Análise – Juntas adesivas em janelas de PVC

Por a 11 de Abril de 2008

Nas últimas décadas, os adesivos estruturais têm vindo a ser utilizados em várias aplicações industriais. Apesar da sua natureza tradicional, o sector da construção civil tem acompanhado esta tendência e utilizado adesivos estruturais. Como exemplo, temos a indústria da caixilharia de PVC com uma evolução rápida, movida pelo crescimento do mercado. É apenas lógico procurar aplicações para os adesivos estruturais nesta indústria emergente, ávida por melhores desempenhos no isolamento e na qualidade do fabrico.As ligações dos cantos das janelas de PVC são realizadas por soldadura, no entanto, a ligação da travessa com a janela, é difícil de soldar e pode ser unida recorrendo a adesivos estruturais.

Experimental

Procuraram-se adesivos com módulos de elasticidade próximos do substrato com 2,6 GPa (PVC DECOM 10100 da Deceuninck®), tentando promover a continuidade da junta, tendo também em conta a compatibilidade química com o substrato. Foi escolhido um metacrilato endurecido com a referência 2021 da Araldite®, fornecido em cartuchos de 50ml ou 400ml.

Recorrendo à técnica especificada na norma NF T 76-142 foram fabricados provetes de adesivo em bruto "bulk" que foram posteriormente maquinados obedecendo à norma BS 2782. Esses provetes foram ensaiados permitindo confirmar um valor de 1,4 GPa para o módulo de elasticidade do Araldite® 2021, com uma extensão após alongamento de 40%, provando a sua ductilidade. A determinação da temperatura de transição vítrea (131ºC) permitiu perceber a adequabilidade do adesivo para esta aplicação.

A resistência residual nos provetes de junta de simples sobreposição e de "bulk" foi avaliada após ciclos de 60ºC e 80 % de humidade relativa, revelando que o adesivo apresenta melhor resistência ambiental do que o PVC. A junta em T que consiste no componente P2000 colado ou aparafusado ao componente P2090 que é por sua vez colado ou aparafusado ao componente P2030 , foi testado em três posições diferentes. A posição 1, simula o efeito do peso, enquanto a posição 2 simula o efeito da pressão do vento e a posição 3 simula o efeito de fechar a janela contra o caixilho e a travessa.

Os resultados destes ensaios das juntas em T (podem ser consultados nos gráficos das Figuras 1 e 2) mostram que as juntas adesivas apresentam melhor ou idêntica capacidade para suportar os carregamentos comparativamente com as juntas aparafusadas (por exemplo a posição 2, sem reforço).

A rotura estrutural completa não ocorre em ambos os tipos de juntas (aparafusadas e coladas). Estas uniões em T são tolerantes ao dano e apresentam um bom desempenho em termos de segurança.
Optimização da junta

Foi realizada uma análise em elementos finitos para a optimização da geometria da junta. Verificou-se uma redução considerável (cerca de 30%) no valor da tensão máxima, quando se alterou a geometria do acessório de união (P2090).

Custos e processos

A tabela 1, resume os custos e as propriedades dos processos, acabamentos riscos para o trabalhador e tratamentos adicionais para cada solução em análise.

Soldadura Mecânica (Parafusos) Adesivo(Araldite 2021)

Consumo de tempo (min.) 8 6-8 6

Ferramentas* ++++ ++ +

Acabamento ideal mau bom

Isolamento ideal mau bom

Riscos consideráveis baixos consideráveis

Tratamento limpeza silicone limpeza

* ++++ muito caro, +++ caro, ++ razoável, + barato

Conclusões

As principais conclusões são:

– Um adesivo de metacrilato endurecido é adequado para colar PVC a curto e longo prazo.

– Os resultados dos ensaios preliminares realizados com juntas em T coladas, com a mesma geometria das juntas em T aparafusadas provam ter a melhor ou idêntica resistência quando comparadas com as juntas em T aparafusadas.

– A resistência da junta em T colada, pode ser optimizada, recorrendo à utilização de geometrias com filetes nas extremidades das juntas.

– As juntas adesivas apresentam-se competitivas quando comparadas com as soluções existentes na indústria.

Agradecimentos
FEUP, INEGI, Decafil PVC Caixilharia, Lda, Deceuninck N.V. Sucursal en España e Reciplás, Lda.
Filipe J. P. Chaves, Lucas F. M. da Silva, Paulo Tavares M.S. de Castro
Depart. de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

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