Silicone e Mastic Mineral - Análises e Testes

7/22/2019 Silicone e Mastic Mineral - Anlises e Testes

1/94

WANDERLEY DA COSTA

COMPORTAMENTO DAS FORAS DE ADESO DO ADESIVO

SELANTE DE SILICONE E DO MASTIC BUTLICO SOB O EFEITO

DA RADIAO IONIZANTE

So Paulo

2012


2/94

2

WANDERLEY DA COSTA



DA RADIAO IONIZANTE

So Paulo

2012

Tese apresentada como parte

dos requisitos para obteno do

grau de Doutor em Engenharia.


3/94

3

WANDERLEY DA COSTA



DA RADIAO IONIZANTE

So Paulo2012

Tese apresentada como parte dos

requisitos para obteno do grau de

Doutor em Engenharia.

rea de concentrao:

Engenharia de Metalrgica e de Materiais.

Orientador: Prof. Dr. Hlio Wiebeck


4/94

4

Este exemplar foi revisado e alterado em relao verso original, sobresponsabilidade nica do autor e com a anuncia de seu orientador.

So Paulo, 09 de fevereiro de 2012.

Assinatura do autor ____________________________

Assinatura do orientador _______________________

FICHA CATALOGRFICA

DEDICATRIA

Costa, Wanderley daComportamento das foras de adeso do adesivo selante de

silicone e do mastic butlico sob o efeito da radiao ionizante /W. da Costa. -- ed.rev. -- So Paulo, 2012.

93 p.

Tese (Doutorado) - Escola Politcnica da Universidade deSo Paulo. Departamento de Engenharia Metalrgica e de Mate-riais.

1. Silicone 2. Adesivos 3. Selantes 4. Radiao ionizanteI. Universidade de So Paulo. Escola Politcnica. Departamentode Engenharia Metalrgica e de Materiais II. t.


5/94

5

Dedico este trabalho ao grande mestre Paramahansa Yogananda, que meensinou que eu devo enfrentar a batalha da vida com a coragem de umheri e um sorriso de conquistador, vivendo como um prncipe de paz,

sentado no trono da tranquilidade, dirigindo o reino das atividades.


6/94

6

AGRADECIMENTOS

Acima de tudo ao nosso Pai Celestial, e aos meus Gurus por todas as ddivasque tive na vida.

Aos meus pais Joo e Filomena, aos meus padrinhos Nicomdio e Aurora por

me tornarem a pessoa que sou.

minha esposa Silvana pelo amor e pacincia incondicional.

Aos meus anjos da guarda: William e Adriely.

Aos meus mestres Paramahansa Yogananda e Swami Sri Yukteswar Giri pela

sabedoria transmitida durante toda minha vida.

Em especial ao Prof. Dr. Hlio Wiebeck pela confiana, pacincia, sabedoria e

orientao deste trabalho.

Ao Prof. Dr. Jos Roberto Martinelli pelo apoio nas discusses dos artigos

cientficos sobre o tema.

Professora MSc. Edith Marie Malateaux de Souza pela valiosa ajuda nas

discusses sobre o tema.

A toda diretoria da empresa BRASCOLA LTDA pela valiosa colaborao e

confiana neste trabalho e pela disponibilidade do laboratrio de Pesquisa e

Desenvolvimento e na liberao de relatrios internos sobre o tema. A equipe dequmicos pela ajuda nos ensaios fsicos, em especial ao qumico pesquisador

Edson Garcia Blanco pela colaborao na discusso dos resultados dos

ensaios.

Ao Professor Dr. Leonardo A.G, Silva e ao Centro de Tecnologia das Radiaes-

IPEN pela colaborao na irradiao dos corpos de prova, e nos ensaios de

grau de reticulao.


7/94

7

RESUMO

Os adesivos so produtos capazes de manter materiais unidos, mediante

ligaes entre as superfcies. Selantes so produtos capazes de manter

preenchido um espao entre duas superfcies, por meio de uma barreira que se

configura como uma ponte entre as duas superfcies. O mastic um produto

obtido por uma mistura de substncias tendo como principal polmero o butil,

com consistncia de uma massa no secativa que pode ser utilizada como

selante. Os polisiloxanos, tambm conhecidos como silicones so os mais

importantes polmeros sintticos com estrutura inorgnica, e so matrizes dos

adesivos selantes de silicone. Para comprovar como o comportamento dasforas de adeso destes produtos acontece, foram utilizadas cinco tcnicas

diferenciadas. Estes produtos foram submetidos a duas condies distintas para

verificar o comportamento da adeso, um em condies ambiente e outro sob

influncia de radiao ionizante. Os resultados obtidos demonstraram no s a

diferena entre produtos (silicone e mastic), mas tambm que as foras de

adeso tm comportamentos diferentes nas condies s quais foram

submetidas s amostras. Com isto atingi-se o objetivo desse estudo que apresentar a diferenciao entre o mastic e o silicone, muitas vezes

considerados como um s produto denominado mastic. Desta forma comprova-

se que:

1. o silicone pode ser considerado um adesivo selante em condies ambientes

2. o mastic melhora consideravelmente sua adeso, quando submetido radio

ionizante, e esta caracterstica de adeso pode ser uma excelente alternativa para

o mercado de adesivos.

Palavras-chave: adesivo, selantes, adesivo selantes de silcone e mastic


8/94

8

ABSTRACT

Adhesives are products that can keep materials together by bonds between the

surfaces. Sealants are products that can keep filled a space between two

surfaces, through a barrier that is configured as a "bridge" between the two

surfaces. The mastic is a product made of a mixture of substances with the

primary butyl polymer, with the consistency of a mass not dried that can be used

as a sealant. The polysiloxane, also known as silicone are the most important

synthetic polymers with inorganic structure, and are matrices of silicone adhesive

sealants. To demonstrate the behavior of the adhesive forces of these products

under different conditions, we used five different techniques. These products

were subjected to two different conditions to verify the behavior of adhesion, one

at the environmental condition and another under the ionizing radiation. The

results showed not only differences between products (silicone and mastic), but

also that the adhesive forces have different behaviors under the conditions which

the samples were subjected. With this was reached the goal of this study that

aspired show the differences between the mastic and silicone, this last one is

often considered - erroneously - the same as mastic. Thus it was proven that:

1. silicone can be regarded as an adhesive and a sealant at ambient

conditions,

2. mastic improves substantially adhesion in an environment of ionizing

radiation and this property can be an excellent alternative to the adhesive

market.

Keywords: adhesive, sealants, silicone adhesive sealants and mastic


9/94

9

SUMRIO

AGRADECIMENTOS

RESUMO

ABSTRACT

LISTA DE FIGURAS

LISTA DE TABELAS

1 INTRODUO................................................................................................ 14

2 REVISO BIBLIOGRFICA........................................................................... 17

2.1 ADESO................................................................................................... 20

2.1.1 Ligao adesiva............................................................................ 20

2.1.1.1 Teoria da adsoro...................................................................... 22

2.1.1.2 Teoria mecnica.......................................................................... 23

2.1.1.3 Teoria eletrosttica...................................................................... 24

2.1.1.4 Teoria da difuso......................................................................... 24

2.1.1.5 Teoria da interface....................................................................... 24

2.1.2 Vantagens da ligao adesiva...................................................... 26

2.1.3 Silicone...........................................................................................27

2.1.4 Selantes e mastic.......................................................................... 38

2.1.5Recomendaes para durabilidade da colagem......................... 43

2.1.6 Propriedades mecnicas do silicone e do mastic ...................... 44

2.1.7 Propriedades elsticas do silicone e do mastic......................... 44

2.1.8 Funcionalidade de um produto.................................................... 46

3 MATERIAIS E MTODOS............................................................................... 47

3.1 ENSAIO DE ALONGAMENTO E RUPTURA.......................................... 48

3.2 ENSAIO DE GRAU DE RETICULAO................................................... 52


10/94

10

3.3 ENSAIO DE CALORIMETRIA EXPLORATRIA DIFERENCIAL(DSC).................................................................................................................. 52

3.4 ENSAIO MECNICO: TRAO................................................................ 52

3.5 ESPECTROSCOPIA INFRAVERMELHA POR TRANSFORMADA DEFOURIER (FTIR).............................................................................................. 58

3.6 IRRADIAO DAS AMOSTRAS............................................................... 59

4 RESULTADOS E DISCUSSO...................................................................... 61

5 CONCLUSO................................................................................................. 87

6 SUGESTES PARA TRABALHOS FUTUROS............................................. 89

REFERNCIAS.................................................................................................. 90


11/94

11

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Energia de superfcie do substrato................................................ 19

Figura 2 - Adeso e coeso......................................................................... 22Figura 3 - Estrutura inorgnica e inorgnica-orgnica do silcio, (a) SiO e (b)

SiC............................................................................................................... 27

Figura 4 - Reaes para obteno do polmero silicone.............................. 29

Figura 5Principal estrutura do polmero de silicone................................. 29

Figura 6 - Reao de oxidao do silicone.................................................. 31

Figura 7 - Mecanismo do processo de cura do adesivo selante de silicone - mono

componente................................................................................................... 33Figura 8 - Mecanismo de adeso do selante de silicone no vidro................. 34

Figura 9 - Exemplo de formulao adesivo selante de silicone de baixo

mdulo........................................................................................................ 35

Figura 10 - Colagens de vidros com adesivo selante de silicone................ 37

Figura 11 - Ensaios Mecnico: Trao (11A); (11B)................................... 47

Figura 12 - Manta de silicone, aps 28 dias da aplicao.......................... 49

Figura 13 - Corpos de prova silicone, aps 28 dias da aplicao preparados

conforme a norma ASTM D 412.................................................................. 49

Figura 14 - Corpos de prova silicone no ensaio de alongamento at a

ruptura....................................................................................................... 50

Figura 15 - Manta de mastic, aps 28 dias da aplicao........................... 50

Figura 16 - Manta de mastic, aps 28 dias da aplicao, sem condies para o

ensaio de ruptura......................................................................................... 51

Figura 17 - Manta de mastic, aps 28 dias de sua aplicao no apresenta a cura

do material.................................................................................................. . 51

Figura 18 - Preparao dos corpos de prova mastic, retirando excesso de

material........................................................................................................ . 54

Figura 19 - Preparao dos corpos de prova mastic, ajustando no

gabarito........................................................................................................ 54

Figura 20 - Preparao dos corpos de prova silicone, aplicando o

material........................................................................................................ 55

Figura 21 - Preparao dos corpos de prova silicone, ajustando no

gabarito........................................................................................................ 55


12/94

12

Figura 22 - Corpo de prova mastic sendo tracionado.................................. 56

Figura 23 - Corpo de prova mastic sendo tracionado, at a descolagem do

material........................................................................................................ 56

Figura 24 - Corpo de prova silicone sendo tracionado................................ 57

Figura 25 - Corpo de prova silicone tracionado at a descolagem do

material........................................................................................................ 57

Figura 26 - Corpos de prova (cilindros) mastic e silicone, aps 28 dias de

aplicao...................................................................................................... 60

Figura 27 - Curva DSC da amostra de silicone sem radiao ionizante...... 63

Figura 28 - Curva DSC da amostra de silicone com radiao de 5kGy....... 64

Figura 29 - Curva DSC da amostra de silicone com radiao de 10kGy..... 65Figura 30 - Curva DSC da amostra de silicone com radiao de 20kGy..... 66

Figura 31 - Curva DSC da amostra de silicone com radiao de 30kGy..... 67

Figura 32 - Curva DSC da amostra de mastic sem radiao ionizante........ 68

Figura 33 - Curva DSC da amostra de mastic com radiao de 5kGy......... 69

Figura 34 - Curva DSC da amostra de mastic com radiao de 10kGy....... 70

Figura 35 - Curva DSC da amostra de mastic com radiao de 20kGy....... 71

Figura 36 - Curva DSC da amostra de mastic com radiao de 30kGy....... 72Figura 37 - Tenso de cisalhamanto do silicone sem radiao nos ciclos de 7, 14

e 28 dias aps aplicao.............................................................................. 73

Figura 38 - Tenso de cisalhamanto do mastic sem radiao nos ciclos de 7, 14 e

28 dias aps aplicao................................................................................. 74

Figura 39 - Tenso de cisalhamento do silicone com doses de radiao aps

28 dias de cura.............................................................................................. 75

Figura 40 - Trao de cisalhamento do mastic com radiao aps 28 dias decura............................................................................................................... 76

Figura 41 - Tenso de cisalhamanto em funo da radiao, amostra 1..... 77









13/94

13

Figura 49 - Tenso de cisalhamanto em funo da radiao, amostra 9.... 81

Figura 50 - Tenso de cisalhamanto em funo da radiao, amostra 10.. 81

Figura 51 - Estrutura do polmero butil...................................................... 83

Figura 52 - Espectros de FTIR do silicone antes e aps irradiao com feixe de

eltrons 30 kGy......................................................................................... 84

Figura 53 - Espectros de FTIR do mastic antes e aps irradiao com feixe de

eletrns 30 kGy......................................................................................... 85


14/94

14

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Classificao dos vrios mecanismos de adeso................... 17

Tabela 2 - Principais substncias que compe a matriz dos silicones...... 30

Tabela 3Exemplos de formulaes de mastic......................................... 39

Tabela 4 - Caracteristicas dos selantes butil (mastic) e silicone.................. 43

Tabela 5 - Ensaios de alongamanto e resistncia trao na ruptura do

silicone......................................................................................................... 60

Tabela 6 - Resultados dos ensaios de gel do mastic e silicone................... 61

Tabela 7 - Tenso de cisalhamento silicone sem radiao ionizante em funo do

tempo........................................................................................................... 82

Tabela 8 - Tenso de cisalhamento mastic sem radiao ionizante em funo do

tempo........................................................................................................... 82

Tabela 9 - Tenso de cisalhamento silicone com radiao ionizante em funo da

dose.............................................................................................................. 82

Tabela 10 -Tenso de cisalhamento mastic com radiao ionizante em funo da

dose............................................................................................................... 83


15/94

14

1 INTRODUO

Evidncias arqueolgicas indicam que os adesivos tm sido usados por

mais de 6.000 anos e que muitos objetos que podem ser vistos em museus aindaesto colados com adesivos at por mais de 3.000 anos. Mesmo que no se

necessite de um extremo de confiabilidade e durabilidade, ainda assim deseja-se

que o adesivo dure mais do que o dispositivo em que for aplicado. A arte de

formular, que se desenvolveu por volta de 1950, consistia basicamente em se

utilizar certospolmeros naturais como meio de colar um determinado material

em outro. Utilizou-se cola de origem animal, material asfltico, resina de rvores

entre outros materiais, tudo isso muito antes da introduo das tcnicas

modernas, baseadas no emprego de amido vegetal ou polmeros sintticos.

O adesivo um produto obtido por meio de uma mistura de substncias

capaz de unir materiais por meio de um processo de cura ou cristalizao,

mediante ligaes qumicas na superfcie. Ter uma consistncia adequada para

sua aplicao seja manual ou automatizada.

O selante um produto obtido por meio de uma mistura de substncias

capaz de selar e vedar uma fenda em diversos materiais podendo colar ou no.

Sendo capaz de manter pelo menos preenchido um espao entre duas

superfcies, formando assim uma ponte entre elas, tanto fsica como qumica.

O mastic um produto obtido por uma mistura de substncias, com uma

consistncia de uma massa no secativa que pode ser utilizada como selante,

na rea de adesivos estes selantes so formulados principalmente com as

borrachas butlicas.

Percebe-se que na prtica existe uma dificuldade de diferenciao entre

adesivo, selante e mastic, esta falta de exatido nas definies e escassez de

publicao leva a necessidade de um aprofundamento mais detalhado sobre o

tema.

Tanto os adesivos como os selantes apresentam adeso. Um fenmeno

complexo em que os materiais so unidos por meio de uma colagem est

relacionada com as tenses entre o adesivo e o material (substrato) e as

interaes nas superfcies.

Com o passar do tempo, desenvolveram-se vrios adesivos queapresentavam propriedades idnticas (seno melhores), transformando a antiga
http://localhost/Edith/WANDY_USP/polimeros.htmhttp://localhost/Edith/WANDY_USP/polimeros.htm


16/94

15

arte numa tcnica aprimorada de aplicao. Hoje em dia, vrios fatores contam

na escolha de um determinado tipo de adesivo:

1. Os adesivos devem ser compatveis com a superfcie em que sero

aplicados;

2. Se esta superfcie for impermevel, e no absorvente, os adesivos

devero estar livres de gua ou solventes orgnicos;

3. Devero ter baixo custo;

4. Os adesivos no devero ser mais rgidos que o material onde sero

aplicados, para que as tenses no se concentrem nos adesivos;

5. Aps endurecerem, a junta colada dever estar apta a resistir s

condies ambientes.O endurecimento de alguns adesivos pode ser efetuado dos seguintes

modos:

a. Resfriamento de um slido fundido - Esse processo j era utilizado na

Roma antiga para a confeco de barcos, sendo o betume o adesivo em

questo. Por exemplo, cera de parafina reforada com polietileno,

usada para o revestimento de papis que necessitam pouca

permeabilidade umidade. Os dicidos comercialmente importantesnesse caso so dmeros ou trmeros de cidos graxos insaturados, que se

unem por meio das insaturaes. J os grupos amida dos polmeros

assim obtidos do boa adeso ao papel, couro, metais e borracha, e as

cadeias alifticas do flexibilidade ao adesivo.

b. Tcnica de evaporao do solvente - A adio de um solvente ao adesivo

visa principalmente a reduo de sua viscosidade. Assim, a gua usadapara dissolver amido, dextrinas, cola de protenas, silicato de sdio,

poliacetato de vinila (PVA), etc. No caso de adesivos formulados com

borracha natural ou regenerada, policloropreno, borracha ntrica,

nitrocelulose e alguns polmeros vinlicos, utilizam-se solventes orgnicos.

O uso consiste na aplicao de emulso do adesivo em seu solvente na

superfcie a ser colada, faz-se presso e, quando o solvente evaporar, a

colagem estar feita.

Esta tcnica empregada em fitas gomadas, etiquetas, etc., sendo os

constituintes mais usados no preparo destes adesivos contendo


17/94

16

polmeros citados anteriormente, uma resina aglutinante (politerpeno),

antioxidantes, plastificantes (como o leo mineral e a lanolina) e carga,

como xido de zinco, xido de magnsio e xido de alumnio tri hidratado.

c. Polimerizao no local - Nesse caso obtida pela formao de ligaes

cruzadas entre elas. Pertencem a este grupo todas as resinas

termorrgidas, como a resina uria-formol (conhecida como baquelite),

melanina-formol, a borracha de silicone, poliuretanos, etc. Os adesivos

desse grupo possuem a vantagem, principalmente depois de curados, de

apresentar grande estabilidade dimensional, resistncia a elevadas

temperaturas e a solventes, em comparao com os demais adesivos.

O mercado brasileiro de adesivo, com base nos dados estatsticos da

ABIQUIM (Associao Brasileira das Indstrias Qumicas) no ano de 2010,

movimentou vendas da ordem de 374.191 toneladas de produtos que

corresponde a um faturamento de aproximadamente R$ 2,38 bilhes de reais.

Os selantes representam 65.871 toneladas deste mercado, que correspondem

aproximadamente a R$ 457 milhes de reais.

Portanto, este trabalho tem por finalidade realizar uma investigao prtica,

diferenciando os selantes de silicone e os de mastic, em funo do

comportamento das tenses de cisalhamento, com e sem radiao ionizante.


18/94

17

2 REVISO BIBLIOGRFICA

Na reviso bibliogrfica vamos esplanar os conceitos bsicos utilizados

nos adesivos e selantes.

Lee e Orlowski (1973) definiram o termo adesivo como uma substncia

capaz de unir materiais pelo envolvimento de suas superfcies. A adeso um

estado em que duas superfcies esto unidas por foras interfaciais que

poderiam ser de valncia primria ou secundria, qumicas ou mecnicas,

apresentados na Tabela 1. Os adesivos so compostos por substncias

inorgnicas e orgnicas.

Tabela 1 Classificao dos vrios mecanismos de adeso dos selantes

Adeso Efeitos geomtricosrugosidade, porosidade,

retenes microscpicas

Unio mecnica Efeito reolgico estresse e contrao

Foras de unio inica

Adeso valncia unio covalente

qumica primria unio metlica

Adesiva Foras de interao bi-polar

Especfica valncias foras de Van der Waals

secundrias pontes de hidrognio

Fonte: Adaptado da tese Coutinho (2000)

Conforme a norma ABNT NBR 9239:2011 o termo adesivo substncia

ou matria capaz de manter materiais unidos, mediante ligaes de superfcie.Petrie (2007) define selante como uma substncia capaz de manter pelo

menos preenchido um espao entre duas superfcies, mantendo uma barreira e

tornando-se como uma ponte entre as duas superfcies.

Os adesivos e selantes so denominaes muitas vezes consideradas em

conjunto porque ambos realizam o mesmo trabalho de colar e selar, e devem

atender tanto as especificaes de engenharia quanto as ambientais.

Os principais conceitos de uma ligao adesiva so: adesivo; adeso eaderentes.


19/94

18

A adeso pode ser definida adeso como sendo a atrao molecular

exercida entre as superfcies de contato dos materiais ou a atrao de

molculas em uma interface. As foras moleculares atrativas que envolvem a

adeso foram divididas em fsicas e qumicas. As foras fsicas incluam as

foras de Van der Waals, ligaes de hidrognio e interao bipolar. As foras

qumicas resultaram das formaes de ligaes covalentes, inicas e metlicas

e so consideradas mais resistentes que as foras de unio fsica (Coutinho,

2000).

Para estabelecer a adeso, o adesivo ou selante deve preencher em

funo de sua massa e viscosidade a maior rea possvel, levando em

considerao o relevo da superfcie do material onde ocorrer a adeso entre osmateriais (Buonocore, 1963). A molhabilidade um conceito, muito importante

para os adesivos e selantes, que traduz a capacidade de um lquido molhar um

slido e estabelece que a tenso crtica de superfcie do slido deve no mnimo

ser igual numericamente a tenso superficial do lquido (Fox, 1950). Essa

caracterstica de molhamento fundamental entre as molculas do adesivo e do

aderente (material tambm chamado de substrato).Quando as foras atrativas

entre as molculas do adesivo ou selante e do substrato so intensas, pode-sedizer que houve o molhamento, isto , adeso. Esse fenmeno estava

associado existncia de pequeno ngulo de contato, prximo de 0o. Isso

significa um excelente espalhamento do adesivo ou selante sobre a superfcie

do substrato.

Thelen (1966) define adeso como sendo a fora de unio nas superfcies de

contato de dois materiais. As foras fsicas de atrao e absoro, descritas

juntamente como foras de Van der Waals, tm maior significado na adeso. Aamplitude dessas foras intermoleculares consideravelmente mais baixa se o

material adesivo no entrar em contato profundo com os locais de adeso

devido rugosidade relativa das superfcies tratadas mecanicamente. Esta a

razo pela qual o adesivo ou selante deve penetrar diretamente dentro da

rugosidade da superfcie completando a todos os espaos da mesma. Desta

maneira, a resistncia da fora do adesivo ou selante depende da penetrao do

mesmo na superfcie (para atingir a mais completa troca intermolecular). Em

determinada tenso da superfcie do adesivo, a molhabilidade depende da

energia da superfcie do substrato e da viscosidade do adesivo. A molhabilidade


20/94

19

tambm pode ser reduzida, se substncias contaminantes estiverem presentes na

superfcie do material. Uma considerao importante a relao entre a energia

de superfcie do adesivo e o material. Ambos constituem uma funo direta do

ngulo de contato, como demostrado na Figura 1 (Fleischmann, 1997).

Figura 1 - Energia de superfcie do substrato

Fonte: Adaptado do livro - Loctaite (Fleischmann, 1997)

As foras secundrias ou foras de Van der Waals so as principais

foras que deveriam atuar quando se projeta um adesivo. Existem dois critriospara se obter alta adeso: 1 - o adesivo deveria primeiro apresentar uma boa

molhabilidade na superfcie do substrato; 2 - o adesivo deveria mudar da fase

lquida para slida, com mnima contrao. As molculas do adesivo

deveriam entrar em contato ntimo com as molculas do substrato. Quando se

deseja uma adeso mecnica, necessrio que o adesivo seja capaz de escoar

nos orifcios, poros ou fendas microscpicas. Assim, independente do tipo de

mecanismo de adeso, para se alcanar uma adeso t ima dever-se-ia primeiro

possuir uma superfcie limpa. Fleischmann (1997) alerta que a presena de

impurezas no permite uma adeso forte, pois impedem a atuao das foras


21/94

20

de Van der Waals; em segundo lugar, necessitou-se de um adesivo com

viscosidade bastante baixa para que pudesse escoar sobre a superfcie e

microretenes e, por ltimo, que houvesse uma "compatibilidade" qumica

entre o adesivo e a superfcie de tal modo que as molculas das duas

substncias realmente entrassem em contato. Entretanto as foras localizadas

na superfcie tenderam a inclinar-se em direo s molculas adjacentes, ao

invs de projetarem-se no espao. O resultado foi uma intensificao ou

concentrao visvel de foras na superfcie do material.

2.1ADESO

A adeso um fenmeno complexo tem envolvido esforos distintos em

sntese de polmeros, qumica de superfcies e ainda da mecnica terica

experimental. A superfcie na adeso um dos passos mais importantes e sabe-

se que a resistncia das ligaes est intimamente ligada afinidade do adesivo

com a superfcie de contato. Em funo destas consideraes de suma

importncia conhecer alguns conceitos sobre adesivos.

O conhecimento do processo de aplicao de adesivos essencial para umaadeso bem sucedida. As causas mais frequentes de falha nas adeses no

envolvem resistncia do adesivo, e sim a preparao inadequada dos substratos e a

seleo imprpria do adesivo.

2.1.1 - Ligao adesiva

As foras envolvidas na interao entre adesivo e substrato so asmesmas que esto presentes no interior do adesivo, isto , so foras que esto

atreladas a formulao e interao com as matrias primas que compe o

mesmo. Para compreender o que ocorre com um adesivo, necessrio primeiro

conhecer as foras que mantm as molculas do adesivo unidas entre si, no s

ocorre com os adesivos de baixa viscosidade como tambm com os selantes

(Quini, 2011).

As foras adesivas e coesivas podem ser classificadas como primrias e

secundrias. Foras primrias so subdivididas em foras covalentes, inicas e

metlicas. As foras covalentes so aquelas formadas por ligaes covalentes,


22/94

21

que apresentam energia de ligao entre 60 e 700 kJ.mol-1, como por exemplo

aquelas encontradas em polmeros orgnicos ramificados. As ligaes inicas, de

energia entre 600 e 1000 kJ.mol-1 so aquelas formadas por ligaes qumicas

inicas como as presentes em cristais inorgnicos. As foras metlicas, de

energia entre 100 e 350 kJ.mol-1 correspondem s foras presentes entre os

tomos de uma liga metlica (Petrie, 2007).

Existem trs tipos de foras secundrias, tambm chamadas de foras de

Van der Waals: o dipolo induzido, dipolo permanente e ligaes de hidrognio so

importantes tanto quanto as primrias (Payne, 1964). As foras do tipo dipolo

induzido, so tambm conhecidas como foras de London, tm energia de ligao

entre 0,1 e 40 kJ.mol-1 e as de dipolo permanente, tm energia entre 4 e 20kJ.mol-1 e esto presentes entre molculas polares. Quando em uma molcula

existem elementos muito eletronegativos, por exemplo, flor, oxignio e

nitrognio, ligados a tomos de hidrognio, a eletronegatividade destes tomos

exerce uma maior atrao do par eletrnico desta ligao polarizando a molcula,

consequentemente esta molcula ao aproximar-se de outra que tenha elementos

eletronegativos ir interagir com o hidrognio formando uma ligao chamada de

ligao de hidrognio, que apresenta energia em torno de 40 kJ.mol-1

.Destaca-se que as foras primrias no esto presentes na maioria dos

adesivos sendo, entretanto, uma necessidade nos adesivos de alto desempenho,

tambm denominados de estruturais (epxi e metacrilatos). Para a maioria dos

adesivos, as foras mais importantes relativas adeso so as foras

secundrias. A exata natureza destas foras e sua influncia na resistncia

adesiva e coesiva so difceis de determinar com preciso em razo de sua

complexidade que est atrelada com a formulao do adesivo (Quini, 2011).As foras de interao entre o adesivo e o substrato podem ser medidas

com a mensurao do trabalho necessrio para ocorrer uma separao das duas

superfcies, que pode ser entre o adesivo e substrato, ou para que haja uma

separao entre as molculas de um material slido. Esta fora dependente das

foras intermoleculares que existem no material e sobre o espao intermolecular,

sendo s vezes chamada de energia de superfcie.

O mecanismo de adeso para adesivos como para selantes que

corresponde unio entre o adesivo e o substrato, ainda no foi totalmente

esclarecido. Muitas teorias foram formuladas, mas nenhuma delas foi capaz de


23/94

22

esclarecer completamente o fenmeno. Algumas so mais adequadas a certos

substratos e aplicaes, outras so mais apropriadas a diferentes circunstncias.

Cada teoria tem sido assunto de estudos, questionamento e controvrsias. No

entanto, cada uma delas emprega conceitos e informaes que so aplicveis na

compreenso dos requisitos bsicos de uma boa ligao entre adesivo e

substrato (Ahagon, Gent, 1975).

Os componetes das formulaes tanto de adesivos como de selantes so

pontes entre as superfcies dos substratos, quer sejam dos mesmos materiais ou

diferentes. O mecanismo de adeso e coeso demonstrado na Figura 2. A adeso

seja do adesivo ou selante est diretamente relacionada com a superfcie, enquanto

que a coeso est atrelada s foras entre os componentes da formulao, aresultante de ambas o resultado da colagem.

Figura 2 - Adeso e coesoFonte: Adaptado do livro Loctaite (Fleischmann, 1997)

2.1.1.1Teoria da adsoro

A teoria da adsoro estabelece que a adeso seja o resultado do contato

molecular entre dois materiais e as foras de atrao se desenvolvem na

superfcie. A adeso resulta da adsoro de molculas do adesivo pelo substrato

e as foras secundrias de Van der Waals passam a atuar. Para estas foras se

desenvolverem nas respectivas superfcies no devem estar separadas mais do


24/94

23

que 50 nanmetros de distncia. Portanto, o adesivo deve ter um contato

molecular muito prximo com a superfcie do substrato. Para que este contato

ocorra preciso que haja uma boa molhabilidade. Esta molhabilidade ocorre

quando o adesivo consegue fluir entre as irregularidades existentes na superfcie

do substrato, preenchendo desta forma os vales da superfcie. Quando isto no

ocorre pode haver o acmulo de minsculas bolhas de ar ao longo da interface

dando origem a regies vazias enfraquecendo a colagem (Schneberger, 1970).

A molhabilidade favorecida quando a energia de superfcie do substrato

alta e a tenso superficial do lquido baixa. Polmeros de baixa energia

superficial molham facilmente substratos de alta energia, como por exemplo,

metais. De forma inversa, substratos polimricos de baixa energia so de difcilmolhabilidade, como por exemplo: polietileno, polipropileno e polmeros fluorados

(Quini, 2011).

2.1.1.2 Teoria mecnica

A superfcie de um material slido nunca totalmente lisa, mas consiste de

uma combinao de picos e vales. Logo, desejvel que o adesivo seja capaz depreencher estas micro cavidades expulsando o ar presente no interior das

mesmas.

Uma das formas de aumentar a adeso, considerando a rugosidade

superficial, pelo acrscimo da rea total de contato entre adesivo e substrato.

Outra forma que aps o preenchimento das cavidades o adesivo formar uma

ancoragem mecnica com o substrato.

H muitos casos onde as foras de adeso resultam de um trabalhoconjunto na junta, Nestes casos, a resistncia apresentada pela junta ser uma

soma da adeso ocorrida em razo das interaes primrias e secundrias, com

o efeito da ancoragem mecnica ocorrido.

A ancoragem mecnica do adesivo parece ser o fator primordial no

processo de colagem de substratos porosos. Frequentemente a ligao entre o

adesivo e o substrato no poroso melhora aps o substrato receber um

tratamento abrasivo. O efeito benfico da rugosidade na superfcie ocorre em

razo da ancoragem mecnica, formao de uma superfcie mais limpa, formao


25/94

24

de uma superfcie mais reativa e aumento da rea de contato, o sentido do

aumento da rea importante, e sua profundidade (Pocius, 1997).

2.1.1.3 Teoria eletrosttica

Embora haja aplicaes em que a eletrosttica seja considerada, esta

teoria no tem sido aplicada tanto quanto as teorias de adsoro e mecnica. A

teoria eletrosttica prope que foras eletrostticas ocorrem na forma de uma

interface entre o adesivo e substrato, atuando como uma resistncia separao.

Esta teoria pde ser confirmada pela ocorrncia de descargas eltricas quando

um adesivo submetido ao ensaio carga de descascamento (Fleischmann, 1997),tambm conhecida como tenso de despelamentodo substrato.

2.1.1.4 Teoria da difuso

O conceito fundamental da teoria da difuso que o adesivo atua por

interdifuso de molculas do adesivo com o substrato. Ela aplicvel

primordialmente quando ambos os materiais, adesivo e substrato, so de origempolimrica, possuem compatibilidade quanto polaridade. Nos substratos

termoplsticos a difuso ocorre por ao do solvente presente no adesivo ou por

calor no caso dos termofusveis conhecidos como hotmelts. Outra possibilidade

de difuso para termoplsticos quando o substrato e adesivo so solveis um

no outro, porm isto relativamente raro. Desta forma, a teoria da difuso pode

ser aplicada apenas em um nmero limitado de casos. importante lembrar que

existe uma tcnica que chamada de interdifuso a frio na qual existe umaabertura na superfcie do substrato realizada pelo solvente, onde a matria-prima

slida, do adesivo, a mesma que constitui o substrato, consequentemente

quando o solvente evaporar ocorre funo dos substratos (Voyutzkii, 1963).

2.1.1.5 Teoria da camada de interface

Quando uma falha ocorre em uma junta prximo interface do adesivo e

substrato, usualmente chamada de falha coesiva, esta falha pode originar-se

como consequncia da ruptura de uma fina camada de baixa resistncia na


26/94

25

regio da interface. Esta teoria sugere que esta camada fraca pode formar-se em

razo do adesivo, substrato, ambiente ou uma combinao destas trs, a qual

pode ocorrer como decorrncia de impurezas concentradas prximo superfcie

da colagem, como por exemplo, desmoldantes, graxas, leos, poeira e migrao

de plastificantes. Por esta razo importante sempre limpar a superfcie antes da

aplicao do adesivo ou selante.

Alguns substratos metlicos contm na sua superfcie uma camada de

xidos metlicos, como xido de alumnio, que formam uma camada muito

resistente e no comprometem a resistncia da junta, dependendo da

especificao de engenharia em relao colagem pode ser um fator que eleva

as foras de adeso do mesmo. No entanto xidos de cobre presentes emalgumas ligas de cobre formam uma camada fraca e necessitam ser removidos

antes da aplicao do adesivo.

Durante o perodo de cura do adesivo tambm pode ocorrer a formao de

uma camada fraca na interface, como a que ocorre, por exemplo, em algumas

superfcies metlicas em que a presena de titnio pode reagir com certos

endurecedores (poliamida), muito comum nas colagens com adesivo base epxi.

Por fim, durante a exposio do adesivo s condies de uso, uma camada fracana interface tambm pode surgir em razo de difuso de umidade ou outro lquido

que possa ter contato com a junta. Plastificantes, solventes ou outros

componentes de baixa massa molar tambm podem migrar de dentro do corpo do

adesivo ou do substrato para a interface prejudicando a resistncia da junta

(Bikerman, 1961).

De acordo com Skeist (1977), os adesivos podem ser entendidos comosendo uma substncia com propriedade de aderir fortemente a um substrato,

mantendo vrios substratos de um mesmo material ou materiais diferentes

unidos por meio da fora de adeso.

A adeso um dos fenmenos mais importantes para a compreenso da

formao da ligao adesiva que pode ser entendida como a interao entre

duas superfcies, causada por um forte campo de foras atrativas, provenientes

dos constituintes de cada superfcie.


27/94

26

2.1.2 - Vantagens da ligao adesiva

A estabilidade de uma estrutura adesiva depende em grande parte da

resistncia, rigidez e durabilidade das ligaes.

Algumas vantagens de se utilizar os adesivos:

- A distribuio de esforos em reas mais amplas torna possvel a obteno

de ligaes mais simples com menor resistncia s tenses de cisalhamento.

Evita-se assim o uso de materiais de juno mecnica, muitas vezes uma

inadequada esttica, deixando rugosidade ou ressaltos na superfcie;

- A linha adesiva pode ser uma barreira contra a umidade, impermeabilizando

frestas ou fissuras;- Sua execuo pode ser mais rpida e econmica;

- H a possibilidade de se melhorar a relao fora/peso e a estabilidade

dimensional dos materiais anisotrpicos por meio de peas cruzadas, por

exemplo, na madeira compensada;

- Os adesivos permitem a unio de materiais no semelhantes, aumentando

ainda mais o seu campo de aplicao;

- Fibras, pequenas partculas e filmes pouco espessos que no puderam seraproveitados por qualquer outra tcnica podem ser agrupados com o uso de

adesivos.

A resistncia da ligao formada entre o slido e o adesivo, depende de

uma combinao complexa de foras de atrao entre os materiais e uma srie

de fatores secundrios que tendem a reduzir a eficincia da mesma. As foras

de coeso e adeso resultam de foras de ligao primria (eletrostticas,

covalentes ou metlicas) ou secundria (Van der Waals), fazem parte dacombinao das foras de atrao. Entre os fatores que reconhecidamente

reduzem a eficincia de uma ligao esto as imperfeies de contato, presena

de contaminaes na superfcie e a concentrao de tenses em consequncia

das condies impostas externamente ou das mudanas internas na interface

resultante da cura do adesivo (Quini, 2011).


28/94

27

2.1.3 - Silicone

O principal componente dos silicones o silcio: o segundo elemento mais

abundante da superfcie da Terra, depois do oxignio. A reao do silicone foi

descoberta pelo qumico Johann Berzelius (1779-1848) na tentativa de sintetizar

e reagir outros compostos com o silcio. O uso do silcio requer processamentos

qumicos muito complexos, que s comearam a ser desenvolvidos por volta de

1930 na Europa, precisamente em setembro de 1938, a descoberta dos

silicones foi uma contribuio muito importante no s na rea de adesivos,

tintas, impermeabilizantes; principalmente na de eletrnica com a evoluo dos

computadores no vale do silcio nos Estados Unidos da Amrica. Para oscientistas o mais importante foi tentar uma polimerizao com um composto

inorgnico, transformando-o de Si-O-Si Figura 3 (a) para Si-C Figura 3 (b), isto

, introduzindo compostos orgnicos como, por exemplo, radicais metila (-CH3)

em uma estrutura inorgnica como a do silcio (Liebhafsky, 1978), como

mostrado na Figura 3.

Figura 3: Estrutura inorgnica e inorgnica-orgnica do silcio, (a) Si-O e (b) Si-

C.Fonte: Adaptado do livro(Bodnar, 1966)

A tecnologia dos adesivos do silicone, principalmente no enfoque analtico

na busca de solues alternativas, ao mesmo tempo cincia e arte. Desde a

segunda guerra mundial, desenvolvem-se muitas substncias para a fabricao

de leos impermeabilizantes, tintas, adesivos, revestimentos, espumas rgidas e

flexveis, entre outros produtos. A partir de 1940 a indstria do silicone dos EUA

passou a ter importncia, com produo em larga escala industrial destes

adesivos.


29/94

28

Em razo da grande variedade de materiais que se pode obter, este foi o

ramo na rea de polmeros que mais se desenvolveu nas ltimas dcadas. Uma

rea de interesse na qumica do silcio, alm da eletrnica, a de adesivos, em

que se tentam resolver problemas especficos quanto adeso de substratos,

principalmente dos metais e plsticos de engenharia. Com suas excelentes

propriedades de adeso, vedao, resistncia a intempries e qumica dos

silicones conquistaram mercados importantes como, por exemplo: construo

civil, eletrnica, espacial e at mesmo militar.

Bodnar (1966) demonstrou o mecanismo da reao de como feita a cura

do silicone mono componente. Embora estes produtos sejam formulados

para aplicaes de selagem e recobrimento (tintas), eles so includos

aqui porque um selante essencialmente um adesivo que alm de aderir

em superfcies tambm pode ser utilizado para preenchimento de

grandes espaos vazios, com uma viscosidade elevada. Mesmo

agregando outras funes como selagem, vedao e calafetao no

deixam de ser um adesivo.

Stevens (1975) demonstrou as principais reaes para obteno dos

silicones, partindo da slica, pela reao de Grignard, e reagindo com vrioscompostos, como por exemplo: organo metlicos, gases e solventes. A Figura 4

apresenta as principais reaes para se chegar ao polmero de silicone. Na

Figura 5 mostrada a principal estrutura do polmero de silicone.


30/94

29

Si + RCl SiCl4 + RSiCl3+ R2SiCl2+ R3SiCl

(CH3)SiCl3+ C6H5MgCl (CH3)(C6H5)SiCl2+ MgCl2

(CH3)2SiCl2 + CH3MgCl (CH3)3SiCl + MgCl2

HSiCl3+ H2C=CH2 CH3CH2SiCl3

HSiCl3

+ HC=CH CH2

=CHSiCl3

HSiCl3 (C6H5)2SiCl2

Legenda: R=CH3ou R=H

BCl3

C6H6

250 280oC

Cuo

Figura 4Reaes para obteno do polmero de silicone

Fonte: Adaptado do livro (Stevens, 1975)

Figura 5: Principal estrutura do polmero de silicone

Fonte: Adaptado do livro (Stevens, 1975)


31/94

30

As reaes dos adesivos selantes de silicones, chamados de estruturais,

esto envolvidas tanto com seus respectivos silanos quanto suas estruturas

extremamente reativas partindo da molcula principal ativa denominada de

matriz. Os principais constituintes da matriz, por serem compostos que definem

propriedades especiais ao adesivo selante silicone, so estruturas ramificadas

do polmero matriz que tambm so denominados de blocos A e B ou R e

R respectivamente, correspondendo s ramificaes do polmero. Na Tabela 2

esto relacionadas as principais substncias que fazem parte da estrutura dos

silicones. Os silanos so muito importantes nestes tipos de formulaes e sua

principal funo promover as ligaes de adeso na superfcie do substrato.

Tabela 2: Principais substncias que compe a matriz dos silicones

BLOCO "A" BLOCO "B" Mtodo Sinttico temperaturaoC

carbonato metil estireno - bisfenol A dimetilsiloxano dihidro condensao SiOH - terminado A-B-A -

carbonato fluoreno 9.9-bis(4-hidroxifenil) dimetil siloxano fosgerao e condensao de oligomero 25-55

carbonato tetrabromo bisfenol A dimetilsiloxano fosgerao e condensao de oligomero 25-55

carbonato 2,2,4,4- tetrametil-1,3-ciclobutileno dimetilsiloxano condensao de oligomero via reaes de 130

silaminas

isoftalato bisfenol A dimetil siloxano condensao de oligomero via reaes de 130-150

silaminas

isoftalato bisfenol A fenilmetilsiloxano condensao de oligomero 100-220

teraftalato bisfenol A dimetilsiloxano condensao de oligomero via reaes de 180

silaminas

teraftalato bisfenol A fenilmetilsiloxano condensao de oligomero 100-220

hexametileno teraftalato dimetilsiloxano condensao de oligomero via reaes de 120silaminas

-benzil L-glutamato dimetilsiloxano condensao de oligomero via reaes de 120

silaminas

Nylon 6 dimetilsiloxano NaH 120

Uretano dimetilsiloxano condensao de oligomero 50

Urea dimetilsiloxano condensao de oligomero 75

Urea aluminiosiloxano condensao de oligomero 65

Imida dimetilsiloxano - - Fonte: Adaptado do livroEngineered Materials Handbook, v.3, Adhesives and Sealants, 1990


32/94

31

Tanto o bloco A como B descritos na matriz definem propriedades

especiais ao adesivo selante de silicone. O principal catalizador para as reaes

dos adesivos selantes o dibutil dilaurato de estanho, representado pela

seguinte frmula: R2Sn(OCOR)2 , onde R(bloco A) um alquil de um a quatro

tomos de carbono e R(bloco B) um alquil que varia de um a dezessete

tomos de carbono (Franta, 1989). O processo de polimerizao baseado em

cintica qumica de reao e os parmetros de controle da reao so os

principais segredos industriais na fabricao dos adesivos selantes de silicone

(Stevens,1975 e Seymour, Carraher, 1981).

J.H. Wright registrou a patente U.S. 3.969.309 em 13 de julho de 1976pela companhia General Electric, descreveu como produzido um selante de

silicone. Autorizando algumas empresas a produzir o selante de silicone partindo

do leo de silicone at o controle para adicionar os promotores de adeso e os

estabilizadores da reao at se formar o selante de silicone (Ranney, 1977).

Wake (1976) descreve que os selantes de silicone tm vrias vantagens

significativas, tais como: tima flexibilidade, resistncia qumica, boa

estabilidade trmica e excelente propriedades dieltricas. tambm umexcelente adesivo para colagem de vidros, sendo a estabilidade trmica uma

das principais vantagens dos adesivos selantes de silicone (Stock, 1962).

A estabilidade trmica dos adesivos selantes de silicone est relacionada

com as estruturas do silcio, e neste caso elas tm uma condio tima para

resistir temperaturas a partir de 150oC (Gould,1968), como mostrado na Figura

6.

Figura 6: Reao de oxidao do siliconeFonte: Gould, 1968


33/94

32

Os polisiloxanos, tambm conhecidos como silicones so os mais

importantes polmeros sintticos com estrutura inorgnica que a matriz dos

adesivos selantes de silicone. Eles apresentam frmula geral (RnSiO(4-n)/2)m,

onde n = 1-3 e m > 2, contm um esqueleto constitudo por tomos de silcio-

oxignio repetidos o grupos R (radicais orgnicos) ligados aos tomos de silcio,

pela da ligao silcio-carbono. Nas siliconas comerciais, a maioria dos grupos R

so metil, alquil mais longos, flor-alquil, fenil, vinil e outros poucos grupos que so

substitudos para finalidades especficas (Bchner et al., 1989). Entretanto, alguns

dos grupos R podem ser tambm: hidrognio, cloro, alcoxi, aciloxi, alquil-amina,

etc. Estes polmeros podem ainda estar combinados com carga ( f i l le r) , aditivos e

solventes. Quando recebem solventes em sua formulao so denominados desilicone estendido, com a principal funo de reduo de custos. O fato de suas

propriedades fsicas serem pouco afetadas por temperatura so considerados

excelentes selantes trmicos, dentro da classe dos polmeros, seu limite de

temperatura est na faixa de 280 a 300oC. A cura destes materiais iniciada

pela exposio umidade atmosfrica (Damusis, 1967), e est baseada em

reaes qumicas, onde o agente reticulante medida que reage com a umidade

do ar, aumenta a massa molar mdia, envolvendo a formao de ligaescruzadas. Os produtos mais comumente usados so curados por reaes que

envolvem acetoxisilanos e, neste caso, a cura se completa pela evaporao do

cido actico resultante. O tempo requerido para a cura depende do tipo de

sistema em funo da temperatura de exposio, umidade e espessura da

camada de silicona, so fatores importantes que interferem no processo de cura

do produto. A difuso do cido actico no interior da matriz polimrica depende

do grau de polimerizao do silicone. Neto, J.M.M. e Neto, J.M.G. em 1998,realizaram uma experincia sobre a cura do adesivo selante de silicone por meio

de medidas de condutividade eltrica do cido actico produzido e reticulado na

matriz do polmero. O ajuste bi-exponencial dos dados sugere que a quantidade

de cido actico produzido durante a polimerizao e remanescente na matriz

polimrica resulta de dois diferentes processos: a polimerizao superficial e a

polimerizao no interior da matriz (bulk). A espessura da amostra de silicone

afeta estes processos modificando seus parmetros cinticos, isto , sua

velocidade de reao.


34/94

33

Quanto aos mecanismos de reao e ordem de reao so descritos por

Hogen-Esch, Smid (1987), que demostram a complexidade que envolve as

reaes de cura, em funo da temperatura, umidade relativa, camada de

aplicao e rea de contato com o ar, a reao mostrada na Figura 7. Moita

Neto e Guimares Neto (1998) descrevem sobre o mecanismo de cura dos

selantes de silicone.

Figura 7: Mecanismo do processo de cura do adesivo selante de silicone - mono

componente. Fonte: Adaptado do livro - (Bodnar, 1966)

A difuso do cido actico no interior da matriz polimrica depende do

grau de polimerizao do silicone, mas Elvers et al., (1993) deixam bem claro

como o mecanismo de adeso dos adesivos selantes de silicone. Na Figura 8,

est mostrado como o adesivo selante adere superfcie do vidro, onde o tomo

de oxignio da estrutura do silicone realiza uma ligao com o tomo de silcio

da estrutura do vidro.


35/94

34

Figura 8: Mecanismo de adeso do selante de silicone no vidro

Fonte: Adaptado do livro - (Wu, 1982)

Bever (1986) mencionou que as colagens onde necessitam primers e

tambm as que no necessitam, destacam-se principalmente pelo bom

desempenho alcanado mesmo com o avano de novos materiais. As

aplicaes chamadas estruturais (adesivos selantes para colagem de vidros em

edifcios), que so extremamente criticas, com relao segurana, a

resistncia da colagem e sua durabilidade fundamental neste aspecto. Um

adesivo selante silicone contm em sua formulao componentes de sua prpria

famlia qumica, os denominados silanos, estes tambm so conhecidos como

promotores de adeso; estes produtos proporcionam caractersticas de adeso

especial em funo do tipo de substrato a ser aderido (Stepek and Daoust,

1983).

Elvers et al. (1993), explicaram que as estruturas com radicais SiOH,

SiOR (radicais orgnicos) ou outros polmeros, possuem uma afinidade maior

com os adesivos baseados nas estruturas do silcio principalmente os adesivos

de silicone, numerosas aplicaes foram desenvolvidas, como por exemplo:

selantes, adesivos, tintas e coatings. Nestas aplicaes tem-se que avaliar

tambm a complexidade das reaes envolvidas, que mostram claramente como

os polmeros de silicone comportam-se como adesivos, principalmente quando

so formulados para sistemas de cura com a umidade do ar. Na Figura 9

mostrado um exemplo de formulao de adesivo selante de silicone de baixo

mdulo.


36/94

35

Frmula de silicone - transparente p/p%

Dimetil siloxano hidroxi terminado > 60

Silica (amorfa) 5 a 10

Metiltriacetoxissilano 1 a 5

Etiltriacetoxisilano 1 a 5

Polidimetilsiloxano 1 a 5

Nafta (petrleo), pesada tratada com hidrognio 10 a 30

Figura 9: Exemplo de formulao adesivo selante de silicone de baixo

mdulo

Fonte: Adaptado do livro - (Petrie, 2007)

Assim como para outros polmeros, as propriedades dos vrios tipos de

silicones dependem primariamente de sua massa molar, grau de

entrecruzamento, foras intermoleculares, rigidez dos segmentos da cadeia e

cristalinidade. Os silicones que curam com umidade do ar (Morton, 1987) -

so vendidos como lquidos pastosos que curam in situ sem aquecimento.

Dentre suas vrias aplicaes esto os adesivos e os selantes muito

utilizados na contruo civil, seja na colagem de espelhos, box de

banheiro, toldos de policarnonato entre outros materiais. A diferena

entre o adesivo e o selante est relacionada diretamente com a sua

funo como propsito de produto, isto , colar e vedar, portanto, no

deve ser diferenciado somente pela viscosidade ou pela espessura de

adesivo aplicado na superfcie do material. A principal funo manter

os dois substratos colados ao longo do tempo. Para entender melhor o

que acontece com o sistema silicone, a teoria tenta explicar as razes pelas

quais um material se adere a outro, tanto a teoria mecnica como a de adsoro

so as mais prximas possveis dos silicones.


37/94

36

A teoria mecnica estabelece que por meio da fluidez a penetrao do

adesivo em superfcies porosas leva formao de ganchos ou um

entrelaamento mecnico do mesmo com a superfcie do substrato mantendo-os

colados por um perodo de tempo que o mercado define como mnimo de cinco

anos, dependendo da exposio da pea, sobre vrias condies, como por

exemplo: calor, umidade, luz, poeira, eltrica, eletromagntica, magntica entre

outras.

A teoria da adsoro estabelece que a adeso resulte do contato

molecular entre dois materiais que desenvolvem foras de atrao superficiais.

O processo de estabelecimento do contato contnuo entre um adesivo e um

substrato chamado de umedecimento, que pode tambm ser definido como aadeso de um lquido a um slido.

As aplicaes de colagem dos adesivos selantes de silicone derivam da

alta viscosidade e da alta polaridade de seus materiais, que possibilitam:

- velocidade no processo de cura e polimerizao temperatura ambiente;

- alta fora de coeso, dependendo do tipo da formulao maior;

- elevada resistncia trmica, comparada com outros selantes, na faixa de

250C (Stock,1962);- o polmero final tem estrutura e polaridade varivel, permitindo muitas

oportunidades de ligaes com a maioria dos substratos, principalmente

os derivados do silcio.

Skeist (1990) mencionou aspectos importantes dos adesivos selantes

silicones principalmente relacionados cura do produto. O catalisador define a

velocidade da reao, isto , a cura do produto. Podendo ser de 12 a 72 horas

dependendo das condies do ambiente, geralmente como parmetro dereferncia a temperatura foi de 25oC e 50% de umidade relativa do ar. Com o

avano da tecnologia, estes produtos conseguiram um excelente espao nas

indstrias automobilsticas e da construo civil. Um mecanismo simples de

adeso no vidro foi proposto por Wu (1982), onde demonstrou exatamente como

o promotor de adeso realiza a ligao com o tomo de silcio que um dos

componentes da matriz do vidro.

Uma das principais aplicaes dos silicones a colagem de vidros em

estruturas de alumnio, como mostrado na Figura 10. Panek, Cook (1984) no

s contriburam para um melhor entendimento dos mecanismos de cura como


38/94

37

tambm descreveram as principais propriedades dos adesivos selantes de

silicone. Uma delas a durabilidade do produto, principalmente em se tratando

de colagens de vidros, a norma ASTM C 920 Elastomeric Joint Sealants

(1987), submete o produto a 70oC, durante 6 semanas, para avaliar a

durabilidade da colagem. Este fato est relacionado com o tipo de formulao

estrutural que est sendo utilizada. Na Figura 10 tem-se um exemplo de como

aplicado o adesivo selante de silicone, tanto para colar como para vedar um

sistema de janelas de alumnio. Uma observao importante a utilizao de

um perfil de preenchimento para apoiar melhor o vidro e acomodar a colagem do

mesmo.

Figura 10: Colagens de vidros com adesivo selante de silicone

Fonte: Adaptado do livro(Panek, Cook, 1984)

Existem vrios usos para adesivos de silicone com o sistema de cura com

a umidade do ar, que so recomendados, principalmente, para aplicaes onde

se quer elevada resistncia ao calor associada elevada fora de adeso

(Landrock,1975).


39/94

38

2.1.4 Selantes e mastic

Conforme citado no Captulo 2, adesivos e selantes so muitas vezes

considerados como mesmo tipo de produto. O mastic tambm considerado um

selante, porque eles, alm de selarem tambm vedam, devem ser resistentes ao

ambiente onde estaro expostos ou trabalhando, ambos compartilham vrias

caractersticas em comuns. Por isto no se pode esquecer que as

caractersticas citadas esto atreladas s formas como so aplicados os

produtos.

Jackson (1976) descreveu duas possibilidades de formular um selante

baseado em borracha butil ou butlica, que so as principais borrachas dosistema mastic. A primeira usar uma borracha butlica com elevada massa

molar, slida, e que possa ser misturada com solventes e leos minerais. A

segunda possibilidade mistur-la com polibuteno lquido, a caracterstica de

pegajosidade ser predominante, podendo assim elevar o contedo de

carbonato de clcio para melhorar o custo do produto final. O produto torna-se

uma massa no secativa, isto , no adesiva, esta caracterstica em alguns

casos fundamental para alguns tipos de juntas. Tm-se como exemplo, aconstruo de estruturas metlicas de alumnio, carrocerias de caminhes ba

onde existe pequena movimentao mecnica, que no caso do adesivo poderia

atingir a fadiga e comprometer no s a calafetao como tambm a vedao. A

movimentao mecnica e a resistncia umidade, barreira contra gua ou

infiltrao, so algumas das particularidades mais importantes que caracterizam

o produto denominado no mercado como mastic.

O mastic hoje mais encontrado na construo de estruturas metlicasde alumnio. Quando se trata de custo fundamental analisar as formulaes,

Flick (1978) demonstrou suas formulaes com at 56,5% de cargas minerais.

Hoje com o avano de novas matrias-primas pode-se atingir at 79%. Por ser

um produto no secativo sua validade pode chegar at dois anos como tempo

de prateleira.

Estes selantes recebem vrias denominaes tais como: selante base

butil ou butlico, mastic butil, mastic butlico ou simplesmente mastic. No

mercado obedecem a uma formulao bsica, utilizando como polmero principal

a borracha butil que varia de 1 a 3%. Como se trata de um produto de simples


40/94

39

mistura a estrutura de formulao basicamente a seguinte: 25 a 30% de leos

minerais ou naturais, 60 a 79% de cargas minerais, 0,05 a 3% de pigmentos, 7 a

18% de solventes e de 0 a 2% de aditivos. O polmero secundrio o polibuteno

ou poliisobutileno, a quantidade varia de um fabricante para outro, que varia de

1 a 2%. O mastic um produto no secativo, isto , em condies ambiente no

apresenta sistema de cura, sua formulao varivel (Houwink, Salomon,1965)

por causa da grande quantidade de leo que compe sua formulao. Nas

formulaes de mastic no so encontrados agentes vulcanizantes ou de cura,

tais como: enxofre, xido de zinco, xido de magnsio, entre outros. Por esta

razo o mastic torna-se um produto com aspecto de borracha macia, malevel

semelhante a uma goma de mascar com elevada pegajosidade. Alguns tipos demastic adicionam aditivos para formar uma pele casca para proteg -los dos

raios ultravioletas. Como por exemplo, o Juntabel, um produto muito conhecido

no mercado brasileiro, que se destacou muito na rea da construo civil, na

dcada de oitenta. Skeist (1977) definiu como mastic materiais que contm

leos secantes ou componentes de betume que com o tempo tambm formam

uma pele na superfcie. Estes produtos fixam-se em vrios substratos, sempre

com o objetivo de preencher cantos ou junes com ngulos diversos.Como exemplo apresentado na Tabela 3 algumas formulaes de

mastic, conforme sugerido por Flick (1984), pode-se, portanto evidenciar a

presena tanto do leo plastificante como do solvente na composio do mastic.

Tabela 3: Exemplos de formulaes de mastic

Frmula - Mastic 1 p/p Frmula - Mastic 2 p/p

% %

Polysar XL 50 borracha butil 6 Solprene 411P borrachabutil

9,41

Amoco H-300 polibuteno 2 Picco 6100 resina 3,14

Keltrol 1001 soluo de resina 3 Polymer polibuteno 3,14

Thixatrol GST agente tixotrpico 0,39 Escorez 2101 resina 6,27

Atomite carga mineral 49,17 Clay carga mineral 25,09

I.T. 3X talco 25,01 Whiting carga mineral 50,19

Ti-Pure R-900 TiO2 pigmento 4,02Naphthenic oil leo

naftenico2,51

Minera l spirits solvente 9,96 Dillydap AO antioxidante 0,25

Cobalt drier (6% cobalt) agente pele 0,03 100

Agerite stalite antioxidante 0,12

Super Beckacite 2000 resina fenlica 0,3

100 Fonte: Adaptado livro - (Flick, 1984)


41/94

40

Entretanto Ash, M. e Ash, I. (1987) descreveram uma formulao de

mastic com base em borracha butil e polibuteno, utilizando basicamente

borracha, carga mineral, leo plastificante e solvente. Esta formulao baseia-se

nos seguintes materiais: Borracha AD-50 (borracha butil), Indopol H-100

(polibuteno), Atomite (carga mineral), Asbetine 3X (antioxidante), Super Sta-Tac

80 (resina sinttica), Bentone (agente de tixotropia), Cab-O-Sil (carga mineral-

slica) e lcool mineral. uma massa com qualidades excelentes para vedao

e impermeabilizao no apresenta nenhum agente de vulcanizao ou at

mesmo promotor de adeso.

Amelinckx e Van Dyck (1986) descreveram mastic como um produto para

vedao e impermeabilizao ou colagem de azulejos e revestimentos.Geralmente, estes produtos so capazes de atravessarem aberturas entre os

materiais, seja no cho spero, superfcies de parede ou at mesmo em tetos.

So produtos formulados com borrachas sintticas ou resinas acrlicas que

apresentam timas condies de trabalho e manuseio apresentando uma forte

coeso e uma excelente flexibilidade. Neste caso Amelinckx e Van Dyck (1986)

referem-se aos mastics acrlicos onde se tem produtos curveis ou no, estas

condies esto atreladas ao tipo de formulao e necessidades de aplicao.Os mastics acrlicos no curveis so produtos formulados baseando-se em um

sistema hbrido, isto , o polmero matriz a resina acrlica. Os mastics,

denominados pelo mercado como curveis pertencem famlia dos adesivos,

por apresentarem um sistema de cura, ou por evaporao da gua ou reaes

de entrelaamento qumico; neste caso estes produtos so denominados de

adesivos selantes acrlicos. Podendo ser utilizados, alm de sua funo principal

que de um adesivo, como calafetador ou vedante para cermicas, azulejos deparede, plsticos ou alvenaria. As utilizaes destes produtos esto

relacionadas ao tipo de obra e custos envolvidos na construo. A aplicao do

produto comporta-se como mastic e aps algumas horas ou dias atinge sua cura

de seu sistema. Como seu comportamento final de um adesivo pode-se

consider-lo um adesivo selante.

Quanto aos testes Landrock (1975) demostrou qual o produto em funo

da aplicao e custo benefcio que melhor se adapta nas condies da

engenharia das construes.


42/94

41

Klosowski e Smith (1987) definiram selante como sendo um produto que

tem como propriedade aderir, vedar e calafetar entre os substratos. Outra

propriedade inerente dos selantes quanto capacidade de movimentao

mecnica dos materiais (substratos) necessria em funo das peas onde o

produto ser aplicado. Os selantes que Klosowski e Smith se referem so os

adesivos selantes de poliuretano, onde varias propriedades esto agora

agregadas, sendo que a primeira do adesivo e a secundria a movimentao

mecnica, uma considerao importante o custo destes produtos que so

superiores aos dos adesivos selantes de silicone e aos dos mastic, dependendo

da aplicao, muitas propriedades so comuns entre estes selantes.

Dunn (1987) evidenciou as propriedades fsicas para melhor definir osadesivos e selantes, embora sendo formulados frequentemente com os mesmos

tipos de materiais polimricos, eles normalmente so projetados para ter

propriedades diferentes. Os adesivos tm alta fora de cisalhamento que so

usadas para substituir ou aumentar o esforo (carga) mecnico das aplicaes,

quer dizer, so formulaes estruturais. Mas dependendo da formulao, com

adio de promotores de adeso os selantes apresentam timos resultados em

relao s foras de cisalhamento. Considerando que so materiais compropriedades importantes, como por exemplo, a flexibilidade que absorve grande

parte dos choques mecnicos, a permeabilidade que funciona como uma barreira

para a passagem de lquidos, vapores, gases, slidos, comportando-se como

adesivos, e por este motivo recebem a denominao de adesivos selantes. Um

grande exemplo so os adesivos selantes de silicone para colagem de vidros em

edifcios onde as estruturas metlicas no so visveis externamente.

Carbary (1987), quando classificou os selantes, analisou uma srie deaspectos importantes, tais como: resistncia s temperaturas baixas e elevadas,

resistncia a leos minerais e sintticos, verificando seu comportamento. Com

estes parmetros podem ser avaliados os resultados de desempenho do selante

em funo de sua aplicabilidade. Este desempenho classificado em: baixa,

mdia e alta, que varia de 0 a 5 %, 5 a 12 % e de 12,5 a 25 % aproximadamente

da movimentao da junta. Quando se refere selantes a base de leo, est se

referindo base butil e os classifica como produto de baixo desempenho,

enquanto que os selantes de silicone e poliuretanos so de alto desempenho,

com um custo relativamente baixo. As formulaes dos mastics apresentam


43/94

42

sempre cargas minerais, para melhorar o custo da formulao. A aplicao de

mastic, normalmente em lugares internos evitando aplicaes exteriores por

causa das intempries. Produto desta natureza tem uma vida til de 5 a 10 anos

dependendo da formulao desenvolvida. Conforme a necessidade da aplicao

e especificaes de engenharia possvel obter formulaes com 95% de

slidos, este tipo de formulao resiste a um perodo de tempo maior, atingindo

uma vida til de no mximo 15 anos. Este tipo de produto pode ser empregado

na indstria de vidros, como fixao entre os materiais; vidro, alumnio ou ferro,

tambm denominado de massa de vidraceiro, com um custo bem mais baixo em

relao a todos os outros tipos de selantes. preciso salientar que este produto

no indicado para colagens de vidros, e sim fixao, porque caso sejanecessria sua remoo so facilmente retirados dos materiais onde foi

aplicado.

Quanto aos selantes de poliisobutileno, Carbary (1987) descreveu que

basicamente existem dois tipos de mastic: um para aplicao em juntas, com

25% de solvente, e outro com 100% de material slido, que seria produzido por

extruso, ambos sem mecanismo de cura.

Pode-se observar na Tabela 4 que o selante de silicone monocomponente

possui um tempo de cura de 5 a 14 dias, este tempo uma estimativa varia de

um fabricante para outro, enquanto para o selante a base butil, ou simplesmente

mastic, o tempo de cura considerado indeterminado. Esta mais uma

evidncia que mostra o mastic como um selante que no cura, conhecido no

mercado como um selante no secativo.


44/94

43

Tabela 4: Caractersticas dos selantes butil (mastic) e silicone

Caractersticas

butil silicone

Performance baixa alta

Movimentao recomendada da junta, mximo % +/- 7,5 25 - 30

Espectativa de "vida" aps a cura (anos) 5 a 15 10 a 50

Resistncia Temperatura (oC) - 40 a 82 - 54 a 200

Temperatura de aplicao recomendada (oC) 4 a 50 -30 a 70

Tempo de cura sem pegajosidade (Tack-free ) 24 1 - 3

Tempo de cura (dias) no cura 5 - 14

Encolhimento (%) 20 0 - 5

Dureza Shore A, 25oC, (1 a 6 meses) 10 - 30 15 - 40

Durezad Shore A, 25oC, (5 anos) 30 - 50 15 - 40

Resistncia extenso a baixa temperatura moderada, alta baixa

Normas TT-S-001657 ASTM C 920TT-S-00230C

TT-S-001543A

selantes

Fonte: Adaptado do Livro - Engineered Materials Handbook, v.3, Adhesives and Sealants, 1990

2.1.5 - Recomendaes para durabilidade da colagem

Sharpe (1987) explicou que a durabilidade da junta adesiva influenciada

no somente pelas propriedades do adesivo, mas sim pela preparao das

superfcies que sero coladas.

Para se conseguir uma boa colagem recomendvel:

remover o p, leo ou qualquer outro material capaz de reter o ar ou impedir o

contato do adesivo com a superfcie;

eliminar qualquer substncia que possa comprometer a colagem;

lixar as superfcies muito rugosas promovendo um contato melhor para o fluxo

do adesivo;

durante a secagem ou cura o adesivo no deve sofrer retraes exageradas,

responsveis por tenses excessivas nas ligaes.


45/94

44

2.1.6 - Propriedades mecnicas do silicone e do mastic

As propriedades mecnicas compreendem a resposta dos materiais s

influncias mecnicas externas, manifestadas pela capacidade de

desenvolverem deformaes reversveis e irreversveis, e resistirem fratura.

Essas caractersticas dos materiais so geralmente avaliadas por meio de

ensaios, que indicam dependncias tenso-deformao. Assim, as

caractersticas dos polmeros, que se refletem nas suas propriedades

mecnicas, podem ser quantificadas por meio de mtodos cujo empirismo

contrabalanando pelo rigor das condies, estabelecidas nas normas tcnicas,

que neste estudo adotou-se as American Society for Testing and Materials

(ASTM). As propriedades mecnicas mais importantes decorrem de processos

onde h grandes relaxaes moleculares, como relaxao sob tenso,

escoamento sob peso constante e histerese.Essas relaxaes dependem muito

da temperatura, da capacidade de desenvolver deformaes reversveis

pronunciadas, que so maiores em elastmeros, bem como da ntima correlao

entre processos mecnicos e qumicos, os quais se influenciam mutuamente de

modo substancial, estas consideraes so bem descritas por Sharpe (1987),inclusive como escolher o adesivo e as condies de sua aplicao.

2.1.7- Propriedades elsticas do silicone e do mastic

O silicone e o mastic so avaliados pela norma ASTM D 412. As

propriedades so caractersticas importantes da resistncia destes produtos. O

corpo de prova deformado uniaxialmente por trao a uma velocidade padroconstante at a sua ruptura (ASTM D 412). A resistncia trao avaliada

pela carga aplicada por unidade de rea no momento da ruptura (Figura 11A). O

alongamento representa aumento percentual do comprimento da pea sob

trao, no momento da ruptura (Figura 11B).

A resistncia trao e o alongamento na ruptura podem ser

correlacionados quantitativamente com a estrutura do polmero. Materiais com

grande teor de ligaes cruzadas, como os utilizados nas espumas rgidas, porm

quebradios, e os elastmeros e as espumas flexveis tm alongamento na

ruptura muito maior. A parte inicial em linha reta da curva de tenso/deformao,


46/94

45

onde o material exibe perfeita elasticidade, representa o desenvolvimento e

alinhamento das cadeias macromoleculares longas e flexveis. Extenso posterior

do polmero acarreta deslizamento das macromolculas com o rompimento de

ligaes secundrias entre cadeias adjacentes, podendo resultar em deformaes

permanentes. Os silicones apresentam resultados semelhantes aos elastmeros,

no entanto no mastic este ensaio no possvel mensurar devido a sua

consistncia no apresentando a cura do material.

A) Resistncia trao: Rt = f (fora de tenso) / Ao(rea de seo reta inicial);

B) Alongamento: e= lo- lo (variao do comprimento) / lo(comprimento

inicial);

11A 11B

Figura 11: Ensaio Mecnico: Trao(11A) e (11B)

Fonte: Adaptado do livroEngineered Materials Handbook, v.3, Adhesives and Sealants, 1990


47/94

46

2.1.8 Funcionalidade de um produto

Um produto quando formulado tem como objetivo satisfazer uma certafuno, essa funo poder ser de diversas ordens segundo o tipo de produto

em questo. As caractersticas de um produto obedecem a requisitos tcnicos

elaborados por equipes de especialistas com a finalidade de definir parmetros

para as funcionalidades desse mesmo produto. Neste mbito pode-se dizer que

a funcionalidade de um produto como no caso deste estudo, adesivo selante tem

como principal funo manter os substratos aderidos ou colados, alm de

realizar tambm as funes de calafetao e vedao. Enquanto que o mastic

tem como funo principal somente a vedao e calafetao, sob condies de

pequenas movimentaes mecnicas.


48/94

47

3 MATERIAIS E MTODOS

Os materiais e mtodos utilizados na anlise sobre a capacidade de

adeso do adesivo selante silicone e do mastic butlico so descritos a seguir.

Os materiais utilizados no experimento tm as seguintes especificaes

conforme informe o fabricante (BRASCOLA).

Brascoved Super (borracha de silicone): aparnciapasta macia; cor

transparente; massa especfica a 25oC 0,955 g/cm; tempo de formao

pelcula 7 minutos; dureza shore A 17; rendimento (cordo ) 30g/m

linear, validade 12 meses; lote fabricao 0011270210.

Brascoved 15/13 CV (mastic butlico): aparncia massa; cor cinza;massa especfica a 25oC 1,290 g/cm; slidos (180oC, 15 minutos)82%;

rendimento (cordo ) 60 g/m linear, validade 24 meses; lote fabricao

0012580210.

O solvente xileno (industrial) com densidade de 0,866 g/cm, ponto de

ebulio inicial 143C a 101,325 kPa (760 mmHg), fornecido na quantidade de 5

litros pela empresa BRASCOLA.

Os corpos de prova para ensaios de tenso cisalhamento, foram utilizadoschapas de alumnio (Alumi Copper 7075-T651, dureza 160Hb), cortados nas

seguintes medidas: 177,8 mm de comprimento, 25,4 mm de largura e 1,62 mm de

espessura.

Os corpos de prova para ensaios de radiao ionizante foram utilizados

cilindros de polietileno, cor transparente com as seguintes medidas: 60 mm de

dimetro e 7 mm de altura.

Neste trabalho realizou-se um estudo prtico de vrias normas ASTM,com o objetivo de escolher as mais significativas em relao ao comportamento

das foras de adeso, que atendessem tanto ao adesivo selante de silicone

como o mastic butlico, como sendo os mtodos utilizados para os ensaios,

estas normas so as mais significativas para os estudos dos selantes. Segue a

sequncia das normas: D 412 (2002) Vulcanized Rubber and Thermolastic

Rubbers and Thermoplastic Elastomers - Tension; D 1002 (2001) Apparent

Shear Strength of Single-Lap-Joint Adhesively Bonded Metal Specimens by

Tension Loading (Metal-to-Metal);D-2765 (1995)Determination of Gel Content


49/94

48

and Swell Ratio of Crosslinked Ethylene Plastics e D-3418(1982) Transition

Temperatures of Polymers by Thermal Analysis.

Aps o estudo foi elaborado um planejamento dividido em duas partes, a

primeira as amostras no foram irradiadas e a segunda na presena da radiao

ionizante.

As normas escolhidas foram ensaiadas em sistemas de ciclos, isto , aps a

aplicao dos produtos foram realizados ensaios com 7, 14 e 28 dias

respectivamente, que denominamos de ciclo de 7 dias, ciclo de 14 dias e ciclo de

28 dias. Estes ciclos so um acompanhamento do comportamento dos processos

de cura ao longo do tempo.

Nem todos os ensaios realizados utilizaram os trs ciclos em virtude dosprprios resultados apresentados. Segue a continuao dos ensaios que foram

escolhidos para este trabalho.

Para facilitar os ensaios, s amostras (produtos) fornecidas pela empresa

Brascola receberam as seguintes denominaes:

- massa de vedao Brascoved 15/13 CV, foi denominado de mastic;

- borracha de silicone Brascoved Construo Transparente, foi denominado

de silicone.

3.1ENSAIOS DE ALONGAMENTO E RUPTURA

As amostras, tanto de mastic como de silicone foram preparadas em

forma de uma manta. No vigsimo nono dia aps a sua aplicao em forma de

manta, Figuras 12 e 15, foram submetidas aos ensaios de alongamento e

ruptura conforme a norma ASTM D 412 (2002), mtodo A. Na amostra dosilicone foi possvel extrair os corpos de prova e realizar o ensaio conforme as

Figuras 12, 13 e 14 respectivamente. No foi possvel a realizao dos ensaios

mecnicos em amostras de mastic como podemos ver Figuras 15, 16 e 17. O

equipamento utilizado foi uma mquina universal de ensaio, marca Instron,

modelo 3367, com clula de carga 30 kN da empresa BRASCOLA. A temperatura

do ensaio foi de 23 2C e umidade relativa de 50 5%. A velocidade do ensaio

foi de 500 50 mm/min.


50/94

49

Figura 12 - Manta de silicone, aps 28 dias da aplicao

Fonte: Laboratrio da empresa Brascola

Figura 13 - Corpos de prova de silicone, aps 28 dias da aplicao,

preparados conforme a norma ASTM D 412



51/94

50

Figura 14 - Corpos de prova de silicone no ensaio de alongamento at a

ruptura


Figura 15 - Manta de mastic, aps 28 dias da aplicaoFonte: Laboratrio da empresa Brascola


52/94

51

Figura 16 - Manta de mastic, aps 28 dias da aplicao, sem condies

para o ensaio de ruptura


Figura 17 - Manta de mastic, aps 28 dias de sua aplicao no apresenta a

cura do materialFonte: Laboratrio da empresa Brascola.


53/94

52

3.2 ENSAIO DE GRAU RETICULAO

O ensaio de reticulao foi realizado conforme a norma ASTM D 2765 -

Determination of Gel Content and Swell Ratio of Crosslinked Ethylene Plastics

(1995), para determinar a reticulao dos sistemas em 7, 14 e 28 dias aps ter

sido aplicado. Os corpos de prova tanto do mastic como do silicone foram

preparados em um recipiente cilndrico com as seguintes dimenses: altura de

7 mm e dimetro de 60 mm, aqui denominados de cilindros, conforme a Figura

26. As amostras variaram de 0,3 a 1,2 gramas aproximadamente todas em

triplicata. O solvente utilizado para o ensaio foi xileno (industrial) fornecido pela

empresa Brascola, com densidade de 0,866 g/cm, ponto de ebulio inicial143C a 101,325 kPa (760 mmHg). O volume foi de 100 mL, com temperatura de

extrao de 82 2C e tempo de extrao de 24 horas. Com utilizao de

condensador de refluxo. Este ensaio foi realizado no IPEN conforme relatrio

tcnico Silva et al.(2003).

3.3 ENSAIO DE CALORIMETRIA EXPLORATRIA DIFERENCIAL (DSC)

As curvas de calorimetria exploratria diferencial (DSC-Differential

Scanning Calorimetry) foram obtidas utilizando o equipamento DSC-50 Shimadzu

e Q20 v 24.2 Build 107 de fluxo de calor, calibrado com padres metlicos de

ndio e chumbo. Os ensaios foram executados conforme a norma ASTM D 3418 -

Transition temperatures of polymers by thermal analysis (1982), os corpos de

prova foram retirados dos cilindros conforme a Figura 26, pesando entre 6,0 e

9,5 mg aproximadamente, com uma taxa de aquecimento de 10 C/min,atmosfera dinmica de nitrognio, vazo de gs de arraste

Documents

Silicone e Mastic Mineral - Análises e Testes