Aula 2 - Adesão e Adesivos

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Aula 2 - Adesão e adesivos
LOURIVAL MARIN MENDES
GEF118 - Painéis de Madeira 
Reconstituída
Universidade Federal de Lavras
Departamento de Ciências Florestais
Histórico do uso de adesivos
As principais substâncias empregadas como adesivas foram:
� Lama
� Argila
� Ceras
� Resinas
� Sangue
� Peles fervidas e ossos
A utilização de adesivos pelo homem não é recente e tampouco começou com a revolução
industrial, pois, remota há alguns milhares de anos
Histórico do uso de adesivos
� Egito: Produção de lâminas de madeira 3000 a.C (mobiliário e sarcófagos) – Adesivos a base
de caseína, amido, albumina
� Evolução lenta: 1° fábrica de adesivos de origem animal (Holanda em 1690)
� EUA - 1808
�Resina sintética
Fenol – formaldeído (1929)
Ureia – Formaldeído – (1931)
A necessidade de melhorar o aproveitamento da madeira e a
produtividade das empresas.
Maximizar a utilização da matéria-prima
através do aperfeiçoamento das
técnicas de colagem.
Histórico do uso de adesivos
Laminados
Compensado
LVL
Compensado 
sarrafeado
Particulados
MDP
OSB
Convencional
Fibras
MDF
Chapa 
dura
Chapa 
isolante
Minerais
Flake
Exselsior
Histórico do uso de adesivos
Adesão
É o fenômeno físico-químico que promove interações entre as
superfícies sólidas (substrato) e o agente ligante (adesivo).
Follmann (2007)
Adesão
Del Menezzi (2006)
Deste modo, é necessário considerar ambos os aspectos das forças de
adesão, os mecânicos e os químicos, e as inter-relações desses.
Singh et al.,2008
Relação Madeira-Adesivo
Adaptado de KOLLMANN et al. (1975)
MADEIRAMADEIRAMADEIRAMADEIRA
INTERFACEINTERFACEINTERFACEINTERFACE
ADESIVOADESIVOADESIVOADESIVO
INTERFACEINTERFACEINTERFACEINTERFACE
MADEIRAMADEIRAMADEIRAMADEIRA
Elos de conexão entre adesivos e dois 
substratos-madeira; MARRA (1992).
Relação Madeira-Adesivo
Singh et al.,2008
Variáveis envolvidas na colagem da madeira
Adesivo Madeira Processo de Aplicação Condição de Uso
- Tipo;
- Viscosidade;
- Tack (Fixação);
- Material de enchimento;
- Sólidos totais;
- Peso molecular;
- Tipo de solvente;
- Idade;
- pH;
- Tamponamento;
- Velocidade de cura;
- Catalisador;
- Mistura;
- Razão molar dos reagentes;
- Espécie;
- Massa específica;
- Teor de umidade;
- Plano de corte;
- Tipo de lenho;
- Ângulo da grã;
- Porosidade;
- Rugosidade;
- Defeitos de secagem;
- Sujeira;
- Composição química;
- Extrativos;
- pH;
- Capacidade Tampão.
- Espalhamento;
- Distribuição do adesivo;
- Umidade relativa;
- Tempo de montagem aberto;
- Tempo de montagem fechado;
- Pressão;
- Tempo de prensagem;
- Pré-tratamento;
- Pós-tratamentos;
- Temperatura.
- Gas-though (Evaporação);
- Resistência e rigidez;
- Cisalhamento;
- Fluência;
- Percentual de falha na madeira;
- Acabamento;
- Resistência ao calor;
- Resistência a umidade;
- Contração e inchamento;
- Resistência a radiação ultravioleta;
- Resistência biológica a xilófagos.
- Tipo de falha;
Adaptado de RIVER et al. (1991)
Umectação da Madeira (Wettability)
Iwakiri (2005)
Umectação da Madeira (Wettability)
USDA (2010)
Sem lixa 2 passadas 4 passadas
Influência da Superfície
USDA (2010)
Influência da Superfície
River et al. (1991)
Fases do Processo de Colagem de Madeiras
i. Escoamento (Fluidez)
ii. Transferência
iii. Penetração
iv. Umedecimento
v. Solidificação
Haselein & Pauleski (2004)
Fases do Processo de Colagem de Madeiras
i. Escoamento (Fluidez):
Movimento correspondente ao espalhamento do adesivo sobre a 
superfície da madeira.
Iwakiri (2005)
Fases do Processo de Colagem de Madeiras
– O adesivo é aplicado numa das superfícies.
– Durante o tempo de montagem, algum umedecimento e penetração
espontâneos podem ocorrer na superfície;
– Pode ocorrer também algum espessamento e recobrimento.
Iwakiri (2005)
Fases do Processo de Colagem de Madeiras
ii. Transferência:
Movimento correspondente à transferência do adesivo para a superfície 
oposta;
Iwakiri (2005)
Fases do Processo de Colagem de Madeiras
– As superfícies aproximam-se, o adesivo encontra a superfície oposta e a 
movimentação inicia-se.
– Movimento de massa inicia com fluidez no plano da linha de cola. 
– Inicia-se o movimento de transferência na superfície oposta.
Iwakiri (2005)
Fases do Processo de Colagem de Madeiras
iii. Penetração:
Movimento do adesivo para penetrar nos poros e estruturas intersticiais da 
madeira.
iv. Umedecimento:
Movimento do adesivo para recobrir a estrutura submicroscópica da 
madeira;
Iwakiri (2005)
Fases do Processo de Colagem de Madeiras
– Aumento de pressão;
– Penetração inicia na superfície oposta e continua na superfície de aplicação;
– Umedecimento, uma ação molecular acompanhada de penetração.
Madeira
Madeira
Iwakiri (2005)
Fases do Processo de Colagem de Madeiras
v. Solidificação:
Movimentos envolvidos na mudança do estado líquido para o sólido, 
através de processos químicos.
Iwakiri (2005)
Madeira
Madeira
Fases do Processo de Colagem de Madeiras
– Pressão mantida até paralização de qualquer movimentação;
– Solidificação completa a ligação e a linha de cola é consolidada com 
paralização de qualquer movimentação.
Iwakiri (2005)
Madeira
Madeira
Tipos de Linha de Cola
Faminta
Normal
Não ancorada
Pré-endurecida
Faminta:
– Adesivo de baixa viscosidade (muito fluido);
– Penetração excessiva e desaparecimento do adesivo através da estrutura porosa da 
madeira, resultando numa situação de quantidade insuficiente de adesivo na linha 
de cola. 
Tipos de Linha de Cola
Madeira
Madeira
Pré-endurecida:
– Adesivo é secado ou parcialmente curado durante a aplicação da pressão,
resulta em insuficiente mobilidade do adesivo para “fluir, transferir, penetrar e
umectar”.
Tipos de Linha de Cola
Madeira
Madeira
Normal:
– Entre os dois extremos, de muito ou pouco movimento, se situa a
movimentação ótima para cada ação, produzindo uma ligação adequada com a
solidificação do adesivo.
Tipos de Linha de Cola
Madeira
Madeira
Não ancorada:
– A condição situada entre a “normal” e a “pré-endurecida”, onde há suficiente
mobilidade para fluidez, alguma transferência e penetração, mas não o
suficiente para “umectação”.
Tipos de Linha de Cola
Madeira
Madeira
A performance da ligação é uma consequência da composição do adesivo, 
mediada pela madeira em ambos os lados da linha de cola.
Quanto menos madeira e menor a sua densidade, menos 
tensões serão exigidas da linha de cola.
Tipos de Linha de Cola
Tipos de Adesivos Para Madeiras
i. Adesivos Naturais
ii. Adesivos Sintético Termoplásticos
iii. Adesivos Sintético Termoendurecedores (Termofixos)
Karrchezy (1989)
Tipos de Adesivos Para Madeiras
i. Adesivos Naturais
• Derivados proteicos de origem animal, tais como glutina (couro, pele e
osso), caseína (leite) e albumina (sangue);
• Derivados proteicos de origem vegetal (soja);
• Derivados de amido (batata, trigo);
• Éter celulósico;
• Borracha natural.
Iwakiri (2005)
Tipos de Adesivos Para Madeiras
ii. Adesivos Sintético Termoplásticos
• Polivinil/acetato*;
• Polivinil/acrilato;
• Polietileno;
• Polistrol;
• Borracha sintética.
Iwakiri (2005)
Tipos de Adesivos Para Madeiras
iii. Adesivos Sintéticos Termoendurecedores (Termofixos)
• Uréia-Formaldeído;
• Melamina-Formaldeído;
• Fenol-Formaldeído;
• Resorcinol-Formaldeído;
• Tanino-Formaldeído;
Iwakiri (2005); Haselein & Pauleski (2004)
• Poliuretanos;
• Licor Sufítico;
• Isocianato.
Categorias de Adesivos
Integridade Estrutural Ambiente de Serviço Tipo de Adesivo
Estrutural
Uso exterior
(resiste a longo prazo da água de imersão e secagem)
Fenol-Formaldeído
Resorcinol-Formaldeído
Fenol-Resorcinol-Formaldeído
Isocianato Polimérico
Melamina-Formaldeído
Uso exterior limitado
(resiste a curto prazo de imersão de água)
Melamina-Uréia-Formaldeído
Isocianato
Epoxi
Interior
(resiste a curto prazo de imersão de água)
Úreia-Formaldeído
Caseiana
Semiestruturai Uso exterior limitado
PVAc
Poliuretano
Não EstruturalInterior
PVA
Adesivos de origem animal
Adesivos a base de soja
Elastomeric construction
Elastomeric contact
Hot-melt
amido
USDA (2010)
Principais Adesivos
• Fenol-formaldeído (FF)
– 2º mais utilizado na atualidade
– coloração marrom avermelhado na forma 
líquida ou em pó
– viscosidade: 300-800 cP; 
– pH: 11-13
– teor de sólidos: 40-45%
– temperatura de cura: 130-150ºC
– uso externo;
– resistente a ⇑ T ºC
– vida útil (antes da cura): 4-5 meses a 20ºC
– usos: compensados de coníferas para uso 
externo, OSB e LVL
• Melamina-ureia-formaldeído (MUF)
– pó misturado com catalisador;
– coloração esbranquiçada
– mais resistente que UF e cura mais rápida que FF;
– teor de sólidos: 55-65%; ]
– pH: 9
– temperatura de cura: 120-150ºC
– uso externo;
– resistente a ⇑ T ºC
– vida útil (antes da cura): 1 semana a 35ºC
– usos: compensados de folhosas, colagem de topo e 
lateral em peças (finger-joint)
• Resorcina-formaldeído (RF)
– resina líquida e pó endurecedor;
– coloração avermelhada 
– teor de sólidos: 40-45%; 
– pH: 11-13
– viscosidade: 500-800 cP (centiPoise)
– cura à temperatura ambiente
– uso externo; muito resistente a UR e ⇑ T ºC
– usos: madeira laminada colada (MLC) e junções que 
necessitem resistência às intempéries
• Tanino-formaldeído (TF)
– resina alternativa à FF na forma líquida ou em pó;
– coloração escura/avermelhada 
– viscosidade: 500-800 cP 
– temperatura de cura: 130-150ºC
– uso interno;
– medianamente resistente a UR
– usos: substituto do FF em compensados e demais 
finalidades
• Isocianato (MDI)
– resina líquida amarronzada;
– linha de cola clara;
– não emite Formol livre;
– teor de sólidos: 95% 
– utilização de matéria prima alto TU;
– reativa com água
– temperatura de cura: 170ºC
– uso externo;
– resistente a UR e ⇑ T ºC
– 2,5 mais cara que FF
– usos: flakeboards e OSB (miolo)
• Acetato de Polivinila Crosslink (PVAc)
– elevada resistência a água e temperatura
– facilidade e segurança no manuseio
– inodoro e não inflamável
– baixo custo 
– estabilidade a estocagem
– secagem rápida sob condições adequadas
– pH 4,0 – 5,0 
– viscosidade 600 – 800 cP (25ºC) 
• Ureia-Formaldeído (UF)
– Principal adesivo utilizado no mundo
– Já encontra restrições para seu uso em uma série de 
países
– Solúvel em água
– Baixo custo
– Transparente após a cura
Resistência de Adesivos ao Intemperismo
USDA (2010)
Perda de Resistência dos Adesivos
Aditivos
i. Extensores
São substâncias a base de amido ou proteína, com alguma ação adesiva e que são
adicionados na composição do adesivo para painéis laminados com as seguintes
finalidades:
• Reduzir o custo final do adesivo;
• Prolongar o “tempo em panela” e aumentar a tolerância em relação ao tempo
de montagem;
• Aumentar a viscosidade;
Exemplo: farinhas amiladas (trigo, batata, milho); farinha de soja.
Iwakiri (2005)
Aditivos
ii. Materiais de Enchimento (fillers)
Substâncias sem propriedade de adesão, que são adicionados na composição do adesivo, com o
objetivo de aumentar o volume do adesivo e reduzir o seu custo. Apresenta também a função
física no adesivo, que consiste em controlar sua penetração na madeira e auxiliar na formação
de sólidos na mistura.
Exemplo: minerais como a caolina; sílica; farinha de casca de nozes; farinha de casca de coco; e
substâncias sintéticas pulverizadas.
Iwakiri (2005)
Outros Aditivos
iii. Parafina (wax)
– redução absorção de água e inchamento
– utilizada na proporção de 0,5 a 2%
iv. Retardantes de fogo
– retarda a formação de fogo
– adicionado durante fabricação do painel
– exemplos: ácido bórico e sulfato de amônio
Del Menezzi (2006)
Outros Aditivos
v. Preservativos
– utilizados na proporção de 0,25 a 2%
– aplicado juntamente com o adesivo
vi. Edurecedores/Tamponantes
– exemplo: cloreto de amônio (UF)
– promoção da polimerização do adesivo
Del Menezzi (2006)
Tração Perpendicular à Superfície (painéis de partículas)
⌦ Determinação da qualidade da colagem desenvolvida 
durante a prensagem em compostos reconstituídos
⌦ Aplicações: está relacionada a todas as demais propriedades
2
máx
a
P
LI =
a
a
P
P
Resistência da Linha de Cola (painéis laminados)
⌦ Determinação da qualidade da colagem desenvolvida durante 
a prensagem em painéis laminados
⌦ Aplicações: está relacionada a todas as demais propriedades; 
MLC → dimensionamento
b x a
P
RLC
máx
=
b
a a
b
P
P
P
P
SANTOS et al., 2010
Aula 2 - Adesão e adesivos
Lourival Marin Mendes
lourival@ufla.br
Universidade Federal de Lavras
Departamento de Ciências Florestais