Soluções de Colagem por Adesão

Engenharia de processos especializada para desafios complexos de união em 2D e 3D — tecnologias avançadas e métodos Six Sigma utilizados por fabricantes aeroespaciais, médicos, automotivos e de bens de consumo em todo o mundo.

Falha de Adesão, Colagem por Adesão em Plásticos

Testes de Plasma no Local & Capacitação em Ciência de Superfícies

Falhas de adesivo e falhas de adesão ocorrem na interface entre duas superfícies de substrato, semelhantes ou diferentes. Os processos de colagem envolvem forças adesivas e coesivas. O tipo de falha de adesão pode ser caracterizado como falha adesiva, coesiva ou de substrato, dependendo da intensidade dessas forças. A falha adesiva, ou delaminação, geralmente é causada pelas características do substrato, incluindo sua química e energia de superfície, preparação de superfície e procedimentos de aplicação. A falha coesiva está relacionada à resistência interna do adesivo. A falha de substrato não está relacionada ao processo de colagem, mas sim à resistência do próprio substrato. Nesse caso, a união é mais forte do que o próprio substrato.

Problemas de adesão podem ser rapidamente resolvidos com especialistas em engenharia de processos qualificados nas áreas de polímeros e metais, química, adesivos, primers, revestimentos, silanos, pré-tratamentos por plasma, qualidade de superfície, operações de moldagem e métodos de teste.

The Sabreen Group alcança resultados extraordinários na solução de problemas complexos de colagem em 2 e 3 dimensões, utilizando tecnologias avançadas e métodos de processo Six Sigma. Desenvolvemos soluções inovadoras para um amplo espectro de aplicações, incluindo caças a jato, produtos médicos, automotivos, eletrônicos, bens de consumo e muito mais. Um de nossos processos patenteados foi utilizado na fabricação de sistemas de armas "smart bomb" durante a Operação Tempestade no Deserto e continua sendo referência de excelência em colagem para aplicações militares e da NASA. Outra tecnologia proporciona excelente desempenho de adesão de revestimentos à base de água em produtos de poliolefina para aplicações de carcaças externas.

As tecnologias da SABREEN são empregadas na fabricação de muitos dos produtos militares e comerciais mais reconhecidos atualmente, da Estação Espacial Internacional a produtos farmacêuticos e câmeras de ação subaquáticas. A engenharia da SABREEN conquistou os principais prêmios do setor para nossos clientes, incluindo o produto do ano em embalagens farmacêuticas/médicas, incorporado ao acervo do Smithsonian National Museum. Nosso envolvimento precoce nos projetos permite cronogramas acelerados.

Soluções Inovadoras da SABREEN

Tecnologias personalizadas de colagem, cura e pré-tratamento, projetadas para uma ampla variedade de materiais e aplicações.

Tecnologias personalizadas de colagem e cura para vedação hermética de poliolefinas

Pré-tratamento personalizado, química de jato de tinta e cura por UVLED

Pré-tratamento por plasma e tinta personalizada em mostrador de fechadura de segurança em PPS

Tecnologia inovadora de jato de tinta para dispositivos vestíveis elastoméricos

Colagem optomecânica antiembaçante/AR/hardcoat em policarbonato

Pré-tratamento por plasma para fechos de poliolefina

Laminação por chama para estofamento automotivo

Estojos farmacêuticos/médicos premiados para contraceptivos, com design diferenciado

Telhas poliméricas decoradas/revestidas para simular ardósia e madeira de cedro, com garantia de 40 anos contra desbotamento, fogo e vento

Impressão digital colorida com topcoat transparente resistente a produtos químicos aprovado pela FDA, com estabilidade em lava-louças

Decoração personalizada e revestimentos com efeitos especiais que simulam soft-touch e imitação de madeira

Referência Técnica Completa

14 tópicos aprofundados que abrangem a ciência, os materiais, os métodos e o controle de qualidade por trás de uma colagem por adesão bem-sucedida. Clique em qualquer tópico para explorar.

Ângulo de Contato

O ângulo de contato é o ângulo tipicamente medido através do líquido, no ponto em que uma interface líquido-vapor encontra uma interface sólida. O ângulo de contato quantifica a molhabilidade de uma superfície sólida por um líquido, por meio da equação de Young.

Energia de Superfície, Molhabilidade

As razões subjacentes que tornam muitos plásticos difíceis de colar são o fato de serem materiais hidrofóbicos, apolares, quimicamente inertes e com baixa molhabilidade de superfície — ou seja, baixa energia de superfície. Embora essas propriedades hidrofóbicas (que repelem a água) sejam ideais para projetistas de peças que buscam tais características, elas são um obstáculo para fabricantes que precisam colar esses materiais. Uma colagem por adesão robusta geralmente exige superfícies "hidrofílicas". Para que a adesão ideal ocorra, um adesivo (revestimento, tinta ou pintura) precisa "molhar" completamente a superfície (aderente) a ser colada.

"Molhar" significa que o líquido se espalha e cobre uma superfície para maximizar a área de contato e as forças de atração entre o adesivo e a superfície aderente. Para que um líquido molhe efetivamente uma superfície, a energia de superfície do adesivo deve ser igual ou inferior à energia de superfície do aderente a ser colado. Alternativamente, a energia de superfície do substrato deve ser aumentada.

Considere uma única gota de líquido sobre uma superfície sólida plana em repouso (equilíbrio). O ângulo formado entre a superfície sólida e a linha tangente à superfície superior no ponto de contato é chamado de ângulo de contato; é o ângulo, medido através do líquido, entre a linha tangente no ponto de contato e a linha horizontal da superfície sólida. O formato da gota/bolha deve-se às forças moleculares pelas quais todos os líquidos, por meio da contração da superfície, tendem a assumir a forma de menor área superficial possível para o volume contido. As forças intermoleculares que contraem a superfície são chamadas de "tensão superficial". A tensão superficial, uma medida da energia de superfície, é expressa em dinas/cm (SI: N/m).

Quanto maior a energia de superfície do substrato sólido em relação à tensão superficial de um líquido (água, tintas de impressão, adesivos/encapsulamentos, revestimentos etc.), melhor será sua "molhabilidade" e menor será o ângulo de contato. Como regra geral, obtém-se adesão de colagem aceitável quando a energia de superfície de um substrato é de aproximadamente 8 a 10 dinas/cm maior que a tensão superficial do líquido.

"Molhabilidade de superfície" com superfícies hidrofílicas versus hidrofóbicas

Ativação Química de Superfície

Há uma forte tendência entre os fabricantes de focar apenas nos ângulos de contato ou em outras medições de molhabilidade como único indicador de problemas de colagem e para a realização de testes de superfície de rotina. A funcionalidade química de superfície é igualmente importante, pois é por meio dela que superfícies hidrofóbicas são ativadas e se tornam superfícies hidrofílicas coláveis. Processos de pré-tratamento por oxidação de superfície em fase gasosa, do tipo "descarga luminescente", são usados para a ativação química de superfície. Esses processos são caracterizados por sua capacidade de gerar "plasma gasoso", um gás extremamente reativo composto por elétrons livres, íons positivos e outras espécies. Os plasmas costumam ser descritos como um quarto estado da matéria. À medida que energia é fornecida, os sólidos se fundem em líquidos, os líquidos se vaporizam em gases, e os gases se ionizam formando "plasmas".

Do ponto de vista da física, os mecanismos pelos quais esses plasmas são gerados diferem entre si, mas seus efeitos sobre a molhabilidade de superfície são semelhantes. A reação química e física básica que ocorre envolve elétrons livres, íons, espécies metaestáveis, radicais e radiação UV gerados no plasma, que podem atingir uma superfície com energia suficiente para romper as ligações moleculares na superfície da maioria dos substratos poliméricos. Isso cria radicais livres altamente reativos na superfície do polímero que, por sua vez, podem se formar, reticular ou, na presença de oxigênio, reagir rapidamente para formar diversos grupos funcionais químicos na superfície do substrato. Grupos funcionais polares que podem se formar e melhorar a colabilidade incluem carbonila (C=O), carboxila (HOOC), hidroperóxido (HOO-) e hidroxila (HO-). Mesmo pequenas quantidades de grupos funcionais reativos incorporados aos polímeros podem ser altamente benéficas para melhorar a funcionalidade química de superfície e a molhabilidade. Além disso, primers/solventes químicos e abrasão mecânica (incluindo a textura do molde) podem ser utilizados isoladamente ou em conjunto com pré-tratamentos.

Fatores que Influenciam a Adesão e o Envelhecimento na Prateleira

O grau ou a qualidade do pré-tratamento necessário para uma resistência de adesão robusta é afetado pela limpeza das superfícies plásticas. A superfície deve estar limpa para se obter um pré-tratamento ideal e, consequentemente, boa adesão. Entre as fontes de contaminação nas superfícies dos produtos que prejudicam o tratamento estão sujeira, poeira, graxa e óleo. Materiais de baixo peso molecular, como silicones, desmoldantes e agentes antideslizantes, são particularmente prejudiciais para a colagem. A pureza do material também é um fator importante. Além disso, certos agentes compostos solúveis ou insolúveis usados em pigmentos e corantes podem afetar negativamente a adesão.

A vida útil (degradação por envelhecimento do tratamento) de plásticos tratados depende do tipo de resina, da formulação e do ambiente onde os produtos são armazenados. A vida útil de produtos tratados é limitada pela presença de materiais oxidados de baixo peso molecular (LMWOM), como antioxidantes, plastificantes, agentes deslizantes e antiestáticos, corantes e pigmentos, estabilizantes etc. A exposição de superfícies tratadas a temperaturas elevadas aumenta a mobilidade das cadeias moleculares. Quanto maior a mobilidade das cadeias, mais rápido é o envelhecimento do pré-tratamento. Superfícies tratadas por plasma envelhecem em ritmos e graus diferentes, conforme fatores do ambiente ao redor. As características de envelhecimento e a vida útil de armazenamento são essenciais para as operações do processo de fabricação. Superfícies ativadas podem ter uma vida útil de horas, dias, meses ou mais. Recomenda-se colar, revestir, pintar ou decorar os produtos o mais rápido possível após o pré-tratamento.

Seleção de um Pré-tratamento de Superfície por Plasma

Reconheça que cada método de pré-tratamento de superfície é específico para cada aplicação e pode apresentar vantagens exclusivas e limitações potenciais. Para obter resultados robustos, considere os seguintes fatores:

• Os polímeros reagem de forma diferente aos processos de oxidação. O tipo de substrato polimérico e seus requisitos de desempenho de uso final são fundamentais para determinar a seleção do método de pré-tratamento.
• O substrato (produto a ser tratado) é condutivo? Por exemplo, corpos de conectores eletrônicos plásticos não montados — sem os pinos de contato metálicos — podem ser tratados eletricamente, enquanto conectores já montados podem apresentar problemas de arco elétrico.
• Geometria da peça — superfícies planas são tratadas com mais facilidade do que reentrâncias profundas, afunilamentos extremos e outras irregularidades de forma. Testes de molhabilidade são difíceis de realizar em áreas pequenas e em superfícies com textura acentuada.
• Automação de manuseio de materiais: correias e correntes condutivas podem causar arco elétrico com tratadores clássicos de descarga corona elétrica e tratadores pontuais. Como alternativa, considere o uso de chama, plasma frio a gás ou plasma atmosférico de baixo potencial.
• Evite o tratamento excessivo. Superfícies excessivamente oxidadas por plasma podem afetar negativamente processos de montagem subsequentes, como selagem/soldagem térmica.
• Nem todos os equipamentos de pré-tratamento são iguais. Examine a qualidade dos sistemas construídos em funcionamento. Para processos de tratamento elétrico, observe a uniformidade da descarga de plasma; para tratamento a chama, considere as diferenças entre queimadores de fita e de portas perfuradas e os componentes do sistema de combustão; para plasma frio a gás, examine a qualidade da construção da câmara, das prateleiras de eletrodos e, principalmente, o fabricante da bomba de vácuo.

Limpeza de Superfície

Melhor método para inspecionar a qualidade de superfície — o Surface Analyst™ 2001 é um dispositivo digital portátil para medir ângulos de contato em linha de produção sem o uso de soluções químicas dyne. O método é não destrutivo; assim, a peça pode ser processada normalmente — ao contrário do teste com soluções dyne, no qual a peça é raspada. Inventado pela BTG Labs, o Surface Analyst™ foi projetado para colocar tecnologia de medição de superfície de precisão nas mãos de técnicos de chão de fábrica, em operações nas quais a condição da superfície é fundamental, como colagem por adesão, pintura, revestimento, impressão e descontaminação.

Utilizando uma técnica patenteada chamada "deposição balística", o dispositivo deposita uma gota de água altamente purificada sobre a superfície do substrato. Ao conhecer o volume e a área da gota de água, o dispositivo calcula o ângulo de contato da água em relação à superfície analisada. O dispositivo fornece retorno imediato ao usuário, com um número quantificável ou um alerta de Aprovado/Reprovado. Os dados de inspeção fornecidos pelo dispositivo permitem aos usuários determinar se o substrato foi adequadamente preparado para os processos de adesão, substituindo as soluções dyne destrutivas. A unidade portátil funciona em qualquer orientação e opera em superfícies lisas ou texturizadas, como TPOs granulados. Esses dados podem ser usados para melhoria contínua do processo, identificação de desvios de qualidade que possam sinalizar problemas iminentes, ou para identificar a causa crítica de falhas de produto.

Surface Analyst da BTG Labs. Fotos cortesia da BTG LABS (513.469.1800).

Desvantagens das Soluções Dyne

Para muitas aplicações, pode ser necessário apenas examinar o ângulo de contato de equilíbrio estático usando soluções dyne, de acordo com um procedimento de teste documentado. Kits de aplicação ou "canetas/soluções dyne" fornecem informações úteis, mas não são medições precisas da tensão superficial. As medições de tensão superficial podem variar consideravelmente conforme o indivíduo (técnica) e a interpretação do comportamento do líquido no "centro". Sabe-se que as canetas/soluções dyne são indicadores direcionais de diferenças significativas na tensão superficial e capazes de identificar superfícies coláveis "boas" e "ruins" a um custo econômico. Soluções dyne em frasco podem ser preferíveis às canetas devido a problemas de contaminação decorrentes do uso múltiplo.

Mecanismos de Falha em Colagem por Adesivo

O projeto ideal da junta é fundamental em qualquer aplicação de colagem por adesivo. As juntas coladas podem estar sujeitas a forças de tração, compressão, cisalhamento, arrancamento (peel) ou clivagem, muitas vezes em combinação. Geralmente existem três tipos distintos de mecanismos de falha de colagem:

• Falha de adesão na interface entre o adesivo e um dos aderentes
• Falha de coesão por fratura da camada de adesivo, deixando resíduos de adesivo em ambas as superfícies
• Falha em modo misto, que apresenta características tanto de falha de adesão quanto de coesão

As falhas de adesão ocorrem na interface entre o adesivo e o aderente (substrato). Visualmente, haverá resíduo de adesivo permanecendo em qualquer local, apenas em uma das superfícies. As falhas de adesão que ocorrem em campo quase sempre têm origem no processo de fabricação: materiais, adesivos, preparação de superfície, contaminação, procedimentos/mão de obra, ambiente, testes de controle de qualidade e combinações desses fatores. A causa restante é a degradação interfacial, em função da vida útil em campo. Esse último problema pode ser evitado durante a fase de projeto/qualificação do produto.

As falhas de coesão resultam em fratura do adesivo e são caracterizadas pela presença visual de material adesivo nas faces correspondentes de ambos os aderentes (substratos). As uniões que falham por coesão apresentam desempenho de alta resistência (alcançando propriedades ideais de colagem adesiva seca). A superfície do adesivo pode parecer "áspera" e apresentar cor mais clara do que o material adesivo originalmente aplicado. A falha geralmente ocorre por cisalhamento, mas tensões de arrancamento (peel) ou uma combinação de cisalhamento e arrancamento também podem produzir falha por coesão. As falhas por coesão que ocorrem em campo normalmente são causadas por projeto de junta inadequado, por exemplo, comprimento de sobreposição insuficiente, ou por forças de arrancamento excessivas. Porosidade excessiva (exposição à umidade) e a presença de vazios abaixo de um tamanho crítico também podem resultar em falha por coesão.

As falhas em modo misto apresentam características tanto de falha de adesão quanto de falha de coesão, pois a interface está parcialmente degradada. Essencialmente, esse modo de falha é uma fase de transição na qual a resistência da união adesiva é inferior à resistência da falha por coesão.

→ Saiba mais sobre os modos de falha de colagem por adesivo

Rugosidade de Superfície

A rugosidade de superfície é o grau de irregularidade da superfície de um sólido, abaixo da escala de magnitude de sua forma ou ondulação, mas acima da irregularidade das estruturas da rede cristalina. O grau de rugosidade afeta a molhabilidade de um sólido. Como a rugosidade está associada a uma área de superfície ampliada, ela afeta a molhabilidade de um sólido, o ângulo de contato de um líquido e a adesão.

Em relação à textura de superfície da peça a ser colada, no estado moldado, uma superfície texturizada aumentará a adesão por travamento mecânico, além da limpeza com solvente e do pré-tratamento por plasma. A textura pode ser obtida dentro do molde ou manualmente, usando uma esponja Scotch-Brite. Mesmo superfícies levemente texturizadas, como C-3 (320 Stone), serão benéficas. O guia de acabamento SPI está apresentado abaixo.

Dados de Energia de Superfície de Polímeros

Dados de energia de superfície para polímeros comuns utilizados em aplicações de colagem por adesão. Clique na tabela para ampliar e obter melhor legibilidade.

Adesivos e Cura Utilizando Epóxis Estruturais

Para muitas aplicações em polímeros, adesivos epóxi estruturais de dois componentes, curáveis por calor, são ideais. O epóxi de dois componentes consiste na mistura de uma resina epóxi com um endurecedor, ou na aquisição de aplicadores "duo-pak". Uma espessura de linha de colagem uniforme e fina (0,002 – 0,007 polegadas) é preferível para propriedades ideais de resistência ao cisalhamento e à tração.

O tempo de cura completa geralmente fica na faixa de sete (7) dias a 75°F, mas varia conforme a aplicação e as condições ambientais. A velocidade de cura pode ser acelerada com a adição de calor (120-210°F), o que resulta em polimerização adicional e pode conferir melhores propriedades ao epóxi. O tempo e a temperatura de cura em forno são específicos para cada aplicação. Os epóxis de um componente eliminam a necessidade de mistura, mas curam apenas com a adição de calor (normalmente 250-300°F). Em comparação, a vida útil de trabalho dos epóxis de dois componentes é limitada.

Um erro comum é aplicar adesivo em excesso para melhorar a resistência da união. O excesso de adesivo é prejudicial e uma das principais causas de falhas de colagem. Os adesivos epóxi possuem coeficientes de expansão térmica relativamente altos. As linhas de colagem devem ser mantidas finas e de espessura uniforme (tipicamente 3-5 mil para resistência máxima ao cisalhamento). O fornecedor do adesivo pode orientar sobre a espessura ideal da linha de colagem para sua aplicação. Aplicadores "duo-pak" pré-medidos eliminam problemas de mistura e proporcionam uma proporção de mistura mais precisa. Também garantem reações químicas estequiométricas melhores, resultando em melhores propriedades de resistência e desgaseificação.

Métodos de Processo de Colagem por Adesão em Náilon

A poliamida, comumente conhecida como náilon, é um polímero semicristalino. As duas classes mais comuns são o náilon 6 e o náilon 6/6. Os náilons são usados em milhares de aplicações automotivas, aeroespaciais, médicas e industriais em que são necessárias peças resistentes a altas temperaturas, a solventes e com blindagem elétrica. Embora essas características sejam excelentes em termos de desempenho, a baixa molhabilidade de superfície e a umidade representam desafios de colagem para os fabricantes.

Propriedades de Superfície

Os polímeros de náilon são inerentemente difíceis de colar porque são hidrofóbicos, quimicamente inertes e apresentam baixa molhabilidade de superfície (ou seja, baixa energia de superfície). Além disso, os náilons são higroscópicos e absorvem umidade da atmosfera em quantidade superior a 3% de sua massa em água. A umidade, por si só, cria problemas de adesão. A taxa de absorção de umidade depende do tempo, da umidade relativa e da temperatura. Portanto, é importante realizar os processos de colagem o mais rápido possível após as operações de moldagem, ou embalar as peças hermeticamente em sacos não porosos com um dessecante. O procedimento adequado de secagem das resinas de náilon é fundamental para o processamento e o desempenho da peça.

Um momento — à primeira vista, as observações acima podem parecer mutuamente contraditórias. O náilon é hidrofóbico ou hidrofílico? A solução para esse aparente paradoxo está em reconhecer que o comportamento hidrofóbico do náilon é uma propriedade de superfície, enquanto o comportamento hidrofílico é uma propriedade de volume (bulk).

Como o náilon é um polímero orgânico, ele possui uma energia de superfície relativamente baixa, assim como a maioria dos polímeros. Isso é consequência da química e da física de superfície dos polímeros e de outros materiais orgânicos. No entanto, os grupos amida presentes na cadeia do náilon atraem água e dão origem ao comportamento hidrofílico desse material em relação à ABSORÇÃO EM VOLUME de água. Assim, em volume, o náilon pode se comportar como um material hidrofílico, mas, na superfície, pode apresentar comportamento hidrofóbico.

Limpeza e Pré-tratamentos

A preparação de superfície é fundamental para se obter alta resistência de colagem adesiva. As superfícies devem estar limpas e livres de contaminação por sujeira, graxa e óleos. Materiais de baixo peso molecular (LMWM), como silicones, desmoldantes e agentes antideslizantes, prejudicam a colagem. Para limpar adequadamente superfícies de náilon e remover materiais LMWM, use tolueno, xileno, acetona ou MEK (de acordo com a política de solventes da empresa e a legislação local). O álcool é um solvente fraco e remove apenas sujeira superficial, mas não contaminantes de hidrocarbonetos. A técnica correta deve ser usada em todos os momentos, incluindo panos sem fiapos e o uso de luvas de proteção sem talco. O excesso de solvente cria camadas fracas de contorno com produtos químicos não removidos, deixando um acúmulo opaco (haze) que prejudicará a colagem.

As aplicações de colagem de náilon geralmente exigem pré-tratamento por plasma imediatamente após a limpeza com solvente. Os pré-tratamentos por oxidação de superfície em fase gasosa para náilon incluem: descarga corona elétrica, plasma atmosférico elétrico, plasma de ar elétrico, plasma de chama e plasma frio de RF a baixa pressão. Esses processos são caracterizados por sua capacidade de gerar "plasma gasoso", um gás extremamente reativo composto por elétrons livres, íons positivos e outras espécies. A funcionalização química de superfície também ocorre. Do ponto de vista da física, os mecanismos pelos quais esses plasmas são gerados diferem entre si, mas seus efeitos sobre a molhabilidade de superfície são semelhantes. Cada método é específico para cada aplicação e apresenta vantagens e/ou limitações. Por exemplo, os pré-tratamentos elétricos não removem/limpam todos os hidrocarbonetos poliaromáticos, podendo ser necessário continuar com a limpeza por solvente. O pré-tratamento por plasma frio de RF remove hidrocarbonetos, dispensando a pré-limpeza.

Como regra geral, obtém-se adesão de colagem aceitável quando a energia de superfície do substrato é aproximadamente 10 dinas/cm maior que a tensão superficial do líquido ou adesivo. A energia de superfície do náilon não tratado é de aproximadamente 40 dinas/cm. Portanto, a energia de superfície desejada após o tratamento deve estar na faixa de 50-54 dinas. Nessa situação, diz-se que o líquido "molha" ou adere à superfície. Um método comum para medir a molhabilidade por energia de superfície é o uso de soluções dyne calibradas, de acordo com o método de teste ASTM D2578.

Problemas de Adesão Causados por Desmoldantes e Plastificantes

Alguns desmoldantes pintáveis estão disponíveis, mas muitos outros desmoldantes afetam negativamente a adesão da tinta. Diversas técnicas podem ser necessárias para remover esses agentes usados para facilitar a separação das peças plásticas dos moldes. Desmoldantes à base de cera às vezes podem ser removidos por limpeza com solvente, mas esse tipo de desmoldante não é recomendado para peças que serão pintadas. O uso de solventes é praticamente desencorajado devido a restrições de emissão de COV e a potenciais riscos de incêndio e à saúde associados a muitos solventes. Desmoldantes solúveis em água são muito preferíveis. A remoção desses desmoldantes da superfície plástica é facilmente realizada com soluções detergentes aquosas comuns.

Os agentes desmoldantes também podem ser incorporados às formulações plásticas; esses são chamados de internos. Desmoldantes internos devem ser evitados sempre que possível. A pintabilidade pode ou não ser prejudicada imediatamente, e os testes de adesão do controle de qualidade podem mostrar excelente adesão inicial. Em alguns casos, no entanto, desmoldantes internos migraram lentamente para a superfície da peça e causaram falha de adesão da tinta meses após a peça ter sido pintada. Plastificantes podem ser adicionados às resinas de moldagem para aumentar a resistência ao impacto, mas, muitas vezes, também podem reduzir a adesão da tinta, assim como os desmoldantes. Alguns plastificantes migram lentamente para a superfície e amolecem a interface entre o plástico e a tinta, resultando em perda de adesão. Nesse caso também, os testes iniciais de adesão da tinta podem ser totalmente satisfatórios, mas o descolamento ou a separação posterior da película de tinta da superfície plástica ocorre mais tarde. Isso pode resultar em falhas em campo e reclamações de responsabilidade custosas, muito depois de a peça ter entrado em uso.

Técnicas para Medição de Durabilidade de Adesão e Abrasão

A durabilidade de adesão e abrasão de revestimentos e tintas curados são duas propriedades de desempenho críticas, e sua medição e controle são essenciais para uma fabricação robusta. A durabilidade de adesão e abrasão são propriedades físicas distintas, frequentemente diagnosticadas incorretamente durante a análise de modos de falha. A baixa durabilidade de adesão e abrasão é uma das principais causas de falhas em campo, refugo e retrabalho, redução de lucros e insatisfação dos clientes. Existem técnicas para medir essas propriedades.

Adesão Versus Abrasão

A durabilidade (resistência) ideal de adesão e abrasão de revestimentos e tintas curados sobre substratos plásticos deve ser alcançada durante a fabricação, para produzir produtos de alta qualidade que resistam durante toda a sua vida útil. Essas propriedades podem ser interdependentes, mas, muitas vezes, são mutuamente exclusivas. Ou seja, revestimentos e tintas curados podem apresentar boa adesão e baixa resistência à abrasão, ou baixa adesão e boa resistência à abrasão. O teste e a compreensão adequados de adesão e abrasão garantem conformidade com as especificações e são de grande valor na solução de problemas de revestimento e impressão. A identificação do mecanismo de falha — adesão (coesão), abrasão ou ambos — determinará a solução do processo de engenharia. Existem métodos de teste tradicionais e instrumentação nova para medir e analisar essas propriedades.

Métodos de Teste de Adesão

A norma ASTM D 3359, Método de Teste Padrão para Medição de Adesão por Teste de Fita, é historicamente talvez o método mais conhecido e amplamente utilizado para testar a adesão de revestimentos e tintas, devido à sua simplicidade e baixo custo. O procedimento mais básico para a realização do teste de fita inclui o seguinte:

• Acordo sobre a seleção da fita
• Os revestimentos e tintas devem estar completamente curados antes do teste.
• Faça cortes em X no filme conforme o Método A, ou em padrão de grade com seis ou onze cortes em cada direção, conforme o Método B do teste.
• Remova e descarte duas voltas de fita do dispensador de rolo.
• Alise a fita no lugar com o dedo e, em seguida, esfregue firmemente com uma borracha na ponta de um lápis, ou similar. A cor sob a fita é um bom indicador de contato completo.
• Dentro de 60-120 segundos após a aplicação, remova a fita puxando a extremidade livre rapidamente (sem puxões bruscos) de volta sobre si mesma, o mais próximo possível de um ângulo de 180 graus.
• Inspecione a área cortada quanto à remoção do revestimento do substrato e classifique a adesão de acordo com as descrições e ilustrações predeterminadas (0B, 1B, 2B, 3B, 4B, 5B).

Soluções de Engenharia Personalizadas em Ação

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The SABREEN Group é amplamente reconhecido internacionalmente como especialista em transformação secundária de plásticos. Desenvolvemos e implementamos soluções de processo robustas para todos os tipos de aplicações, incluindo confiabilidade em ambientes extremos. De sistemas de ejeção de canopy de caças a jato com missão crítica e zero defeitos, a drones, eletrônicos e estruturas subaquáticas. A SABREEN, com mais de 40 anos de experiência prática e autora de mais de 150 publicações técnicas, oferece soluções de processo de colagem por adesão sob medida. Quando trabalhamos em seu site, levamos equipamentos de pré-tratamento por plasma e análise de superfície para demonstrar soluções de adesão diretamente na sua linha de produção.

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