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MESTRE MARCENEIRO COLAGEM

Colagem é o termo geralmente usado para descrever a junção de dois sólidos por um material complementar. Este material, a cola, forma uma das camadas continua entre os dois sólidos e é fortemente atraído pela superfície dos mesmos.

Necessidades desta união entre materiais de composições variadas, que não permitem união por outros meios a não ser por colas, obrigaram o homem a adequar-se e desenvolver técnicas de colagem, e também diferentes tipos de adesivos (naturais ou sintéticos).

A IMPORTÂNCIA DA COLAGEM

MESTRE MARCENEIRO POR QUE COLAR?

• Impossibilidade de uso de outras técnicas de união tais como pregos, parafusos, dispositivos de união;

• Diminuição dos fenômenos naturais da madeira (contração e dilatação da madeira maciça);

• Distribuição uniforme de tensões de um substrato a outro (no caso de painéis de madeira reconstituídos);

• Melhor aproveitamento da matéria - prima madeira;

MESTRE MARCENEIRO TIPOS DE COLAS

COLAS NATURAIS (não resistente à água)

Colas naturais com base de proteína (adesivos protéicos)• Cola animal• Cola de caseína (proteína derivada do leite)• Cola de soja• Cola de albuminaCola com base de hidrato de carbono• Colas de amido (maisena, tapioca, farinha de trigo, amido de fécula de batata)

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COLAS SINTÉTICAS

Colas duroplásticas (endurecimento químico e físico)• Uréia-formaldeído UF• Melamina-formaldeído MF• Fenol-formaldeído FF• Resorcinol-formaldeído RF• Misturas de MF, FF, RF

TIPOS DE COLAS

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Colas com solventes ou dispersivos (na maioria plastômeros, endurecimento físico)• Polivinil acetado PVAC e derivados de polivinil (colas brancas) • PoliésterOutras colas sintéticas• Policloroprenos (colas de contato)• Epóxi• Poliuretano reticulado (hot melt)

TIPOS DE COLAS

COLAS SINTÉTICAS

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Uréia – Formaldeído

Os adesivos à base de resina Uréia-Formaldeido surgiram no mercado em meados da década de 30, e são disponíveis em forma de pó ou líquido para serem usados com ou sem incorporação de catalisadores, extensores ou cargas inertes. Os adesivos à base de uréia, quando isento de extensores, possuem resistência à água e à umidade relativamente alta, porém são sensíveis a temperaturas iguais ou superiores a 65° C, particularmente em condições úmidas, não sendo, portanto recomendados para uso exterior. A formulação é geralmente expressa em porcentagem baseada na resina líquida, portanto composta de resina + extensor + água + catalisador.Utilizados na construção de painéis reconstituídos (Compensados, aglomerados, MDF, etc.).

COLAS SINTÉTICAS

MESTRE MARCENEIRO COLAS SINTÉTICAS

Fenol - Formaldeído

Os adesivos à base de resina Fenol-Formaldeído são normalmente líquidos em tons avermelhados escuros e requer para sua cura prensagem a temperatura igual ou superior a 140° C. Embora sejam pouco comuns, estes são fornecidos em forma de pó para serem misturados com água ou outro solvente e também são disponíveis em forma de película, de forma a eliminar operações de mistura e espalhamento, sendo particularmente adequado para colagem de lâminas finas e frágeis. Como estes tipos de adesivos requerem temperatura de cura relativamente alta, são indicados principalmente para produção de compensados à prova d’água. Utilizados na construção de painéis com maior resistência à umidade(Compensados navais).


Resorcinol - Formaldeído

Os adesivos à base de resina resorcinol – formaldeído encontraram larga aplicação em colagem de peças laminadas tais como vigas, cascos de navio e para montagem de aeronaves onde a combinação de alta durabilidade e cura a temperatura ambiente era extremamente importante. Estes adesivos são fornecidos em dois componentes sendo um deles a própria resina de coloração vermelha escura e o outro catalisador (endurecedor), em forma de pó e às vezes líquido. A temperatura de cura é igual ou superior a 25° C, não sendo recomendado a colagem abaixo de 20° C. Utilizados na construção naval e também em vigas coladas.


Melamina - Formaldeído

Adesivos à base de resina melamínicas são normalmente do tipo a quente, similares aos de Uréia-Formaldeído igualmente curáveis a quente.A maioria das resinas melamínicas é comercializada em forma de pó e sua preparação para uso é feito com adição de água e endurecedor em quantidade pré-estabelecidas. Estas resinas possuem coloração branca, mas a adição de cargas, tais como farinha de casca de nozes ou pó de serra as torna mais escuras.As aplicações mais comuns de adesivos à base de melamina são dirigidas à fabricação de vigas laminadas principalmente em ligações do tipo “finger-joint”, combinadas com processo de cura à alta freqüência. Utilizados na estrutura de revestimentos ou mesmo misturado a outros tipos de cola para aumentar a resistência à umidade.

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Colas Polivinílicas (Colas Brancas)

Os adesivos à base de emulsão de acetato de polivinila são adequados, não somente materiais porosos ou fibrosos tais como papel, madeiras e couro, mas também para muitos substratos não porosos,

Eles são fornecidos em forma líquida pronta para o uso e são de rápido endurecimento. Largamente empregados na indústria moveleira em situações de montagens e revestimentos.

COLAS SINTÉTICAS

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Densidade:

As madeiras são classificadas em três grupos:Baixa densidade – até 500 kg/m³ (*)Média densidade – de 500 a 750 kg/m³ (*)Alta densidade – acima de 750 kg/m³ (*)(*) 10 – 12 % de umidade

Em madeiras podemos encontrar densidades que variam de baixa a altadevido a sua grande quantidade de espécies. Porem as espécies normalmente comercializadas como o eucalyptus grandis apresenta densidade aparente média (± 650 kg/m³).

REQUISITOS DE COLAGEM

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Porosidade da Madeira:

Tanto as madeiras Folhosas (eucalipto, imbuía, marfin, etc.) como as Coníferas (pinus, pinheiro araucária, etc.) possuem vasos e poros.Quanto maior for a porosidade, melhor a colagem, pois existem mais pontos de ancoragem para o adesivo (cola).


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Umidade:A umidade da madeira deve ser rigorosamente controlada para que a colagem aconteça com qualidade. Para isso, algumas regras devem ser seguidas,


Classificação da Madeira

Teor de Umidade %

Colagem Observações

Qualidade MotivoAnidra 0 – 4 Ruim A madeira absorve cola em

demasia-

Seca 4.1 – 8.0 estabilizada

Muito boa Penetração adequada do adesivo, propiciando boa

ancoragem

Ideal para madeiras de alta e média densidades

Levemente úmida 8.1 – 13.0 estabilizada

Boa Penetração do adesivo ainda é suficiente para propiciar boa

ancoragem

Ideal para madeiras de baixa e média densidades

Úmida 13.1 – 18.0 estabilizada

Deve apresentar problemas

Baixa penetração do adesivo não apresentando uma boa

ancoragem

-

Saturada 18.1 – 30 Não pode ser colada

Não há qualquer chance de ocorrer penetração e tampouco

ancoragem do adesivo

-

Verde 30.1 – ~ -

MESTRE MARCENEIRO REQUISITOS DE COLAGEM

Umidade:

• Como os ambientes apresentam variações de umidade relativa é importante que se equilibre a umidade da madeira com o ambiente (em função da temperatura) para evitar empenamentos.• Não se deve colar peças de madeira que apresentem variações de umidade entre si, pois com o trabalho da madeira a tendência é que se rompa a linha de cola. • Quanto mais alta a densidade da madeira, menor deve ser a umidade das peças a serem coladas, provocando uma absorção maior.

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Uniformidade da superfície à ser colada:

• A preparação inadequada das superfícies leva a um baixo nível na qualidade das colagens, portanto as superfícies devem estar perfeitamente aplainadas para aumentar a área de colagem e evitar espaços vazios entre a linha de cola, após a secagem, e a superfície da madeira. Quanto mais contato melhor a qualidade de colagem. • Esses espaços vazios são provenientes da perda de volume da cola durante a secagem, visto que aproximadamente 50% dos adesivos PVA são constituídos de água (solvente).


0,3 mm0,8 mm

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• Para madeiras de maiores densidades, o aplainamento é mais crítico do que para madeiras de baixas densidades.• No caso de madeiras macias os desníveis são reduzidos durante a prensagem, pela compressão das superfícies de contato, aumentando, assim a área de contato dessas superfícies, reduzindo, ou até mesmo eliminando a formação de bolsas de ar na linha de colagem.


0,1mm0,2 mmCom uma velocidade de avanço adequada ou um cabeçote comquatro facas, as ondulações se reduzem para menos de ¼ dasgrandes. Benefícios:a) Diminui o consumo da cola .b) A cementação é mais rápida, pois a aplicação de cola úmida émenor .



• Com o mínimo de variação superficial se obtém uma qualidade de superfície ideal para a união das partes, união esta que se fará pela ancoragem da cola nos poros da madeira, ou seja, acontecerá a penetração em ambas as faces e, após a evaporação do solvente da cola, permanecerá uma certa quantidade de sólidos, promovendo uma amarração entre as partes.

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Empenamentos:

• Empenamento é um fenômeno causado pelo ganho ou perda de água pela madeira (abordado anteriormente). Dependendo do posicionamento das tábuas dentro do tronco, e do tipo de madeira, este empenamento pode causar vários tipos de deformações nas tábuas. Exemplo: torcimento, encurvamento, abaulamento, etc.

• Não se recomendam colagens de peças de madeira quando estas estiverem excessivamente empenadas, pois o esforço na linha de colagem, após a prensagem e evaporação do solvente, é muito grande.


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Gramatura aplicada:

• A cola aplicada deve ser suficiente para preencher todo o espaço entre as duas superfícies sem, entretanto ser posta em excesso.• Excesso de cola, além de gerar um consumo desnecessário, suja o equipamento e dificulta o trabalho de usinagem das peças prejudicando a vida útil das ferramentas.• No caso de colagem com lâminas de madeira faqueadas a porosidade excessiva da madeira pode implicar em um vazamento pela lâmina, o que influenciará negativamente a aplicação de seladores e vernizes.



Viscosidade da cola:

• A viscosidade da cola é diferenciada, influenciada pela densidade do material a ser colado.• Quanto mais densa madeira ou material a ser colada, mais fluida deve ser a cola para que se obtenha melhor penetração.• Se a madeira for de baixa densidade deve se utilizar colas mais viscosas, pois a absorção será maior, reduzindo assim o tempo aberto.• Conseqüentemente se perceberá a diferença de consumo de cola entre estas duas situações.


Pressão aplicada:

• A definição de pressão é a relação da força aplicada sobre a área. Para determinarmos a pressão a ser regulada no manômetro durante o processo de prensagem devemos levar em consideração as recomendações do boletim técnico do fabricante, ou seja qual o mínimo de pressão efetiva para que se obtenha um resultado satisfatório.

Am x PePm =

At

Pm = Pressão manométrica lida na prensa (kg/cm²)Am = Área da madeira (cm²)Pe = Pressão efetiva (kg/cm²) - (BT - Fabricante)At = Área total dos pistões (cm²)

MESTRE MARCENEIRO REQUISITOS DE COLAGEM Tempo de prensagem:

• O tempo de prensagem na colagem de madeira, revestimentos ou montagem deve ser controlado, é necessário um tempo mínimo de prensagem para que ocorra uma adesão inicial.• Esse tempo varia com base no tipo de prensa utilizada,no material que se está colando (além de outras varáveis tais como temperatura, tipo de cola, etc.).• A variação do tempo de colagem se baseia no método que se utiliza para acelerar esta secagem, prensagem a frio, a quente ou alta freqüência.

TEMPO TOTAL DE SECAGEM DO ADESIVO *

TEMPO DE PRENSAGEM TEMPO DE CURA APÓS PRENSAGEM

Prensa Fria 3 a 4 horas Mínimo 24 horas

Prensa quente 2 a 5 minutos Mínimo 12 horas

Alta freqüência 1 a 5 minutos Mínimo 4 horas * valores de referência


Métodos de prensagem:

• Os métodos de prensagem (prensas) variam de acordo com o produto final, prensas para compensados multilaminados, para revestimentos, montagem de portas ou estruturas de móveis, montagem de painéis de madeira (painel clear), prensas à vácuo e mesmo os métodos mais comuns como a prensagem com grampos são largamente utilizados.


Métodos de aplicação:

• A aplicação de colas também leva em consideração o produto final, por exemplo:• grandes superfícies e retilíneas são utilizados rolos aplicadores (manual e industrial);• junções de finger joint (utilizados para a confecção de painéis clear) utiliza o processo de nebulização (ou pulverização) devido ao formato da superfície a ser colada;• aplicação de fitas de bordas com cola hot melt (aquecida) em equipamentos específicos para esta atividade;

MESTRE MARCENEIRO QUALIDADE DE COLAGEM EN 204

•Várias normas regulamentam a resistência dos adesivos para madeira, porém a norma adotada no Brasil, pelo menos a mais citada, é DIN EN-204, que classifica os adesivos em quatro grupos de durabilidade: D1; D2; D3 e D4. Norma européia criada para “classificar adesivos não estruturais para junção de madeira e seus derivados” em classes de durabilidade, conforme tabela:• Trata-se de um exemplo normatização visando padrões de colagem.

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Problemas estes em muitos casos acarretaram prejuízos e retrabalhos, quandoacontecem as falhas é importante descobrir rapidamente qual a sua causa, para quese possa prevenir tal fato.As falhas durante de colagem podem ser classificadas da seguinte forma: Seleção do Adesivo; Material a ser colado; Preparação da superfície a ser colada; Preparação da cola; Aplicação da cola e prensagem; Tipo de colagem.

FALHAS DE COLAGEM

MESTRE MARCENEIRO INFORMAÇÕES ADICIONAIS

Boletim Técnico

• Todas as colas são resultado de pesquisas e ensaios laboratoriais, ninguém melhor do que o fabricante para orientar o consumidor deste produto em relação à sua correta utilização e emprego. O boletim técnico é um documento emitido por este fabricante contendo todas as orientações necessárias para a obtenção de um resultado positivo, fazem parte deste boletim informações como viscosidade, gramatura, pressão efetiva, tempo de cura, tempo de prensagem etc.. Além destas informações técnicas possuem também recomendações sobre o produto a ser colado tais como densidade do material, umidade, reações diversas, etc.. Este boletim deve servir de referência para o profissional que a utilizar.

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Pot-life: tempo de vida útil da cola, inicia-se logo após a abertura do recipiente ou a mistura da mesma.Tempo de prensagem: tempo mínimo de permanência das peças à serem coladas na prensa para a formação inicial do filme.Tempo de cura: tempo necessário para a secagem total da cola aplicada.Tempo aberto: tempo máximo que a cola pode ficar aplicada na superfície das peças à serem coladas.Catalisador: produto químico que adicionado à uma mistura desencadeia o processo de secagem da mesma.Extensor: produto que adicionado à mistura altera a sua viscosidade, evitando assim a rápida absorção da cola pelo substrato.

GLOSSÁRIO DE COLAGEM

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Cura física: o processo de cura se da somente pela evaporação do solvente da cola.Cura química: o processo de cura se dá pela reação química entre dois ou mais produtos.Polimerização: reação molecular em que pequenas moléculas reagem entre si para a formação de moléculas gigantes.Coesão: força gerada entre moléculas iguais tanto na madeira quanto na cola (formação do filme)Adesão: força gerada entre moléculas diferentes ( madeira X cola )Ancoragem: fixação das partes pela penetração da cola nos poros do substrato.Temperatura de cura: Temperatura ambiente (até 30°c)

Temperatura média (30°c à 90°c)Temperatura alta (acima de 90°c)


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Viscosidade: grau de fluidez da colaReologia: poder de penetração da cola no substratoTeor de sólidos: quantidade residual de cola remanescente após a absorção do solvente pelo substratoUmectação: capacidade de o adesivo interagir com a madeira, umedecer e se espalhar sobre ela.


MESTRE MARCENEIRO BIBLIOGRAFIA

• HOUWINK, R. e G. SALOMON. Adhesion and Adhesives - Volume 1 e 2. Elsevier Publishing Company - 1965.

• SELBO, M. L. Adhesive Bonding of Wood - Technical Bulletin n. 1512 U.S.

• Nutsch, Wolfgang – Eckhard, Martin - Ehrman, Walter – Nestle, Hans –Nutsch, Torsten – Schultz, Peter – Holzttechnik Fachkunde – Stuttgart –Verlag Europa – Lehrmittel - 1995

• Rech, Marilsa - Colagem da Madeira - Porto Alegre: SENAI-RS, 2007. (Coleção Cartilhas Moveleiras)

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