As tecnologias para adesão nunca estiveram num nível tão avançado. Em certos casos, é possível unir elementos de grande peso, sob grandes tensões como apenas uma gota. Entretanto, sempre acontecem situações frustrantes, onde não se obtém o resultado esperado. Um dos motivos, este blog já abordou em seu artigo “Porque às vezes a “cola” não “cola”?” – superfícies lisas nem sempre são tão lisas ao microscópio e isto pode provocar uma superfície de contato insuficiente…
De um modo geral, adesões de alta performance exigem um tratamento adequado das superfícies, e é sobre isso que trataremos num série especial de posts. Depois delas, suas adesões nunca mais vão falhar!

O mecanismo da adesão

Antes de entender o que é tratamento de superfície, precisamos entender os mecanismos físico-químicos que fazem elas aderirem. Os adesivos são pontes entre as superfícies de substratos, quer sejam do mesmo material ou não. O mecanismo de adesão depende:

  • da resistência da ligação do adesivo ao substrato – chamada adesão; e
  • da resistência dentro do adesivo – chamada coesão
Em busca da adesão perdida Parte 1
*As forças de adesão e coesão na união.

Os Mecanismos de Cura dos Adesivos industriais

A maioria dos adesivos industriais são polímeros reativos. Eles passam do estado líquido ao sólido por meio de várias reações químicas de polimerização.
É possível classificar os adesivos nos seguintes grupos, de acordo com as propriedades de cura:

Em busca da adesão perdida Parte 1 reação anaeróbica
Em busca da adesão perdida Parte 1 exposição à luz ultravioleta (UV) (também como opção de cura secundária)
reação aniônica (cianoacrilatos)
Em busca da adesão perdida Parte 1 sistema de ativação (acrílicos modificados)
Em busca da adesão perdida Parte 1 cura pela umidade (silicones, uretanos)
Em busca da adesão perdida Parte 1 cura por calor (epóxis)

Adesivos curados por reação anaeróbica
Adesivos anaeróbicos são materiais monocomponentes que curam à temperatura ambiente quando são privados do contato com o oxigênio. O componente de cura no líquido permanece inativo enquanto estiver em contato simultâneo com o oxigênio atmosférico. Se o adesivo for privado do oxigênio atmosférico, por exemplo, montando-se as peças, então a cura ocorre rapidamente – especialmente em contato simultâneo com metal. Pode-se imaginar a cura do seguinte modo: quando o oxigênio atmosférico é excluído, são formados radicais livres que, sob o efeito de íons metálicos (Cu, Fe), iniciam o processo de polimerização .
O efeito capilar do adesivo líquido leva-o até os mínimos espaços para preencher a folga. O adesivo curado fica ancorado à rugosidade superficial das peças. O processo de cura também é estimulado pelo contato entre o adesivo e as superfícies metálicas, que funcionam como catalisadores. Os materiais inativos têm somente um efeito catalítico leve ou nulo, necessitando do uso de ativadores para uma cura rápida e completa.

Em busca da adesão perdida Parte 1
*O processo de polimerização de adesivos por reação anaeróbica: Em estado líquido (1) o adesivo é mantido estável pelo contato constante com o oxigênio. Quando o adesivo estiver entre as peças e na ausência de oxigênio (2), os peróxidos serão transformados em radicais livres pela reação dos íons metálicos.
Os radicais livres, iniciarão assim, a formação de cadeias de polímeros (3). O produto curado (4) apresentará uma estrutura sólida com as cadeias cruzadas de polímeros.
= peróxidos
 = oxigênio
= radicais livres
= monômeros
= íons metálicos
Em busca da adesão perdida Parte 1
Materiais ativos
Cura rápida
Materiais passivos
Cura lenta*
Latão
Bronze
Cobre
Ferro
Aço
Anodizados
Alumínio
(com baixo teor de cobre)
Cerâmicas
Cromado
Vidro
Aço de alta liga
Níquel
Oxidados
Plásticos
Prata
Aço Inoxidável
Estanho
Zinco
*Utilize primer na superfície para a cura rápida.

A cura, especialmente a velocidade de cura de produtos anaeróbicos, é influenciada principalmente pelos seguintes parâmetros:

  • substratos a serem aderidos
  • folga entre as peças
  • temperatura
  • ativador

Em busca da adesão perdida Parte 1

Em busca da adesão perdida Parte 1
*O processo de cura de cianoacrilatos: estabilizante ácido impede que as moléculas de adesivo reajam, conservando, então, o adesivo em estado líquido(1). A umidade superficial neutraliza o estabilizante (2) e a polimerização inicia (3). Cadeias de polimerização são formadas entrelaçando-se entre si. (4).

= estabilizante ácido
= umidade da superfície
= monômeros

Adesivos curados por reação aniônica (cianoacrilatos)
Os adesivos cianoacrilatos monocomponentes polimerizam em contato com superfícies levemente alcalinas. Em geral, a umidade ambiente do ar e da superfície de adesão neutraliza o estabilizante do adesivo, de modo que a polimerização ocorrerá de superfície a superfície.
Para conseguir uma cura mais rápida, monitorando a resistência, é conveniente uma condição de folga zero. Os melhores resultados serão alcançados quando a umidade relativa no ambiente de trabalho for de 40% a 60% à temperatura ambiente. A umidade mais baixa leva à cura mais lenta; a umidade mais alta acelera a cura, mas pode prejudicar a resistência final da adesão.

Como explicado acima, a velocidade de cura depende da umidade na superfície de adesão. Para acelerar a cura ou torná-la independente da umidade ambiente, poderão ser utilizados ativadores.

Acelerador*

Solvente

Velocidade de cura

7113

Heptano

Moderado

7452

Acetona

Rápida

712

Isopropanol

Muito rápida

*Aceleradores da marca Loctite®

Poliuretanos:
Os poliuretanos são formados por um mecanismo no qual a água reage (na maioria dos casos) com uma formulação de aditivos que contém grupos de isocianatos. Como no caso dos silicones, a molécula de água tem que migrar para dentro do adesivo onde ocorre a formação das cadeias cruzadas. Isto resulta no mesmo comportamento de cura dos silicones, mas sem a liberação de subprodutos para o ambiente.
A velocidade de cura é dependente também da umidade relativa.
Para alcançar uma adesão melhor e mais durável, é recomendado o uso de agentes de limpeza e primers (promotores de adesão) apropriados. Dependendo dos substratos, são utilizados primers diferentes.