Historico e conceitos basicos dos adesivos, Notas de estudo de Jornalismo

Baixe Historico e conceitos basicos dos adesivos e outras Notas de estudo em PDF para Jornalismo, somente na Docsity!

JOSUÉ GARCIA QUINI

HISTÓRICO E CONCEITOS BÁSICOS DOS ADESIVOS

Relatório de estágio do Curso Técnico Químico CENATEC Senai Mário Amato

São Paulo - 1998

SUMÁRIO

Dados pessoais................................................................. ...................................................

Dados do estágio.................................................................. ...............................................

Introdução............................................................... ............................................................

Linha do Tempo.................................................................... ..............................................

Definições............................................................... .............................................................

Adesivos................................................................. .............................................................

Famílias dos adesivos :............................................................... .......................................... Protéicos................................................................ .............................................................. Vegetais................................................................. .............................................................. Orgânico Sintéticos............................................................... ............................................. Betuminosos.............................................................. ........................................................ Inorgânicos e Cementos................................................................. .................................... Metálicos................................................................ ...........................................................

Ensaios dos adesivos................................................................. .........................................

Ensaios mecânicos dos adesivos................................................................. ........................

LINHA DO TEMPO

4000 a.C. _Havia o emprego de cimentos betuminosos para unir ossos de marfim em estatuas da Babilônia. 1365 a.C._Na tumba de Tutamkamen foi encontrado um baú de cedro colado com adesivo de caseína. 200 d.C._Surgem na literatura referências ocasionais sobre as colas e a arte da colagem

1100 d.C. _Surge a primeira colagem em caixas de madeira ,para guarda moedas utilizando-se adesivo a base de clara de ovo e cal. 1690 d.C. _ Fundada na Holanda a primeira industria de cola animal. 1754 d.C. _Cola de pescado patenteado pela primeira vez na Inglaterra. 1791-1797 d.C. _Adesivo de borracha natural ,patenteado por Peal ,Johnson na Inglaterra. 1800 d.C. _Produção comercial de cola de caseína na Suíça e Alemanha. 1823 d.C. _Produção comercial de adesivo de borracha natural. 1825 d.C. _Von Fuchs apresenta um estudo exaustivo sobre a utilização de silicatos solúveis e sugere seu emprego em cimentos. 1872 d.C. _Produção comercial de colas de pescados nos EUA. 1910 d.C. _Uma patente francesa sugere o uso de adesivos com resina fenólica. Surge ,também na mesma época, a aplicação de silicatos solúveis para a colagem de madeira. 1914 d.C. _Patentes de Redman sobre adesivos a base de fenol- formaldeído 1915 d.C. _ Utilização de colas de albumina de sangue em embarcações e na indústria aeronáutica. 1917 d.C. _Colas de caseína começam a ter importância comercial na construção aeronáutica. 1920 d.C. _John sugere , nos EUA , a patente de uréia- formaldeído como adesivo. 1920-1930 d.C. _Surgem adesivos a base de ésteres de celulose e resinas alquídicas. 1928 d.C. _Surgem adesivos de Cloropreno(McDonald,B.B. Chem ,Co.) 1937 d.C. _Introdução de adesivos de uréia-formaldeído. 1939-1943 d.C. _Adesivos Epóxi, surge “Araldite” (Ciba) na Suíça e “Epon”da Shell nos EUA. 1939-1944 d.C. _Estudos dos poliuretanos ,surge a marca “Desmodur” da Bayer na Alemanha. 1942-1946 d.C. _Introdução dos adesivos de poliuretano na indústria militar ,durante a Segunda Guerra Mundial. 1952 d.C. _Emprego de elastômeros carboxilados como adesivos. 1955-1957d.C. _Início da fabricação e comercialização dos adesivos de cianoacrilatos.

Adesão e Coesão Estes dois conceitos são essenciais quando fala-se de adesivos e dos mecanismos de união entre substratos ,portanto é conveniente haver um esclarecimento sobre os mesmos. _Adesão : é a propriedade de uma substancia em realizar a união entre duas superfícies. _Coesão :o conceito refere-se a união entre as partes dos materiais ,relacionando-se com a forca que opõe-se a separação dos materiais “colados”

ADESIVOS

Adesivo : substância capaz de manter reunidas por adesão superficial peças diferentes .Esta capacidade é decorrente de uma propriedade intrínseca da substância ,que sob certas condições ,há uma interação com um substrato.

Parâmetros necessários de um bom adesivo : _Deve ser aplicado na forma fluida e ancorar na superfície; _Boa tensão de adesão ,ajudar a unir superfícies; _Boa tensão de coesão ,desenvolver resistência dentro do adesivo;

Propriedades adesivas desejáveis : _Preparação mínima da superfície ; _Custo razoável; _Fácil aplicação com o mínimo de habilidade ; _Fixação dentro de um tempo razoável ; _Rigidez do adesivo menor ou igual ao dos substratos.

Mecanismos para fixação ou cura : _Evaporação do solvente ; _Remoção de calor (reativação); _Reação química.

Preparação de Superfície A preparação de superfícies tem por finalidade remover pó, desmoldantes, plastificantes, polimentos, acabamentos, oxidações, graxas que possam influenciar negativamente o processo de colagem. O resultado: adesões mais fortes e duráveis. A preparação pode ser feita através de:

_Limpeza Química: são utilizados meios químicos como solventes, ácidos, detergentes que limpam e provocam um “ataque” na superfície beneficiando a colagem, ou mudam a carga elétrica da superfície a ser colada.

_Limpeza Mecânica: é o método mais usual e utiliza meios mecânicos para efetuar a limpeza. Lixamento manual, lixadeiras, rebolos de esmeril, rebolos de vídria, jateamento de areia ou esfera de vidro, utilização de escovas de aço são alguns exemplos.

Observação: Como regra geral nunca se deve deixar qualquer substrato já preparado sem efetuar a colagem evitando-se assim oxidação e sujeiras. O ideal é efetuar o lixamento e, logo em seguida, realizar a colagem.

Métodos de Aplicação A aplicação do adesivo é o processo pelo qual uma camada uniforme do produto é espalhada sobre a superfície a ser colada. Os métodos mais utilizados para aplicação de adesivos são os seguintes:

_Métodos Manuais: métodos onde o operador exerce função fundamental utilizando utensílios simples como espátulas, dentadas, pincéis, rolos, silk-screen, frascos plásticos, inserção manual e outros.

_Métodos Semi-Automáticos: são métodos que fazem uso de ar comprimido e pressão com manipulação direta do operador. Ex.: Pistolas industriais para aplicação de Araldite.

_Métodos Automáticos: são sistemas recontínuos de aplicação por spray, cilindros de transferência e sistemas robotizados onde não há manipulação direta do operador.

Tipos de Ligações

a) Colagem de Sobreposição simples

b) Colagem de Sobrejunta simples

c) Colagem de Plano Inclinado

d) Colagem de Topo

e) Colagem de Torção

Adesivos Vegetais

São constituídos principalmente por amido ,um polímero natural polissacarídeo ,abundante ,barato e relativamente estável em qualidade e preço ,extraído de raízes ,trigo ,batatas ,arroz etc. Há também o emprego de outras matérias primas como o ágar-ágar , goma arábica ,soja e celulose. Sua principal utilização esta na colagem de papéis em geral ,fitas gomadas , industria alimentícia ,laminados etc.

Adesivos Orgânico Sintéticos

_Adesivos de uréia formaldeído É uma resina oriunda de uma reação estequiométrica balanceada entre uréia e o formaldeído. Sua maior aplicação é nas áreas de madeira compensada. Devido ao seu baixo custo e fácil aplicação , sendo que atualmente vem perdendo importância com aparição de adesivos mais técnicos.

_Adesivos de melanina formaldeído Os adesivos de melanina , são semelhantes aos adesivos de uréia formaldeído .Suas maiores aplicações estão na área têxtil e fabricação de laminados decorativos. Outras aplicações : imitação de loucas , como pratos , travessas , cinzeiros ,pecas para banheiro etc.

_Adesivos de fenol formaldeído Este produto é a base que deu origem a dois tipos de resinas fenol formaldeído : As termofixas (resol) : resinas rígidas , que curam a quente. Estas origina, os dois tipos químicos de resinas fenólicas; As novolacas : resinas que combinadas com várias borrachas sintéticas , curam a frio , sendo muito utilizadas na industria de adesivos. Suas aplicações são diversas , porém são mais utilizadas em colagens de madeira e metais.

_Adesivos de resorcina formaldeído O adesivo de resorcina é semelhante ao de fenol ,melanina e uréia , sua reação é sem aquecimento. A união do fenol e do formaldeído forma a base da resina fenólica. Sua principal utilização é na fabricação de fórmicas , convêm observar que o seu uso está bem restrito a madeira , embora sua resistência ao sol , chuva e vapores de água aso excelentes.

_Resinas Epóxi

Os adesivos epóxi são os mais versáteis de todos os adesivos de alta resistência e performance. Desde os primeiros anos da década de 40 , quando a Suíça e os EUA reconheceram a importância comercial das resinas epóxi , a tecnologia e as aplicações avançaram muito ate os nossos dias. O sistema utilizado é sempre o bi-componente , composto A mais composto B , sendo que as propriedades do composto final são sempre definidas conforme as especificações exigidas. É importante observar que os adesivo têm diversos tipos de formulações e técnicas de aplicação. As suas principais aplicações são na industria aeronáutica ,eletrônica , automobilística etc.

_Adesivos de poliisocianatos A química da uretana data de 1849 , quando Wurtz e Hofmann relataram pela primeira vez a reação entre um isocianato e um grupo hidroxílico .Estas reações ficaram por muito tempo limitadas a experiências de laboratório , ate que em 1937 Otto Bayer , na Alemanha , encontrou uso comercial para o produto dessa reação a industria começou a trabalhar com polímeros de uretana a base de polióis e poliésteres para competir com o nylon. Com o advento da II Guerra Mundial e a consequente carência de matérias de borracha , incentivou-se o desenvolvimento de produtos a base de uretana ,para aplicações como fibras , cerdas , adesivos , revestimentos e espumas. Intensivos trabalhos de pesquisa e desenvolvimento foram iniciados nos EUA , Alemanha e Inglaterra , pois a tecnologia das uretanas tornou-se mundialmente conhecida. Inicialmente , todo trabalho foi baseado em di- isocianatos e polióis poliésteres, entretanto a dificuldade de processamento , o custo relativamente alto e certas propriedades físicas pobres na espuma forcaram a industria de manufatura do poliuretano a procurar alternativas para os materiais contendo grupos hidroxilas. Em 1957 houve o aparecimento de uma variedade muito grande de polióis poliésteres , tendo não somente vantagens de custo , como também obtinha- se espumas com melhores propriedades físicas do que aquelas produzidas com polióis uretânicos. Juntamente com o advento do processo de uma só etapa e a introdução de surfactantes tipo silicone , este desenvolvimento incentivou o rápido crescimento da industria de espumas de poliuretano. As suas maiores aplicações são a colagem de metais , madeiras , certos plásticos , borrachas e espumas. A maioria dos poliuretanos são produzidos na forma de espumas , que podem variar desde espumas super macias e flexíveis até duras e rígidas. Elas podem ser produzidas em blocos ou moldadas em diferentes formatos e tamanhos.

_Adesivos de resina de poliéster

_Adesivos de cianoacrilato Sua aplicação é ampla com uma grande gama de substratos ,Eles tem capacidade de polimerizar-se e endurecer a temperatura ambiente , sem adição de um catalisador , por simples pressão se contato e umidade atmosférica.

_Adesivos de poliamida As resinas de poliamida tem duas classes principais de adesivos:

• a primeira é conhecida como nylon;
• a segunda é conhecida como Versamid. As Versamidas são resinas sólidas, tem uma grande variedade de aplicação; em colagens à quente, como por exemplo: Hot Melt. E os nylons não possuem muita aplicabilidade na área dos adesivos. Entretanto estão sendo realizados estudos avançado com relação a este material.

_Adesivos de borracha nitrílicas Estes adesivos tem uma característica que supera alguns outros , fazendo com que uma de suas maiores aplicações seja na colagem de juntas de motor , sua resistência ao calor e a gasolina é muito boa.

_Adesivos de borracha natural A borracha natural é obtida por coagulação do látex. Os adesivos desta família são muito utilizados por sapateiros , por causa de sua alta pegajosidade.

_Adesivos de borracha butadieno estireno (SBR) Os adesivos desta família são utilizados em várias aplicações onde temos a necessidade de um baixo tempo aberto.

_Adesivos de borracha butílica e de poliisobutileno Estes produtos normalmente chamados de massas para calafetar ou selantes , na sua maioria não possuem solventes. Suas formulações variam conforme a especificação do cliente , ocorrendo uma maior utilização na calafetação e vedação de chapas de alumínio.

_Adesivos de epóxi - nylon Os sistemas epóxi nylon tem sido muito empregado na fabricação de aviões supersônicos devido a sua alta resistência a tração , cizalhamento e despelamento. O principal inconveniente poderia ser a sua baixa resistência a água e ao álcool.

_Adesivos de policloropreno

Propriedades: Aderência sobre uma enorme variedade de substratos A presença de um átomo de cloro em cada uma das estruturas do polímero lhe confere uma polaridade bastante acentuada a qual permite o desenvolvimento de integrações físicas e consequentemente uma maior adesão sobre uma enorme gama de substratos ; Pega imediata

Esta propriedade esta ligada a atitude do cloropreno soldar-se sobre ele mesmo antes da sua cristalização mediante uma pequena pressão exercida ;

Desenvolvimento de boa coesão: Resultante da tendência e atitude de cristalização do cloropreno , estando esta , diretamente ligada a estereoregularidade da estrutura macromolecular do polímero. A coesão imediata aumenta progressivamente a temperatura ambiente , graças a cristalização , aumentando igualmente o modulo e a rigidez do filme ; Resistência ao envelhecimento e a agentes de degradação química Considerando-se uma formulação convencional foram adicionados óxido metálicos para prevenir-se a formação de ácido clorídrico e um agente protetor (antioxidante) , os filmes deste adesivo possuem uma excelente resistência a fatores de degradação ,sejam : oxigênio ,ozônio , calor etc , podendo conservar a coesão da colagem efetuada. A resistência elevada ao envelhecimento e a degradação por agentes químicos diversos como : ácidos , bases ,óleos e graxas é uma realidade conseqüente das características do cloropreno.

Composição: Policloropreno; Óxido de zinco e magnésio; Agente protetor (antioxidantes); Resinas; Cargas minerais; Solventes orgânicos.

Métodos de preparação : *Técnica Clássica Consiste em mastigar a borracha em um misturador interno ou de cilindros e durante esta operação adicionar ao polímero agentes protetores , óxidos metálicos e cargas. Em seguida a mistura é cortada em pedaços ou grânulos , posteriormente são juntados à resina e ao sistema solvente capaz de dissolve-los. Este método apresenta quatro vantagens : _Fácil controle da viscosidade final da cola Pode-se dizer que o tempo dispensado na mastigação da borracha é inversamente proporcional a viscosidade final da cola. Tal fenômeno é resultante do trabalho mecânico do misturador sobre a cadeia macromolecular do polímero; _Bom comportamento reológico da cola A operação de mastigação reduz o tamanho das longas cadeias macromoleculares , quebra suas ramificações e destrói eventuais micro- géis existentes no polímero , ou seja reduz-se a nervosidade da borracha , determinando um bom comportamento reológico da cola. O resultado deste fenômeno traduz-se pela boa processabilidade da cola como bom espalhamento e pulverização; _Limitação da sedimentação de óxidos metálicos e cargas A mastigação propicia maior interação físico química destes sólidos com a borracha , dificultando que estes se desagregam do leito da cola aparecendo como resíduos de fundo; _Eliminação de microgél e água Se o policloropreno foi estocado de maneira inconveniente ou por tempo exagerado de maneira que venha-se verificar a presença de microgéis e

Adesivos Betuminosos

Betumes e asfalto resíduos da destilação do petróleo são predominantemente constituídos por hidrocarbonetos alifáticos e alcatrões do carvão provenientes da destilação seca do carvão mineral são conhecidos pelos nomes de Gilsonita , Rafaelita e Manjak .. O asfalto proveniente da destilação do petróleo sofre primeiro um processo de oxidação a altas temperaturas , a fim de torná-lo mais solúvel em solventes convencionais , bem como para tornar a película mais elástica. Os asfaltos e alcatroes apresentam como característica principal a sua grande resistência aos agentes químicos e água. Todavia , a fim de que haja uma melhora não só quanto a adesão , mas também quanto a dureza da película , resinas sintéticas , tais como as alquídicas ou fenólicas são comumente incorporadas nas formulações. Os asfaltos podem ainda apresentar-se sob forma de emulsão aquosa , porém nessa apresentação , são mais usados como impermeabilizantes.

Adesivos Inorgânicos e Cementos

Os adesivos inorgânicos e cementos tem um extensivo uso ,devido a sua durabilidade ,resistência ao calor , fácil manuseio e baixo custo , quando comparados aos produtos orgânicos. Classificam-se basicamente em três tipos: -fosfatos -silicatos - hidráulicos. Os cementos hidráulicos que endurecem por hidratação são comumente conhecidos por silicato de cálcio ou “cimento PORTLAND”. Sua principal aplicação é na construção civil , sendo também utilizado nas indústrias de papel , celulose e cerâmica.

Adesivos Metálicos

As ”soldagens” não deixam de constituir casos específicos de colagem, tem-se então sistemas químicos e físicos, que atuam em conjunto sobre a superfície dos meteis, realizando sua união com o auxílio de uma corrente elétrica. Estes "adesivos" ou eletrodos, tem sua maior aplicação na área metalúrgica. Sua principal vantagem é na grande velocidade de produção. Exemplos: - soldagem de radiadores; - costura de latas; - soldagem (colagem) circuitos eletrônicos;

• impermeabilizante de gases e líquidos;
• soldagem de estufes de petróleo.

ENSAIOS DOS ADESIVOS

_Viscosidade Defini-se como a resistência ao movimento de uma molécula do fluído oferecida pelo contato com outra molécula desse mesmo fluído , sendo na prática entendido como a consistência dos materiais

Tipos de viscosidade :

Viscosidade dinâmica ou absoluta - medida em relação a fluídos que se deslocam na horizontal. Aparelhos utilizados : viscosímetro Brookfield, unidade centipoise

Viscosidade cinemática ou relativa - medida em relação a fluídos que se deslocam na vertical ou em planos inclinados Aparelhos utilizados : debitômetro , unidade segundos ou gramas;

É um parâmetro empírico que fornece o tempo médio de reatividade , após a mistura entre dois ou mais componentes. Neste caso observando-se o aumento da viscosidade na manipulação até a cura total da mistura.

ENSAIOS MECANICOS DOS ADESIVOS

_Tensão de Tração A Tensão de Tração se produz como resultado de uma distribuição uniforme sobre a zona colagem, são forças que atuem perpendicularmente ao plano de colagem. unidade = kgf/cm

_Tensão de Cizalhamento A Tensão de Cizalhamento se produz no momento em que a força atua paralela ao plano da junta e se distribui uniformemente sobre a zona de colagem.

_Rasgamento O Rasgamento é um estado de tensão pouco recomendado para colagem. Se trata de uma situação similar à tração e ao esforço que se aplica perpendicularmente ao plano da colagem.

_Tensão de despelamento No Despelamento a ação do esforço, esta restringida sob uma camada muito fina de adesivo, para manter a união dos substratos

CONCLUSÃO

Ao longo dos exemplos podemos observar que existem famílias químicas dedicadas a aplicações específicas e também derivadas conhecidos como “cimentos”, isto é de componentes químicos iguais ou semelhantes. Assim podemos ter uma noção histórica e básica sobre esta tecnologia. Podemos observar melhor a classificação mundial dos adesivos observando o ANEXO 1, estão divididos em função de suas famílias químicas e dos materiais. O campo dos adesivos tem se tornado cada vez mais amplo, a tendência crescente de estruturas mais complexas de composição dos materiais, demandam que os sistemas de união sejam rápidos e mais resistentes. A tecnologia está avançando em todos os sentidos, e novas formulações

químicas de adesivos, abrem novas possibilidades de aplicações acelerando sua demanda e a satisfação do cliente com produtos e serviços de excelente qualidade. Entretanto a análise combinatória entre os materiais e os fenômenos das forças exercidas na superfície são sem dúvida o maior desafio da tecnologia dos adesivos.

BIBLIOGRAFIA

_ADHERENCIA Y ADHESIVOS - Vol. I e II - Houwink R.; Salomon G. Ediciones Urmo- Bilbao- Spain; 1973;

_ADHESIVOS INDUSTRIALES - Liesa F.; BilirLina L. - Marcombo S.A. Barcelona- Spain; 1990;

_HANDBOOK OF ADHESIVES - Skeist I. Ed. Van Nostrand Reinhold Co. New York

• EUA. - 1962;

_HANDBOOK OF PLASTICS AND ELASTOMERS - HARPER C.A. Ed. Mcgraw-Hill Book Co. Maryland , E.U.A. - 1975;

_ADHESION AND ADHESIVES - Kinioch A.J. Ed. Chapman and Hall ; Cambridge - England - 1987;

_INTRODUÇÃO À QUÍMICA DOS COLÓIDES E DE SUPERFÍCIES – Shaw D.J., Ed. Edgard Blücher ; 1975, pg.151 e 152;

_FLEXIBLE POLYURETHANE FOAMS – Herrington R.; Hock K. ; DOW CHEMICAL COMPANY - PLASTICS - 1997.