Análise da formação do filme

A formação do filme a partir de uma emulsão acrílica a base de água foi investigada por DWS. O perfil cinético de secagem do filme ocorreu em diferentes estágios (FIGURA 2A). Resultados similares foram reportados em estudos prévios, os quais também utilizaram revestimentos a base de água (BRUN et al., 2008; GIRAUD et al., 2009). Al-Turaif (2013) reportou que uma penetração lenta do revestimento em papel de baixa absorção pode modificar as propriedades de espalhamento do substrato em função do tempo de secagem, influenciando o fator de fluidez. Isso significa que uma pequena penetração da emulsão acrílica nos painéis MDF – especialmente nas amostras tratadas por plasma frio – deve influenciar o fator de fluidez durante o tempo de secagem.

FIGURA 2 – PERFIL CINÉTICO DO TEMPO DE SECAGEM DA EMULSÃO ACRÍLICA A BASE DE ÁGUA NA SUPERFÍCIE DOS PAINÉIS DE MDF NÃO TRATADOS E MODIFICADOS POR PLASMA FRIO.

FONTE: O autor (2016)

Na FIGURA 2A observa-se que o perfil cinético é consideravelmente similar para as amostras não tratadas e modificadas por plasma frio. No entanto, o tempo de secagem referente aos estágios de formação do filme ocorreu em momentos distintos. De acordo com Stokke et al. (2014), a primeira pré-condição para ocorrência de ligação do adesivo é a molhabilidade do substrato, a qual pode ser observada nesse estudo por meio dos tempos de secagem da emulsão acrílica na superfície dos painéis MDF tratados por plasma frio e ilustrado na FIGURA 2B.

O estágio 1 corresponde a evaporação do solvente e ocorre em um período mais curto para as amostras tratadas por plasma frio em comparação as amostras não modificadas. O fator de fluidez das amostras tratadas por plasma frio apresentou

uma diminuição abrupta para 1,3 Hz após 42 minutos, enquanto que as amostras não tratadas alcançaram este patamar somente após 58 minutos. O aumento na molhabilidade da superfície dos painéis MDF após o tratamento de plasma frio reduziu a espessura do filme de emulsão acrílica a base de água devido a penetração parcial da emulsão no substrato. Os resultados do estágio 1 sugerem uma movimentação mais rápida das moléculas nas amostras tratadas por plasma frio em comparação as amostras não modificadas, o que significa que para filmes mais finos, o mesmo processo ocorre em tempos mais curtos.

O efeito do tratamento de plasma frio na superfície dos painéis MDF é mais evidente no estágio 2, o qual corresponde ao estágio de auto adesão durante a formação do filme (BRUN et al., 2006) e pode ser definido como estágio de empacotamento (packing stage) (BRUN et al., 2008). O estágio 2 das amostras não tratadas (até 4h58min) apresentou menor taxa do fator de fluidez (-0,0054 Hz/min por década). Já a taxa do fator de fluidez das amostras modificadas por plasma frio foi -0,0073 Hz/min por década, o que infere uma maior velocidade de deformação e uma maior movimentação das partículas durante a formação do filme de emulsão acrílica a base de água.

No terceiro estágio, observa-se uma estabilização (plateau) da taxa do fator de fluidez (-0,0005 Hz/min por década) nas amostras tratadas por plasma frio. Isso sugere uma redução significativa na movimentação das partículas e indica que a emulsão acrílica está no período cinético final de secagem. Por outro lado, a taxa do fator de fluidez das amostras não modificadas foi maior (-0,0036 Hz/min por década) e diminuiu continuamente, indicando que a secagem completa ocorre em um período mais tardio.

Em relação a mistura da emulsão acrílica com a dispersão de nanopartículas de óxido de alumínio (FIGURA 3A), o perfil cinético foi similar para os painéis MDF não tratados e modificados por plasma frio. A evaporação do solvente (estágio 1) foi mais prolongada (aproximadamente 1h40min) do que o observado na FIGURA 2A, o que infere uma menor taxa do fator de fluidez em relação a emulsão acrílica sem as nanopartículas. Provavelmente, as nanopartículas de óxido de alumínio retêm moléculas de água na sua superfície, prejudicando a evaporação da água (FIGURA 3B). De acordo com Mccafferty e Wightman (1998), o óxido de alumínio possui 15 grupos hidroxila por nanômetro quadrado, o que aumenta a atração das moléculas de água por meio de ligações de hidrogênio. Swain et al. (2013) observaram alta

absorção de água em uma matriz de poliuretano devido à presença de nanopartículas de óxido de alumínio. Nordell et al. (2011) verificaram que a presença de grupos polares diminuiu a difusividade da água de nanocompósitos de óxido de alumínio e poli(etileno-co-butil acrilato), provavelmente devido a retenção de moléculas de água.

FIGURA 3 – PERFIL CINÉTICO DO TEMPO DE SECAGEM DA MISTURA DE EMULSÃO ACRÍLICA A BASE DE ÁGUA E DISPERSÃO DE NANOPARTÍCULAS DE ÓXIDO DE ALUMÍNIO NA SUPERFÍCIE DE PAINÉIS MDF NÃO TRATADOS E MODIFICADOS COM PLASMA FRIO DE ARGÔNIO.

FONTE: O autor (2016)

O efeito da dispersão de nanopartículas de óxido de alumínio é mais pronunciado no estágio 2. As acelerações e desacelerações da taxa do fator de fluidez (sinal mais turbulento) são mais intensas do que os valores visualizados na emulsão acrílica sem a presença de nanopartículas, especialmente em painéis MDF tratados

por plasma frio (até 5h57min). Isso sugere um alto movimento browniano das nanopartículas. De acordo com Kulkarni (2015), o movimento browniano pode ocorrer quando há uma dispersão de partículas finas em um meio líquido.

Tal como observado no processo de secagem da emulsão acrílica, a taxa do fator de fluidez no estágio 3 para amostras não tratadas é menor do que a taxa observada para os painéis modificados por plasma frio. Isso significa que a movimentação das nanopartículas nas amostras tratadas por plasma frio permaneceu intensa, uma vez que a taxa do fator de fluidez foi pelo menos duas vezes maior.