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Colagem da madeira CONFEDERAÇÃO NACIONAL DA INDÚSTRIA - CNI Armando de Queiroz Monteiro Neto – Presidente SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL DEPARTAMENTO NACIONAL José Manuel de Aguiar Martins - Diretor Geral Regina de Fátima Torres - Diretora de Operações Orlando Clapp - Gerente Executivo da Unidade de Tecnologia Industrial Sergio Motta - Gerente da Unidade de Serviços Técnicos e Tecnológicos FEDERAÇÃO DAS INDÚSTRIAS DO ESTADO DO PARANÁ - FIEP Rodrigo Costa da Rocha Loures – Presidente SENAI/PR - DEPARTAMENTO REGIONAL DO PARANÁ Carlos Sérgio Asinelli - Diretor Regional Luiz Henrique Bucco - Diretor de Operações Amilcar Badotti Garcia - Alianças Estratégicas e Projetos Especiais Centro Tecnológico da Madeira e Mobiliário Márcia Donegá Ferreira Leandro - Gerente FEDERAÇÃO DAS INDÚSTRIAS DO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL - FIERGS Paulo Gilberto Fernandes Tigre - Presidente SENAI/RS - DEPARTAMENTO REGIONAL DO RIO GRANDE DO SUL José Zortéa - Diretor Regional Paulo Fernando Presser - Diretor de Educação e Tecnologia Liane Ritzel - Assessoria de Planejamento Carlos Artur Trein - Gerente de Negócios em Serviços Tecnológicos Centro Tecnológico do Mobiliário SENAI Cesar Augusto Modena - Diretor FEDERAÇÃO DAS INDÚSTRIAS DO ESTADO DE SANTA CATARINA - FIESC Alcântaro Corrêa - Presidente SENAI/SC - DEPARTAMENTO REGIONAL DE SANTA CATARINA Sérgio Roberto Arruda - Diretor Regional Antônio José Carradore - Diretor de Educação e Tecnologia Marco Antônio Dociatti - Diretor de Desenvolvimento Organizacional Centro de Tecnologia do Mobiliário José Luiz de Oliveira - Diretor Colagem da madeira Marilsa Rech Porto Alegre 2007 ©2007, SENAI. Departamento Nacional Qualquer parte desta obra poderá ser reproduzida, desde que citada a fonte. 1ª edição: 2.000 exemplares Publicação elaborada por técnicos dos Departamentos Regionais do SENAI Paraná, Rio Grande do Sul e Santa Catarina, sob a coordenação do Departamento Regional do SENAI-RS, através do Centro Tecnológico do Mobiliário SENAI/CETEMO e com apoio fi nanceiro do Departamento Nacional - Projeto PJ- ME 0649 - Ampliação de Produtos em Informação Tecnológica nas Áreas Madeira e Mobiliário. Coordenação do Projeto Multiestadual: Renato Bernardi - SENAI/RS – CETEMO Coordenação Técnica do Projeto: Leandra Valenti - SENAI/RS - CETEMO Apoio Técnico ao Projeto: Cleder Bez Batti - SENAI/SC - CTM Devair Carlos Ferreira - SENAI/PR - CETMAM Enilda Hack - SENAI/RS - UNET Mara Gomes - SENAI/DN - UNITEC Sônia Bitti - SENAI/RS - UNET Elaboração: Marilsa Rech Ilustração: Warner Jesus da Silva Revisão Gramatical e Lingüística: Pedro Ernesto Gasperin R296c Rech, Marilsa. Colagem da madeira. / Marilsa Rech. - Porto Alegre: SENAI-RS, 2007. (Coleção Cartilhas Moveleiras). 68 p.; il. ISBN: 978-85-60375-07-3 1. Colagem da madeira. I. Título. II. Série. CDU: 674:665.93 Bibliotecária Responsável: Leandra Valenti CRB - 10/860 SENAI/PR Departamento Regional do Paraná Centro Tecnológico da Madeira e Mobiliário SENAI/CETMAM Fone (43) 3275.8800 cetmam@pr.senai.br SENAI/RS Departamento Regional do Rio Grande do Sul Centro Tecnológico do Mobiliário SENAI/CETEMO Fone (54) 3451.4166 nit@cetemo.com.br SENAI/SC Departamento Regional de Santa Catarina Centro de Tecnologia do Mobiliário SENAI/CTM Fone (47) 3631.1600 ctm@senai-sc.ind.br SENAI - Instituição mantida e administrada pela indústria. Introdução Colar a madeira é uma técnica tão antiga quanto o homem, no entanto os materiais usados no passado para colar a madeira não são os que atualmente são utilizados. Quantas claras de ovo seriam necessárias hoje para atender a demanda dos adesivos? Quanto leite deveria haver hoje para dele extrair a caseína e produzir os adesivos? E quanto pescado seria necessário para obter a gelatina? Esses adesivos foram durante muito tempo utilizados pelo homem para a colagem de seus utensílios e para expressar a arte da pintura, proporcionando aderência entre diferentes materiais. Claro que não estão esquecidos, e muitos processos especiais ainda usam os adesivos de origem natural provenientes de animais e vegetais. Relembrando a história da humanidade, a música e a arte foram o princípio da comunicação do homem. Para construir os instrumentos musicais e deles tirar belas canções, foi preciso conhecer qual a madeira que produzia o melhor som e também a cola que pudesse se instalar nos poros da madeira, sem, no entanto, interromper as vibrações sonoras. O objetivo deste trabalho é conhecer a tecnologia da colagem da madeira na produção de móveis, porém chamando atenção para o fato de que a tecnologia dos adesivos e dos materiais a serem unidos por colas está em constante desenvolvimento. Sabe-se hoje que os adesivos tecnicamente conseguem unir materiais iguais ou diferentes e manter uma estrutura fortemente unida por longo tempo. Por exemplo, nenhum móvel até hoje se desmontou completamente, separando todas as suas emendas. Mas isso ainda não basta para os pesquisadores que querem um adesivo mais forte ainda. Foi assim que descobriram uma bactéria que vive nas águas dos rios e córregos, capaz de produzir o adesivo mais potente que se conhece atualmente. No campo da pesquisa, ainda faltam muitas respostas: por exemplo, como o adesivo se une à madeira. Sabe-se que isso envolve processos de natureza física e também química, no entanto ainda não completamente entendidas. A inspiração da pesquisa vai além. Como uma lagartixa consegue andar no teto ou em superfícies lisas? Para esse questionamento uma resposta é certa. Não se trata de substâncias adesivas em suas patas e sim de inúmeras ramificações nas patas, que funcionam como almofadas e apresentam força de natureza química que permite à lagartixa ficar presa ao teto. A breve explanação tem por objetivo fazer entender o que são adesivos, os tipos de adesivos, como colam a madeira e que cuidados devem ser observados no uso desse importante e indispensável produto na produção de móveis e artefatos de madeira. 1. O processo da colagem da madeira A colagem da madeira envolve três elementos importantes: adesivo - aderente - adesão. Adesivo É um termo genérico que designa cola, pasta, goma, cimento, que denomina uma categoria de produtos cuja finalidade é prender, ligar ou juntar dois materiais. Em se tratando de um termo específico para a linha industrial, um adesivo é toda substância com propriedades de aderir algo fortemente a um substrato igual ou diferente, formando uma ligação superficial forte e duradoura. Essa propriedade de aderir se desenvolve dentro de condições específicas, tais como calor, pressão, tempo. Aderente São os materiais sólidos capazes de se ligarem através dos adesivos. É o substrato a colar. Por exemplo: a madeira, a lâmina, a fita de borda, a cavilha, entre outros. Adesão É o fenômeno mais importante do processo da colagem. Pode ser entendido como a interação entre duas superfícies, causada por um forte campo de “forças atrativas” provenientes dos constituintes de cada superfície. Quando não é possível separar duas peças de madeira coladas, é porque há uma adequada adesão. Aderência É a resistência oferecida quando se pretende separar dois materiais colados. Pode ser medida através de testes de laboratório. 2. Como um adesivo se espalha na madeira?Uma gota de adesivo assume formato diferente para cada material em que o adesivo é aplicado. Isso ocorre devido ao modo como o volume da gota de adesivo se acomoda. Esse formato depende apenas da afinidade entre o adesivo e a superfície do material em que ele foi depositado. Observe as gotas de água sobre uma superfície de vidro: elas não se espalham. Observe as gotas de adesivo sobre uma madeira contaminada por óleo: também não se espalham. Esses exemplos permitem entender que o formato das gotas dos líquidos é diferente para cada material. Na aplicação de um adesivo sobre a madeira, o ideal é o adesivo romper a forma de gota, para que ele se espalhe pela madeira e, dessa forma, molhar a madeira, o que tecnicamente se denomina umectação. Umectação É a capacidade de o adesivo interagir com a madeira, umedecer e se espalhar sobre ela. Condição necessária do adesivo Fazer uma perfeita umectação na madeira. Condição necessária da madeira Estar com rugosidade adequada para que o adesivo possa ser espalhado uniformemente. O contato uniforme entre o adesivo e a superfície da madeira é chamado de ângulo de contato. 3. Entendendo o ângulo de contato O contato uniforme entre o adesivo e a superfície da madeira é chamado de ângulo de contato. Importante saber que: • Em madeira contaminada com óleo, graxa ou resina, o adesivo não consegue se espalhar completamente, porque o ângulo de contato é pequeno, e a colagem poderá falhar. • A madeira preparada para a colagem que não seguiu a velocidade de avanço de corte correto da serra, pode apresentar alta rugosidade. Isso compromete a qualidade da colagem, porque o ângulo de contato é baixo. 4. Classificação dos adesivos Estão agrupados conforme a origem em dois grupos: • derivados de produtos sintéticos, que são produzidos em escala industrial; • derivados de produtos naturais, com origem animal e vegetal. O quadro abaixo mostra a origem dos adesivos: Animal: • Adesivos de albumina • Adesivos de gelatina • Adesivos de caseína Vegetal: • Adesivos de dextrina • Adesivos de amido Sintéticos: • Adesivos de PVA • Adesivos de contato • Adesivos de hot melt • Adesivos de termorrígidos • Adesivos termoplásticos 5. Adesivos de origem animal Adesivos à base de albumina A albumina é uma proteína extraída do sangue ou do ovo e produz um adesivo com uso que requer uma baixa resistência à umidade e exige segurança em relação à saúde, como, por exemplo, na colagem de etiquetas. Adesivos à base de gelatina Foi o adesivo mais utilizado pelos marceneiros, pela facilidade do uso, pelas qualidades adesivas e pela vantagem de não causar manchas na madeira. A gelatina é obtida da moagem de ossos ou colágeno, que é a parte interna da pele animal. Após lavagem e desengraxe é transformada em pó ou escamas e então comercializada para o preparo de colas. Adesivos à base de caseína A caseína é uma proteína derivada do soro do leite tratado quimicamente com ácido clorídrico. O leite de soja também produz caseína, porém com menores propriedades adesivas. Foi muito usada na Primeira Guerra Mundial, na construção de aviões que tinham sua estrutura montada quase exclusivamente com madeira. 6. Adesivos de origem vegetal Adesivos à base de dextrina Estão considerados entre os principais e mais utilizados adesivos de origem não sintética, devido à sua grande solubilidade em água e à versatilidade de aplicação. As dextrinas são obtidas a partir do amido de milho, mandioca, trigo ou batata por meio de um processo químico. As dextrinas são utilizadas como agentes colantes, preparadores de superfície, espessantes, ligantes, agentes de penetrabilidade, aglomerante e dispersante, fechamento de caixas de embalagens, sacos e sacolas, rotulagem em vidro, colagem de envelopes. Adesivos de amido O amido está presente nas sementes e nas reservas das plantas. Nessa classe estão as farinhas de trigo e as féculas de batata e mandioca. Não são adesivos propriamente ditos, e sim elementos auxiliares que ajudam na viscosidade, pois apresentam fraca aderência. O adesivo de amido não resiste à umidade, porém, quando em mistura com cola de uréia-formol, é usado, por sua moderada resistência, para colar caixas de papelão. O amido (farinha de trigo) é muito usado na mistura com a cola de uréia-formol para a colagem de lâminas de madeira. A cola é conhecida popularmente pela marca “Cascamit”. É preparada com água, farinha, sal (catalisador), misturados à cola de uréia-formol. 7. Adesivos de origem sintética Os adesivos usados para a colagem da madeira são formulados a partir de um grupo químico denominado polímeros. Para exemplificar o vasto mundo dos polímeros, é só observar os equipamentos, vasilhas e sistemas usados na colagem da madeira. Existe muito material plástico nesses exemplos. O termo polímero é muito confundido com plástico. O que precisa ser entendido é que a denominação “plástico” define um grupo de polímeros cujo comportamento é ser maleável e sofrer transformação mediante o calor, assumindo comportamento plástico e moldável. Alguns polímeros têm esse comportamento. Assim se explica por que certos adesivos sofrem alterações com o calor e outros, não. Portanto, para entender os tipos de adesivos usados na colagem da madeira, é necessário antes entender que todos os adesivos sintéticos são derivados de polímeros. Polímeros É o agrupamento de moléculas simples formando uma molécula grande, ou seja, uma macromolécula. Adesivos de PVA São obtidos a partir do polímero acetato de vinila, cuja sigla deriva da seguinte combinação: P= Polímero + V= Vinila + A= Acetato O PVA é comumente chamado de “cola branca”, porém existem outros adesivos que têm a cor com tom amarelado e também são à base de PVA. A cola branca é, portanto, um produto químico, o que pode ser visto na estrutura química acima e, como tal, precisa de cuidados quanto ao uso e manuseio. O adesivo de PVA pode-se dizer que é universal na colagem da madeira, pois é utilizado para a colagem de painéis sarrafeados, emendas fingerjoint, laminação e na montagem dos componentes dos móveis, tais como cavilhas, montantes, quadros, molduras. Adesivos de contato O adesivo de contato é também conhecido como cola de sapateiro. É um produto obtido através da borracha sintética, cuja base química é o cloropreno em mistura com solventes orgânicos, daí a razão do seu forte cheiro. No entanto, em razão das exigências ambientais, essa cola se apresenta formulada com solvente à base de água, sendo um adesivo ecológico e com desempenho semelhante aos formulados com solventes orgânicos. A borracha natural não é usada para fabricação de adesivos, pois é insolúvel, altamente viscosa e demanda longo tempo de secagem, tornando o filme mole e pegajoso. A borracha natural teve todo o seu sucesso no período de 1900. No entanto surgiram muitos problemas quanto ao uso. As botas de borracha usadas na Primeira Guerra, por exemplo, apresentaram problemas por amolecerem com o calor, sofrendo aderência entre as peças, e por tornarem-se duras e quebradiças com o frio. Mais tarde surgiu a tecnologia da vulcanização, inserindo compostos químicos na estrutura química da borracha,e assim foi possível usar a borracha natural começando pelos pneus de bicicletas e, posteriormente, de automóveis. O uso da borracha na formulação dos adesivos ocorreu a partir da tecnologia dos polímeros sintéticos derivados do petróleo e do gás natural. Características Os adesivos de contato são de secagem longa, devido à reação com seus elementos, que formam ramificações e pequenas cadeias de moléculas. Essa reação é chamada de vulcanização. Isso explica o fato da longa secagem da cola de sapateiro, pois as condições de temperatura, tempo e pressão são indispensáveis para que a reação se complete. Outra característica desse adesivo é que a colagem só ocorre quando se coloca em contato adesivo com adesivo. Após aplicação do adesivo, deve-se aguardar um certo tempo para que ocorra a evaporação do solvente, pois a união entre as peças só vai acontecer quando o adesivo não mais resistir ao tato. Essa é uma das suas vantagens, pois a adesão só ocorre quando as peças entram em contato entre si, daí o nome adesivo de contato. Características dos adesivos de contato: Viscosidade Varia conforme o método de aplicação. Assim, com aplicação por spray, a viscosidade é mais baixa. Teor de sólidos Varia com menor teor de sólidos para aplicação em spray e maior, para aplicação com espátula ou pincel. Tempo aberto Varia conforme o tipo de adesivo, podendo ser de segundos a perto de uma hora, conforme a temperatura ambiente. Resistência ao calor Após completada a reação de cura, a colagem apresenta boa resistência ao calor. Poder adesivo Ocorre o aumento da adesão com o tempo, sendo melhor após alguns dias. Recomendações Na colagem de lâminas de madeira e laminados plásticos, devem ser tomados alguns cuidados. • Distribuição da cola: Quando distribuída irregularmente, pode ocorrer o aparecimento de bolhas embaixo das lâminas, pois, na parte com maior quantidade de cola, há muita liberação de solvente, empurrando a lâmina e restando um espaço vazio entre o substrato e a lâmina. Devido à baixa espessura da lâmina, há um desnível entre lâmina e madeira, e assim surge uma espécie de colchão de ar, onde não há contato entre os elementos a colar, podendo ocorrer o defeito das bolhas no momento da colagem ou até alguns dias após a colagem. • Umidade da madeira ou da lâmina: As bolhas podem surgir em virtude da diferença de umidade entre o substrato e a lâmina. Geralmente devido à baixa espessura, as lâminas tendem a ganhar e perder umidade mais rapidamente, conforme o substrato e o ambiente em que se encontram. Devido à sua maior espessura, demoram mais para se equilibrarem com a umidade do ambiente, por isso a colagem de lâminas sempre requer cuidados. A matemática da transferência de umidade entre os substratos é: quem tem menor umidade recebe de quem tem maior umidade. O resultado é a formação de bolhas sempre na lâmina, pois é a que tem menor umidade. • Tempo em aberto: Problemas de aderência com adesivo de contato são decorrentes de um curto ou longo tempo em aberto. Em substratos com alta porosidade é possível aplicar até duas demãos de adesivo, pois, na primeira demão, o adesivo pode ser totalmente absorvido pela madeira. Portanto como a colagem só ocorre quando entra em contato adesivo + adesivo, justifica-se a segunda demão. O tempo aberto ideal deve ser observado no boletim técnico da cola. Deve-se observar que as lâminas coladas, após algumas horas ou até mesmo alguns dias, podem descolar. Isso não caracteriza uma falha de colagem, pois, devido ao fato de a reação de cura completa da borracha sintética ser lenta, essa cura propriamente dita ocorre somente após alguns dias. Uma vez completada, o adesivo adquire alta resistência a solventes e à temperatura. Adesivos de contato à base de água São sistemas formados pela borracha sintética e por elementos que os ativam: o catalisador (ativador) e a parte líquida, que contém uma proporção de água. O processo químico da formação do filme ocorre através da aproximação das partículas, enquanto que a água é evaporada. Apresentam como vantagem aderência quase imediata, pois a água residual se distribui através da porosidade do substrato. Outra vantagem é que nesse sistema não há necessidade de controle do tempo em aberto para a evaporação do solvente. Quanto ao sistema de aplicação, quando requer o ativador, há necessidade de pistola especial em que o ativador e a resina se misturam sobre o substrato e saem em sistemas separados. Outros sistemas são monocomponentes e não exigem aplicação especial. Adesivos de contato à base de água são largamente usados na colagem de espumas, calçados, tecidos, entre outros substratos, e a principal vantagem é a boa aderência e resistência à água. Outra vantagem é que a cura ocorre à temperatura ambiente e não emite solventes inflamáveis como os à base de solventes. Adesivos de hot melt Os adesivos de hot melt são sólidos, sem solvente, que, sob ação do calor, sofrem amolecimento, podendo então ser aplicados. A colagem ocorre com o resfriamento e solidificação do adesivo, sendo, portanto, uma colagem física. Essa capacidade do adesivo amolecer é devido à sua natureza química de ser termoplástico e, para tal, precisar ser fundido em um coleiro, equipamento indispensável para a sua aplicação. Hot melt reativo Uma recente tecnologia foi desenvolvida em que o adesivo de holt melt apresenta alta resistência de colagem. Isso porque sua base química contém poliuretano, no qual a colagem ocorre por um processo químico. Principais usos Os principais setores de uso dos adesivos hot melt são os de embalagens, gráfico, automotivo, calçadista, eletroeletrônico, rotulagem, moveleiro e de produtos descartáveis. Aplicação no setor moveleiro • Colagem de bordas retas É o tipo mais comum de colagem, pois ocorre em ângulo reto, sem perfis curvos. O adesivo é aplicado na borda do material a colar e não na fita de borda. Esse processo de colagem, quando automatizado, é altamente produtivo, ao contrário do processo com bordas perfiladas. • Colagem de bordas irregulares O adesivo deve ser aplicado na fita de borda e não na lateral do painel. As bordas usadas são na maioria compostas de papel impregnado com resinas ou lâminas de madeira. • Colagem em laminados O laminado recobre totalmente o substrato e, nesse caso, o adesivo é sempre aplicado no laminado. • Montagens Adesivos de hot melt são usados em colagens em que é necessário unir substratos diferentes, tais como apliques, componentes de móveis e tecidos em estofados. • Colagem de laminados plásticos tipo PVC, PS e ABS Esses materiais já vêm com um primer especial aplicado na base para favorecer a colagem, porém deve ser usado adesivo específico para esses tipos de materiais. Variáveis a observar na colagem com hot melt • Tempo em aberto Adesivos para montagem possuem tempo em aberto maior, enquanto em adesivos para equipamentos automáticos normalmente o tempo em aberto é curto. • Temperatura de aplicação É a temperatura necessária para o adesivo hot melt passar do estado sólido para o estado pastoso. Deve ser consultado o boletim técnico do adesivo, pois a temperatura de aplicação varia conforme a composição do adesivo. No geral a faixa de temperatura está entre 100 a 200ºC. • Temperatura do ambiente Em temperatura ambiente muito baixa, o adesivo sofre solidificação muito rápida. Com isso ele perde parte de sua pegajosidade, podendo causar falhas na colagem. • Quantidade de adesivo aplicado A quantidade de adesivo varia conforme a composição do adesivo. Deve-se consultar o fabricante, pois alguns adesivos contêm elementos que auxiliamna formação da parte sólida, chamados de cargas. Esses elementos não são responsáveis pela colagem. Portanto: - em adesivos que contêm cargas, a gramatura de aplicação é maior; - em adesivos que não contêm cargas, a gramatura de aplicação é menor. No geral a gramatura fica numa faixa entre 150 a 250 g/m². • Teor de umidade da madeira Madeiras com umidade acima de 12% apresentam problemas na colagem, pois o adesivo é aplicado em temperaturas acima de 100ºC. Com umidade alta, esta tende a evaporar, vindo a formar bolhas e descolamentos do laminado ou da borda colada. Adesivos termorrígidos Os adesivos conhecidos por termorrígidos, ou também termofixos, são todos aqueles em que no processo de cura, seja por ação de calor ou por ação de catalisador, o adesivo adquire resistência à água, à umidade e ao calor. No grupo dos termorrígidos estão os principais adesivos: Fenólico Conhecido popularmente por cola vermelha, devido à sua cor em tom avermelhado. É o adesivo usado na fabricação do compensado, na laminação e em colagens de produtos que precisam resistir à umidade, tais como barcos, estruturas de madeira, móveis de exterior, produtos esportivos, entre outros. Uréico Conhecido popularmente pela marca “Cascamit”, é muito usado na colagem de lâminas de madeira sobre MDF, aglomerado e OSB. Melamínico É o adesivo usado na fabricação dos laminados decorativos, conhecidos popularmente por fórmica, e também nos laminados conhecidos por BP, sigla derivada do processo de fabricação em que ocorre baixa pressão. Resorcínico Adesivo de elevado custo, é usado na fabricação do compensado naval, colagem de silos, casas pré-fabricadas, carrocerias de caminhão e indústria aeronáutica. A característica principal desse grupo de adesivos é que podem sofrer processo de cura em temperatura ambiente para alguns tipos ou em faixas de temperatura de até 200ºC. A condição do uso ou não da temperatura é uma característica própria de cada adesivo. Outra característica é que pode ser adicionada, em alguns casos, farinha de trigo, para melhorar as propriedades do adesivo. Durante a colagem dos adesivos termorrígidos ocorre a evaporação do solvente, além de ocorrer uma modificação química, formando um sistema tecnicamente chamado de reticulação. Nele as moléculas se ligam, formando ramificações, tramando-se umas às outras, tornando a colagem de alto desempenho, com boa resistência à temperatura e à umidade. São indicados para a colagem de móveis de exterior e para uso estrutural. Além do PVA, outros adesivos, tintas e vernizes estão enquadrados no grupo dos termofixos. Adesivos termoplásticos Adesivos que sofrem modificações através do calor, assumindo uma natureza termoplástica, secam apenas pela evaporação do solvente, resultando uma colagem de baixa resistência térmica e baixa resistência a ambientes úmidos. A parte química deste grupo de adesivos é explicada pelo tipo da cadeia química em que o adesivo, após aplicação e secagem, mantém a cadeia química linear. Esse comportamento explica o porquê de certos tipos de PVA não poderem ser usados em móveis de exterior ou para fins estruturais. Portanto não é a marca que diz se o adesivo é bom ou não: é preciso conhecer sua natureza química. Além do PVA, outros adesivos, tintas e vernizes estão enquadrados no grupo dos termoplásticos. 8. Resistência do PVA à umidade O uso dos adesivos PVA para colagens em produtos de interior e fora do contato com a umidade ou em produtos que estão em contato com a umidade tanto em interior quanto em exterior, é definido conforme as normas européias EN 204 e 205. São elas que classificam a resistência dos adesivos em quatro níveis. Essa classificação é realizada através de testes laboratoriais, seguindo uma metodologia, desde o uso da madeira indicada pela norma, condições da colagem, preparo das amostras para testagem e condicionamentos específicos para cada nível testado, variando desde imersão em água por quatro dias até fervura durante seis horas. Após esses condicionamentos, as amostras preparadas são submetidas à força de tração em máquina de teste, apresentando um valor médio da força de tração a ser atingido para cada um dos níveis. Uma freqüente pergunta... Qual a melhor cola para colar móveis de jardim, de cozinha, de banheiro e outros? A resposta é: entender o que cada um dos níveis a seguir recomenda. Níveis de Resistência Nível D-1 Classifica os adesivos que não apresentam resistência à umidade, e, portanto, são indicados na colagem da madeira que vai ficar protegida da umidade, especificamente em móveis de uso interno. Nível D-2 Classifica os adesivos com limitada resistência à umidade. O uso dos produtos colados com esse nível é para exposição ocasional à umidade, como em móveis de cozinha, por exemplo. Nível D-3 Classifica os adesivos para o uso em peças coladas que podem ficar sob a ação da umidade em ambientes externos, porém protegidos da ação direta das intempéries. Nível D-4 Classifica os adesivos para situações de uso externo e em prolongada exposição à umidade. 9. Temperatura mínima de formação do filme adesivo A formação do filme adesivo ocorre na fase da eliminação do solvente, onde as partículas do PVA se unem para formar uma película adesiva homogênea e contínua. Porém, em uma certa temperatura, esse fenômeno não ocorre, pois a película adquire um aspecto esfarelento e esbranquiçado. Esse fenômeno é conhecido por formação de ponto branco. O ponto branco é comum acontecer em dias de muito frio, quando o adesivo é aplicado numa temperatura abaixo do seu limite recomendado. A temperatura mínima para a formação do filme não é um padrão para todos os fabricantes dos adesivos, pois, durante a formulação do adesivo, são adicionados produtos especiais que controlam o desempenho da película. Portanto um adesivo PVA que funciona bem no inverno rigoroso da Europa, tende a apresentar ponto branco, se aplicado no clima quente dos trópicos. Alguns fabricantes de PVA informam, nos seus boletins técnicos dos adesivos, faixas de aplicação mínima abaixo de 0ºC, ou seja, temperatura negativa. Por que ocorre o ponto branco? Para entender, usa-se como exemplo o preparo do molho para a maionese. Quem já não sofreu a frustração de ter o molho separado? Assim acontece com o PVA, mas é claro que, neste caso, os ingredientes são diferentes. Enfim, as moléculas do PVA se separam com aspecto igual ao molho. Quando aplicado o adesivo com esse aspecto, com as moléculas separadas, não haverá a formação do filme contínuo e, em conseqüência, a colagem será ineficiente. Isso explica por que há necessidade no inverno de se manter a barrica de cola próxima de áreas aquecidas e fazer a colagem em local longe de influências externas, longe de portas abertas, por exemplo. Variáveis a considerar no processo de colagem com adesivos de PVA A eficiência dos adesivos de PVA somente será alcançada se forem controladas as variáveis que interferem nos resultados. Vamos conhecer as principais variáveis envolvidas no processo da colagem: • Gramatura de aplicação É a quantidade de cola a ser distribuída numa área expressa em gramas/metro quadrado (g/m²). Uma maior gramatura de aplicação aumenta o tempo de prensagem e o tempo em aberto, pois é maior a quantidade de água que deve ser liberada das linhas de cola. Uma baixa gramatura de aplicação pode comprometer a colagem. Aplicar mais cola não é garantia de boa colagem. O boletim técnico indica a quantidade a ser aplicada. • Umidade da madeira O excesso de umidade da madeira retarda o processo de formação do filme, porque os poros estão preenchidoscom água e não há espaço para a cola fluir. Uma baixa umidade requer tempo aberto mais curto, acelerando o tempo de prensagem, além do adesivo ser absorvido mais profundamente pela madeira. Na fabricação de móveis para exportação, o teor de umidade ideal da madeira não deve ser superior a 12%. • Tempo em aberto Cada adesivo tem o seu tempo em aberto, o qual expressa a velocidade de formação da película. Quanto mais se prolonga o tempo em aberto, mais rápido ocorre a formação do filme, e, embora se possa ganhar tempo na prensagem, o poder adesivo tende a falhar, pois a movimentação e o agrupamento entre as partículas do adesivo poderão não se completar totalmente. O tempo em aberto está influenciado pelas seguintes variáveis: a) Condições do ambiente Um ambiente muito úmido aumenta o tempo em aberto. Quanto maior é a temperatura ambiente, mais curto será o tempo em aberto. Exemplo: • temperatura do bulbo seco de 25ºC; • temperatura do bulbo úmido de 20ºC; • umidade relativa do ar de 63%. Nessas condições a madeira tende a se equilibrar com o ambiente na faixa de 12%. b) Pressão de colagem Não existe a possibilidade de colar sem exercer pressão. Uma pressão muito alta corresponde a uma velocidade de prensagem mais curto, já que a água é rapidamente eliminada do meio. Uma pressão muito baixa corresponde a um tempo de prensagem mais longo. c) Temperatura da colagem A temperatura da colagem se refere ao calor das linhas de cola que pode ser produzido através de duas formas: • através do meio externo em que a prensa tem os pratos aquecidos através do calor gerado pelo aquecimento de óleo térmico ou vapor; • através do meio interno, dentro da prensa em que o calor é gerado com a ativação do adesivo por meio de um campo de alta freqüência, gerando o calor necessário para a secagem e cura do adesivo. 10. Fixação do adesivo na madeira A fixação do adesivo na madeira ocorre, inicialmente, de uma forma mecânica, obedecendo à seguinte seqüência de fenômenos físico e químico. Umectação O adesivo deve realizar a umectação da madeira, isto é, se espalhar e molhar a madeira. Nesta etapa é muito importante a compatibilidade do líquido com a superfície da madeira, inexistindo forças repelentes. Um exemplo de repelência é a madeira estar contaminada por óleo, ou então estar com a superfície queimada devido ao corte realizado com ferramentas sem afiação. A superfície fica lisa, fechando os poros da madeira e evitando a umectação do adesivo à madeira. Absorção O adesivo deve ser absorvido pela madeira. Nesta etapa as variáveis mais importantes são: • viscosidade do adesivo; • porosidade da madeira. O adesivo será indicado em função da porosidade da madeira, pois a viscosidade é ajustada para que o adesivo possa fluir de uma forma controlada sem, no entanto, ser demasiadamente absorvido; do contrário, ocorre um típico defeito de colagem, denominado linha de cola faminta. Esse problema ocorre quando o adesivo é totalmente absorvido pela madeira, não restando adesivo suficiente na superfície para interagir com a madeira. Secagem Os adesivos de PVA são à base de água, enquanto outros são à base de solventes orgânicos. Independente de o líquido ser água ou solvente, é uma fase importante no processo da colagem a perda desse líquido. Nesta etapa da secagem, as variáveis do processo, como o tempo em aberto, que é o tempo decorrido desde a aplicação do adesivo até o instante de receber a prensagem, devem ser cuidadosamente controladas. • Tempo em aberto muito longo O adesivo perde todo o líquido, dificultando a aproximação da parte química do adesivo, vindo a formar uma linha de cola irregular. • Tempo em aberto muito curto O líquido não completa a absorção na madeira e agrava a situação, quando o processo da colagem é por ativação a quente ou por alta freqüência. O processo da secagem do adesivo está influenciado também pelas variáveis ambientais; portanto, em dias muito quentes, o tempo em aberto deve ser o mais curto possível. É importante sempre observar no boletim técnico do adesivoqual a recomendação desse tempo. Cura A cura dos adesivos envolve um processo químico no qual, após a saída do solvente, o adesivo sofre a reticulação, formando uma cadeia química com ramificações, apresentando maior resistência de colagem. Esse processo químico ocorre com os adesivos formulados para sofrerem reticulação. Geralmente os adesivos bicomponentes, ou seja, aqueles que levam adição de catalisador e outros que são monocomponentes, sofrem esse processo de cura com reticulação. Resumo: Fixação do adesivo na madeira Umectação => Absorção => Secagem = Processo Mecânico Umectação => Absorção => Secagem => Reticulação = Processo Químico 11. Equipamentos usados para colagem dos adesivos Toda colagem requer um sistema que aplique pressão para que ocorra o contato entre o adesivo e o substrato a colar. Exemplo de aplicação de pressão: O martelo exerce pressão sobre o prego para penetração na madeira. Principais formas de aplicar pressão sobre os adesivos Prensagem Manual Ocorre em colagens de lâminas, geralmente em pequenas produções e sem aplicação de calor. Prensagem com aperto por parafusos Sistema manual ou automático de prensa em que se usa o aperto através de parafusos, chamado de prensa carrossel. É usado em colagens para formar blocos que posteriormente receberão o torneamento. Esse sistema dispensa o uso de calor para ativar o adesivo. Prensagem com controle de calor e pressão • Colagem com prensa a quente A colagem em prensa com prato aquecido favorece a secagem do adesivo pela ação do calor. Devido ao calor aplicado aquecer toda a madeira, é importante que a umidade da madeira não exceda os 12% e que a temperatura de prensagem não exceda o recomendado, pois é possível queimar a linha adesiva. Além disso, a linha de cola pode ficar elástica demais e, durante a abertura da prensa, ao movimentar os sarrafos colados, tornar-se fraca. Por outro lado, o calor excessivo pode modificar a estabilidade dimensional da madeira, podendo originar tensões internas dos sarrafos, vindo a causar empenamentos dos painéis e descolagem após a retirada da prensa. Na fabricação de compensados e sarrafeados usa-se a prensagem a quente com adesivos uréia-formol e fenol-formol. Na laminação em que painéis são revestidos com lâminas de madeira, usa-se, na maioria dos casos, adesivo de PVA e adesivo uréico (uréia-formol). • Pressão da prensa A pressão depende do tipo de madeira e do perfeito contato da superfície da madeira com o prato da prensa. Geralmente se recomenda, para madeiras duras e na fabricação de compensado, uma faixa de 14 a 20 kgf/cm² e, para madeiras de baixa densidade, uma faixa entre 7 a 10 kgf/cm². Prensagem com prensa de alta freqüência A colagem por alta frequência (AF) é também chamada de colagem de radiofreqüência (RF). A prensa é formada por duas placas. Quando ela entra em funcionamento, uma dessas placas se torna condutora de cargas positivas, e a outra, de cargas negativas. • Como ocorre a cura do adesivo por alta freqüência? As partículas do adesivo apresentam estruturas carregadas de cargas positiva e negativa. Essas cargas são puxadas ou empurradas pelas cargas das placas da prensa, e esse movimento de atração e repulsão entre as cargas elétricas produz calor na linha de cola, provocando a cura dosadesivos. A madeira que separa o adesivo funciona como isolante, pois, quando a eletricidade encontra vários caminhos, ela sempre pegará o caminho com maior condução, neste caso, o adesivo, devido à presença de água em sua composição. Quando a madeira se encontra com alta umidade, o movimento de cargas ocorre também com a madeira e assim resulta uma perda (dissipação) dessas cargas, vindo a esquentar a madeira, o que não é o correto. Prensagem com prensa a frio A prensagem a frio é um processo lento e de baixa produção, por isso é usado em empresas de pequeno porte, para junções onde se trabalha com madeiras de grande espessura. A prensagem a frio pode ser feita com aperto de parafusos, com sargentos ou com sistema de macaco hidráulico. Os adesivos usados nesse sistema são os curáveis a frio, predominando os à base de PVA. O tempo de cura é bastante variado, podendo muitas vezes ser acelerado com adição de catalisador específico para o adesivo. Considerações finais A floresta brasileira, seja ela nativa ou reflorestada, quando explorada de forma legal e consciente, fornece lenha, carvão, madeira para móveis, celulose para fabricação do papel, remédios, resinas para as indústrias de materiais de acabamento, enfim, gera negócios e equilíbrio para o planeta. Sem dúvida, não é possível viver sem madeira. Temos a madeira como matéria-prima necessária para a produção de móveis, de chapas de MDF, de compensado, de aglomerado, OSB e também de lâminas. Em todos esses produtos, a tecnologia dos adesivos é indispensável na produção de móveis. A função do adesivo na madeira e derivados é o de fazer uma união com alta resistência, sendo possível variar as dimensões da madeira, unir partes com formatos diferentes ou com materiais diferentes. Enfim, graças à particular natureza química dos adesivos e toda a sua tecnologia que está em constante desenvolvimento, pode- se sentir segurança, por exemplo, ao sentar numa cadeira, sem que se separem as diferentes partes da madeira, comumente oriundas de árvores diferentes, com idades diferentes e até provindas de regiões diferentes, todas unidas por adesivos. O processo de colagem não consiste apenas em aplicar o adesivo e exercer pressão. Estão envolvidas variáveis que devem contribuir para que ocorra a perfeita união dos materiais. Por isso é fundamental: • ter o conhecimento do material a colar, ou seja, da madeira e suas características; • ter o conhecimento do adesivo, suas características e escolher corretamente o adesivo para o tipo de união que se pretende fazer; • ter o controle do processo da colagem, observando as variáveis de pressão, tempo de prensagem e tipo de prensa adequada para o adesivo em uso. Observa-se, portanto, que colar a madeira é um processo que exige conhecimento técnico do adesivo, do material a colar e do processo. Referências ADESIVOS. Disponível em: <http://www.borrachaatual.com.br>. Acesso em: 26 jan. 2007. ADESIVOS base dextrina. Adesivos & Selantes, n. 19,out./nov. 2006. Disponível em: <http://www.adesivoseselantes.com.br/edicao19_dextrina.asp>. Acesso em: 17 jan. 2007. BANDEL, Alberto. Adhesivos y tecnologia del encolado em la industria de la madera. Millano : Duelle, 1991. KARPOVAS, Tatiana. Adesivos hot melt. Adesivos & Selantes. n. 17, jun./jul., 2006. Disponível em: <http://www. desivoseselantes.com.br/edicao17_adesivos.asp>. Acesso em: 17 jan. 2007. MACÊDO, Alcebíades Negrão; CALIL JUNIOR, Carlito. Estudo de emendas dentadas em madeira laminada colada (MLC): avaliação de método de ensaio: NBR 7190/1997. Cadernos de Engenharia de Estruturas, São Carlos, n. 7, 1999. Disponível em: <http://www.set.eesc.usp.br/cadernos/pdf/ cee07.pdf>. Acesso em: 14 mar. 2007. NANOTECNOLOGIA, materiais avançados: lagartixas são a chave para melhores adesivos. Disponível em: <http://www.informacaotecnologica.com.br>. Acesso em: 15 maio 2007. OLIVEIRA, M. P.; VALE, W. D. C. Evolução dos adesivos ecologicamente corretos para o setor madeireiro. In: II Seminário de produtos sólidos de madeira de eucalipto, 2003, Belo Horizonte. II Seminário de produtos sólidos de madeira de eucalipto. Belo Horizonte: Suprema, 2003. v. 1. p. 96-104. SKOK, katie L.; ROSENVASSER, Daniel. Adesivos Uretânicos monocomponentes para madeira curados com umidade. Adesivos & Selantes. Disponível em: <http://www.adesivoseselantes.com.br/Artigos/artigo_2.pdf>. Acesso em: 23 jan. 2007.
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