Compósitos de madeira e materiais inorgânicos

Essencialmente, distinguem-se três tipos de materiais inorgânicos que são combinados com madeira: o gesso, o cimento Portland, e cimento magnésico (menos utilizado) (Youngquist, 1999, pp.24-25). Algumas particularidades destes materiais são a sua elevada resistência ao fogo e à deterioração. Estes compósitos são ainda caracterizados por uma produção versátil, e salienta-se que é possível produzi-los com um pequeno investimento de capital (Youngquist, 1999, p.25).

« A unique feature of inorganic-bonded composites is that their manufacture is adaptable to either end of the cost and technology spectrum. This is facilitated by the fact that no heat is required to cure the inorganic material. For example, in the Philippines, Portland cement- bonded composites are mostly fabricated using manual labor and are used in low-cost housing. In Japan, the fabrication of these composites is automated, and they are used in very expensive modular housing.» (Youngquist, 1999, p.25).

Em Moslemi (1999) apresenta-se uma exposição de diversos compósitos de madeira e minerais, enquadramento histórico, e respectivas tecnologias de processamento. Como observado, o conceito de combinar madeira ou outra biomassa com materiais inorgânicos é muito antigo; desde a pré-história que se utilizam este tipo de materiais compósitos (Moslemi, 1999, p.162). Mais recentemente, alguns destes materiais têm sido desenvolvidos na Europa desde o final do século XIX, entre os quais blocos ou tijolos, em que se combinam partículas de madeira com um material cementoso; e, desde 1928, estão disponíveis no mercado produtos em que se combinam as propriedades de fibras de madeira e cimento, e que são comercializados através de nomes como Heraklit; depois da 2ª G. M. registaram-se outros desenvolvimentos destas tecnologias (Moslemi, 1999, p.168).

A utilização de fibras de madeira nestes produtos resultou da necessidade de substituir as fibras de amianto, utilizadas neste tipo de materiais compósitos, quando nas décadas de 60 e 70 se confirmou que a inalação de amianto causava problemas de saúde significativos. Actualmente, estima-se que 90% destes materiais compósitos sejam produzidos com fibras de amianto, e que nos restantes 10% sejam utilizadas fibras de celulose e de vidro, principalmente na América do Norte e Europa. Consequentemente, foram consideradas diversas fibras em substituição, entre as quais polpa de madeira, fibras de vidro, aço, Kevlar e carbono, por diversos investigadores e indústrias. Contemplaram-se múltiplos aspectos relacionados com a sua utilização, nomeadamente, resistência mecânica, temperatura, e preço. Entre as alternativas, defende-se que as fibras de celulose são as mais adequadas para este tipo de produtos (Moslemi, 1999, pp.162- 164). Na figura seguinte apresenta-se um bloco compósito, em que se combinam partículas de madeira e cimento Portland:

Figura 23 – Bloco compósito: partículas de madeira e cimento Portland, Moslemi, 1999, p.178.

De um modo geral, considera-se que o mercado Norte-americano destes produtos compósitos de madeira e minerais está ainda no início do seu desenvolvimento (Moslemi, 1999, p.175), e estima-se um crescimento rápido (Moslemi, 1999, pp.177-178). Por outro lado, o número de indústrias com capacidade para produzir estes materiais tem proliferado pelos diversos continentes (Moslemi, 1999, pp.161-162), e existe actualmente uma grande diversidade deste tipo de materiais (Moslemi, 1999, p.176).

Entre as principais vantagens destes compósitos face a outros materiais de construção tradicionais distinguem-se: a sua resistência à água, elevada durabilidade em aplicações exteriores, e um excelente desempenho face ao fogo (Moslemi, 1999, p.161).

São ainda referidas outras características destes materiais, identificadas num estudo de mercado recente, e que podem constituir vantagens no âmbito da substituição de materiais tradicionais: elevada resistência a diferentes tipos de impacto, leveza, redução de desperdício, resistência a diversos organismos, durabilidade, uniformidade das cores, estabilidade dimensional, resistência a variações térmicas, similaridade estética aos produtos a substituir, aprovação pelos códigos de construção, garantia longa (50 anos), resistência à luz ultravioleta, resistência melhorada, e, a sua instalação é comparável aos produtos (tradicionais) de madeira, sendo possível, nomeadamente, serrar e pregar estes materiais compósitos (Moslemi, 1999, pp.178- 179).

Moslemi conclui o seguinte:

«Fiber-cement products are well accepted by builders in regions where they are available. The opportunity for high-margin manufacturing is excellent. With the problems faced by other siding products such as OSB, hardboard etc., fiber-cement siding is positioned to capture a substantial amount of market share form those products. The increased market share in addition to the general growth in the market is anticipated to result in a the construction of a significant number of additional manufacturing plants in North America. By late 1990’s for example, the US consumption of siding materials will reach 9 billion ft2/year. In addition to siding, these products will be in a position to enter other markets (tile backers, fencing, cladding and a host of some 30 other product markets) in varying volumes.» (Moslemi, 1999, p.179).

Em Singh et al. (2003) apresenta-se uma nova tecnologia de obtenção de materiais cerâmicos à base de madeira, um recurso renovável, designados de ecocerâmicos (“environmentally conscious ceramics”). A tecnologia consiste na carbonização da madeira, e posterior infiltração de silício ou óxidos (Singh et al., 2003, p.248).

Considera-se que esta tecnologia tem um grande potencial de utilização, e permite baixos custos de produção; entre as potenciais aplicações distinguem-se: sensores de humidade, escudos electromagnéticos, componentes automóveis e aeroespaciais. Salienta-se que os materiais ecocerâmicos são também promissores como implantes dentários e ortopédicos, devido à sua micro estrutura ímpar, e boas propriedades mecânicas (Singh et al., 2003, p.253). Na imagem seguinte apresentam-se algumas das formas possíveis de obter com esta tecnologia:

Figura 24 – Formas obtidas com ecocerâmicos, Singh et al., 2003, p.253.

«These materials exhibit the microstructure that resembles the microstructure of the wood preforms. The silicon infiltrated materials behave as silicon carbide-based cellular solids, reaching very high strengths. This technology provides cost effective and eco-friendly route to advanced ceramic materials. The flexibility to fabricate complex shapes, and the availability of unique microstructures in nature makes this fabrication technique very promising for producing materials suitable for structural and lightweight applications.» (Singh et al., 2003, p.253).