O Álcool Polivinílico (PVA) comercializado há 50 anos, tem encontrado extensivo uso em aplicações como em têxteis, adesivos, e recobrimento de papéis. A maior aplicação no cenário mundial para o PVA é em engomagem de fios, devido a sua resistência, adesividade, flexibilidade e resistência
à abrasão. Com a nova
tecnologia têxtil de teares de alta velocidade, como teares jato de ar, o PVA tem se tornado um produto químico particular mente importante.
PVA é um polímero sintético, produzido através da polimerização do monômero de acetato de vinila (VAM). Nesta reação de polimerização obtém -se moléculas de PVA de peso molecular controlado ou viscosidade controlada.
Pelo controle do processo de polimer ização, podemos alcançar uma viscosidade
muito consistente. Viscosidade é a especificação chave para a produção do PVA para todos os seus produtores no mundo.
Após a reação de polimerização, o PVA é submetido a uma reação denominada “Hidrólise”. Nesta reação os grupos acetatos (do monômero de acetato de vinila) são submetidos por grupos alcoólicos. Para que esta reação de hidrólise possa se processar, algumas exigências são necessárias:
pH Alto (>10) ou baixo (<3)
Alta temperatura (> 50ºC)
Tempo (> 10 min.)
Pelo controle da reação de hidrólise, o PVA pode ser produzido com níveis de hidrólise entre 70% e 100%, os quais representam a porcentagem de grupos de acetato convertidos em grupos alcoólicos no polímero. O nível de hidrólise é muito bem controlado e é uma outra especificação chave na produção do PVA
pelos produtores mundiais. Dependendo do grau de hidrólise, muitas propriedades podem ser atribuídas ao PVA.
Aumento de solubilidade
Aumento de viscosidade
Aumento de flexibilidade
Aumento de resistência à tensão
Aumento de solvatação
Aumento de resistência à adesão
Aumento de solubilidade
Aumento de resistência à água
Aumento de flexibilidade
Aumento de resistência à tensão
Aumento de adesão de
Aumento de resistência à adesão de
superfície hidrofóbica
superfície hidrofóbica
Por exemplo, uma indústria têxtil necessita de um produto de média viscosidade com excelente adesão ao poliéster (material com superfície hidrofóbica) e um alto grau de sol ubilidade. Baseados nestas informações, será selecionado um
PVA de peso molecular médio (por razões de viscosidade) e de baixa hidrólise (para aumento de solubilidade e adesão em superfícies hidrofóbicas).
Muitas pessoas acreditam que quando o PVA
é aplicado no processo de
engomagem, ele pode hidrolisar-se devido ao calor produzido pelos secadores tornado-se insolúvel e de impossível desengomagem. Isto é lógico, não corresponde a verdade, ou de outra forma as industrias têxteis por todo o mundo
não estariam utilizando o PVA nas engomadeiras. Para entender o porque do PVA não se hidrolisa sob estas condições, necessitamos rever a química da reação de hidrólise no inicio deste trabalho. Como foi mostrado, são necessários três parâmetros na seguinte ordem para que a reação se processe:
pH Alto (>10) ou baixo (<3)
Alta temperatura (> 50ºC)
Tempo (> 10 min.)
Em uma operação de engomagem típica, somente uma das três exigências é encontrada (alta temperatura). Usualmente o pH na caixa de engomagem está entre 6-8, o que pode ser considerado neutro, onde a reação de hidrólise não se
processará neste intervalo de pH. Adicionalmente, se o banho é operado entre 60 a 100 m/min., o que é bastante normal, então o tempo de permanência que o PVA no fio engomado a esta alta temperatura será inferior a 3 minutos, muito menor que os 10 minutos necessários para a hidrólise adicional do PVA. Tanto quanto mais baixo for o grau de hidrólise que um industria têxtil possa iniciar co m o PVA, a desengomagem do PVA no tecido não será um problema.
Os fios de poliéster, devido às características de suas fibras, redondas, lisas e compactas, não apresentam muitos espaços abertos para a amarração dos sólidos da goma e, também em virtude de sua má hidrofilidade apresentam um “pick-up” baixo, se comparado com o do algodão. Por tais razões, as gomas para esses fios demandam um poder de adesão específico e devem ser elásticas. Para a engomagem desses fios de fibras 100% sintéti cas (cortadas) e suas misturas foram desenvolvidos produtos , como os vários tipos de Álcool Polivinílico (PVA) e os Complexos de Polímeros Sintéticos Balanceados (CPSB).
Solúveis em água
Ótimos formadores de película
Películas
Polímero sintético puro de base vinílica,
-
resistentes;
obtido do acetato de polivinila.
-
flexíveis;
-
elásticas
-
resistentes à abrasão
-
de ótima adesividade;
-
solúveis em água.
O Álcool Polivinílico determina a formação de películas: -
de maior resistência à ruptura;
-
de maior elasticidade;
-
menos sensíveis à umidade;
-
dotadas de maior adesividade.
Uma carga de goma de 10% de PVA sobre fios de poliéster/algodão ou, mesmo, sobre fios de poliéster cortado puro, determina, nos mesmos, uma resistência
maior à ruptura, maior elasticidade, maior capacidade de trabalho do que uma carga equivalente de 20% de amido quimicamente modificado, específico, sobre esses mesmos fios. Portanto, os fios engomados com a carga de 1 0% serão
mais finos, determinado um melhor espaçamento no pente do tear e, conseqüentemente, proporcionando maior capacidade em metros de urdume no rolo do tear.
Uma outra característica é a de que o PVA possue excelente adesividade ao poliéster, ao náilon, ao raion e ao algodão.
Amidos
50 – 70
10 – 15
15 – 20
PVA
500 - 1000
100 – 150
8 – 9
-
Quanto maior o percentual de fibras sintéticas no fio, maior deverá ser o percentual do PVA;
-
Para tecidos mais densos ou de mais difícil tecimento, maiores deverão ser os percentuais de PVA na formulação da goma;
-
Para o caso de teares sem lançadeira, principalmente no ca so dos de projétil ou de pinças, maior deverá ser o percentual de sólidos na solução da goma;
-
Quanto maiores os níveis de pó nos teares, maiores deverão ser os percentuais de PVA;
-
Na formulação das gomas deveremos acrescentar de 20 a 30% de sólidos, para atingir a carga de goma necessária, quando da utilização de fios com predominância de fibras sintéticas;
-
Se os sintéticos em mistura com o algodão (1,0 a 1,5 denier) forem de 3 denier e com comprimento de 8 a 15 centímetros, haverá necessidade provável de u m aumento de carga da ordem de 20% sobre o valor da carga normalmente necessária.
Na utilização do PVA podemos fazer uso de alguns aditivos: - Agentes umectantes:
Para aumentar o “pick -up”. Usar de 15 a 20g/100 litros de goma pronta.
- Agentes ant iestáticos:
Como a umidade constitui o melhor antiestático, o papel do agente antiestático é atrair e prender a umidade nos fios. Deve-se cuidar para que os antiestáticos não venham causar o enfraquecimento
do poder de adesividade do produto “base de fórmula”. Usar de 100 a 200 gramas/litros de goma pronta. Os antiestáticos também reduzem a tensão superficial da goma, o que conseqüentemente, aumentará o “pick -up”.
Algumas experiências mostraram os seguinte s efeitos da goma sobre as propriedades dos fios:
Carga de goma (%)
0
10,0
20,0
Título do fio
48,8
48,0
46,0
Elasticidade
15,0
10,0
8,0
190,0
220,0
210,0
Resistência à ruptura * Amido
natural puro, mais aditivos, adesivos e ceras, representando 22% sobre o peso do amido
Na utilização do PVA devemos cuidar para que a engomadeira disponha, se possível, das seguintes características:
-
Caixa de goma e cozinh adores em aço inoxidável;
-
Cilindros secadores “teflonados” (dois, no mínimo, mas, de preferência quatro);
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Pré-secagem em camadas separadas, em dois ou três cilindros;
-
Menor pressão nos cilindros impregnadores/espremedores durante a marcha lenta da máquin a, sem esquecer, no entanto, o menor “pick-up” das fibras de poliéster;
-
Maior espaçamento dos fios (mínimo de 50 %) na Caixa de Goma e no início da secagem.
-
Custos reduzidos de transporte;
-
Menores cuidados com o cozinhamento;
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Menor sensibilidade à umidade;
-
Formulação simples;
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Impossibilidade de criar mofo;
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Viscosidade mais estável da solução;
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Menor carga de goma, produzindo fios mais finos;
-
Maior quantidade de fios no rolo do tear, com, portanto, menor quantidade de trocas;
-
Melhor eficiência na tecelagem;
-
Melhor qualidade dos tecidos.