COLAGEM DE MADEIRA SÓLIDA COM ADESIVO NATURAL À
BASE DE TANINO
ÂNDERSON SIQUEIRA TEODORO1
ROBERTO CARLOS COSTA LELIS2
1. Bolsista de Iniciação Científica PIBIC/CNPq-UFRuralRJ, Discente do Curso de Engenharia Florestal; 2. Professor do Departamento de Produtos Florestais, Instituto de Florestas, UFRRJ.
RESUMO: TEODORO, Â. S. e LELIS, R. C. C. Colagem de madeira sólida com adesivo natural à base de tanino. Revista Universidade Rural: Série Ciências da Vida, Seropédica, RJ: EDUR, v. 25, n.1,
p. 55-59, jan-jun, 2005. Taninos (polifenóis) da casca de Eucalyptus. pellita foram obtidos através da extração com água sob adição de 2 % de Na2SO3. A viscosidade, tempo de formação de gel e pH de soluções de tanino a 45% da casca de acácia negra, dos extratos obtidos da casca de E. pellita e da acácia negra modificada com extrato de E. pellita na relação de 90:10, 80:20 e 70:30 foram avaliadas. Madeiras de cedrinho (Erisma unsinatum) foram coladas com adesivos tânico e a resistência das juntas coladas foi determinada.
Palavras-chave: polifenóis, tanino, adesivos naturais, Eucalyptus.
ABSTRACT: TEODORO, Â. S. and LELIS, R. C. C. Gluing solid wood with resin from tannin. Revista
Universidade Rural: Série Ciências da Vida, Seropédica, RJ: EDUR, v. 25, n.1, p. 55-59, jan-jun, 2005. Tannins from Eucalyptus pellita bark were obtained by extraction with water under addition of 2 % Na2SO3. The viscosity, the gel time and pH of tannin solutions from acacia negra bark, Eucalyptus pellita bark and acacia negra bark modified with tannin from Eucalyptus pellita (90:10, 80:20, 70:30) were evaluated.
Erisma unsinatum woods were glued with tannin resin and the strength glued joints were determined. The
results showed that is possible to utilize tannin for solid wood gluing.
Key Words: polyphenols, tannin, natural adhesive, Eucalyptus.
INTRODUÇÃO
Para a colagem de madeira e seus produtos, as indústrias de painéis e móveis utilizam em larga escala os adesivos sintéticos, principalmente os de Uréia-Formaldeído e Fenol-Uréia-Formaldeído. Segundo Roffael & Scheneider (1983), 90% das chapas de madeira aglomerada no mundo todo são produzidas com resinas de Uréia-Formaldeído. O adesivo fenólico possui a vantagem de ser resistente à ação da umidade sendo recomendado para a colagem de produtos ex postos ao ambiente. A resina Fenol-Formaldeído (FF) é fabricada através da condensação de formaldeído com f enol; assim , há o surgimento de pontes de metileno e metileno-éter formando macromoléculas tridimensionais de elevada estabilidade frente à hidrólise. Já os adesivos à base de Uréia-Formaldeído (UF), são versáteis e apresentam baixo custo sendo amplamente usados na produção de chapas de
partículas, tanto de madeira de coníferas (sofwood) como de folhosas (hardwood); porém, não são resistentes à umidade; à 600C e 60% de umidade relativa já se inicia
a degradação da resina. Portanto, painéis de madeira fabricados com resinas UF são indicados para locais com umidade relativa baixa, ou seja, ambientes interiores (SELLERS et al., 1995). Entretanto, devido a possível toxidez do formaldeído, restrições vêm sendo impostas à utilização dos adesivos uréicos em produtos de madeira para interiores (SCHROEDER e THOMPSON, 1990). O desenvolvimento de novos adesivos permite a expansão das indústrias que utilizam m adeiras, principalmente ao considerarmos que o custo do adesivo em relação ao custo total de chapas de madeira aglomerada é elevado nos países em desenvolvimento. A maioria das matérias-primas para a fabricação de adesivos é oriunda de produtos derivados do petróleo, de fontes não renováveis, e apresentam alto custo. Assim , nov os estudos a f im de se
encontrar matérias-primas alternativas para produção de adesivos também devem ser ef etuados. Dentre os m ateri ais pesquisados para substituir as resinas sintéticas, o tanino, polifenol obtido de v árias f ontes renov áv eis, com o por exemplo, da casca de acácia negra (Acácia mearnsii De Wild), Pinus radiata e da madeira do cerne do quebracho (Schinopsis sp), entre outras, tem obtido destaques e recentemente tem-se buscado novas aplicabilidades para estes taninos na produção de adesi v os natur ais (TEODORO et al., 2003). Os taninos são polímeros de constituintes flavonóides e comportam-se como típicos fenóis em reações com formaldeído (PIZZI, 1994). Os adesivos à base de taninos, conhecido como tanino-formaldeído – TF, são obtidos por reação de flavonóides poliméricos naturais (taninos condensados) com formaldeído. Estes adesivos naturais, à base de taninos, vêm sendo empregados na manufatura de painéis de madeira na Alemanha, sendo que estes painéis f abricados apresentam ex c elentes propriedades de resistência mecânica (ROFFAEL e DIX, 1994). Estudos sobre a colagem de madeira sólida com adesivos naturais à base de taninos são incipientes. O objetivo deste trabalho foi avaliar a utilização do tanino da casca de Eucalyptus
pellita, da Acácia Negra bem como suas
modificações com tanino de Eucaliptus
pellita, como resina natural para colagem
de madeira sólida. Para isso, extraiu-se grandes quantidades de taninos da casca de E. pellita com água sob adição de 2% de Na2SO3 sendo anal isadas suas propriedades importantes para o processo de colagem. Modificações do tanino de acácia negra com os taninos da casca de
E. pellita foram também realizados, sendo
elaborada uma resina que foi testada em madeira de cedrinho.
MATERIAL E MÉTODOS
As cascas de E. pellita foram coletadas em povoamento localizado no campus da UFRRJ, Seropédica, picadas e secas ao ar livre. O material foi então moído em m oinho de m artelo e a seguir homogeneizado em peneira vibratória. As cascas foram submetidas à extração, em água sob adição de 2% de Na2SO3, em autoclave a 100 0C por 2 horas,
mantendo-se uma relação casca/licor de 1:30. A percentagem de produto químico foi calculada com base no peso seco de casca. Este extrato tânico foi colocado em bandejas de vidro, e secos à temperatura de 700C, para obtenção de extrato na forma
de pó. A partir destes extratos, preparou-se uma solução de extrato tânico, a 45%, que foi avaliada quanto a sua qualidade de colagem atrav és das seguintes propriedades: pH, viscosidade, tempo de formação de gel e teor de sólidos, sendo feitas três repetições para cada tratamento. O teor de sólidos foi determinado segundo Brito (1995). A viscosidade foi determinada com auxílio do aparelho Rheo-Viskometer, segundo Höppler (TEODORO, 2003). Na determinação do tempo de formação de gel, utilizou-se 10 g da solução de tanino a 45% e 20% de catalisador (formaldeído) sobre o teor de sólidos. A mistura foi colocada em um tubo de ensaio onde foi homogeneizada com bastão de vidro, em banho-maria à temperatura de 90ºC, até o ponto de endurecimento, conhecida como fase gel, cronometrando-se o tempo em segundos. O pH do extrato tânico foi obtido através de leitura em um pH-metro (LELIS, 1995). Os taninos de acácia negra f oram modificados com extratos tânicos da casca de Eucalyptus nas seguintes proporções: 90:10, 80:20 e 70:30 avaliando-se também as seguintes propriedades: Viscosidade, tempo de formação de gel, teor de sólidos e pH. Na avaliação da resistência da linha de cola, utilizou-se madeira de cedrinho (Erisma unsinatum), obtida na forma de tábua com espessura acima de 25mm e
largura acima de 15cm. Das tábuas, foram obtidos corpos-de-prova com dimensões de 19 mm de espessura, 60 mm de largura e 310 mm de comprimento para produção de juntas coladas. A seguir, os corpos-de-prova foram colocados em câmara climática à 20°C e 65% UR. As juntas foram coladas utilizando-se 400g/m2 de adesivo, por um
período de 24 horas e pressão de 50kgf/ cm2, resultando em 5 tratamentos com 10
repetições cada. Os tratamentos são apresentados abaixo:
T1= colagem com resina fenólica pura; T2= colagem com resina de tanino de Acácia Negra a 45%;
T3= colagem com resina da casca de
E. pellita a 45 %;
T4= colagem com resina de tanino de Acácia: resina da casca de E. pellita (80:20);
T5= colagem com resina de tanino de Acácia: resina da casca de E. pellita (70:30).
Após a prensagem, as juntas coladas foram preparadas para confecção dos corpos-de-prova de cisalhamento segundo as dimensões da norma ASTM D-905 (ASTM, 1994). Após a confecção dos corpos-de-prova, estes foram novamente climatizados em câmara climática até peso constante. Após o equilíbrio, as amostras foram medidas com paquímetro de precisão, ficando preparadas para o teste de cisalhamento. A qualidade da linha de cola foi avaliada segundo a resistência ao cisalhamento e percentagem de falha. A resistência ao cisalhamento da linha de cola foi feita na compressão segundo a norma ASTM 905-94 (ASTM, 1994). Para isso, foi utilizado máquina universal de ensaio com capacidade de 10000 quilos. As avaliações da percentagem de falhas na madeira foi julgada pela ASTM D-3110 (ASTM, 1994). Para cada tratamento procedeu-se a análise de variância e havendo diferença significativa, aplicou-se
o teste de Skott Knott a nível de 95 % de probabilidade para comparação das médias.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Na tabela 1 são apresentadas os valores do pH e comparação das médias para as propriedades de soluções de tanino, a 45%, da acácia negra, da casca de E. pellita e da solução de tanino de acácia negra modificada com extrato tânico da casca de E. pellita nas proporções de 90:10, 80:20 e 70:30.
Tabela 1. Valores de pH e comparação das médias das propriedades de soluções de tanino, a 45%, da acácia negra, da casca de E. pellita e das modificações de Tanino de acácia/casca de E.
pellita.
Onde: Trat= tratamento; acácia (extrato tânico de acácia negra a 45%); Casca (extrato tânico da casca de E. pellita a 45%); 90:10, 80:20 e 70:30 refere-se as proporções modificadas de acácia/ casca de E. pellita; TS= Teor de sólidos; TFG= Tempo de formação de gel. Letras iguais, dentro de uma mesma coluna, não diferem entre si, ao nível de 5 % de probabilidade, pelo teste de Skott Knott.
Pode-se verificar que a viscosidade da solução de Acácia Negra é aumentada significativamente quando a mesma é modificada com extrato tânico da casca de E. pellita na relação de 80: 20 e 70:30. A diferença significativa entre o tanino da acácia e da casca de E. pellita pode ser observada também na Tabela 1. Não houve diferença significativa nos teores de sólidos dos extratos tânicos a 45 %. A adição de extratos tânicos da casca de E pellita reduziu significativamente o tempo de formação de gel da Acácia Negra nas três
Trat. PH TS (%) TFG (minutos) Viscosidade (mPas) Acácia 4,61 46,06 A 12 ' 10 '' A 188,22 D Casca 3,89 45,87 A 01 ' 02 '' E 826,50 A 90:10 4,49 45,69 A 09 ' 04 '' B 203,83 D 80:20 4,42 47,08 A 06 ' 04 '' C 278,91 C 70:30 4,31 47,55 A 03 ' 44 '' D 381,51 B
modificações analisadas (90:10; 80:20; 70:30) e fez com que o pH do extrato tânico da Acácia Negra diminuísse visto que os extratos da casca são mais ácidos. O pH pode interf erir no processo de endurecimento de uma resina (ROFFAEL DIX, 1994) e é muito importante para o processo de colagem. MORI et al. (1999), trabalhando com casca de E. grandis, verificaram que o aumento do pH acelerou o endurecimento dos extratos analisados. Os valores médios da resistência da linha
utilizando-se resina da casca de E. pellita a 45 % (tratamento T3) que apresentou resistência média de 52,27 Kgf/cm2.
Observando-se a percentagem de falha verifica-se que a mesma foi relativamente baixa havendo diferença estatística apenas para o Tratamento T1. O tratamento 5, embora apresentasse uma resistência de 22,56 Kgf/cm2, apresentou 0 % de falha
ocorrendo descolagem na linha de cola. Substituindo o tanino de Acácia pelo tanino da casca de E. pellita, nas proporções de 20 % (T4) foi possível visualizar tendência de acréscimo da resistência embora não houvesse diferença estatística com o Tratamento T2. Já para a substituição nas proporções de 30 % (T5) houve uma dim inuição da resistência quando comparado com a colagem somente com resina tânica de acácia negra havendo diferença estatística entre os mesmos. A f alta de dados com resultados de resistência de colagem de madeira sólida com utilização de resinas naturais e principalmente resinas tânicas dificultam a comparação de resultados, mas pode-se verificar, pelos resultados encontrados neste estudo, que é possível utilizar o tanino da casca de E. pellita para colagem a frio de madeira observando-se as utilidades a que se destina a madeira colada.
de cola para o teste de colagem a frio bem como a comparação das médias estão representados na figura 1.
Figura 1. Valores médios da resistência da linha de cola para o teste de colagem e comparação das médias. T1= colagem com resina fenólica pura; T2= colagem com resina de tanino de Acácia a 45%; T3= colagem com resina da casca de E. pellita a 45 %; T4= colagem com resina de tanino de Acácia: resina da casca de Eucalyptus pellita (80:20); T5= colagem com resina de tanino de Acácia: resina da casca de Eucalyptus pellita (70:30). Letras iguais não diferem entre si, ao nível de 5 % de probabilidade, pelo teste de Skott Knott.
Os valores médios das percentagens de falha e densidade para o teste de colagem a frio bem como a comparação das médias estão apresentados na Tabela 2.
Pode-se verificar na Tabela 2 que não houve diferença estatística na média da densidade dos corpos-de-prova em todos os tratamentos analisados, possibilitando a com paração entre os m esm os. A colagem com resina f enólica pura (tratamento T1) apresentou maior média de resistência, 55,66 Kgf/cm2, não havendo,
porém diferença estatística com a colagem
0 10 20 30 40 50 60 T 1 T 2 T 3 T 4 T 5 K g f/ c m 2 Resistência A A B B C T1 T 2 T 3 T 4 T 5 % de Falha 39,70 A 2,13 B 7,81 B 0,81 B 0,0 B Dens. 0,54 A 0,55 A 0,56 A 0,54 A 0,55 A Tabela 2. Valores médios das percentagens de falha e densidade para o teste de colagem a frio bem como a comparação das médias.
Onde: T1= colagem com resina fenólica pura; T2= colagem com resina de tanino de acácia a 45%; T3= colagem com resina da casca de E. pellita a 45 %; T4= colagem com resina de tanino de acácia: resina da casca de Eucalyptus pellita (80:20); T5= colagem com resina de tanino de acácia: resina da cas ca de Eucaly ptus pellita (70:30); Dens .= densidade dos corpos-de-prova. Letras iguais não diferem entre si, ao nível de 5 % de probabilidade, pelo teste de Skott Knott.
Novas pesquisas com a finalidade de se encontrar melhores formas para colagem de madeiras serão necessárias, pois verifica-se pelos valores de resistência encontrados que a colagem a frio utilizando resinas à base de tanino é possív el alcançando-se v alores m édios de resistência próximos aos encontrados para resinas fenólica (T1).
CONCLUSÕES
Os extratos tânicos da casca de E.
pellita apresentaram boas propriedades de
colagem, demonstrando que podem ser utilizados na confecção de adesivos. A adição de extratos tânicos da casca de
Eucalyptus ao extrato da acácia influenciou
grandemente as propriedades do tanino de acácia negra não desfavorecendo, porém, a qualidade do mesmo. É possível utilizar o tanino da casca de E. pellita para colagem, a frio, de juntas de madeira. Entretanto, novas formas de colagem devem ser testadas com o tanino de acácia negra para garantir maiores valores de resistência.
AGRADECIMENTOS
À FAPERJ pelo apoio financeiro que possibilitou a aquisição de equipamentos empregados no desenvolvimento deste trabalho e ao CNPq pela concessão da Bolsa de Iniciação Científica.
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