength values than TPU1s on PVC substrates. The adhesives with higher bond strength (TPU1A and TPU2A) were extruded and micronized, and the TPU1A adhesive showed improved bonding property. The TPU1 and TPU2 adhesives on PVC collages showed cohesive failure and the TPU1B and TPU2AC compositions showed cohesive and adhesive failure under tension test. The adhesive plasma treatment promoted a bonding increasing of TPU1 on PVC substrates.