Descubra a variedade de aplicações na indústria de adesivos e como Rheonics vSensores de iscosidade e densidade são usados e instalados para monitoramento de fluidos em linha.
Tabela de conteúdo
- O que são adesivos e selantes?
- Mercado de Adesivos
- Tipos de Adesivos – Produção e Aplicações
- Viscosidade para Adesivos e Selantes
- Densidade para Adesivos e Selantes
- Monitoramento e controle de viscosidade e densidade em um processo de produção de adesivos
- Instalação do SRV e SRD em processos adesivos
O que são adesivos e selantes?
Adesivos e selantes são dois termos relacionados quando se trata de colar e unir duas ou mais peças. Essa união geralmente requer o uso de uma pasta ou líquido processado quimicamente para criar uma ligação forte na superfície onde é aplicada.
As origens dos adesivos e selantes vêm da própria natureza e estão presentes em nós desde o início dos tempos. Hoje em dia, adesivos e selantes são necessários em tudo o que usamos e vemos ao nosso redor, desde oficinas domésticas até produtos de alta tecnologia. Alguns exemplos de indústrias são embalagens, produção de papel, fabricação de aeronaves, aeroespacial, construção civil, calçados, automotiva, dispositivos eletrônicos, médica, etc.
Esta Nota de Aplicação explica como a viscosidade e a densidade são relevantes para a produção e aplicação de adesivos e como Rheonics Sensores de viscosidade e densidade em linha SRV e SRD podem ser usados para monitorar essas variáveis.
Mercado de Adesivos
O mercado de adesivos e selantes movimentará um valor estimado de US$ 76.1 bilhões no mercado global em 2024 e a projeção é de que atinja quase US$ 90 bilhões até 2029 [2]. O crescimento do mercado pode ser contextualizado considerando que ele encerrou o século XX com um valor em torno de US$ 20 bilhões [10].
Os países líderes na indústria de adesivos e selantes são China, Japão, EUA, Reino Unido e Alemanha. Essa indústria multibilionária é composta por aproximadamente 750 empresas, sendo que as maiores, listadas abaixo, detêm quase 50% do mercado global de adesivos e selantes.
- manusear
- Sika
- 3M
- HB Fuller
- Caçador
- Polímero de Desempenho ITW
- RPM Internacional
- Avery Dennison
- DOW
O crescimento atual da indústria de adesivos e selantes baseia-se principalmente em aplicações na construção civil, bem como na crescente demanda na área médica. O setor é rigorosamente regulamentado para atender aos padrões ambientais, o que incentiva os produtores a buscar novas tecnologias para usar os recursos de forma eficiente e reduzir o desperdício.
Tipos de Adesivos - Produção e Aplicações
Os adesivos podem ser geralmente classificados por sua origem, pelo tipo de aplicação (método de cura) ou por sua estrutura química.
O adesivo pode ser originário de recursos naturais (animais, vegetais ou minerais) ou de materiais sintéticos (elastômero, termoplástico ou termofixo).
Tabela 1: Tipos de adesivos por origem [1]
| Origem principal | Tipos de adesivo | Exemplos |
|---|---|---|
| Fios agrícolas naturais | Animal | Albumina, cola animal, caseína, goma laca, cera de abelha |
| Vegetal | Resinas naturais, Óleos e ceras, Amido e dextrina - carboidratos, Proteínas | |
| Mineral | Asfalto, betume, silicatos, ceras minerais, resinas minerais | |
| Sintético | Elastômero | Silicone, borracha, poliuretano, polissulfeto, butil |
| Termoplástico | Polímeros vinílicos, poliésteres saturados, polivinil | |
| Termoendurecível | Epóxis, poliésteres insaturados, plásticos amino |
Adesivos Naturais
Adesivos naturais são obtidos de fontes orgânicas, onde a ligação é alcançada por substâncias naturais como proteínas, amido e celulose. Uma vantagem dos adesivos naturais é que eles podem ser considerados mais ecológicos em comparação com as alternativas. Alguns adesivos naturais, como cola de gelatina, também pode ser 100% biodegradável e reciclável, mesmo depois de processado.
Os adesivos naturais mais comuns são os adesivos de amido e colas de dextrina Utilizados principalmente nas indústrias de papel e embalagens. São relativamente fáceis de produzir, por isso são fáceis de encontrar no mercado a preços baixos.
A cola é um tipo de adesivo formado a partir de muitas substâncias naturais, incluindo proteínas como gelatina, amido e celulose [4].
Adesivos de amido são à base de amido, um carboidrato ou polímero natural, encontrado normalmente em plantas. As fontes mais comuns são milho, trigo, batata e ervilha.
Os adesivos de amido têm apresentado rápido crescimento na indústria devido à capacidade de aprimorar suas propriedades de ligação e resistência por meio de processos químicos. Por exemplo, bórax (tetraborato de sódio decahidratado) e metaborato de sódio (bórax e hidróxido de sódio) podem ser adicionados para alterar as propriedades adesivas do amido, incluindo viscosidade, aderência e coesão [3].
Adesivos Sintéticos
Os adesivos sintéticos são baseados em pré-polímeros or Polímeros. Os polímeros utilizados podem ser classificados como termoplásticos ou termofixos.
Os avanços na indústria do plástico permitem que esses tipos de adesivos sejam produzidos em massa com características adaptadas para cada aplicação. Adesivos sintéticos são utilizados na construção de diversos objetos, de móveis a aviões.
Os principais exemplos de adesivos sintéticos são epóxis, uretanos e cianoacrilatos. Alguns desses adesivos são adesivos de duas partes, o que significa que eles são aplicados como dois ou mais componentes que, quando misturados, reagem quimicamente para formar uma junta reticulada.
Os adesivos sintéticos são o tipo de adesivo mais utilizado no mundo. Apesar disso, também enfrentam muitos desafios devido às matérias-primas limitadas (reservas de petróleo) e ao impacto negativo dos compostos sintéticos na saúde humana e no meio ambiente.
A próxima tabela mostra uma lista de tipos de adesivos, especificando brevemente a produção – como são feitos? A aplicação – como ou onde são usados? E os casos de uso.
Tabela 2: Tipos de adesivos, produção e aplicação
| Tipos de adesivo | Produção | Aplicação | Os casos de uso |
|---|---|---|---|
| Adesivo de amido Dextrina Adesivos vegetais Colas aquosas à base de dextrina | Produzido a partir de amido, cozido a aproximadamente 90°C (200°F) em água. A solução é então modificada para garantir aderência e outras propriedades. São de cor palha clara a âmbar ou marrom | Fluido sensível à pressão Simplesmente aplicado no substrato, o adesivo solidifica devido à sua superfície pegajosa e à aplicação de leve pressão. | Papel e papelão Colagem de papel Embalagens Marcando Farmacêutica Alimentos e bebidas |
| Colas animais/proteicas Cola morna Cola de gelatina | Preparado em água fervendo ossos de animais e tecidos conjuntivos que contêm proteínas Uma cola derivada do leite desnatado é chamada de cola de caseína Uma cola derivada da pele de peixe rica em colágeno é chamada de cola de peixe Geralmente de cor âmbar a marrom | A maioria é aplicada a aproximadamente 60°C (140°F). Também pode ser previamente dissolvido em água Na aplicação, o adesivo tem uma aderência ou viscosidade muito alta, mas seca formando uma película não pegajosa. Não utilizado para altas temperaturas ou alta umidade A cola de caseína é aplicada em temperatura ambiente, mas forma uma ligação com alto grau de resistência à umidade | Encadernação caixas Carpintaria Garrafas de cervejaria |
| Adesivo de poliacetato de vinila (PVA) Adesivo sintético Cimento de resina | Derivado de monômeros de acetato de vinila À base de água, cor branca Às vezes misturado com colas de dextrina para criar um adesivo híbrido | Pode ser dissolvido em água Aplicação em temperatura ambiente É de cura rápida Boa resistência à umidade A colagem é até certo ponto flexível e clara, com impacto mínimo na estética do substrato | Carpintaria Crafting Embalagens Impressão (encadernação) Papel e papelão Construção |
| Adesivos Hot Melt ou seja, adesivo EVA de etileno e acetato de vinila | Existem diferentes adesivos hot melt, a maioria é baseada na mistura de copolímeros de EVA Outros polímeros, ceras, óleos, borracha e resinas podem ser adicionados Baixo nível de compostos orgânicos voláteis (COVs) | Termoplástico, aplicado em determinadas temperaturas acima da temperatura ambiente O tempo de cura varia. Alguns adesivos hot melt endurecem imediatamente após a aplicação, enquanto outros mantêm a pegajosidade por mais tempo, permitindo uma adesão "retardada". Por exemplo, o papel de liberação revestido de silicone pode ser removido posteriormente e inserido no substrato. | sapato de couro Higiene, mobiliário e embalagens Produtos para uso Médico Electronic Automotiva |
| Epóxis | Consiste em dois adesivos separados, um é chamado de resina base com viscosidade geralmente alta, o outro é chamado de endurecedor ou catalisador e geralmente tem uma viscosidade mais baixa | Requer a mistura de ambos os adesivos A maioria dos tipos será colocada em temperatura ambiente, mas alguns requerem aquecimento para atingir, melhorar ou acelerar a reação de reticulação Geralmente requer um tempo de cura de cerca de 24 horas | Envidraçamento: Adesivos para madeira Produtos para uso Médico Cuidados pessoais Telhados e pisos Automotiva Indústria aeroespacial |
| Silicone | O silicone é feito de sílica (dióxido de silício - SiO2), um mineral comum presente em areia, solo, granito e rochas. A areia extraída é purificada, aquecida e resfriada, resultando em um pó de silício. O processo continua com a adição de cloreto de metila, silicone polimerizado e outros. | Disponível como uma parte (RTV - silicone vulcanizável à temperatura ambiente) e duas partes de adesivo O silicone RTV é curado na aplicação pela reação com a umidade ambiente O silicone de duas partes pode ser usado com metal, vidro e cerâmica Os adesivos e selantes de silicone são adequados para aplicações em altas temperaturas, até 260°C (500°F) | Adhesivos Envidraçamento: Adesivos para madeira Materiais de vedação Expositores e Eletrónica |
| Poliuretano | Misturado com um material transportador, como solvente Produzido em diferentes faixas de viscosidade e proporções de mistura Precisa de boa mistura para obter ótima qualidade Alguns contêm isocianatos ou catalisadores de metais pesados que exigem precauções extras para evitar riscos à saúde dos operadores | Disponível como adesivo de uma ou duas partes. Laços flexíveis, mas fortes Pode ser usado com borracha, plástico, metal, lã, papel, cerâmica e tecidos Geralmente limitado para aplicações abaixo de 120°C (250°F) | Adhesivos Caixas de papelão ondulado Laminações múltiplas |
Viscosidade para Adesivos e Selantes
Em termos simples, a viscosidade pode ser definida como a resistência de um fluido ao fluxo. Adesivos e selantes, em seu estado fluido, são classificados como fluidos não newtonianos, o que significa que suas leituras de viscosidade dependem da taxa de cisalhamento na qual são medidas.
A viscosidade é de grande relevância durante a produção e aplicação do adesivo, e também pode fornecer informações sobre mudanças de densidade, estabilidade, teor de solvente, taxa de mistura, peso molecular, etc. A viscosidade é um indicador eficaz da consistência do adesivo ou da distribuição do tamanho das partículas.
A viscosidade dos adesivos pode variar bastante dependendo do uso final (por exemplo, vedação, colagem, etc.). É possível encontrar adesivos de baixa, média e alta viscosidade.
- Adesivos de baixa viscosidade: usados para encapsulamento, envasamento e impregnação.
- Adesivos de viscosidade média: usados principalmente para aplicações de colagem e vedação.
- Adesivos de alta viscosidade: usados para aplicações que não gotejam ou não escorrem. Comuns para alguns epóxis.
Tradicionalmente, as tecnologias de medição de viscosidade exigiam amostragem manual e leituras em laboratório. Esse processo demanda tempo e horas de trabalho, e não é adequado para o controle do processo em tempo real. As propriedades lidas em laboratório não são representativas do fluido nas linhas, devido ao tempo decorrido, à sedimentação ou ao envelhecimento do fluido.
O método da Rheonics O SRV é um viscosímetro de processo em linha adequado para leituras em linha de viscosidade e temperatura. O SRV lê o produto da viscosidade pela densidade do fluido e gera o resultado como viscosidade dinâmica.
O SRV é adequado para instalações em diferentes tamanhos de tubulações, reatores, tanques de mistura e armazenamento, permitindo a rastreabilidade total do processo de fluido adesivo. O sensor SRV permite um processo de controle totalmente automatizado de adesivos, enviando leituras de viscosidade a um controlador que controla a adição de solventes ou diluentes para atingir o resultado desejado. As leituras do SRV também são usadas para monitorar em tempo real a proporção de mistura ou a consistência do adesivo no reator, permitindo a tomada das medidas necessárias quando a proporção de mistura for atingida.
Densidade para Adesivos e Selantes
A densidade de um fluido é a relação entre sua massa e volume. A densidade de adesivos é usada para monitorar o teor de compostos adicionados na produção ou o teor de sólidos e o tamanho das partículas no fluido antes e depois da mistura. Portanto, a densidade de um adesivo em um processo de mistura pode ser usada como um indicador da composição final correta.
O método da Rheonics O SRD é um medidor de densidade e viscosidade de processo em linha, adequado para leituras em linha de densidade, viscosidade e temperatura. O SRD também pode gerar dados de viscosidade cinemática, porcentagens de concentração, etc. Rheonics oferece o SRD em diferentes variantes e tamanhos para atender às necessidades de instalação.
Monitoramento e controle de viscosidade e densidade em um processo de produção de adesivos
A produção de um adesivo geralmente é baseada na mistura ou dispersão de diferentes materiais para obter a resistência química, características térmicas, resistência ao choque, encolhimento, flexibilidade, facilidade de manutenção e resistência desejadas no produto final.
O método da Rheonics O viscosímetro em linha SRV e o medidor de densidade e viscosidade em linha SRD são adequados para instalação em diferentes pontos dos processos de produção de adesivos, colas ou amido. Os sensores Tipo SR permitem o monitoramento em linha da viscosidade, densidade e temperatura, bem como de parâmetros derivados, como concentração e proporção de mistura. A instalação pode ser feita diretamente no tanque de mistura para entender a evolução da viscosidade e determinar quando a mistura necessária é atingida; em tanques de armazenamento para verificar se as propriedades do fluido são mantidas; ou em tubulações, conforme o fluido flui entre as unidades.
Instalação do SRV e SRD em processos adesivos
Em tanques
Medições de viscosidade dentro de um tanque de mistura de um fluido adesivo permitem ações rápidas no controle da consistência do fluido. Isso resulta em maior produção e menos desperdício de recursos.
O viscosímetro SRV pode ser instalado em um tanque de mistura pela tampa superior, parede ou fundo. Se instalado pela parte superior, recomenda-se uma sonda de inserção longa de -X5. Saiba mais em SRV-X5 e SRD-X5O comprimento de inserção (A) deve ser longo o suficiente para que o elemento sensor entre em contato com o fluido. A instalação na parede e no fundo do tanque pode usar uma variante de sonda curta, como SRV-X1 or SRV-X3. Se houver portas existentes disponíveis no tanque, o cliente pode considerar reutilizá-las para a instalação do SRV.
O medidor de densidade e viscosidade SRD não é recomendado para processos de mistura, pois a ação de mistura pode adicionar muito ruído às leituras. Se o tanque de mistura tiver uma linha de bomba de recirculação, o SRD pode ser instalado facilmente, conforme explicado na próxima seção.
Contacte o Rheonics Equipe de suporte em para recomendações sobre a instalação. O cliente deve enviar desenhos ou fotos do tanque, especificando as portas disponíveis e as condições de operação (temperatura, pressão, viscosidade esperada, etc.).
Em gasodutos
A melhor localização possível da SRV e da SRD em tubulações de fluidos adesivos é em uma instalação em cotovelo. Esta é uma instalação axial com o elemento sensor da sonda apontando para o fluxo do fluido. Esta solução geralmente requer um sensor de inserção longa -X5. Saiba mais em SRV-X5 e SRD-X5.
O uso de uma sonda de inserção longa -X5 permite que o cliente tenha um comprimento de inserção (A) e uma conexão de processo personalizados, dependendo dos requisitos de instalação, como o diâmetro da linha. O comprimento de inserção A deve ser suficiente para que o elemento sensor da sonda (na zona azul na próxima figura) entre em contato com o fluido em fluxo, evitando zonas mortas ou de estagnação próximas à porta de instalação. A colocação do elemento sensor na seção reta do tubo tem a vantagem adicional de mantê-lo limpo enquanto o fluido flui sobre o design aerodinâmico da sonda.
Se a linha for pequena (menos de 1.5”) o cliente pode considerar o uso de Rheonics células de fluxo ou as variantes de sonda Slimline -X6 com diâmetro menor. Saiba mais:
Considere que adesivos de alta viscosidade podem facilmente criar depósitos nas superfícies da sonda e do tubo. Nesse caso, evitar zonas mortas ao redor do elemento sensor é fundamental para leituras confiáveis. Se a sonda precisar de limpeza manual, leia o artigo: Como limpar as sondas Tipo SR?
Referências
[1]: Manual de Adesivos e Selantes
[3]: Boro e Adesivos “Chatos” | 2014/09/02 | Indústria de Adesivos e Selantes (adhesivesmag.com)
[4]: Colas Naturais para Aplicações Industriais (lddavis.com)
[5]: Monitoramento e controle da viscosidade na formulação, teste e aplicação de adesivos e selantes
