A procura pela sustentabilidade e inovação tem vindo a estimular a aplicação de polímeros de base renovável para reforço de filmes poliméricos, melhoria das propriedades de superfície de diversos substratos e aquisição de novas funcionalidades. O principal objetivo deste projeto foi o desenvolvimento de formulações ecossustentáveis capazes de melhorar a hidrofilicidade de substratos, para uma melhor impressão com tintas de base aquosa. A caracterização das formulações foi realizada no estado líquido - medição de viscosidade, avaliação da dispersão por microscopia ótica com luz polarizada e determinação do teor de sólidos, e no estado sólido – análise termogravimétrica (TGA) e espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIRATR). Os métodos utilizados para avaliar os substratos revestidos foram ângulos de contacto com água (CA), energia de superfície (SE), perfilometria e testes de impressão. Inicialmente foram realizados testes preliminares com formulações de bases poliméricas comerciais (Impranil® e Joncryl® aditivadas com α-celulose, NFC-Enzymatic e NFC-TEMPO, as quais foram posteriormente aplicadas nos substratos selecionados – PET, aglomerado de cortiça e PVC. Verificou-se alguma dificuldade no espalhamento aquando da sua aplicação na superfície do substrato, sendo necessário aumentar o efeito molhante das formulações. Adicionalmente, no processo de cura concluiuse que a melhor temperatura era 100 ºC. Pela análise da energia de superfície obtida para os substratos revestidos com as formulações concluiu-se que o substrato PVC foi o que obteve uma melhoria mais significativa em termos de hidrofilicidade. Para aumentar o efeito molhante prepararam-se novas formulações contendo um agente molhante – etanol. Nas formulações líquidas verificou-se uma diminuição da viscosidade e uma boa dispersão dos aditivos de base celulose. O PVC continuou a ser o substrato com melhores resultados quando analisados os ângulos de contacto com água e as energias de superfície. De modo a aumentar a viscosidade das formulações adicionou-se às formulações finais um agente espessante – hidroxietilcelulose (sob a forma de solução de Cellosize TM). Pela análise dos ângulos de contacto e das energias de superfície concluiu-se que o aditivo com melhores resultados foi a α-celulose, apesar desta aumentar significativamente a rugosidade da superfície dos substratos. Por sua vez, com os testes de impressão concluiu-se que o PET foi o substrato que promoveu melhores resultados, apesar de com todos se ter obtido uma boa impressão.

The search for sustainability and innovation stimulates the application of the renewable polymers to reinforce polymeric coatings, improvement of the surface’s properties of different substrates and acquirement of new functionalities. The main objective of this thesis was the development of ecosustainable formulations capable of improving the hydrophilicity of substrates, towards a better print of water based inks. The characterization of the formulations was conducted in the liquid state – measurement of viscosity, evaluation of dispersion by optical microscopy with polarized light and determination of the solids’ content, and in the solid state – thermogravimetric analysis (TGA) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR-ATR). The methods used to evaluate the coated substrates were water contact angles (CA), surface energy (SE), perfilometry and printing tests. Initially, preliminary tests were conducted with commercial polymeric bases (Impranil® and Joncryl®) additivated with α-cellulose, NFC-Enzymatic and NFC-TEMPO, which formulations were then applied on selected substrates – PET, cork agglomerate and PVC. Some difficulty on the spreading was verified when these formulations were applied on the substrates’ surface, thus suggesting the need of increasing the wetting effect of the formulations. Additionally, in the thermal curing process it was concluded that the best temperature was 100 ºC. Through the surface energy analysis of the coated substrates with the formulations it was concluded that PVC exhibited a most significant improvement of hydrophilicity. To increase the wetting effect, new formulations were prepared using a wetting agent – ethanol. In the liquid formulations, a decrease of the viscosity and a good dispersion of the cellulose-based additive was found. Also in these conditions, PVC was found to be the best substrate according to the contact angles and surface energy results. In order to increase the formulations’ viscosity, a thickener agent was added – hydroxyethyl cellulose (in the form of CellosizeTM solution). Through the analysis of the contact angles and surface energy results it was concluded that the additive exhibiting the best performances was α-cellulose, despite the significant increase of the substrates surface roughness. Considering the printing tests, it was concluded that PET was the substrate that promoted the best results, although all the substrates performed well, i.e. exhibited a good printing.

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biológica (área de especialização em Tecnologia Química e Alimentar)