A AIMPLAS desenvolve adesivos termofusíveis biobaseados através de extrusão reativa
Atualmente, a AIMPLAS está a desenvolver adesivos termofusíveis (Hot Melt Adhesives ou HMA) baseados em ácido lático no âmbito do projeto PERCAL.
O objetivo do projeto é a valorização dos resíduos sólidos urbanos (RSU), mais concretamente da sua parte orgânica, para a obtenção de substâncias químicas de elevado valor acrescentado para a indústria química, tais como o bioetanol, o ácido lático e o ácido succínico. Estas substâncias químicas são, por sua vez, as matérias-primas para o fabrico de biodissolventes (lactato de etilo) para utilização em produtos de limpeza e tintas, adesivos termofusíveis para o setor de embalagem, e poliéster polióis para a formulação de dispersões de poliuretano. Além disso, a partir dos subprodutos da obtenção de ácido lático e succínico, obtêm-se biosurfactantes que também são utilizados na formulação de produtos de limpeza.
Dentro da cadeia de valor do projeto, uma das principais linhas de investigação que a AIMPLAS está a realizar é o desenvolvimento de adesivos termofusíveis a partir de ácido lático para utilização na indústria de embalagens de cartão. Este desenvolvimento permitirá dar mais um passo em direção a soluções completas de embalagens mais sustentáveis e biodegradáveis.
A primeira etapa do desenvolvimento consiste na obtenção de lactida a partir de ácido lático, através da rota de oligomerização e dimerização do ácido lático a lactida. Na segunda etapa, a lactida obtida é utilizada como matéria-prima para sintetizar polilactida (PLA) e copolímeros de PLA de baixo peso molecular através de extrusão reativa.
Extrusão reativa de copolímero de PLA
O PLA e os copolímeros de PLA obtidos são posteriormente modificados e aditivados para melhorar as suas propriedades adesivas através do enxerto de anidrido maleico por extrusão reativa, e/ou a incorporação de agentes de adesividade através do processo de compounding.
Da mesma forma, a AIMPLAS avalia a adesão do hot melt ao cartão, determinando a resistência ao cisalhamento por tração de provetes de cartão colados de forma sobreposta, segundo a norma ISO 4587. Para tal, o adesivo em forma de grânulos ou pellets é fundido utilizando uma pistola de hot melt e é aplicada uma gota na zona de sobreposição entre provetes. Sobrepõem-se os provetes e aplica-se pressão durante alguns segundos. Uma vez acondicionados, os provetes são submetidos a ensaios de tração.
Preparação de provetes colados com adesivo termofusível desenvolvido no PERCAL
Seguindo este procedimento, comprovou-se a adesão das formulações de HMA desenvolvidas nos últimos meses do projeto, chegando inclusive a superar até 35 % a resistência ao cisalhamento de um adesivo comercial típico para cartão à base de copolímeros de etileno e acetato de vinilo ou EVA, que são obtidos a partir de fontes não renováveis.
Cabe destacar a rutura de quase todos os provetes ensaiados fora da área de sobreposição ou colagem, sinal de uma excelente adesão entre o bioadesivo de PLA e o cartão.
Provetes de cartão canelado ensaiados com HMA à base de copolímeros de PLA do PERCAL
Provetes de cartão canelado ensaiados com HMA à base de EVA
Provetes de cartão liso ensaiados com HMA à base de copolímeros de PLA do PERCAL
Provetes de cartão liso ensaiados com HMA à base de EVA
Além do desenvolvimento de bioadesivos, a tecnologia de extrusão reativa permitiu à AIMPLAS o desenvolvimento de formulações de PLA à medida, com pesos moleculares e viscosidades suscetíveis de serem transformadas através de processos convencionais de moldagem por injeção, para a obtenção de peças complexas, e de extrusão de folha plana para a obtenção de filmes e folha plana.
Da esquerda para a direita, lactida, grânulos de adesivos termofusíveis (HMA) à base de PLA e copolímero de PLA, grânulos de PLA para injeção e extrusão
O projeto PERCAL foi financiado pela JTI de Bioindústrias no âmbito do programa de investigação e inovação H2020 da União Europeia sob o acordo N.º 745828. Com um orçamento de 3,4 milhões de euros e três anos de duração.
No consórcio internacional do PERCAL participam 12 organizações: IMECAL, AIMPLAS e CENER (Espanha), Universidade Agrícola de Atenas (Grécia), ATB Potsdam e Covestro (Alemanha), Universidade de Gante (Bélgica), TBW Research (Áustria), VISUM (Irlanda), YPAREX (Países Baixos), Hayat Kimya (Turquia) e Exergy (Reino Unido).
Na AIMPLAS ajudamos as empresas a aplicar a Economia Circular ao seu modelo de negócio para converter as alterações legislativas que afetam a indústria do plástico em oportunidades para melhorar a sua eficiência, reduzir o seu impacto ambiental e aumentar a sua rentabilidade económica. Para tal, trabalhamos e investigamos em áreas como a reciclagem, os materiais e produtos biodegradáveis, o uso de biomassa e CO2, com o objetivo de desenvolver soluções inovadoras que ajudem a resolver os desafios atuais no ambiente. Não hesite em contactar-nos se quiser abordar como uma oportunidade o desafio da Economia Circular.
Miguel Ángel Valera
Departamento de Compounding