Como obter desempenho de vedação térmica em compósitos de alumínio-plástico: um guia

A folha de alumínio confere propriedades de barreira a um compósito, mas não tem capacidade de formar uma vedação térmica por si só. Essa capacidade sempre vem de algo aplicado à superfície da folha, e os fabricantes recorrem a uma das três técnicas distintas para colocá-la lá: laminação de um filme PE, EMAA ou EVA feito separadamente na folha; revestir por extrusão uma camada de PE fundido diretamente na folha em uma única passagem contínua; ou revestir a folha com um adesivo termofusível que só se torna ativo quando o calor e a pressão são aplicados. Cada rota produz um compósito que pode ser selado a quente, mas o equipamento envolvido, a estrutura de custos e os modos de falha diferem o suficiente para que a escolha do composto errado apareça mais tarde – muitas vezes como selos que passam por uma inspeção inicial e depois falham em algum momento do ciclo de envio ou instalação. Este artigo analisa o que separa as três abordagens e onde cada uma se encaixa em embalagens flexíveis, dutos HVAC e isolamento de cabos ou tubos.

Método um: laminação de um filme pré-fabricado de PE, EMAA ou EVA

A laminação a seco une a folha a um filme que já foi extrudado e enrolado como seu próprio rolo. Um adesivo é aplicado a uma teia, as duas teias são unidas sob rolos de aperto e o conjunto passa por um estágio de cura antes de ser cortado e rebobinado. Como a camada selante começa como um filme independente com sua própria orientação molecular, ela tende a resistir melhor a fissuras e perfurações do que uma camada aplicada diretamente na folha.

O filme escolhido para esse percurso marca muito da atuação posterior do compósito:

• PEBD/PEBDL – menor custo, resistência de vedação adequada, a escolha padrão para embalagens de uso geral.
• EVA – tolera bem flexões repetidas, mas amolece em temperaturas mais baixas, por isso é adequado para aplicações que não sofrerão muito calor em serviço.
• EMAA – seus grupos iônicos ligam-se fortemente à camada de óxido de alumínio na superfície da folha, proporcionando uma vedação que resiste ao ataque químico e resiste a um manuseio mais brusco; isso o torna a escolha usual para laminados farmacêuticos ou outros laminados técnicos onde a falha na vedação não é uma opção.

Como o filme e a camada adesiva são materiais separados da folha, a laminação oferece aos convertedores a mais ampla escolha de química de resina – se um projeto exigir um selante, a linha de extrusão não poderá funcionar, laminá-lo é muitas vezes a única maneira prática de chegar lá.

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Método dois: revestimento por extrusão de uma camada de PE diretamente na folha

O revestimento por extrusão ignora completamente o filme separado. A resina PE fundida é empurrada através de uma matriz plana e fundida diretamente na folha metálica em movimento, onde esfria e solidifica em linha. Não há camada adesiva nem filme pré-fabricado na fonte, o que elimina uma etapa do processo e geralmente reduz o custo por metro quadrado – uma vantagem real para embalagens de alto volume e de qualidade padrão, onde o selante não precisa sobreviver a condições extremas.

A desvantagem é que o PE aplicado dessa maneira não foi esticado ou orientado da mesma forma que um filme soprado ou fundido, portanto, pode ser um pouco mais propenso a rachaduras por flexão em vez de dobras repetidas. O tratamento corona ou chama da folha antes da matriz geralmente é necessário para obter umedecimento adequado, uma vez que o PE fundido não adere à folha não tratada tão facilmente quanto um adesivo de laminação. Construções multicamadas como PET/AL/PE são frequentemente construídas desta forma, com o lado de PE revestido diretamente por extrusão e a camada de PET adicionada como reforço contra rasgos durante a própria etapa de vedação.

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Método três: revestir a folha com um adesivo termofusível

A terceira rota não cria um filme contínuo - ela aplica um adesivo termofusível como revestimento, geralmente à base de EMAA ou uma poliolefina modificada, em qualquer gramatura de revestimento exigida pela aplicação. Como o adesivo só é ativado quando o calor e a pressão o levam acima do seu ponto de amolecimento, a folha revestida pode ficar no estoque e ser selada sob demanda posteriormente em uma etapa separada.

Este método ganha seu lugar quando a folha precisa se unir a algo diferente de outra folha de folha ou plástico - espuma, metal ou um substrato irregular ao qual um filme plano não se adaptaria bem. O revestimento de isolamento de tubos e o envolvimento de cabos são os exemplos mais claros: o revestimento adesivo permite que o composto de alumínio adira a uma superfície curva ou texturizada de uma forma para a qual um filme laminado, projetado principalmente para vedação de folha com folha, não foi projetado.

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A qualidade da estrutura e da superfície é importante independentemente do método

Qualquer que seja a via usada, a folha em si ainda precisa ser plana e livre de furos ou vincos – um ponto fraco na folha prejudica a vedação, não importa como o selante chegou lá. O que muda entre os métodos é onde os pontos fracos tendem a aparecer. Uma estrutura laminada possui uma camada adesiva distinta que pode ser seca ou espalhada de maneira desigual; uma estrutura revestida por extrusão depende de quão bem a folha foi tratada imediatamente antes da matriz; um revestimento termofusível depende de um controle rígido do peso do revestimento, uma vez que normalmente é mais fino e menos uniforme do que um filme completo. O corte transversal de uma amostra sob um microscópio geralmente lhe dirá qual dos três processos produziu um determinado rolo, apenas pela forma como as camadas se encontram.

Parâmetros típicos de processo para cada método

Os três métodos funcionam em temperaturas e velocidades diferentes porque resolvem problemas diferentes – colagem de um filme pré-fabricado, fundição de resina fundida ou ativação de um revestimento adesivo. Os intervalos abaixo são pontos de partida; as configurações reais dependem muito do grau da resina, do calibre da folha e da configuração da linha, portanto, um teste no equipamento de produção ainda é o caminho para obter os números finais.

O revestimento de extrusão funciona mais quente porque o PE precisa estar totalmente fundido para fluir uniformemente para fora da matriz, enquanto o revestimento de fusão a quente permanece mais baixo, já que o objetivo neste estágio é apenas aplicar o adesivo, e não selar nada ainda. A laminação fica mais baixa das três porque o filme já está formado – o calor aqui está apenas ativando o adesivo entre duas teias sólidas.

Considerações Práticas para Produção

Alguns fatores decidem se algum desses três métodos realmente se mantém em grande escala:

1. Limpeza – óleo, poeira ou umidade residual na folha impedem a umectação em todos os três processos, não apenas em um.
2. Tratamento de superfície – o tratamento corona ou plasma é muitas vezes essencial para o revestimento por extrusão e pode ajudar na adesão marginal da laminação, mas é menos importante para um revestimento termofusível projetado para aderir mecanicamente.
3. Armazenamento – os rolos laminados são bastante estáveis, mas os rolos revestidos com hot-melt podem bloquear uns aos outros se empilhados enquanto ainda estiverem quentes ou armazenados em algum lugar muito quente.
4. Teste – trabalhos de teste de descascamento para laminação e revestimento por extrusão; para revestimentos termofusíveis, a verificação do peso do revestimento é tão importante quanto o resultado do descascamento.

Uma boa regra para todos os três métodos: o compósito deve falhar no filme ou substrato de espuma antes de falhar na costura. Se ele se separar perfeitamente na linha de colagem, algo nesse processo específico – falta de adesivo, temperatura de fusão ou peso do revestimento – precisa de ajuste.

Defeitos específicos de cada método

• Delaminação (método de laminação) – geralmente uma ligação sem adesivo ou um estágio de cura que correu muito rápido ou muito frio.
• Casca de laranja ou pouca umidade (revestimento de extrusão) – a temperatura de fusão é muito baixa ou o entreferro ou o entreferro não está ajustado corretamente para a velocidade da linha.
• Pontos frios ou lacunas (revestimento termofusível) – camada muito fina ou rolo aplicador irregular deixando manchas nuas na folha.
• Pinholes (todos os três) – quase sempre atribuída à folha amassada ou danificada, e não à aplicação do selante em si.

Escolhendo o método certo para o uso final

Para bolsas e laminados técnicos que necessitam de uma química de resina específica — especialmente onde a resistência química da EMAA é importante — a laminação de filme geralmente compensa o custo extra. Para embalagens padrão de alto volume ou revestimentos de dutos, onde o preço por metro quadrado determina a decisão, o PE revestido por extrusão é difícil de superar. E para qualquer coisa que precise ser colada à espuma, ao metal ou a uma superfície irregular, em vez de a outra folha plana – sendo o revestimento de isolamento de tubos e o envolvimento de cabos os casos mais transparentes – um revestimento adesivo termofusível é o método realmente desenvolvido para esse trabalho. Os compradores que avaliam uma nova aplicação geralmente ficam melhor começando com a forma como o composto precisa se unir e, em seguida, trabalhando retroativamente até o método, em vez de escolher primeiro um método e esperar que o uso final seja adequado.

Conclusão

Não existe uma maneira “correta” de tornar um composto de alumínio-plástico termoselável – existem três, e cada uma resolve um problema diferente. A laminação de um filme separado de PE, EMAA ou EVA oferece a mais ampla escolha de resina e a melhor resistência à flexão. O revestimento por extrusão troca parte dessa flexibilidade por custos mais baixos e produção mais rápida em embalagens padrão. O revestimento adesivo termofusível abandona completamente a ideia de uma vedação folha a folha em troca da capacidade de unir compostos de alumínio a espuma, metal e outros substratos que um filme plano não consegue suportar. Combinar o método com o requisito real de colagem - e não apenas com qualquer linha disponível - é o que mantém a vedação como a parte mais forte do produto acabado, e não seu ponto fraco.