ADESIVOS ESTRUTURAIS NA CONSTRUÇÃO DE...

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Adesivos em engenhos mecânicos

ADESIVOS ESTRUTURAIS NA

CONSTRUÇÃO DE AVIÕES

Projecto FEUP

Equipa MMM513 Ana Louro

Inês Vicente

Diogo Santos

Luís Máximo

José Amorim

Rodrigo Carvalho

Ano lectivo 2010/2011

MIEM/LCE-EMG

Projecto FEUP (Adesivos Estruturais na construção de aviões)

Equipa MMM513

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Adesivos em engenhos mecânicos

ADESIVOS ESTRUTURAIS NA

CONSTRUÇÃO DE AVIÕES

Projecto FEUP

Equipa MMM513 Ana Louro

Inês Vicente

Diogo Santos

Luís Máximo

José Amorim

Rodrigo Carvalho

Ano lectivo 2010/2011

MIEM/LCE-EMG

Supervisor: António Monteiro Baptista

Monitor: Francisco Duarte


Equipa MMM513

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Palavras-chave: adesivo estrutural; ligação mecânica; substrato; junta.

Resumo: Existem diversas soluções na ligação mecânica de um sistema. Porém, com a

evolução tecnológica surgiram adesivos estruturais. Trata-se de substâncias obtidas em

laboratório que garantem uma adesão forte e segura de diversos componentes. Os

adesivos possuem diversas características e limitações, mas hoje em dia são a tecnologia

utilizada por exemplo na construção de aviões.


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ÍNDICE

Introdução .................................................................................................... 1

Corpo do trabalho ......................................................................................... 3

Tecnologias envolvidas na adesão ............................................................................... 3

Aplicações ..................................................................................................................... 4

Cuidados a ter no fabrico de juntas ............................................................................... 5

Composição química ..................................................................................................... 5

Custos ........................................................................................................................... 6

Substratos ..................................................................................................................... 6

Preparação das superfícies ........................................................................................... 7

Tipos de adesivos ......................................................................................................... 9

Durabilidade .................................................................................................................. 11

Vantagens e desvantagens ........................................................................................... 15

Adesivos estruturais nos aviões .................................................................................... 16

Conclusão .................................................................................................... 18

Bibliografia ................................................................................................... 19


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1

INTRODUÇÃO

“A tecnologia de ligação por adesivos estruturais é uma tecnologia emergente que

permite solucionar muitos problemas associados às técnicas tradicionais (parafusos,

rebites, soldadura, etc.). A comunidade científica que investiga este tema está em franca

expansão e contam-se inúmeras aplicações práticas, desde as indústrias de ponta

(aeronáutica, por exemplo) até às indústrias mais tradicionais (calçado, móveis, etc.).”

(Lucas, et al.2007)

Um adesivo é uma mistura em estado líquido, ou semi-líquido, que tanto pode ter origem

sintética como natural, com capacidade de aderir fortemente dois substratos ou fluir e

preencher espaços vazios entre as juntas a serem colocadas, diminuindo assim a distância

entre elas gerando interacções entre o adesivo e o substrato.

“O adesivo deve aderir à superfície do material a ser unido, de forma a permitir

transferência de cargas, apresentando coesão e adesão adequadas. A adesão é a força

por unidade de área com a qual o adesivo se liga à superfície, ou seja, é a força de união

entre o adesivo e o substrato. A coesão diz respeito às forças atractivas que surgem entre

moléculas do mesmo tipo, isto é, são as interacções entre as moléculas que as mantêm

unidas, formando um corpo.”

(Carneiro, 2010)

Embora na maioria das vezes os adesivos sejam eficazes e confiram grande resistência

às juntas, uma das principais desvantagens na sua utilização é a de que o processo de

ligação dos materiais não é imediato, uma vez que o adesivo necessita de tempo para

curar.

Já há milhares de anos, as tribos ancestrais utilizavam como adesivos as resinas das

árvores para fabricar armas como lanças feitas de madeira e pedra. Os Egípcios usavam

cola de origem animal no fabrico de mobiliário e papiro e na Europa Medieval as claras do

ovo eram usadas para colar papiros decorativos a superfícies de madeira que funcionavam

como molduras.


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“Em 1973, com a crise do petróleo, desencadearam-se sucessivos aumentos nos preços

das resinas de origem petroquímica, estimulando a pesquisa por novos adesivos

alternativos. Desde então, os adesivos têm sofrido alterações na sua flexibilidade, rigidez,

tempo de cura e resistência química.”

(Grohnmann, 1998).

O estudo da química das macromoléculas avançou consideravelmente apresentando

uma grande variedade de polímeros, com melhores características quanto ao seu aspecto

adesivo, e consequentemente, propiciou grande expansão das indústrias de adesivos à

base de resinas. Devido a este avanço foram encontradas aplicações para os processos

de colagem com as mais variadas finalidades. Tanto a constituição, como a função dos

adesivos têm vindo a sofrer uma grande evolução, e o que outrora era usado na

construção de armas, actualmente tem uma aplicação na aeronáutica.

“Os fabricantes de adesivos estão mais conscientes e cientes do importante papel que

possuem, não só no sentido de melhorar a cada dia a qualidade dos adesivos, mas

principalmente da responsabilidade de torná-los menos tóxicos para o ambiente e para o

ser humano.”

(Adesivo e Selante, 2006)


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CORPO DO TRABALHO

Tecnologias envolvidas na adesão ________________________________

As ligações adesivas são um tema pluridisciplinar que necessita do conhecimento de

diferentes áreas, e para confirmar tal facto basta recordar o episódio de Daedalus e Icarus

em que a tentativa de fuga do filho com umas asas, projectadas pelo pai, foi um total

fracasso já que a cera usada para colar as penas do engenho não resistiu às elevadas

temperaturas e humidade do ar. Através deste exemplo torna-se perceptível não só a

necessidade de estudar o material onde é aplicado o adesivo mas também as condições a

que este pode estar sujeito. No entanto, é evidente que erros desta ordem são totalmente

impensáveis visto ter havido um enorme aperfeiçoamento deste tipo de substância ao

longo dos tempos.

Para a melhor compreensão de toda a “ciência da adesão” é necessário recorrer às

ciências primárias como a física, química e mecânica que por sua vez se interligam dando

origem às disciplinas de ciência das superfícies, materiais poliméricos e projecto da junta.

Cada uma destas áreas contribui de forma muito significativa na “ciência da adesão” e na

forma como esta é aplicada na indústria. É essencial estabelecer esta interligação de modo

a garantir o sucesso da adesão e o total conhecimento do processo.


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Aplicações ____________________________________________________

Os adesivos estruturais são utilizados quando é necessário unir peças rígidas de uma

forma muito resistente. Têm a capacidade de ligar diversos materiais como por exemplo,

vidro, metal, cerâmica, madeira ou plástico, o que os torna quase perfeitos na construção

de vários meios de transporte como automóveis, aeronaves e embarcações.

Estes adesivos já são utilizados há muito tempo na construção de aviões uma vez que

são uma excelente alternativa aos fixadores mecânicos como os rebites. Antes desta

descoberta a quantidade de rebites que aparafusavam o corpo dum avião eram imensas,

mas agora quase não são utilizados para esse fim.

Com o objectivo de tornar o avião mais leve e mantendo ou melhorando a resistência

dos seus componentes estas colas têm vindo a ser mais utilizadas.

Figura 1 - Comparação de uma superfície rebitada com juntas unidas com adesivos

Figura 2 - Distribuição geral dos adesivos num avião


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Cuidados a ter no fabrico de juntas ________________________________

Para a ligação de dois componentes ser perfeita é necessário realizar certas operações.

A primeira consiste em obter uma superfície apropriada, ou

seja, uma área sem corpos estranhos (poeiras, água, gordura)

que iriam ser obstáculos à aproximação dos dois materiais.

A segunda baseia-se em aplicar o adesivo tendo em atenção

alguns princípios básicos:

Uma vez que os materiais têm grande resistência, é o adesivo

que se liga às rugosidades da superfície aderente,

precisando assim de possuir uma boa fluidez.

Ao unir as duas superfícies deve-se evitar a formação de bolhas de ar, aumentando

assim os pontos de contacto entre os dois componentes.

Composição química ____________________________________________

O processo de cura nestes adesivos caracteriza-se por ser realizado devido à adição de

agentes de polimerização.

Estes geram radicais livres, que rapidamente dão inicio à formação de cadeias. Este tipo

de cura (poliadição) permite que haja movimento relativo entre os substratos, por um certo

tempo, mesmo após a montagem dos substratos com o adesivo. Assim, esta característica

torna este método mais vantajoso, uma vez que é possível mover os substratos sem

comprometer as propriedades finais do adesivo.

Figura 4 - Exemplos de polímeros Figura 5 - Gráfico do grau de cura em função do tempo

Figura 3 - Esquema da adesão/coesão


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Custos________________________________________________________

Quando avaliamos o uso de adesivos estruturais em termos de custos, deve-se ter em

conta que não se trata apenas do preço do adesivo em si, mas também os custos de

tempo, equipamentos e também de possíveis juntas defeituosas.

O preço por litro dos adesivos varia desde as dezenas de euros até centenas. Depende

das condições a que está preparado para suportar e da forma em que se apresenta (pó,

líquidos, etc.) No caso dos adesivos sobre a forma de filme/pó, indirectamente associa-se

o custo do processamento.

Substratos ____________________________________________________

Os adesivos podem ser classificados de acordo com a sua aplicação. Assim, adesivos

para metais, madeira, vinilo, referem-se ao tipo de substrato para o qual são melhor

adaptados. Do mesmo modo, adesivos resistentes aos ácidos, ao calor e ao meio

ambiente indicam os meios para os quais são mais indicados. Os adesivos são geralmente

classificados de acordo com a sua aplicação ou com a sua composição química.

O pré-tratamento correcto das superfícies é necessário para que ocorra uma óptima

adesão e o substrato possa envolver as seguintes operações: desengorduramento,

abrasão mecânica, ionização das superfícies e aplicação de primários.

Desengorduramento das superfícies a serem aderidas

A remoção completa de óleo, massa, poeira e outros resíduos das superfícies é exigida

para a melhor união possível do adesivo. Os solventes que evaporam sem resíduos são

adequados para isso. No caso das superfícies de ferro fundido de cor acinzentada, é

necessária a limpeza mecânica adicional para remover a grafite da área superficial.

Abrasão mecânica

As superfícies metálicas manchadas são frequentemente cobertas de óxido que não

pode ser removido pelo desengorduramento. Nesses casos o pré-tratamento das

superfícies pode ser efectuado por meio de lixamento ou com uma escova provida de

cerdas metálicas.


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O lixamento promove uma boa rugosidade superficial. Nesse caso, é importante utilizar

uma lixa com aspereza adequada. Por exemplo, para o alumínio o grão da lixa deve estar

compreendido entre 300 a 600. Trata-se de um grão ultra fino. Para o aço recomenda-se

uma lixa com grão 100, ou seja, uma lixa com grão fino. Peças muito sujas devem ser

desengorduradas antes do tratamento mecânico para garantir que os abrasivos utilizados

na lixa não venham contaminar as superfícies que estão a ser limpas.

Ionização das superfícies

O pré-tratamento das superfícies muda a sua polaridade e a sua energia. Dependendo

do material, da geometria da peça de trabalho, da sequência da produção e do número de

peças, a ionização pode ser efectuada por chama, pelo processo corona ou por plasma de

baixa pressão.

Primários

Primários são revestimentos aplicados a uma superfície, antes da aplicação de um

adesivo, para melhorar o desempenho de uma adesão.

Uma vantagem importante dos primários, comparado aos outros métodos de pré-

tratamento de ionização, consiste na sua forma simples de utilização. Ele é vaporizado ou

pincelado sobre os substratos com uma camada tão fina quanto possível.

Após um breve período de secagem (10 a 60 s), o adesivo é aplicado normalmente.

Preparação das superfícies ______________________________________

Após a preparação da superfície, os substratos podem necessitar de ser armazenados

antes da colagem. Tempos de armazenamento típicos para vários metais sujeitos a

diferentes tratamentos são apresentados na tabela.


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Tabela 1 - Tempo máximo de exposição de diversas superfícies

Tratamento da superfície Tempo máximo de exposição

Nenhum 1-2 h

Desengordurante com solvente 1-2 h

Desengordurante em vapor 1-2 h

Grenalhagem seca (aço) 4 h

Grenalhagem húmida (aço) 8 h

Grenalhagem húmida (alumínio) 72 h

Ataque químico por ácido crómico (alumínio) 6 dias

Ataque químico por ácido sulfúrico (aço inoxidável) 10 dias

Anodização (alumínio) 30 dias

O tempo máximo permitido entre o tratamento superficial e a aplicação do adesivo

depende de como a superfície se vai alterar no meio ambiente da oficina e da adesão dos

produtos formados à superfície. Por exemplo, após contacto da superfície de cobre com o

ambiente, forma-se rapidamente um óxido que é muito fracamente ligado à superfície. Por

outro lado, no caso dos alumínios, o óxido formado tem muito boa adesão com o metal

base e não causa grandes problemas. Algumas superfícies poliméricas perdem a sua

eficácia muito rapidamente devido à grande “actividade” superficial das moléculas do

polímero. De uma maneira geral, os metais têm uma pequena vida de armazenamento e

devem ser usados o mais rapidamente possível após a preparação da superfície.

Se um armazenamento prolongado for necessário, pode-se resolver o problema de três

formas:

1. Colocar as partes num recipiente de ambiente controlado;

2. Usar uma protecção “mecânica” constituindo num filme (em geral polímero) na

superfície;

3. Revestir as partes a colar com um primário após a preparação da superfície.

O primário protege a superfície tratada e interage depois com o adesivo. Muitos

primários são vendidos em conjunto com o adesivo para esse efeito. Alguns também

aumentam a resistência à corrosão e continuam assim a proteger a superfície quando

posta em serviço.


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Tipos de adesivos ______________________________________________

No mundo actual, o uso de adesivos é fundamental. Estes estão por toda a parte e

existem inúmeros tipos de adesivos, cada um usado para uma certa aplicação. Nem todos

os adesivos têm a mesma resistência e por isso, cada material e condições a que será

sujeito são parâmetros a ter em conta na sua escolha. Alguns tipos de adesivos estruturais

são descritos a seguir.

Epóxidos

Epóxidos surgiram no campo comercial em 1946. A sua capacidade de se adaptar a

diversos substratos torna este adesivo muito versátil e, actualmente são muito utilizados

tanto no ramo automóvel como no ramo aeronáutico.

Os epóxidos comerciais têm dois constituintes que os tornam muito resistentes: uma

resina epóxida e um endurecedor.

(Silva, 2007)

Acrílicos

O adesivo acrílico é um epóxido de alta resistência feito por polimerização de ácidos

acrílico ou metacrílico através de uma reacção com um catalisador, sendo um dos mais

utilizados no sector industrial devido à sua aplicabilidade. Liga-se a quase todos os

materiais, incluindo madeira, plásticos, grande parte dos metais, cerâmica, borracha, vidro

e até mesmo superfícies oleosas. A ligação é rápida à temperatura ambiente, e é

altamente resistente a produtos químicos, condições ambientais e em situações de

humidade.

Os adesivos acrílicos são usados na indústria da construção para unir duas superfícies,

formando uma vedação hidráulica. Oferece também um bom amortecimento de vibrações,

é anti-ruído, suporta o alterações de temperatura e mantém a sua ligação quando exposto

à água. Quando usado durante um processo de fabricação industrial, o emprego do acrílico

é um método eficaz de redução do custo de adesão, pois não necessita de calor para a

cura e, portanto, não necessita de um sistema de um aquecimento, que tornaria o

processo dispendioso.


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Os adesivos acrílicos são usados apenas para adesão permanente, ou seja, uma vez

curada, a remoção torna-se mais difícil, demorada e pode danificar a superfície, no

entanto, a adesão é permanente e forte.

Poliuretanos

Inicialmente desenvolvido como um substituto da borracha, no início da Segunda Guerra

Mundial, o poliuretano é utilizado em diversas áreas. Apresenta, devido á baixa

condutividade térmica do gás que se encontra retido no interior das células assim como à

estrutura fechada destas, um isolamento térmico e resistência à água excelentes.

Apresenta ainda resistência à humidade, fazendo com que as suas características sejam

mantidas por mais tempo. Para além de possuir resistência a altas temperaturas, este

material tem também características de isolamento pois combinado com outros materiais

diminui a transmissão de ruído, amortização das vibrações e elimina ressonâncias.

Hot-melts

Os adesivos hot-melt são materiais termoplásticos, 100% sólidos, que formam uma

ligação forte rapidamente, apenas por arrefecimento ligeiro e são compatíveis com a

maioria dos materiais. Em geral, os adesivos hot-melt são menos sensíveis à água que

outros polímeros termoplásticos, e não são afectados pela água ou humidade, embora, se

aplicado a uma superfície húmida ou molhada a ligação pode ser fraca.

Estes têm algumas limitações que devem ser reconhecidas. Não podem ser usados com

substratos sensíveis ao calor, os laços adesivo perdem força com altas temperaturas. Por

conseguinte, estes tipos de adesivos são inadequados em situações em que estas

limitações não podem ser evitadas. O adesivo apresenta ainda um custo baixo

comparativamente com outros porém, os equipamentos necessários para a sua aplicação

têm custos elevados e têm de ser capazes de fornecer constantemente calor para que o

adesivo se encontre em condições de ser aplicado.

(PPRC, 1998)


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Poliimidas

As poliimidas, que possuem uma temperatura de transição vítrea mais elevada que a

dos epóxidos, foram desenvolvidas essencialmente pela NASA para a indústria

aeroespacial. Apesar da sua capacidade de aguentar temperaturas mais elevadas, os

elevados custos da sua utilização, assim como a elevada temperatura a que tem de ser

feita a sua cura, faz com que sejam menos utilizadas. As poliimidas podem ser divididas

em dois tipos tendo em conta a sua cura: as que curam por condensação e as que curam

por reacção de adição.

A cura por condensação demora cerca de duas horas e é realizada a altas pressões, até

atingirem a consistência necessária para que se realize posteriormente uma pós-cura sem

pressão e a temperaturas mais elevadas. As poliimidas de condensação são capazes de

suportar temperaturas na ordem dos 250-300ºC no caso de períodos longos e 540ºC se for

por um período curto.

A cura por adição é ligeiramente mais fácil de processar que a de condensação e tolera

durante períodos longos até 250ºC e 300ºC para períodos curtos.

(Silva 2007)

Durabilidade ___________________________________________________

O estudo da durabilidade de juntas adesivas é um assunto de grande importância quer

em termos de utilização a longo prazo quer a nível económico. Normalmente, os adesivos

são alvo de testes de comportamento quando sujeitos a determinados factores como por

exemplo a temperatura e a humidade. Estes testes têm como finalidade avaliar a

durabilidade ou resistência dos materiais ao desgaste resultante da exposição a condições

hostis. Neste capítulo falaremos dos adesivos estruturais relativamente ao seu

comportamento à fadiga, temperatura e humidade.

Fadiga

A fadiga de um material corresponde à degradação que este apresenta quando

exposto, durante um período continuado, a tensões cíclicas. Estas tensões podem levar à

ruptura do material. O fenómeno de fadiga está associado ao aparecimento de fissuras de

pequena dimensão no adesivo.


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Normalmente, considera-se que as juntas adesivas possuem uma boa resistência à

fadiga quando comparadas com outros métodos de ligação como a rebitagem, soldadura

por pontos ou ligações aparafusadas. Isto acontece devido à distribuição de tensões que

se consegue ao longo da junta adesiva.

O conhecimento do comportamento à fadiga passa, muitas vezes, pela realização de

ensaios de fadiga em juntas reais. Existem vários factores apontados como capazes de

influenciar o comportamento das juntas perante este tipo de situação e a tenacidade do

adesivo é um deles. Um adesivo tenaz é benéfico do ponto de vista da fadiga. Este tipo de

adesivo armazena uma maior quantidade de energia sem que isso reflicta uma deformação

excessiva pois essa energia pode ser libertada na parte reversa do ciclo.

A determinação da vida e da resistência de estruturas sujeitas a situações de fadiga é

um aspecto de grande importância no desenho de estruturas económicas e fiáveis. A par

de parâmetros como as cargas esperadas, o meio envolvente, o critério de ruptura e o

comportamento do material, devem estar disponíveis métodos que permitam estimar a

duração do componente com suficiente precisão.

Temperatura

As juntas podem estar expostas a condições extremas de temperatura sendo este um

dos factores que mais interfere no bom desempenho dos adesivos estruturais já que altera

as suas propriedades mecânicas. A tabela seguinte apresenta vários tipos de adesivos

utilizados na aeronáutica com os respectivos valores de resistência mecânica a diferentes

temperaturas.


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Tabela 2 - Diversas tensões de corte

Adesivo

Tensão de corte

(MPa)

-55°C 80°C

Redux 775 20 10

FM47 20 9

AF31 16 14

Redux

308A/NA 30 25

FM73 30 25

AF163-2 30 25

EA9330.1 12 6

SW9323B/A-

150 12 16

Quando sujeitos a temperaturas demasiado elevadas os materiais poliméricos

degradam-se. Se a exposição for por um período curto de tempo, o primeiro efeito

manifesta-se por um aumento da mobilidade molecular que leva o adesivo a apresentar

uma maior tenacidade e uma menor resistência mecânica. No entanto, se a exposição for

prolongada, podem desencadear-se fenómenos de oxidação e pirólise do adesivo e

começam a manifestar-se alterações químicas e/ou físicas.

Muitos adesivos sintéticos degradam-se rapidamente quando expostos a altas

temperaturas. Para resistir a altas temperaturas um adesivo deve apresentar

características específicas tais como um elevado ponto de fusão ou de amolecimento e

resistência à oxidação. Os adesivos termoendurecíveis têm ponto de fusão a uma

temperatura muito elevada, pelo que uma grande maioria pode ser usada a temperaturas

elevadas. Nestes materiais a resistência à oxidação e a pirólise são os principais factores a

considerar.


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A oxidação térmica tem efeitos consideráveis na estabilidade das juntas adesivas uma

vez que inicia um processo de seccionamento da cadeia molecular levando a uma perda

de peso molecular, diminuição de resistência, capacidade de alongamento e tenacidade.

Para melhorar a durabilidade e a resistência a altas temperaturas dos adesivos são

adicionados agentes antioxidantes à sua formulação de base. Pequenas concentrações

(menos 1%) são normalmente suficientes.

Na indústria aeronáutica as juntas adesivas têm que suportar temperaturas que vão

desde as muito altas às baixíssimas. A baixas temperaturas existem importantes

diferenças de coeficientes de expansão térmica entre os substratos e o adesivo, o que leva

a criação de tensões internas significativas, considerando que no adesivo o módulo de

elasticidade aumenta com a diminuição de temperatura.

Humidade

A água é a substância que coloca os maiores problemas à durabilidade de uma junta

adesiva (Kinloch, 1983). A água é fortemente polar e muitos materiais poliméricos são

permeáveis a ela.

A presença de água numa ligação pode influenciar o adesivo e nos casos em que o

substrato é permeável, alterar as propriedades do próprio substrato.

A água que entra na junta degrada as propriedades mecânicas do adesivo, degrada as

propriedades de adesão da interface, causa alterações dimensionais, como por exemplo, o

inchamento, cria tensões que provocam fissuração, baixa a temperatura de transição vítrea

do adesivo e pode levar à hidrólise do próprio adesivo. Alguns dos processos que podem

ocorrer são reversíveis e acompanhados pela recuperação da resistência, quando a água

é retirada; outras são irreversíveis e a recuperação da resistência é, nestes casos,

impossível.


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Vantagens e desvantagens _______________________________________

O uso de adesivos estruturais, num plano geral, apresenta algumas desvantagens:

É necessário projectar a ligação, de maneira a evitar as forças de arrancamento

(quando um dos dois materiais não é rígido), clivagem (ambos os materiais são rígidos)

e impacto;

As geometrias utilizadas devem evitar tensões localizadas, procurando-se assim uma

distribuição uniforme das tensões. Caso essas tensões localizadas se verifiquem podem

surgir forças de arrancamento ou de clivagem. Para solucionar o problema, procura-se

que o adesivo esteja sujeito a tensões de corte, sendo dessa maneira paralelas à

ligação adesiva e consequentemente melhor distribuídas;

Em condições extremas (de calor, humidade, etc.) a resistência dos adesivos é limitada;

A ligação não é instantânea, sendo necessário ferramentas de fixação de forma a

manter as peças na sua devida posição. Isto acarreta custos que são uma desvantagem

em termos económicos;

Para obter bons resultados na ligação é necessária a preparação das superfícies a unir

(por exemplo através de abrasão mecânica, desengorduramento com solvente, etc.);

Os adesivos são geralmente curados a altas temperaturas;

O controlo de qualidade e segurança é mais difícil, embora com o recurso a novas

tecnologias já seja mais fácil;

Não há um critério de dimensionamento universal que permita projectar uma estrutura,

existindo alguns adesivos que apenas resultam em determinadas situações.


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No entanto o uso de adesivos na junção de estruturas também apresenta vantagens,

nomeadamente:

Distribuição uniforme das tensões ao longo da área ligada, permitindo assim uma maior

rigidez e transmissão da carga, reduzindo o peso (e dessa maneira o custo). Na

construção de aviões esta rigidez é fundamental, e ainda mais a redução do peso;

Comparando ao uso de rebites, apresenta uma melhor resistência à fadiga, devido à

melhor distribuição das tensões;

O amortecimento de vibrações permite que tensões sejam também absorvidas,

melhorando assim o comportamento à fadiga;

Ligação de diferentes materiais, com propriedades distintas (por exemplo a composição

e coeficiente de expansão, que é compensado pela flexibilidade do adesivo);

Quando usados para ligar chapas são muito eficazes, permitindo assim unir tanto

materiais metálicos como não metálicos, pois caso os materiais a unir não tenham uma

boa resistência em grandes blocos, em forma de chapa já se conseguem unir;

A possibilidade de robotização no processo de ligação torna o método mais conveniente

e efectivo;

Tornam o projecto mais flexível, devido à sua polivalência de aplicação;

Consegue-se uma superfície regular (evitando furos ou soldaduras). Como já foi acima

referido nas aplicações, esta vantagem é bastante relevante;

Cria-se um contacto contínuo entre as superfícies;

Os custos são reduzidos pois o produto final tende a ser mais ligeiro.

Adesivos estruturais nos aviões __________________________________

De acordo com André Cardinalli, gerente de negócios da América Latina da Bostik, os

adesivos, nesse aspecto, são a resposta ideal para esse requisito. “Normalmente, os

adesivos são mais leves que os sistemas de fixação mecânicos, colaborando para a

redução de peso e aumento de desempenho do produto final”, compara.


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No campo da aeronáutica, os adesivos são parte

essencial. Sem estes, não seria possível construir

aviões capazes de transportar centenas de

passageiros assim como centenas de quilos de carga.

Inicialmente os aviões eram construídos utilizando

sistemas mecânicos (parafusos, rebites, soldas) para a

fixação dos materiais, como demonstrado na figura 6 e

7, o que o tornava imensamente pesado. Este peso iria

consequentemente afectar a performance do aparelho

e dificultar a sua descolagem. Assim sendo, para

compensar os quilos derivados dos parafusos e rebite,

não se podiam transportar cargas muito elevadas nem

muitos passageiros. O processo de transporte tornava-

se assim mais dispendioso e demorado. Com o

desenvolvimento dos adesivos surgiu a possibilidade

de melhoramento das aeronaves tanto a nível da

aerodinâmica, através das superfícies lisas sem

rebites, como a nível do peso, tornando-se cada vez

mais leves, e ainda das dimensões, ficando cada vez

maiores.

Hoje em dia, a quantidade de adesivos utilizados nos aviões é vasta sendo que cada um é

utilizado de forma diferente, de acordo com as suas propriedades.

Os adesivos acrílicos, da categoria dos epóxidos, devido à sua alta resistência às

condições a que normalmente os aviões estão expostos, são os adesivos mais utilizado na

sua construção, sendo estes que fixam as chapas metálicas e plásticas (asas e fuselagem

de aviões) assim como os poliuretanos. Para a colagem dos vidros são utilizados os

Poliuretanos, enquanto que para os tecidos são utilizados hot-melts.

Figura 6- Avião com ligação através de

sistema mecânico (rebites)

Figura 7 - Avião com ligação através de adesivos


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CONCLUSÃO

Nas diversas soluções de união de sistemas mecânicos existem várias alternativas. No

entanto, como se observou, os adesivos estruturais revelam-se vantajosos relativamente

aos restantes. A começar no custo, até aspectos como a junção mais uniforme (melhor

distribuição de tensões), mais leve e um aspecto da superfície mais limpa e aerodinâmica.

Na união de partes do sistema através de adesivos estruturais as superfícies das duas

parcelas são tratadas e depois é aplicado o adesivo. Dependendo de adesivo para adesivo

e das suas características, as fases do processo podem variar tal como as variáveis

ambientais.

Na construção de aviões são vários os aspectos dos adesivos importantes e que fazem

desta solução de junção de sistemas mecânicos a normalmente escolhida. Nomeadamente

o baixo peso, que nos aviões é mínimo.


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BIBLIOGRAFIA

da Silva, Lucas Filipe Martins, António Magalhães e Marcelo Moura. 2007. Juntas Adesivas Estruturais.

Publindustria.

Adesivo e Selante. 2006. Adesivos Para Construção Civil. Edição 14 /Novembro/Dezembro. Quoted in

Carneiro, Ruth. 2010. Colagem de Junta de Madeira com Adesivo Epóxi. Universidade Federal do Pará.

Grohmann, S. Z. 1998.Vigas de madeira laminada colada com lâminas pré-classificadas de Eucalyptus

grandis. Universidade Federal de Santa Catarina. Quoted in Carneiro, Ruth. 2010. Colagem de Junta de

Madeira com Adesivo Epóxi. Universidade Federal do Pará.

http://www.ufpa.br/ppgem/Documentos/Dissertacoes/Ruth%20Carneiro/Ruth%20Carneiro.pdf (acedido

a 12 de Outubro de 2010)

http://en.wikipedia.org/wiki/Adhesive (acedido a 12 de Outubro de 2010)

http://multimedia.3m.com/mws/mediawebserver?mwsId=66666UuZjcFSLXTtNXM_4XM6EVuQEcuZgVs6

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http://www.essel.com.br/cursos/material/01/ProcessosFabricacao/73proc.pdf (acedido a 10 de Outubro

de 2010)

http://www.ufpa.br/ppgem/Documentos/Dissertacoes/Ruth%20Carneiro/Ruth%20Carneiro.pdf

http://en.wikipedia.org/wiki/Adhesive

http://multimedia.3m.com/mws/mediawebserver?mwsId=66666UuZjcFSLXTtNXM_4XM6EVuQEcuZgVs6EVs6E666666--

http://multimedia.3m.com/mws/mediawebserver?mwsId=66666UuZjcFSLXTtNXM_4XM6EVuQEcuZgVs6EVs6E666666--

http://www.essel.com.br/cursos/material/01/ProcessosFabricacao/73proc.pdf

ADESIVOS ESTRUTURAIS NA CONSTRUÇÃO DE...

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