Adesivo

O adesivo pode ser usado de forma intercambiável com cola, cimento, mucilagem ou pasta, e qualquer substância aplicada a uma superfície, ou ambas as superfícies, de dois itens separados que os unem e resistem à sua separação. Os adjetivos podem ser usados ​​em conjunto com a palavra “adesivo” para descrever propriedades com base na forma física ou química da substância, no tipo de materiais unidos ou nas condições em que é aplicada.

O uso de adesivos oferece muitas vantagens em relação às técnicas de ligação, como costura, fixação mecânica, ligação térmica, etc. Estes incluem a capacidade de unir materiais diferentes, distribuir o estresse de forma mais eficiente em toda a articulação, a relação custo-eficácia de um processo facilmente mecanizado, uma melhoria no design estético e uma maior flexibilidade de design. As desvantagens do uso de adesivos incluem diminuição da estabilidade a altas temperaturas, fraqueza relativa na união de objetos grandes com uma pequena área de superfície de ligação e maior dificuldade em separar objetos durante o teste. Os adesivos geralmente são organizados pelo método de adesão. Estes são então organizados em adesivos reativos e não-reativos, que se refere ao fato de o adesivo reagir quimicamente para endurecer. Alternativamente, eles podem ser organizados se o estoque bruto é de origem natural ou sintética, ou pela fase física inicial.

Os adesivos podem ser encontrados naturalmente ou produzidos sinteticamente. O primeiro uso humano de substâncias semelhantes a adesivos foi de aproximadamente 200.000 anos atrás, quando os Neandertais produziram o alcatrão da destilação seca da casca de vidoeiro para uso em ferramentas de pedra de ligação às alças de madeira. As primeiras referências aos adesivos na literatura apareceram em aproximadamente 2000 aC. Os gregos e romanos fizeram grandes contribuições para o desenvolvimento de adesivos. Na Europa, a cola não foi amplamente utilizada até o período 1500-1700. A partir daí, até o século XX, aumenta o uso de adesivos e a descoberta foi relativamente gradual. Somente desde o século passado, o desenvolvimento de adesivos sintéticos acelerou rapidamente, e a inovação no campo continua até o presente.

Características:
Bom contato
A maioria dos materiais não se mantém unida porque dois objetos aderem, é necessário, por um lado, que os átomos dos materiais que compõem os objetos exerçam força de atração nos outros. E, por outro lado, muitos átomos devem ser próximos para que essa força seja importante.

Objetos feitos de materiais rígidos geralmente têm uma superfície áspera. Se dois objetos forem colocados em contato, apenas a parte superior das asperâncias se tocará e, como resultado, elas não se encaixam (veja Rugosidade e adesão). O adesivo, por outro lado, “ignora” a rugosidade para entrar em contato com a maior parte da superfície de cada um dos objetos, mesmo quando é difícil.

Na ausência de tal mecanismo para evitar a rugosidade, a superfície realmente em contato é muito fraca e a adesão é muito baixa. Esta é a razão pela qual a maioria dos objetos não se aderem.

Uma forte dissipação
Um adesivo resiste ao descamação, não só porque exige uma força alta para começar a descascar, mas ainda mais, porque uma grande quantidade de energia deve ser fornecida para propagar a descamação.

Tipos
Os adesivos geralmente são organizados pelo método de adesão. Estes são então organizados em adesivos reativos e não-reativos, que se refere ao fato de o adesivo reagir quimicamente para endurecer. Alternativamente, eles podem ser organizados se o estoque bruto é de origem natural ou sintética, ou pela fase física inicial.

Por reactividade
Existem dois tipos de adesivos que se endurecem por secagem: adesivos à base de solvente e adesivos de dispersão de polímero, também conhecidos como adesivos de emulsão. Os adesivos à base de solvente são uma mistura de ingredientes (tipicamente polímeros) dissolvidos em um solvente. Cola branca, adesivos de contato e cimentos de borracha são membros da família de adesivo de secagem. À medida que o solvente evapora, o adesivo se endurece. Dependendo da composição química do adesivo, eles aderirem a diferentes materiais em graus maiores ou menores.

Os adesivos de dispersão de polímero são dispersões brancas e leitosas, muitas vezes baseadas em acetato de polivinilo (PVAc). Eles são amplamente utilizados nas indústrias de madeira e empacotamento. Eles também são usados ​​com tecidos e componentes à base de tecido e em produtos de engenharia, como cones de alto-falante.

Sensível a pressão
Os adesivos sensíveis à pressão (PSA) formam uma ligação pela aplicação de pressão leve para casar o adesivo com o aderente. Eles são projetados para ter um equilíbrio entre fluxo e resistência ao fluxo. A ligação se forma porque o adesivo é suficientemente macio para fluir (isto é, “molhado”) para o aderente. A ligação tem força porque o adesivo é suficientemente resistente para resistir ao fluxo quando o estresse é aplicado à ligação. Uma vez que o adesivo e o aderente estão em estreita proximidade, as interações moleculares, como as forças de van der Waals, se envolvem na ligação, contribuindo significativamente para sua força máxima.

Os PSAs são projetados para aplicações permanentes ou removíveis. Exemplos de aplicações permanentes incluem etiquetas de segurança para equipamentos de energia, fita adesiva para trabalho de duto de HVAC, montagem de guarnição interior automotiva e filmes de amortecimento de som / vibração. Alguns PSA permanentes de alto desempenho exibem altos valores de adesão e podem suportar quilogramas de peso por centímetro quadrado de área de contato, mesmo em temperaturas elevadas. Os PSA permanentes podem inicialmente ser removíveis (por exemplo, para recuperar mercadorias mal rotuladas) e construir adesão a uma ligação permanente após várias horas ou dias.

Os adesivos removíveis são projetados para formar uma ligação temporária e, idealmente, podem ser removidos após meses ou anos sem deixar resíduos no aderente. Os adesivos removíveis são usados ​​em aplicações como filmes de proteção de superfície, fitas de máscara, marcadores e papéis de nota, etiquetas de códigos de barras, rótulos de marcação de preços, materiais gráficos promocionais e para contato com a pele (curativos de feridas, eletrodos EKG, fita atlética, analgésico e transdérmico manchas, etc.). Alguns adesivos removíveis são projetados para manter e desmarcar repetidamente. Eles têm baixa adesão e geralmente não suportam muito peso. O adesivo sensível à pressão é usado nas notas Post-it.

Os adesivos sensíveis à pressão são fabricados com um veículo líquido ou com uma forma 100% sólida. Os artigos são fabricados a partir de PSAs líquidos, revestiendo o adesivo e secando o solvente ou o transportador de água. Podem ser adicionalmente aquecidos para iniciar uma reação de reticulação e aumentar o peso molecular. PSA sólidos a 100% podem ser polímeros de baixa viscosidade que são revestidos e depois são feitos reagir com radiação para aumentar o peso molecular e formam o adesivo, ou podem ser materiais de alta viscosidade que são aquecidos para reduzir a viscosidade o suficiente para permitir o revestimento e, em seguida, arrefecer para a sua final Formato. A matéria-prima principal para PSAs são polímeros à base de acrilato.

Contato
Os adesivos de contato são usados ​​em ligações fortes com resistência ao cisalhamento, como laminados, como a ligação de Formica a um balcão de madeira e no calçado, como na união de juntas para o topo.

A borracha natural e o policloropreno (Neoprene) são adesivos de contato comumente usados. Ambos estes elastômeros sofrem cristalização por deformação. Na indústria da construção é utilizado um adesivo proprietário especializado conhecido como “unhas líquidas”. Isso também lida com tarefas como selar grama artificial.

Os adesivos de contato devem ser aplicados em ambas as superfícies e permitem algum tempo para secar antes de as duas superfícies serem empurradas juntas. Alguns adesivos de contato requerem 24 horas para secar antes de as superfícies serem mantidas juntas. Uma vez que as superfícies são empurradas juntas, a ligação se forma muito rapidamente. Geralmente não é necessário aplicar pressão durante muito tempo, portanto, há menos necessidade de grampos.

Quente
Os adesivos quentes, também conhecidos como adesivos de fusão a quente, são termoplásticos aplicados na forma fundida (na faixa de 65-180 ° C) que se solidificam ao arrefecer para formar ligações fortes entre uma ampla gama de materiais. Os hot-melts à base de acetato de etileno e vinil são particularmente populares para os artesanatos devido à sua facilidade de uso e à ampla gama de materiais comuns que podem juntar. Uma pistola de cola (mostrada à direita) é um método de aplicação de adesivos quentes. A pistola de cola derrete o adesivo sólido e, em seguida, permite que o líquido passe pelo seu barril sobre o material, onde solidifica.

A cola termoplástica pode ter sido inventada em 1940 pela Procter & Gamble como uma solução para o problema de que os adesivos à base de água, comumente usados ​​na embalagem naquele momento, falharam em climas úmidos, fazendo com que os pacotes se abriam.

Reativo
Multiparte
Os adesivos de componentes múltiplos se endurecem misturando dois ou mais componentes que reagem quimicamente. Esta reação faz com que os polímeros se reticulem em acrílicos, uretanos e epóxis – Veja os polímeros termoendurecíveis.

Existem várias combinações comerciais de adesivos de vários componentes em uso na indústria. Algumas dessas combinações são:

Resina de poliéster – resina de poliuretano
Os componentes individuais de um adesivo de vários componentes não são adesivos por natureza. Os componentes individuais reagem uns com os outros depois de serem misturados e mostram adesão total somente na cura. As resinas de vários componentes podem ser baseadas em solvente ou sem solvente. Os solventes presentes nos adesivos são um meio para o poliéster ou a resina de poliuretano. O solvente é seco durante o processo de cura.

Adhesivos pré-misturados e congelados
Os adesivos pré-misturados e congelados (PMFs) são adesivos que são misturados, desaireados, embalados e congelados. Como é necessário que as PMF permaneçam congeladas antes de serem utilizadas, uma vez congeladas a -80 ° C, são enviadas com gelo seco e devem ser armazenadas a menos de -40 ° C. Os adesivos PMF eliminam erros de mistura pelo usuário final e reduzem a exposição de agentes de cura que podem conter irritantes ou toxinas. Os PMFs foram introduzidos comercialmente na década de 1960 e são comumente usados ​​na indústria aeroespacial e na defesa.

Uma parte
Os adesivos de uma parte se endurecem através de uma reação química com uma fonte de energia externa, como radiação, calor e umidade.

Os adesivos de cura à luz ultravioleta (UV), também conhecidos como materiais de cura à luz (LCM), tornaram-se populares dentro do setor de fabricação devido ao seu rápido tempo de cura e à forte resistência de união. Os adesivos de cura clara podem curar em apenas uma segunda e muitas formulações podem vincular substratos diferentes (materiais) e suportar temperaturas severas. Essas qualidades tornam os adesivos de cura UV essenciais para a fabricação de itens em muitos mercados industriais, como eletrônicos, telecomunicações, médicos, aeroespaciais, de vidro e ópticos. Ao contrário dos adesivos tradicionais, os adesivos UV de cura não só ligam materiais juntos, mas também podem ser usados ​​para selar e revestir os produtos. Eles são geralmente baseados em acrílico.

Os adesivos de cura por calor consistem numa mistura pré-fabricada de dois ou mais componentes. Quando o calor é aplicado, os componentes reagem e reticam. Este tipo de adesivo inclui epóxis termoendurecidos, uretanos e poliimidas.

Os adesivos de cura para a humidade cura quando reagem com umidade presente na superfície do substrato ou no ar. Este tipo de adesivo inclui cianoacrilatos e uretanos.
Por origem
Natural
Os adesivos naturais são feitos de fontes orgânicas, tais como amido vegetal (dextrina), resinas naturais ou animais (por exemplo, a proteína caseína de leite e as colas de animais à base de esconde). Estes são frequentemente referidos como bioadhesivos.

Um exemplo é uma pasta simples feita pela farinha de cozinhar na água. Os adesivos à base de amido são usados ​​em papelão ondulado e produção de saco de papel, enrolamento de tubos de papel e adesivos de papel de parede. A cola de caseína é usada principalmente para aderir etiquetas de garrafas de vidro. As colas de animais têm sido usadas tradicionalmente em encadernação, união de madeira e muitas outras áreas, mas agora são amplamente substituídas por colas sintéticas, exceto em aplicações especializadas, como a produção e o reparo de instrumentos de cordas. O albumeno feito a partir do componente protéico do sangue tem sido usado na indústria de compensados. O masonite, um tabuleiro rígido de madeira, foi originalmente ligado usando lenhina de madeira natural, um polímero orgânico, embora a maioria das placas de partículas modernas, como MDF, usem resinas sintéticas termoendurecíveis.

Sintético
Os adesivos sintéticos são baseados em elastômeros, termoplásticos, emulsões e termoendurecidos. Exemplos de adesivos termoendurecíveis são: polímeros epoxi, poliuretano, cianoacrilato e acrílico. O primeiro adesivo sintético produzido comercialmente foi Karlsons Klister na década de 1920.

Aplicação
Os aplicadores de diferentes adesivos são projetados de acordo com o adesivo que está sendo usado e o tamanho da área à qual o adesivo será aplicado. O adesivo é aplicado a um ou a ambos os materiais que estão sendo colados. As peças são alinhadas e a pressão é adicionada para auxiliar na adesão e livrar a ligação de bolhas de ar.

As formas comuns de aplicação de um adesivo incluem escovas, rolos, usando filmes ou grânulos, pistolas de pulverização e pistolas aplicadoras (por exemplo, arma de calafetar). Tudo isso pode ser usado manualmente ou automatizado como parte de uma máquina.

Para que um adesivo seja eficaz, ele deve ter três propriedades principais. Deve ser capaz de molhar o substrato. Deve endurecer [nota: nem todos os adesivos endurecem] e, finalmente, deve poder transmitir a carga entre as duas superfícies / substratos que estão sendo aderidas.

A aderência, a ligação entre adesivo e substrato pode ocorrer por meios mecânicos, em que o adesivo funciona em pequenos poros do substrato, ou por um dos vários mecanismos químicos. A força da adesão depende de muitos fatores, incluindo os meios pelos quais ele ocorre.

Em alguns casos, ocorre uma ligação química real entre adesivo e substrato. Em outros, as forças eletrostáticas, como na eletricidade estática, mantêm as substâncias juntas. Um terceiro mecanismo envolve as forças de van der Waals que se desenvolvem entre as moléculas. Um quarto meio envolve a difusão auxiliada pela umidade da cola no substrato, seguido pelo endurecimento.

A qualidade da ligação adesiva depende fortemente da capacidade do adesivo para a cobertura de eficiência (molhada) da área do substrato. Isso acontece quando a energia superficial do substrato é maior do que a energia superficial do adesivo. No entanto, os adesivos de alta resistência possuem alta energia superficial. Assim, a sua aplicação é problemática para materiais de baixa energia, como os polímeros. Para resolver este problema, o tratamento de superfície pode ser usado para aumentar a energia da superfície como um passo de preparação antes da ligação adesiva. Importante, a preparação da superfície fornece uma superfície reprodutível que permite resultados de ligação consistentes. As técnicas de ativação de superfície de uso comum incluem a ativação do plasma, o tratamento de chama e a iniciação da química úmida.