A colagem de madeira é uma prática muito antiga, sendo que hoje em dia ocorre praticamente sem contratempos na indústria madeireira e moveleira. Para obter uma boa colagem, diversos fatores devem ser observados, como a umidade da madeira.
O conteúdo de umidade da madeira é um fator muito importante na colagem. Adesivos PVA são à base d’água, e curam com a perda de água, à medida que ocorre a sua evaporação ou penetração na madeira. Sendo assim, o processo de secagem do adesivo fica muito mais lento quando o conteúdo de umidade da madeira é muito alto, pois isto retarda o processo de absorção e evaporação da água da cola.
Além disto, a colagem de madeira com teores de umidade maiores que as condições ambientes do mercado consumidor (ex. na maior parte dos Estados Unidos, o conteúdo de umidade de equilíbrio - uso interior – é 8%) resultará em defeitos e problemas como: rachaduras, empenamentos, juntas abertas nas pontas e até descolamento das ripas.
De modo geral, a umidade sugerida é entre 7 a 10%. Tanto madeira muito úmida quanto madeira muito seca são problemáticas para colagem. Além disto, a umidade da madeira deverá estar uniforme para assegurar uma ótima colabilidade das juntas – a diferença de umidade entre uma ripa e outra não deve ser superior a 1%, caso contrário poderá haver problema de juntas em degrau.
É importante lembrar que o controle sobre o teor de umidade da madeira para colagem não termina com o processo de secagem em estufa, devendo-se também controlar a umidade no local de armazenagem.
Em resumo, os problemas relacionados com o conteúdo de umidade da madeira são:
rachaduras
empenamento
juntas abertas nas pontas
colagem fraca
maior tempo de prensa necessário
juntas rebaixadas
junta em degrau
Preparação Da Madeira
A superfície a ser colada deverá estar no esquadro, sem marcas de plaina ou serras, e livres de fibras soltas. Isto possibilitará obter uma linha de cola bem fina, que será mais resistente que uma linha de cola grossa. As superfícies também não podem estar polidas/lustras, pois isto dificultaria a penetração do adesivo na madeira, ocasionando uma colagem fraca. Normalmente é recomendado o uso de lixa grão acima de 50 (50 a 70). Se a madeira for lixada, deve ser retirado o pó, para não prejudicar a colagem.
Recomenda-se, ainda, que as peças sejam coladas dentro de 24 horas após aplainadas ou preparadas para serem coladas, pois desta forma as superfícies não serão contaminadas por resinas da madeira e não terão sofrido deformações por variações de conteúdo de umidade.
Tempo De Montagem
O tempo de montagem corresponde ao período de tempo decorrido entre a aplicação da cola e a aplicação de pressão nas peças. Tempo de montagem em aberto é o tempo entre a aplicação da cola e a união das peças, e tempo de montagem fechado é o tempo entre a união das peças e a aplicação de pressão.
Os fatores que afetam o tempo de montagem são os seguintes:
Quantidade de adesivo aplicada: a aplicação de uma quantidade maior de adesivo aumenta o tempo de montagem.
Temperatura: em temperaturas mais baixas o tempo de montagem poderá ser maior, e em temperaturas mais altas o tempo de montagem deve ser reduzido.
Conteúdo de umidade da madeira: para madeiras mais secas, o tempo de montagem será menor.
De modo geral, o tempo de montagem, ou seja, o tempo entre a aplicação do adesivo e aplicação de pressão nas peças não deve exceder 5 minutos. Entretanto, como mencionado, deve-se observar os fatores acima, que podem reduzir o tempo máximo de montagem.
Pressão
A pressão recomendada para a colagem é conforme tabela abaixo:
Além de observar a pressão recomendada, é importante também assegurar que a pressão seja uniforme por toda a extensão do painel. Para isto, deve haver no mínimo duas sapatas de pressão, a 3 cm de cada ponta, e distância entre as sapatas adicionais não deve ser superior a 20-25 cm. Sugerimos que seja verificada a pressão utilizando um compressímetro com manômetro.
Tempo De Prensa
Os fatores que afetam o tempo de prensa são os seguintes:
Temperatura: temperaturas elevadas podem reduzir o tempo de cura. Ao contrário, temperaturas baixas aumentam o tempo de cura.
Conteúdo de umidade da madeira: umidade elevada retardará o processo de secagem e cura. Umidade muito baixa poderá resultar em pré-cura do adesivo
Umidade relativa do ar: afeta a velocidade de secagem da cola, e deve ser levada em consideração para determinar o tempo de prensa. Quanto mais baixa a umidade, menor o tempo de prensa e vice-versa.
Espécies de madeira: madeiras duras e madeiras de anéis porosos geralmente irão requerer ciclos de cura mais longos. Algumas madeiras macias permitirão um ciclo de secagem/cura mais rápido.
Na colagem a frio, a finalidade dos grampos é propiciar contato suficiente entre as peças para permitir uma linha de cola fina e uniforme, e para manter as peças unidas até que a linha de cola desenvolva a resistência necessária para manter a união das mesmas.
O tempo de prensa médio na maioria das fábricas é de 45 minutos. Entretanto, em virtude dos fatores já mencionados, que afetam o tempo de prensa, este pode variar de 35min a 1h para madeiras macias, e de 45min a 2h para madeiras duras.
No caso do uso de alta freqüência, este é meramente um meio de obter calor para curar a linha de cola, acelerando a colagem. O tempo de cura com alta freqüência variará de 30seg a vários minutos, dependendo da capacidade do gerador, da área total de linhas de cola, do conteúdo de umidade e da espécie de madeira.
Como ponto de partida, o tempo de cura deve ser baseado em 100 polegadas quadrados de linha de cola por minuto, por kilowatt (saída do gerador), para espécies de alta densidade, e 125 polegadas quadradas para espécies de baixa densidade.
Como calcular o tempo de colagem:
Tempo de colagem = total de linhas de cola (cm²) (comprimento x espessura x número de linhas de cola)
potência da máquina (KW) x (645 ou 806cm²)
Obs.: 1 KW > 645 cm² (100 polegadas quadradas) em 1 minuto – madeiras duras
1 KW > 806 cm² (125 polegadas quadradas) em 1 minuto – madeiras macias
Salientamos, entretanto, que o tempo correto de cura deve ser determinado através de testes de fábrica.
Depois de retiradas da prensa, as peças coladas devem ter um período de descanso de, em média, 6 a 12 horas, para evitar a ocorrência de juntas rebaixadas, que resultam em linhas de cola visíveis. Madeiras de alta densidade requerem um período de descanso mais longo que madeiras de baixa densidade. Para peças que receberão acabamento de alto-brilho é recomendado tempo ainda maior de descanso.
Quantidade E Temperatura
A temperatura ambiente recomendada para colagem é em torno de 20ºC. Os adesivos podem ser utilizados abaixo desta temperatura, mas nunca abaixo de sua temperatura mínima de uso, pois resultaria em uma junta fraca, em virtude da calcinação do adesivo.
Colagem em alta-freqüência é um método de colagem amplamente utilizado atualmente. Embora provavelmente qualquer madeira possa ser colada em alta-freqüência, na prática têm-se observado que para madeiras duras melhores resultados são obtidos em colagem a frio.
Madeiras de alta densidade são mais difíceis de serem coladas não tanto pelo fato de que a densidade dificulta a colagem, mas principalmente porque com madeiras mais duras é mais difícil obter uma boa superfície de colagem.
Existe uma ampla linha de adesivos para várias aplicações e que atendem diversas normas industriais internacionais. A seleção do adesivo deve ser feita considerando-se o método de colagem e outras exigências, como resistência à umidade e à água, resistência ao calor e a solventes, etc.
Quando ocorre algum problema de colagem, a primeira reação geralmente é de culpar o adesivo, embora na maioria das vezes o causador do problema é outro fator. Na ocorrência de algum problema, é importante observar todas as etapas desde a secagem e preparação da madeira, e levar em consideração os fatores que seguem:
espécie de madeira
conteúdo de umidade da madeira
preparação da madeira/encaixe da junta
tempo decorrido entre a preparação da madeira e a colagem
condições atmosféricas na ocasião da colagem:
temperatura – máxima e mínima
umidade relativa do ar – máxima e mínima
temperatura do adesivo (observar temperatura mínima de uso do adesivo)
tempo de prensa
pressão
tempo de montagem em aberto e fechado
quantidade de adesivo aplicada
tempo entre a colagem e o acabamento
Material preparado por TINO J. MANOSSO REPRESENTAÇÕES DO BRASIL LTDA., baseado em literatura da Franklin International (RF Gluing, Wood Gluing – some basic principles and techniques, Gluing and Furniture Design, Adhesive Trouble Shooting, Calculations for Wood Gluing). www.franklinadhesives.com
A Umidade Ideal Para A Madeira
A determinação da quantidade ideal de umidade em produtos fabricados com madeira centra-se em duas questões:
1. Qual é o conteúdo de umidade requerido para assegurar manufatura eficaz, de qualidade ?
2. Qual é o conteúdo de umidade requerido para uma performance eficaz do produto, quando em uso?
Não há um conteúdo de umidade padrão na indústria de manufaturados de madeira - para o correto conteúdo de umidade durante a fabricação, na instalação ou na venda, ou o conteúdo médio de umidade esperado quando o produto estiver em uso.
Na manufatura, é importante ter a umidade da madeira perto da umidade de equilíbrio (‘EMC – equilibrium moisture content’) do ar. Por exemplo, se a fábrica está a 38% de umidade relativa, a madeira exposta ao ar ficará com 7% de conteúdo de umidade: neste caso, diríamos que o ar está a 7% de umidade de equilíbrio (EMC). Se o conteúdo de umidade (MC) e a umidade de equilíbrio (EMC) do ar não estão muito próximos, então ocorrerão significativos encolhimentos e inchamentos à medida que a madeira ganha ou perde umidade, a fim de igualar seu MC ao EMC do ar.
Como regra geral, cada 4% de MC resulta em 1% de alteração no tamanho. A diferença de tamanho é apenas em largura e espessura. A madeira não encolhe significativamente na direção do veio.
O encolhimento e inchamento durante a manufatura podem levar ao empenamento, à abertura de linhas de cola e outros problemas de fabricação. O EMC na maior parte das fábricas dos EUA está em torno de 7 a 9%.
A maioria das madeiras duras - especialmente carvalho - é colada e trabalhada melhor em torno de 6,5 a 8% MC. Para madeiras moles, os números são 8 a 10 %. Se a madeira está mais úmida que 10% MC, então a cola vai levar mais tempo para curar, e pode também resultar em uma colagem mais fraca.
A madeira úmida, quando trabalhada, requer facas mais afiadas. Madeira mais seca que 6,5% MC (8% MC para madeiras moles) resulta em mais fibras partidas e rasgadas, e ainda rachaduras e outros problemas. Madeira seca, abaixo de 6% MC também é muito difícil de ser colada adequadamente.
Em uso, as condições de EMC às quais um produto de madeira é sujeito variam consideravelmente. Em um ambiente costeiro (Nova Orleans, a maior parte da Flórida e Seattle, por exemplo), o EMC interior pode exceder 10%. Entretanto, em climas secos (Denver ou Phoenix, por exemplo), ou nos estados do centro e norte dos EUA, durante o verão, o EMC dentro de uma casa ou escritório pode ser inferior a 6%.
Dar acabamento à madeira com verniz ou cera (esses produtos são barreiras ao vapor) reduzirá o ganho ou a perda de umidade quando brevemente exposta a alta ou baixa umidade. Entretanto, quando a madeira é exposta por longos períodos a alta ou baixa umidade, ela eventualmente irá ganhar ou perder umidade substancial.
Certamente, o primeiro passo para atingir um produto de qualidade é desenhar aquele produto para que possa suportar facilmente pequenas mudanças de conteúdo de umidade. A importância de um bom desenho não pode ser subestimada. Em outras palavras, um bom design permitirá à madeira encolher um pouco sem criar um defeito. Além disto, um bom design deve acomodar um pequeno inchamento sem grandes problemas.
O segundo passo é assegurar que a madeira não mude de tamanho, significando que não haja alterações no MC desde a fabricação até a instalação. Se houver variações dimensionais, poderia haver alguns sérios problemas de instalação devido a tamanhos incorretos; também poderia ocorrer empenamento ou rachaduras.
É praticamente impossível projetar um produto que possa ser exposto por longo período de tempo a um ambiente muito seco e depois possa ser exposto por longo período de tempo a um ambiente muito úmido, ou vice-versa, sem que haja alguns problemas de inchamento ou encolhimento. Entretanto, é possível desenhar e manufaturar um produto que possa tolerar variações de curto prazo, usando os acabamentos previamente mencionados.
Geralmente, para a maioria dos produtos, encolhimento será mais problemático que inchamento. Uma rachadura de encolhimento é mais séria que o aumento de pressão criado por um pequeno inchamento. Com o inchamento, a madeira pode até comprimir um pouco, absorvendo parte da pressão causada. Entretanto, encolhimento quase sempre causa a abertura de uma junta ou causa uma rachadura.
Podemos minimizar esses problemas trabalhando a madeira inicialmente com um baixo MC (6,5 a 7,5% para madeiras duras, e 1% mais alto para madeiras moles). Então qualquer diferença de tamanho será inchamento. Não iríamos querer que o produto fosse fabricado com menos de 6,5% MC, pois poderia haver problemas com inchamento excessivos mais tarde, e outros problemas de fabricação, como já mencionado.
Considerando todos os fatores, sugiro que o conteúdo de umidade correto para a fabricação e instalação/venda de um produto de madeira de qualidade deva ser de 6,5 a 7,5% MC para madeiras duras e 7,5 a 8,5 % MC para madeiras moles.
Gene Wengert, “O Médico da Madeira”, tem treinado pessoal para o uso eficiente da madeira nos últimos 35 anos. Ele conduz muitos cursos e escreveu centenas de artigos práticos e livros cobrindo todos os aspectos de converter toras em madeira, e madeira em produtos acabados. Atualmente ele é especialista de extensão na Universidade de Wisconsin-Madison. Perguntas podem ser enviadas a ele para o fax 001(847)390-7100, ou para o e-mail wengert@calshp.cals.wisc.edu.
Maio/2002 |
