Adesão e adesivos

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ADESÃO E ADESIVOS
HISTÓRICO
– Utilização de adesivos:
• Revolução industrial
• Milhares de anos
– Primeiras substâncias com propriedades adesivas: lama e argila,
albumina (sangue), caseína (leite), glutina (couro, pele, ossos)
– 1690: Holanda – primeira fábrica de adesivos utilizando substâncias
de origem animal
– Aumento do uso de adesivos: surgimento de máquinas -
beneficiamento da madeira, torno, faqueadeira, prensa…
– Desenvolvimento da química: produção e aperfeiçoamento de
adesivos
• 1929: fenol-formaldeído
• 1931: uréia-formaldeído
• 1939: melamina-formaldeído
• 1943: resorcina-formaldeído
• Década de 40: adesivos termoplásticos (PVAc, epóxi,…)
A MADEIRA E SEUS PRODUTOS DERIVADOS 
– Madeira sólida
• Estrutura heterogênea: limitações de uso.
• Anisotropia
• Dimensões peças
• Defeitos naturais: nós, inclinação grã, lenhos de reação,
lenho juvenil e adulto, …
A MADEIRA E SEUS PRODUTOS DERIVADOS
– Colagem – elementos de madeira: tábuas, sarrafos, lâminas,
partículas, fibras - Produtos reconstituídos de madeira:
• Madeira laminada colada
• Painel colado lateral – EGP
• Painéis laminados - compensado multilaminado / sarrafeado
• Painéis particulados – aglomerados / OSB
• Painéis de fibras – chapas duras / MDF
– Benefícios
• Painéis: largura, estabilidade dimensional, resistência mecânica – L/T.
• Madeira laminada colada: comprimento, seção transversal,
estabilidade dimensional.
CONCEITOS
• ADESIVOS
• ADERENTE / SUBSTRATO
• ADESÃO
• MECANISMOS ENVOLVIDOS NO PROCESSO DE ADESÃO 
– Teoria mecânica
– Teoria da difusão de polímeros a nivel molecular
– Teoria da adesão química (ligações químicas)
PRINCÍPIOS BÁSICOS DA COLAGEM DE MADEIRAS
• 1: filme do adesivo; 2 e 3: camada de ligação intra-adesivo; 4 e 5: interface adesivo / aderente; 6 e 7: sub-
superfície da madeira; 8 e 9: madeira
PRINCÍPIOS BÁSICOS DA COLAGEM DE MADEIRAS
• Ângulo de contato e umectação
180º >90º <90º 0º
sem umectação umectação incompleta umectação completa
(coesão máxima) (tensão sup. máxima)
PRINCÍPIOS BÁSICOS DA COLAGEM DE MADEIRAS
• Seqüência de movimentos do adesivo na formação da linha de 
cola
APLICAÇÃO DA COLA - ESPALHAMENTO
FLUIDEZ - TRANSFERÊNCIA
PENETRAÇÃO - UMEDECIMENTO
SOLIDIFICAÇÃO – LINHA DE COLA
PRINCÍPIOS BÁSICOS DA COLAGEM DE MADEIRAS
– Tipos de linha de cola
• Faminta – penetração excessiva adesivo
• Normal – todos os movimentos do adesivo de forma
satisfatória
• Não ancorada – umectação insuficiente
• Pré-endurecida – cura parcial do adesivo durante a
aplicação da pressão
FATORES QUE INFLUENCIAM NA COLAGEM DE MADEIRAS
– Características físico-químicas do adesivo
– Composição e características da madeira
– Procedimentos empregados na colagem
– Condições de uso do produto colado
CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DO ADESIVO
• VISCOSIDADE
– Escoamento
– Diferenças na viscosidade - diferentes interações com a madeira
• Espalhamento adesivo
• Condições de umectação
• Penetração do adesivo na estrutura capilar da madeira: linha cola espessa
/ faminta
• Tempo armazenamento do adesivo – “idade da cola”
• Efeito da temperatura ambiente
VISCOSIDADE
COPO FORD
Viscosímetros analógico e digital
CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DO ADESIVO
VISCOSIDADE - BROOKSFIELD
CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DO ADESIVO
VISCOSIDADE – COPO FORD
CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DO ADESIVO
CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DO ADESIVO
• TEMPO DE GELATINIZAÇÃO – GEL TIME
– Máxima elasticidade
– Gel time – relacionado à reatividade do adesivo
• Vida útil
• Tempo de prensagem
– Medição do gel time:
• Aparelho - resistência ao movimento vertical da haste metálica c/disco 
submerso no adesivo líquido; 
• Tubo de ensaio c/ arame
CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DO ADESIVO
TEMPO DE GELATINIZAÇÃO – GEL TIME
CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DO ADESIVO
• TEOR DE SÓLIDOS 
– Sólidos no adesivo
– Ligação adesiva
• pH
– Conceito: concentração de íons dissociados de H+ e OH- numa solução 
aquosa
– Determinação: pHmetro
– Colagem de madeiras – interações entre pH da madeira e da resina 
• Resina UF: pH neutro - cura no meio ácido (catalisador)
• Resina FF: pH alcalino - cura no meio alcalino (calor)
• pH madeira: 3 a 5,5
• Madeiras com baixo pH 
– pré-cura colagem UF 
– dificulta colagem FF
CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DO ADESIVO
pH
CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DO ADESIVO
• Densidade
– Conceito
– Determinação
– Principais adesivos
CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DO ADESIVO
COMPOSIÇÃO E CARACTERÍSTICAS DA MADEIRA 
• Principais propriedades da madeira que influenciam no processo 
de formação e performance da ligação adesiva
– Propriedades anatômicas
– Propriedades químicas
– Propriedades físicas
COMPOSIÇÃO E CARACTERÍSTICAS DA MADEIRA 
– Anéis de crescimento – lenho inicial e tardio
• Diferenças na densidade, porosidade, permeabilidade
– Cerne e alburno
• Diferenças na densidade / porosidade / permeabilidade
• Alburno: atividade fisiológica
• Cerne: elementos: extrativos, obstrução
COMPOSIÇÃO E CARACTERÍSTICAS DA MADEIRA 
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– Idade da árvore – lenho juvenil e adulto
• Lenho juvenil: anéis de crescimento largos, menor densidade, 
baixa resistência mecânica, alta instabilidade dimensional
• Lenho adulto: características opostas ao lenho juvenil
– Juvenil: baixa ME: maior porosidade
– Adulto: maior ME: menor porosidade
COMPOSIÇÃO E CARACTERÍSTICAS DA MADEIRA 
COMPOSIÇÃO E CARACTERÍSTICAS DA MADEIRA 
– Lenhos de reação
• Lenho de compressão (coníferas), Lenho de tração (folhosas)
• Alta instabilidade dimensional – gera tensões difusas na linha de
cola
COMPOSIÇÃO E CARACTERÍSTICAS DA MADEIRA 
– Grã
– Grã regular
– Grã irregular
– Espiral ou torcida
– Entrecruzada ou revessa
– Ondulada ou crespa
– Inclinada ou oblíqua
• Grã revessa: alterações dimensionais difusas - tensões LC
COMPOSIÇÃO E CARACTERÍSTICAS DA MADEIRA 
• PROPRIEDADES FÍSICAS
– Afetam as funções de mobilidade do adesivo e tensões na linha de cola
– Densidade da madeira
• Relação inversa com a porosidade
• Penetração do adesivo na estrutura lenhosa
• Alterações dimensionais da madeira / mudanças no conteúdo de umidade:
maior densidade > maiores tensões linha cola
– Conteúdo de umidade
• Alta umidade: menos espaços vazios - impede penetração adesivo líquido
• Alta umidade: processo prensagem a quente, maior pressão interna vapor,
bolhas / delaminações.
COMPOSIÇÃO E CARACTERÍSTICAS DA MADEIRA 
– PROPRIEDADES QUÍMICAS
• Componentes majoritários: celulose (40-47%), hemicelulose (20-30%),
lignina (16-30%)
• Componentes minoritários: extrativos (1-10%), substâncias inorgânicas (0,1-
0,5%)
• Propriedades mais importantes: extrativos, pH, silica
• Extrativos
– Espécies : condições secagem, migração / concentração extrativos > superfície 
madeira > superfície inativa / contaminada: prejudica cura resina
– Bloqueio: barreira física entre movimento da água e adesivo
• pH
– pH madeira varia de 3 – 5,5%
– pH dos extrativos podem inibir as reações de cura do adesivo
– Madeira com baixo pH > pré-cura resina UF / prejudicacura FF
COMPOSIÇÃO E CARACTERÍSTICAS DA MADEIRA 
COMPOSIÇÃO E CARACTERÍSTICAS DA MADEIRA 
PROPRIEDADES QUÍMICAS
– PREPARAÇÃO DA MADEIRA PARA COLAGEM
• Topografia da superfície: aspereza, imperfeições superficiais, grau de
aproximação de duas peças a serem coladas
• Processos de obtenção do material: serras, torno, faqueadeira,
plainas
• Sub-superfície da madeira: danificada por corte / pressão excessiva
– PROCESSO DE COLAGEM
• Formulação: quantidade de adesivo em função da espécie,
espessura lâmina, área superficial partículas.
• Parâmetros do ciclo de prensagem: temperatura, pressão específica,
tempo de prensagem
PROCEDIMENTOS EMPREGADOS NA COLAGEM
– CONDIÇÕES AMBIENTAIS DO LOCAL DE UTILIZAÇÃO
• Temperatura e umidade relativa do ambiente
• Condições ambientais: escolha resina adequada
– Uso interno – resina UF
– Uso intermediário – resina MUF, PMUF
– Uso externo – FF, RF
CONDIÇÕES DE USO
ADESIVOS
CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DOS ADESIVOS
• CLASSIFICAÇÃO DOS ADESIVOS
• Origem dos componentes primários 
– Natural
– Sintético
• Termoplásticos
• Termoendurecedores ou termofixos
• Temperatura de cura 
– Cura à alta temperatura: acima de 90 graus
– Cura à média temperatura: entre 30 a 90 graus
– Cura à baixa temperatura: inferior a 30 graus
• Resistência à umidade
– À prova d’água
– Resistente a umidade
– Não resistente à umidade
• Adesivos naturais
– Origem animal – glutina (couro, pele, ossos), caseína (leite), albumina 
(sangue)
– Origem vegetal – soja
– Amido – batatas, trigo
– Éter celulósico, borracha natural
• Adesivos sintéticos termoplásticos
– Poliacetato de vinila (PVAc)
– “Hot-melt”
– Polietileno, polistirol
– Borracha sintética
CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DOS ADESIVOS
• Adesivos sintéticos termoendurecedores
– Uréia-formaldeído (UF)
– Melamina-formaldeído (MF)
– Fenol-formaldeído (FF)
– Resorcina-formaldeído (RF)
– Melamina-uréia-formaldeído (MUF)
– Fenol-melamina-uréia-formaldeído (FMUF)
– Resorcina-fenol formaldeído (RFF)
– Tanino-formaldeído (TF)
– Licor sulfito
– Isocianato (MDI)
CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DOS ADESIVOS
CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DOS ADESIVOS
Poliacetato de vinila
CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DOS ADESIVOS
Hot-melt
Uréia-formaldeído
CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DOS ADESIVOS
CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DOS ADESIVOS
Melamina-formaldeído
Fenol-formaldeído
CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DOS ADESIVOS
Resorcina-formaldeído
CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DOS ADESIVOS
Tanino formaldeído
CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DOS ADESIVOS
Isocianato – MDI
CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DOS ADESIVOS
EXTENSORES
• Extensores
– Substâncias à base de amido ou proteína, com alguma ação adesiva,
adicionadas na composição do adesivo para produção de
compensados – Farinha de trigo
• Finalidades de uso
– Redução do custo do adesivo
– Prolongar tempo de panela / tolerância no tempo montagem
– Aumentar a viscosidade do adesivo e melhorar espalhamento / evitar
penetração excessiva na madeira
– Evitar a redução acentuada da viscosidade da resina na fase inicial de
aquecimento
– Limitações: base amido – aumenta absorção de água e
susceptibilidade ao ataque de insetos
EXTENSORES
MATERIAIS DE ENCHIMENTO
• Materiais de enchimento
– Substâncias sem propriedades de adesão, adicionados na composição do 
adesivo para compensados
– Objetivo: reduzir custos
– Função física : controle penetração do adesivo na madeira
– Uso excessivo: enfraquecimento da ligação adesiva
– Vantagens: reduz absorção de água / susceptibilidade ao ataque de insetos
– Produtos: minerais – caolina; farinha de casca de coco; substâncias 
sintéticas
MATERIAIS DE ENCHIMENTO
CATALISADOR
EMULSÃO DE PARAFINA