A introdução de novas tecnologias de máquinas, equipamentos, processos e matérias primas no setor da madeira e mobiliário, em conjunto com as inovações tecnológicas e os diferentes materiais alternativos que estão surgindo para substituir o uso da madeira na fabricação de móveis, painéis derivados de madeira, laminados decorativos e produtos estruturais dependem exclusivamente dos adesivos para fazer a união dos elementos. Portanto, o adesivo deve dar uma resposta de eficiência e desempenho a estas complexas uniões da madeira e derivados.
A inovação tecnológica deve acontecer simultaneamente entre adesivos, processos e produtos.
A característica mais importante do adesivo termofusível é o seu poder de adesão a quente e a sua capacidade de umedecer a superfície a colar quando atingido o seu ponto de amolecimento. Nesta fase, a viscosidade se torna compatível com o processo de aplicação. Após o resfriamento do adesivo ele produz uma adesão do tipo mecânica também chamada de “cura”, tornando a junta colada com boa resistência e flexibilidade.
Os principais polímeros usados, que desempenham estas propriedades, são as poliolefinas (PO), poliuretanos reativos (PUR), etileno vinil acetato (EVA) entre outros.
ADESIVO HOT MELT ANTES DO AQUECIMENTO
O polímero comumente utilizado como base dos hot-melts para a área da madeira é o EVA (etileno vinil acetato), o qual apresenta limitada resistência a temperatura e umidade, em comparação com os adesivos do grupo dos PURs (poliuretanos reativos). Em geral, a diferença entre eles está na cadeia química, pois no PUR ocorrem ligações reticuladas, formando estruturas mais forte e com maior resistência.
Os adesivos PURs são materiais com rápida resistência inicial e alta estabilidade térmica, e produzem excelente adesão e resistência as mais diversas aplicações que exigem, resistência a altas temperaturas e umidade, sem sofrer degradação ou perda de cor.
Os móveis de cozinha, banheiro, escritório e sob medida, principalmente, são os que mais utilizam acabamentos em bordas e cantos, sendo estes derivados de materiais plásticos, como PVC, ABS, poliestireno, ou de papel decorativo ou de fitas de madeira. A desvantagem dos materiais plásticos, em comparação com a fita de madeira, é que estes não apresentam boa porosidade e tendem a sofrer retração durante a colagem, causando tensões, as quais se transferem para a linha da cola.
Portanto, o adesivo deve desempenhar propriedades de plasticidade e elasticidade para suportar estas tensões, como também, a junta adesiva deve ser pouco visível e sem variação de cor; condição esta em que um adesivo hot melt sem carga atende. Lembrando que cargas são materiais inorgânicos adicionados na formulação do adesivo para desempenhar propriedades específicas, tais como preenchimento em substratos porosos, ajuste de viscosidade ou temperatura de fusão, principalmente. Geralmente o hot melt não apresenta carga quando indicado para colagem de papéis em perfis e para uso em montagens.
Outra condição essencial é quanto à resistência da colagem frente às condições de calor, umidade e vapor de água, situação esta a de uso de móveis de banheiro e de cozinha, principalmente. Sendo neste caso, o mais indicado um adesivo hot melt de poliuretano.
Cabe destacar que as variáveis envolvidas no processo da colagem com hot melt estão relacionada com três fatores importantes: O tipo de coladeira, a geometria da superfície a colar e a composição do substrato a colar.
Segue abaixo considerações das principais variáveis envolvidas no processo.
a) Tempo em aberto: Em situações especiais de produto a colar, é necessário um tempo em aberto maior e com um rápido endurecimento do adesivo. Por exemplo, a colagem de superfície curva e com pequeno raio.
b) Temperatura de aplicação do adesivo: A temperatura do adesivo aplicado sobre o substrato maciço apresenta bom desempenho da colagem quando for acima de 120ºC. Com temperatura abaixo deste parâmetro, o adesivo não tem boa fluidez e não irá formar uma película uniforme. Porém, com temperaturas elevadas ou acima da recomendada pelo fabricante, pode ocorrer a carbonização do adesivo, o que resulta em acúmulos de sujeira no sistema aplicador, diminui a fluidez do adesivo e gera gastos desnecessários no processo.
c) Gramatura de aplicação: Uma maior gramatura melhora a colagem, porém, aumenta o tempo de secagem e produz mais sujeira no coleiro. Em resumo, o tipo da borda e do substrato é determinante na quantidade de adesivo a aplicar.
d) Viscosidade do adesivo: A viscosidade do adesivo é o que define o tempo que este demora para solidificar e, à medida que a temperatura vai baixando, a linha adesiva vai reduzindo a viscosidade até o ponto final de solidificação. No entanto, cada tipo de hot melt, por derivar de bases químicas diferentes, tem uma determinada temperatura em que é possível dar seqüência a próxima etapa da produção do produto colado. Como exemplo, os adesivos com base química de poliolefinas amorfas (APAO) a partir de 90ºC já é possível prosseguir para a etapa seguinte do processo. Do contrário, EVA sem cargas, só é possível seguir o processo após esfriar até 60ºC, e EVA com carga, depois de 50ºC.
e) Velocidade de avanço da coladeira: Os hot melt são formulados para atender basicamente 3 velocidades das coladeiras sendo:
Baixa velocidade (em torno de 25 m/mm); média velocidade (entre 30 a 50 m/mm) e velocidade alta (acima de 50 m/mm). Uma maior velocidade de avanço melhora a colagem; do contrário, uma baixa velocidade, o adesivo esfria e reduz a umectação.
f) Pressão da colagem: Com pressão elevada, cantos rígidos ou maciços tendem a se romper. Com baixa pressão, o adesivo apresenta dificuldade em aderir.
Para uma melhor utilização do adesivo, devem-se seguir as recomendações do fabricante.
ADESIVO PVA
O acetato de polivinila (PVA) é um polímero termoplástico que a longo tempo é empregado como matéria prima para a produção de adesivo usado na colagem da madeira e de diversos outros substratos.
ADESIVO PVA EM ESTADO LÍQUIDO
A principal vantagem do PVA é que ao eliminar a água de sua composição, a sua estrutura química se une formando uma linha de cola homogênea e contínua.
Portanto, a porosidade de pelo menos um dos substratos a colar é uma condição para que ocorra a umectação, absorção e penetração do adesivo, proporcionando assim resistência da colagem e elasticidade da junta adesiva.
A velocidade com que ocorre a formação da película adesiva está relacionada com o teor de matéria seca presente na linha de cola. Sendo assim, quanto maior o conteúdo de água no adesivo mais lento é a formação da película. O entendimento desta propriedade é através do teor de sólidos médio do PVA, o qual está entre 40 a 60%. Então, certamente um teor de 40% demora mais para a formação do filme. Por isso requer ajustes no processo da colagem como tempo de prensa e tempo em aberto. Esta propriedade também está relacionada com a temperatura mínima de formação do filme, onde abaixo de certa temperatura, sendo específica para cada formulação, embora a água seja eliminada, as partículas do PVA não conseguem se unir e o filme adquire aspecto esbranquiçado e não homogêneo, conhecido popularmente como ponto branco. Contudo esta temperatura é variável, desde abaixo de 0ºC até entre 10 a 15ºC positivo, podendo sofrer modificações mediante a adição de aditivos específicos na formulação do adesivo. No geral, para uso a quente, esta temperatura de formação da película fica ao redor de 10 a 15ºC, e para uso a frio pode situar abaixo de 0ºC. Portanto, em clima de inverno ou de verão, o adesivo PVA está preparado para desempenhar uma perfeita colagem.
Quanto a viscosidade do adesivo PVA, pode variar desde 200 (cps)* para adesivos com aplicação por pistola, até 20000 (cps) para uso em substratos muito poroso.
* A unidade de expressão da viscosidade é centipoise (cps).
Quanto a comercialização, o adesivo pode se apresentar na forma monocomponente, em que normalmente não são resistentes a umidade. Porém, com formulação especial, podem atingir a resistência da colagem prescrita em norma européia EN 204/205 para o nível D1 e D2, e servem para uso em móveis não expostos a umidade. Ainda na forma monocomponente, pode atingir o nível D3, sendo, portanto, resistentes a umidade por intervalos não muito longo.
A resistência da colagem a condições extremas de temperatura e umidade é atingida para a composição de bicomponente, que mediante adição de catalisador, atinge resistência para exposição à umidade por intervalos prolongados. Neste caso, é enquadrado no nível D4 e indicado na colagem de móveis de exterior, portas, janelas e diversos produtos estruturais.
PVA NA LAMINAÇÃO
Normalmente o PVA é curado com prensagem a frio ou a quente para os processos de laminação com madeira, PVC, poliestireno e melamínico sobre superfícies planas e não planas, embora ainda em uso o adesivo de uréia-formaldéido na colagem de lâminas de madeira com prensagem a quente.
O PVA destaca-se por ser termoplástico e formar película sem variação dimensional da linha colada. Do contrário, o adesivo uréia-formaldeído de natureza termorrígido e de cura a quente, tende a produzir tensões na linha colada, principalmente quando existe a diferença de coeficiente de dilatação entre o laminado e o substrato.
PEÇAS COM LAMINAÇÃO
O parâmetro fundamental para a colagem destes revestimentos é a aplicação uniforme do adesivo e o controle da gramatura. Portanto, a viscosidade do adesivo é a responsável por manter estas propriedades constantes.
O uso de adesivos a base de solventes, melhora o aspecto do laminado, mas é de custo mais elevado e de baixo rendimento, em comparação ao PVA.
Os principais defeitos que podem surgir durante a colagem de laminados são decorrentes das seguintes causas:
- Tempo em aberto muito longo;
- Presença de rachaduras no dorso do laminado;
- Pressão insuficiente;
- Tempo de prensagem insuficiente;
- Irregularidades na superfície do substrato;
- Condições ambientais desfavoráveis (alta umidade, baixa temperatura);
Em cada caso, o defeito se manifesta como uma baixa resistência ao arrancamento manual do laminado aderido ao substrato, e especialmente com formação de bolhas no laminado.
Para entender a eficiência de um adesivo PUR – Poliuretano Reativo a Umidade, basta observar as grandes obras de madeira tais como, pontes, coberturas, vigas, portas, janelas entre outras.
EXEMPLOS DE PRODUTOS COM PUR
Tão complexo como são estas obras as quais exigem elevada resistência da colagem, assim é também a reação química do PUR durante o processo da colagem o qual ocorre em duas fases.
1ª fase – Ocorre uma mudança de estado físico de líquido para sólido e o adesivo assume comportamento termoplástico
2ª fase – O grupo químico isocianato presente no adesivo reage com o grupo hidroxílico (OH) da madeira e com umidade do ar e da madeira e assim, produz uma estrutura reticular semelhante a de um adesivo termorrígido. Nesta segunda fase, o adesivo assume alta resistência ao calor, frio e aos solventes. Cabe citar outras propriedades do PUR tais como:
- Exigem menor temperatura de trabalho o que permite o seu uso na laminação de PVC sobre portas e perfis,
- Apresentam boa adesão aos plásticos ABS, PVC, laminados decorativos e madeiras de todos os tipos,
- Grande resistência ao frio chegando a manter uma boa adesão em temperaturas na ordem de – 30 a – 50ºC
- A resistência final da colagem se obtém em um curto período, sendo que após o primeiro dia de colagem já atinge em torno de 50% do seu valor máximo.
Autor:
Alvaro E. Garcia – Gerente de Vendas AIC
alvaro.e.garcia@cl.henkel.com
Marilsa Rech – Consultora Henkel LAS
marilsarech@gmail.com
