Ligação Adesiva de Polímeros Particularmente Difíceis de Colar

As ligações adesivas têm sido cada vez mais utilizadas nos últimos anos em detrimento de outros métodos tais como a soldadura, ligações aparafusadas e ligações rebitadas. Os plásticos de Engenharia têm um papel cada vez mais preponderante na indústria, devido às suas excelentes propriedades. Neste trabalho foram considerados três polímeros diferentes, o Policloreto de Vinilo (PVC) e o Polipropileno (PP) dado o seu baixo custo e peso e a superfície quimicamente inerte e o Politetrafluoretileno (PTFE) devido às suas boas propriedades químicas e excelentes propriedades de deslizamento. No entanto, estes materiais possuem uma baixa energia de superfície e, por isso, são muito difíceis de colar com mais relevância para o PTFE. Assim, após um estudo preliminar foi escolhido, para realizar as colagens necessárias, um adesivo da Tamarron Technology “Tam Tech Adhesive”, próprio para este tipo de substratos difíceis de colar. Posteriormente foi efetuada a sua caraterização através de ensaios de provetes maciços à tração. O principal objetivo deste trabalho foi estudar juntas de sobreposição simples de materiais poliméricos difíceis de colar tais como o PTFE, PP e PVC com recurso a um adesivo que não necessitasse de preparação de superfície. Foram fabricadas juntas de sobreposição simples (JSS) segundo os métodos Lap Shear (LS) e Block Shear (BS) dos três materiais referidos anteriormente e realizados os respetivos ensaios para avaliar o comportamento mecânico das ligações adesivas. Os materiais utilizados como substratos foram também submetidos a ensaios de tração com a finalidade de obter o módulo de elasticidade e as suas propriedades de resistência. Os substratos envolvidos nas juntas adesivas não sofreram qualquer preparação especial das superfícies. Na maioria dos casos consistiu apenas numa limpeza das superfícies com álcool etílico. Contudo, para o PTFE também se experimentou a preparação por abrasão com lixa e por chama. Foi também efetuado um trabalho de simulação numérica por elementos finitos utilizando um modelo de dano coesivo triangular. As resistências ao corte obtidas são superiores em BS comparativamente a LS, exceção feita aos substratos de PTFE aonde os resultados são similares. O tratamento por chama melhorou a resistência mecânica das juntas. Verificou-se também que o modelo numérico simulou adequadamente o comportamento das juntas principalmente das LS.

The use of adhesive bonds has been increasing recently comparatively to other methods such as welding, bolted and riveted joints. Engineering plastics play an important role in the industry due to their excellent properties. In this work we considered three different polymers, the Polyvinyl Chloride (PVC) and Polypropylene (PP) due to their low cost and weight and chemically inert surface and Polytetrafluoroethylene (PTFE) due to its good chemical properties and excellent sliding properties. However, these materials have a low surface energy, which makes them very difficult to bond, especially regarding PTFE. So, after a preliminary study, we used a Tamarron Technology adhesive –“Tam Tech Adhesive”- appropriate for this type of hard-to-bond substrates. Then, its characterization was carried out by testing bulk specimens in tension. The main purpose of this work was to study single lap joints between polymeric materials that are difficult to bond such as PTFE, PP and PVC using an adhesive that does not require surface preparation. We fabricated single lap adhesive joints using the Lap-shear (LS) and Block-Shear (BS) methods of those three materials mentioned above and performed tests to evaluate the mechanical behavior of the bonded joints. The materials used as substrates were also submitted to tensile strength tests in order to obtain the Young’s modulus and its strength properties. The substrates used in the adhesive bonding didn’t have any special preparation of surfaces. On the most of cases only a surface cleaning with ethyl alcohol was performed before bonding. However, for the PTFE surface preparation by sandpaper abrasion and flame treatment were also tested. A numerical simulation by finite elements and using a triangular cohezive zone model was also carried out. The shear strengths obtained are superior in BS compared to LS, except for the substrates of PTFE where the results are similar. The flame treatment improved the mechanical strength of the joints. It was also found that the numerical model adequately simulated the behavior of the joints, especially with the LS configuration.