JUNTAS COLADAS MODIFICADAS COM PARTÍCULAS TERMICAMENTE EXPANSÍVEIS

Abstract

Bonded joints modified with thermally expandable particles Thermally expandable particles (TEPs) are used by the industry in a wide variety of applications mainly for weight reduction and appearance improvement for thermoplastics, inks, and coatings. In adhesive bonding, TEPs have been used for recycling purposes. Moreover, TEPs might be used to modify structural adhesives for other new purposes, such as, for example to increase the joint strength by creating an adhesive functionally modified along the overlap of the joint and/or to heal the adhesive in case of damage. The main objective of this study was to use thermally expandable particles in order to create a graded adhesive along the overlap by local mixing of the particles. Different amounts of TEPs were used along the overlap with two different adhesives used in automotive industry. Single lap joint test was used in order to evaluate the lap-shear strength when using a functionally graded adhesive, while four-point bending tests were carried out in order to analyse the behaviour of the graded adhesive joints when submitted to bending loading. It was found that the lap-shear strength decreases with the increase of wt% TEPs. However, graded joints presented higher strength (lap-shear and flexure), when compared with homogeneous conditions. In addition, graded conditions, with Betamate™2096 adhesive, exhibited less strains peaks at the end in tension. The experimental results are compared with a finite element model and reinforce the fact that the failure takes place due to local strains at the ends of the overlap in tension.

Juntas coladas modificadas com partículas termicamente expansíveis Partículas Termicamente Expansíveis (PTEs) são usadas pela indústria em uma grande variedade de aplicações, principalmente para redução de peso e melhoria da aparência de termoplásticos, tintas e revestimentos. Na colagem, as PTEs foram utilizadas para fins de reciclagem. Além disso, elas podem ser utilizadas a fim de modificar adesivos estruturais para outros novos propósitos, como, por exemplo, aumentar a resistência da junta criando-se um adesivo modificado ao longo da sobreposição e/ou curar o adesivo em caso de dano. O objetivo principal deste projeto foi o uso de PTEs na criação de um adesivo funcionalmente graduado ao longo da sobreposição. Foram utilizadas diferentes quantidades de PTEs ao longo da sobreposição com dois adesivos diferentes utilizados na indústria automotiva. Foi utilizado um teste de tração para avaliar a resistência ao cisalhamento quando se utiliza um adesivo graduado, enquanto os testes de flexão de quatro pontos foram realizados para analisar o comportamento das juntas graduadas quando estas são submetidas à carregamento de flexão. Verificou-se que a resistência ao cisalhamento diminui com o aumento da % em peso de PTEs. Entretanto, as juntas graduadas apresentaram maior resistência (de cisalhamento e de flexão), se comparado às condições homogêneas. Além disso, as condições graduadas, com adesivo Betamate™2096, apresentaram menores picos de tensão na extremidade sob tração. Os resultados experimentais são comparados com um modelo de elementos finitos e reforçam o fato de que a falha ocorre devido a tensões locais na extremidade da sobreposição submetida a esforços de tração.