1 - Ligação adesiva

1.1 - Definições

Os principais conceitos de uma ligação adesiva são: adesivo, adesão e aderentes.

De acordo com SKEIST (1977), os adesivos podem ser entendidos como sendo uma substância com propriedade de aderir fortemente a um substrato, mantendo vários substratos de um mesmo material ou materiais diferentes unidos por meio de uma ligação superficial. Esta propriedade, não intrínseca da substância, se desenvolve somente dentro de algumas condições enquanto interage com a superfície do aderente.

A adesão é um dos fenômenos mais importantes para a compressão da formação da ligação adesiva e pode ser entendida como a interação entre duas superfícies causada por um forte campo de forças atrativas provenientes dos constituintes de cada superfície.

Os aderentes são os materiais sólidos ligados ao aderente. Podem ser chamados também de substratos.

1.2 - Vantagens da ligação adesiva

De acordo com estudos do FOREST PRODUCTS LABORATORY (1987), os adesivos transferem carga de um aderente para outro por meio de uma ligação superficial. A resistência das uniões das peças de madeira por adesivos depende da resistência de cada elemento envolvido na união (adesivo, aderentes e interfaces).

O desenvolvimento das ligações adesivas depende de como são dominados e controlados os fatores envolvidos na resistência de cada elo. Os principais fatores são: espécie da madeira, adesivo, tipo de união, qualidade da superfície da madeira, processo de colagem e, finalmente, as condições de serviço.

Segundo MANTILLA (1984), a resistência, estabilidade e a vida de uma estrutura dependem em grande parte da resistência, rigidez e durabilidade das ligações. As principais vantagens na utilização de adesivos na confecção de ligações são:

· A distribuição de esforços em áreas mais amplas torna possível a obtenção de ligações mais leves e resistentes. Evita-se assim o uso de materiais de junção mecânica, muitas vezes com má adequação estética, deixando rugosidade ou ressaltos superficiais;
· A linha adesiva pode ser uma barreira contra a umidade, impermeabilizando paredes de vedação;
· Sua execução pode ser mais rápida e econômica
· Há a possibilidade de se melhorar a relação força/peso e a estabilidade dimensional dos materiais anisotrópicos por meio de peças cruzadas, como na madeira compensada;
· Os adesivos permitem a união de materiais não semelhantes, aumentando ainda mais o seu campo de aplicação;
· Fibras, pequenas partículas e filmes pouco espessos que não puderam ser aproveitados por qualquer outra técnica podem ser agrupados com o uso de adesivos.

1.3 - Propriedades da madeira

As propriedades da madeira que devem ser consideradas a fim de se obter uma boa ligação são:

· Estrutura anatômica, porosidade, densidade e anéis de crescimento: A densidade da madeira depende da proporção entre poros e a madeira propriamente dita. É ela quem determina as suas propriedades mecânicas e físicas, que por sua vez são os principais determinantes do desempenho da ligação adesiva;
· Anisotropia: É manifestada pelas diferenças entre as propriedades mecânicas e físicas, medidas ao longo das três direções principais da árvore e é sempre importante sua consideração no projeto das ligações;
· Teor de umidade da madeira: Controla o bom desempenho dos adesivos, necessitando ser acompanhado e controlado rigorosamente, conforme as características de cada adesivo. A durabilidade das ligações adesivas é afetada por essas mudanças no teor de umidade, que por sua vez tem conseqüências nas dimensões da peça;
· Resistência a esforços estáticos e dinâmicos;
· Variação dimensional e distribuição dos nós;
· Natureza da superfície a ser colada, rugosidade, textura, capacidade de absorção, etc.

O uso de substâncias adesivas com a finalidade de unir elementos de madeira promove a obtenção de peças com dimensões maiores que as obtidas diretamente da árvore e o aproveitamento dos resíduos de processamento, minimizando os defeitos técnicos e valorizando propriedades como resistência, desempenho, peso e aparência estética da superfície. O desenvolvimento de métodos científicos e econômicos para atingir estes objetivos pode ser chamado de "Engenharia de Adesivos".

1.4 - Tipos de adesivos

1.4.1 - Adesivos poliuretanos

A tecnologia de poliuretanos e principalmente o enfoque analítico na busca de soluções alternativas é ao mesmo tempo ciência e arte. Desde a segunda guerra mundial, químicos alemães desenvolveram poliuretanas para a fabricação de óleos impermeabilizantes, tintas, adesivos, revestimentos, espumas rígidas e flexíveis, entre outros produtos.

A partir de 1940 a indústria de poliuretanos dos EUA passou a ter importância, com produção em larga escala e o consumo destes produtos apresentando a seguir, um crescimento extraordinário.

Devido à grande variedade de materiais que se pode obter, este foi o ramo na área de polímeros que mais se desenvolveu nas últimas décadas. Além das espumas rígidas e flexíveis, a partir da década de 60 cresceu também a produção de outros tipos de poliuretanos, como elastômeros, tintas, adesivos, etc.

A química de derivados poliuretanos, bem como de outros polímeros encontra na química analítica uma importante ferramenta no desenvolvimento de processos. Uma área de interesse na química de poliuretanas é a de adesivos especiais, onde se tenta resolver problemas específicos quanto à adesão de substratos.

A adesão é um fenômeno complexo e o acesso tradicional a ela tem envolvido esforços distintos em síntese de polímeros, química de superfícies e ainda da mecânica teórica experimental. O componente superfície na adesão é um dos passos mais importantes e sabe-se que a resistência das ligações está intimamente ligada à afinidade do adesivo com a superfície de contato.

Assim como para outros polímeros, as propriedades dos vários tipos de poliuretanos dependem primariamente de seu peso intermolecular, grau de entrecruzamento, forças intermoleculares, rigidez dos segmentos da cadeia e cristalinidade.

A resistência da ligação formada entre o sólido e o adesivo, segundo KOLLMANN (1975), depende de uma combinação complexa de forças de atração entre os materiais e uma série de fatores secundários que tendem a reduzir a eficiência da mesma. Ambas, forças de coesão e adesão resultam de forças de ligação primária (eletrostáticas, covalentes ou metálicas) ou secundária (Van der Walls), fazem parte da combinação das forças de atração. Entre os fatores que reconhecidamente reduzem a eficiência de uma ligação estão as imperfeições de contato, presença de contaminações na superfície e a concentração de tensões em conseqüência das condições impostas externamente ou das mudanças internas na interface resultante do endurecimento do adesivo.

Segundo RANTZ (1987), duas teorias de adesão tentam explicar as razões pelas quais um material se adere a outro: a teoria mecânica e a teoria da adsorção.

A teoria mecânica estabelece que através da fluidez e penetração do adesivo em substratos porosos leva à formação de ganchos ou um entrelaçamento mecânico do adesivo fortemente preso ao outro, após o endurecimento e cura do adesivo.

A teoria da adsorção estabelece que a adesão resulta do contato molecular entre dois materiais que desenvolvem forças de atração superficiais. O processo de estabelecimento do contato contínuo entre um adesivo e um substrato é chamado de umidecimento, que pode também ser definido como a adesão de um líquido a um sólido.

As aplicações adesivas das poliuretanas derivam da baixa viscosidade e da alta polaridade de seus materiais formadores, que possibilitam:

· Facilidade de cura e polimerização à temperatura ambiente;
· Alta força de coesão da própria poliuretana
· O polímero final tem estrutura e polaridade variáveis, permitindo muitas oportunidades de ligação com o substrato

WILSON (1981), aponta inúmeras vantagens de se utilizar adesivos a base de resina poliuretana, entre eles:

· Altas forças de coesão e de adesão;
· Processabilidade (as resinas PU resultam de operações simples e com produtos facilmente encontrados no mercado, como por exemplo, óleos vegetais);
· Flexibilidade de formulação (as resinas PU combinam-se muito bem com outros tipos de resinas que constituem adesivos à base de água, com a possibilidade de formação de novas famílias de adesivos);
· Habilidade de se transformar em emulsão aquosa (as resinas PU podem ser 100% líquidas ou dispersas em soluções hidro-oleosas);
· Versatilidade na temperatura de cura e no controle do pico exotérmico na transição líquido-gel;
· Excelentes propriedades estruturais decorrentes de ligações químicas de isocianatos com polióis;
· Habilidade na combinação química com substratos;
· Ausência de emissão de vapores irritantes.

1.4.2 - Adesivos à base de resina resorcinol e de polivinila(PVA)

O adesivo a base de resina resorcinol estudado foi o CASCOPHEN - RS - 262, em solução de água e álcool e é recomendado para colagens resistentes à água, solventes orgânicos, fungos, intemperismo, etc. É pouco viscoso e apresenta uma resistência razoável na ausência de pressão devido à sua maior fluidez entre os poros do aderente.

O adesivo a base de PVA foi o CASCONEZ, cola líquida à base de acetato de polivinila, de coloração branca leitosa, que utiliza água como diluente. Possui grande dependência em relação à pressão de colagem, apresenta alta viscosidade necessitando de carga externa para que possa fluir entre os poros da madeira.

1.5-Recomendações construtivas

Para se conseguir uma boa ligação adesiva é recomendável:

· Remover o pó, óleo ou qualquer outro material capaz de reter o ar ou impedir o contato do adesivo com o aderente;
· Eliminar qualquer composto orgânico desprovido de afinidade atrativa com o adesivo;
· As proporções da mistura resina catalisador recomendadas pelos fabricantes devem ser rigorosamente atendidas;
· Aplicar uma pequena pressão, com pregos, para desenvolver adequadamente a cura do adesivo;
· Aplainar as superfícies muito rugosas promovendo um contato íntimo e melhor fluxo do adesivo;
· Durante a secagem ou cura o adesivo não deve sofrer retrações exageradas, responsáveis por tensões excessivas nas ligações.

2-Ligações com tubos (ou "parafusos ocos")

Tradicionalmente estruturas de madeira são projetadas com ligações que não possuem capacidade de resistência ao momento fletor, ocasionando peças de grandes dimensões.

Estas ligações podem ser coladas, parafusadas, pregadas, com anéis ou com tubos metálicos (parafusos ocos).

2.1 - ensaio de classificação mecânico- visual

Primeiramente devem ser escolhidas no lote, aleatoriamente, tábuas de madeira isentas de nós ou outros defeitos visuais. Em seguida foi realizado o ensaio com o aparelho sylva test , que tem como objetivo a determinação do módulo de elasticidade e a resistência da madeira naquela direção .

2.2 - ensaios de caracterização

Os ensaios de caracterização têm como objetivo descrever todas as características físico - mecânicas das lâminas de madeira utilizada.

Após a retirada dos corpos de prova das diversas amostras de madeira devem ser realizados os ensaios para determinação do módulo de elasticidade tanto longitudinal quanto transversal, densidade, teor de umidade, rigidez e coeficiente de Poisson, de acordo com a norma NBR 7190/97.


Com o grande número de softwares disponíveis no mercado para análise de ligações em estruturas metálicas e a crescente disponibilidade de dados experimentais de diversos tipos de ligações metálicas, a tendência atual é a de se considerar a rigidez à rotação real das ligações e a sua influência no comportamento da estrutura como um todo.

Assim é de suma importância a obtenção, também nas estruturas de madeira, das curvas momento-rotação.