UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO-OESTE SETOR DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E AMBIENTAIS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA FLORESTAL
UTILIZAÇÃO DE ADESIVOS ALTERNATIVOS NA PRODUÇÃO DE PAINÉIS AGLOMERADOS
THIAGO SOUZA DA ROSA
IRATI 2013
THIAGO SOUZA DA ROSA
UTILIZAÇÃO DE ADESIVOS ALTERNATIVOS NA PRODUÇÃO DE PAINÉIS AGLOMERADOS
Monografia apresentada ao curso de Engenharia Florestal como pré-requisito para obtenção de título de Bacharel em Engenharia Florestal, Setor de Ciências Agrárias e Ambientais, Universidade Estadual do Centro Oeste – UNICENTRO – Campus Irati.
Orientador: Prof. Dr. Éverton Hillig
IRATI 2013
THIAGO SOUZA DA ROSA
UTILIZAÇÃO DE ADESIVOS ALTERNATIVOS NA PRODUÇÃO DE PAINÉIS AGLOMERADOS
Trabalho de Conclusão de Curso aprovado como requisito parcial para obtenção do grau de Bacharel em Engenharia Florestal da Universidade Estadual do Centro-Oeste – UNICENTRO – Campus de Irati, pela comissão formada pelos professores:
Orientador: Prof. Dr. Éverton Hillig
Departamento de Engenharia Florestal, UNICENTRO
Prof.ª Dr.ª Andrea Nogueira Dias
Departamento de Engenheiro Florestal, UNICENTRO
Prof. Dr. Gabriel de Magalhães Miranda
Departamento de Engenharia Florestal, UNICENTRO
Irati, 19 de Junho de 2013
iii
“Aprender é a única coisa de que a mente nunca se cansa, nunca tem medo e nunca se arrepende”.
Leonardo da Vinci
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus, por ter colocado a graça do estudo em minha vida e que com sua benção sempre me ajudou a vencer todas as dificuldades, as quais enfrentei durante estes 5 anos. Palavras do grande filósofo Aristóteles: “Nenhum obstáculo é grande demais quando confiamos em Deus”.
À minha mãe Ilda Souza da Rosa, pela grande dedicação que sempre teve a mim e que nunca mediu esforços em me ajudar para que eu conseguisse atingir meus objetivos.
Ao meu pai Valdi Machado da Rosa e minha irmã Edna Letícia da Rosa do Vale, por acreditarem na minha escolha e me apoiarem durante essa trajetória.
Ao meu cunhado Pedro do Vale e meu sobrinho João Pedro do Vale, por me acompanharem durante toda essa fase da minha vida.
Ao meu grande amigo Carlos Roberto Sierakowski que está conosco desde 2008 e que tem me ajudado a aprender, olhar e seguir sempre em frente.
À minha namorada Lorena Cristina Menon, meu porto seguro, pela sua paciência e por sempre estar ao meu lado quando mais precisei, trazendo-me alegrias e me mostrando o que é a verdadeira felicidade.
A todos os colegas de turma, que desde 2009 permanecemos juntos nessa jornada, compartilhando experiências e conhecimentos, e nos ajudando no que era preciso.
A todos os amigos que fiz, pela parceria, momentos de alegria e descontração.
A todos os funcionários da UNICENTRO pelas funções administrativas realizadas.
A todos os professores do Departamento de Engenharia Florestal da UNICENTRO e de outros departamentos, que transmitiram com dedicação, parte de seus conhecimentos e experiências, contribuindo para a minha formação.
Às empresas Repinho Reflorestadora Madeiras e Compensados na pessoa do Sr.
Leopoldo K. Saldanha, TANAC S/A e LignoTech Brasil, pelo apoio.
Aos professores Gabriel de Magalhães Miranda e Andrea Nogueira Dias, por contribuírem para a melhoria deste trabalho.
Em especial ao meu orientador, Prof. Éverton Hillig, pelos conselhos e ensinamentos, assim como pela paciência, confiança, amizade e dedicação, contribuindo para que eu pudesse aproveitar ao máximo todas as oportunidades oferecidas pelo curso.
De uma maneira geral agradeço a todos aqueles que, direta ou indiretamente, contribuíram de alguma forma para a minha formação e pela realização deste trabalho.
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS ... vii
LISTA DE TABELAS ... viii
RESUMO ... ix
1 INTRODUÇÃO E JUSTIFICATIVA ... 1
2 REVISÃO DE LITERATURA ... 3
2.1 Qualidade dos Painéis ... 3
2.2 Adesivos ou Resinas para Painéis Aglomerados ... 4
2.2.1 Uréia-formaldeído (UF) ... 5
2.2.2 Tanino-formaldeído (TF) ... 6
2.2.3 Lignosulfonatos ... 8
2.3 Mistura de Adesivos ... 10
2.4 Aditivos ... 10
2.5 Parâmetros técnicos de produção ... 11
2.5.1 Taxa de compressão... 11
2.5.2 Densidade dos painéis ... 11
2.5.3 Umidade do colchão de partículas ... 12
2.5.4 Prensagem ... 12
3 MATERIAL E MÉTODOS ... 14
3.1 Matéria-prima ... 14
3.2 Fabricação dos painéis ... 14
3.2.1 Cálculos dos materiais ... 14
3.2.2 Processo de produção dos painéis ... 16
3.3 Confecção dos corpos-de-prova ... 20
3.4 Testes Físico-Mecânicos ... 21
3.4.1 Densidade e Teor de Umidade ... 21
3.4.2 Absorção d’água e Inchamento em espessura ... 22
3.4.3 Flexão estática ... 24
3.4.4 Ligação interna (tração perpendicular à superfície) ... 25
3.4.5 Arrancamento de parafusos ... 25
3.5 Modelo Experimental e Análise Estatística ... 26
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES ... 28
4.1 Propriedades físicas dos painéis ... 28
4.1.1 Densidade e Teor de Umidade ... 28
4.1.2 Estabilidade Dimensional ... 29
4.2 Propriedades mecânicas dos painéis ... 31
4.3 Correlação entre as propriedades fisico-mecânicas dos painéis ... 34
4.4 Análise de regressão linear ... 36
4.4.1 MOR e MOE ... 36
4.4.2 Ligação Interna e Arrancamento de Parafuso... 36
4.4.3 Absorção d’água e Inchamento em Espessura ... 37
5 CONCLUSÕES ... 39
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 40
vii
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Modelo da estrutura química da uréia. ... 5
Figura 2– Modelo da estrutura de um tanino condensado. ... 7
Figura 3 – Estrutura química da lignina. ... 9
Figura 4 – Estrutura química do lignosulfonato. ... 9
Figura 5 – Planilhas com os cálculos dos materiais utilizados para a produção dos painéis. .. 15
Figura 6 – Secagem das partículas de madeira em estufa com ventilação forçada de ar. ... 16
Figura 7 – Tambor misturador (a), compressor à ar (b) e pistola aplicadora (c) utilizados. .... 17
Figura 8 – Caixa formadora utilizada sem tampa (a) e com a tampa (b). ... 18
Figura 9 – Prensa hidráulica MHEquipamentos. ... 19
Figura 10 – Painéis armazenados em câmara climatizada. ... 19
Figura 11 – Croqui da distribuição dos corpo-de-prova no painel. ... 20
Figura 12 – Máquina de ensaios mecânicos EMIC DL 30000. ... 21
Figura 13 – Relógio comparador utilizado para obtenção das espessuras. ... 23
Figura 14 – Corpo-de-prova antes (1) e depois (2) da realização do teste de absorção d’água e inchamento em espessura. ... 23
Figura 15 – Corpos-de-prova utilizados e ensaio de flexão estática. ... 24
Figura 16 – Corpos-de-prova utilizados e ensaio de tração perpendicular à superfície. ... 25
Figura 17 – Corpos-de-prova utilizados (a), ensaios de arrancamento de parafusos perpendicular (b) e paralelo à superfície (c). ... 26
Figura 18 – Valores de MOE observados e estimados em função do MOR. ... 36
Figura 19 – Valores de arrancamento de parafusos paralelo à superfície observados e estimados em função da ligação interna. ... 37
Figura 20 – Valores de inchamento em espessura em duas horas observados e estimados em função da absorção d’água em duas horas. ... 38
Figura 21 – Valores de inchamento em espessura em 24 horas observados e estimados em função da absorção d’água em 24 horas. ... 38
viii
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Características dos adesivos utilizados no estudo. ... 14
Tabela 2 – Modelo experimental, valores de umidade do colchão e tempo de prensagem utilizados para produção dos painéis. ... 27
Tabela 3 – Valores médios de densidade aparente, densidade básica ao TUe e teor de umidade para cada tratamento. ... 28
Tabela 4 – Valores médios de estabilidade dimensional para cada tratamento... 29
Tabela 5 – Equações estimadas para as propriedades de estabilidade dimensional dos painéis. ... 30
Tabela 6 – Valores médios das propriedades mecânicas obtidos para cada tratamento... 31
Tabela 7 – Equações obtidas para propriedades mecânicas dos painéis. ... 32
Tabela 8 – Correlações de Pearson entre as propriedades físico-mecânicas analisadas. ... 35
ix
RESUMO
Na produção de painéis de madeira aglomerada, os adesivos são os materiais que se tem o maior controle, podendo-se utilizar o tipo e a quantidade necessária de acordo com a finalidade dos painéis. Atualmente, por questões ambientais, aumentou o interesse pela substituição ou alteração dos adesivos derivados do petróleo por adesivos provenientes de matéria-prima vegetal. O objetivo deste trabalho foi avaliar a viabilidade da utilização do lignosulfonato de amônio como adesivo, juntamente com os adesivos tanino-formaldeído e uréia-formaldeído, puros ou misturados, na produção de painéis aglomerados. O modelo experimental foi constituído de sete tratamentos, analisados em um planejamento em rede
“centroide simplex” para mistura de 3 componentes. Os painéis confeccionados com uréia- formaldeído e tanino-formaldeído apresentaram estabilidade dimensional semelhante, porém, superior aos painéis produzidos com lignosulfonato. Houve interação entre os adesivos de uréia e lignosulfonato, e de lignosulfonato e tanino, cujos painéis apresentaram melhor estabilidade dimensional. Os adesivos de uréia-formaldeído e tanino-formaldeído proporcionaram aos painéis melhor resistência mecânica do que aqueles com a presença de lignosulfonato de amônio. Em misturas com os outros adesivos houve uma tendência de melhora das propriedades físico-mecânicas dos painéis do que quando produzidos com lignosulfonato puro. Houve correlações significativas entre MOE e MOR, Ligação Interna e Arrancamento de Parafusos, e Inchamento em espessura e Absorção d’água. Concluiu-se que foi possível a produção de painéis aglomerados com os adesivos alternativos utilizados, porém, na condição deste estudo o adesivo de lignosulfonato de amônio apresentou menores valores médios de propriedades físico-mecânicas.
Palavras-chave: pinus, lignosulfonato, tanino
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1 INTRODUÇÃO E JUSTIFICATIVA
Os painéis de madeira aglomerada são produtos fabricados com pequenos fragmentos de madeira, aglutinados com adesivos sintéticos ou outro aglomerante, sendo o conjunto termo-prensado por tempo suficiente para que ocorra a plasticização da lignina e a cura do adesivo (OLIVEIRA et al., 2010).
Os primeiros projetos utilizando aglomerado são datados de 1941 na Alemanha, mas com a Segunda Guerra Mundial houve a paralização da produção e a redução da disponibilidade das resinas derivadas do petróleo. Após a Segunda Guerra, houve a retomada da produção na Europa, onde buscou-se o aproveitamento de resíduos industriais e madeiras excedentes de serraria e laminadoras, expandindo-se para os Estados Unidos e vindo a ser fabricado no Brasil apenas em 1966 pela Placas do Paraná S.A., instalada na cidade de Curitiba-PR.
Atualmente, o painel aglomerado é uma das principais matérias-primas para a fabricação de móveis no Brasil, tendo 95% de sua produção destinada ao setor moveleiro brasileiro em 2011 e com um aumento previsto de sua produção de 10 milhões de m³ em 2011 para 10,9 milhões de m³ em 2014 (ABIPA, 2013).
De acordo com Colli et al. (2007), os painéis de madeira aglomerada surgiram no intuito de compensar as variações dimensionais da madeira serrada, além de diminuir o seu peso e custo, e ainda, manter as propriedades isolantes, térmicas e acústicas. Devido à sua estabilidade, estes painéis permitem que sejam cortados em qualquer direção, obtendo o seu máximo aproveitamento, além de serem utilizados em grande escala na indústria de móveis, construção civil, embalagens, entre outros. Os mesmos autores comentam que quando comparados aos demais produtos à base de madeira, os painéis aglomerados vêm apresentando as maiores taxas de crescimento de produção, devido à grande variedade de produtos disponíveis e flexibilidade na aplicação para diversas finalidades.
Campos et al. (2004) comentam que a produção de painéis de madeira é de grande importância para a economia brasileira, pois possibilita geração de divisas e empregos.
Entretanto, para que haja desenvolvimento, é necessário o investimento em tecnologias destinadas à melhoria na qualidade de produção de painéis derivados de madeira.
A matéria-prima utilizada para a fabricação de aglomerados divide-se em fontes de fibras, adesivos e aditivos, sendo que sobre os adesivos e aditivos se tem o maior controle, utilizando o tipo e a quantidade adequada, de acordo com finalidade dos painéis (HILLIG et al., 2004).
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A resina mais utilizada como adesivo pelas indústrias de painéis aglomerados é a uréia-formaldeído. De acordo com Albuquerque et al. (2005), este adesivo tem vantagem em relação ao seu custo quando comparado com outros adesivos, entretanto, apresenta baixa resistência à umidade, sendo classificado como de uso interior.
A matéria-prima desse adesivo vem de produtos derivados do petróleo, tornando o seu custo alto em relação ao custo total dos painéis. Além disso, o petróleo é um material esgotável e seu uso vem contribuindo para o aquecimento global. Assim, torna-se importante que se desenvolvam pesquisas, para que se torne viável a alteração ou substituição desses adesivos por outros que sejam derivados de matéria-prima vegetal e que permitam a produção de painéis com menor custo e de boa qualidade.
O tanino é um polifenol obtido de diversas fontes renováveis e se apresenta como um material com potencial para a substituição das resinas sintéticas na fabricação de painéis de madeira aglomerada e compensados. Os taninos são encontrados em maior quantidade na casca de Acácia Negra (Acacia mearnsii) e Pinus radiata, e também na madeira do cerne de Quebracho (Schinopsis sp.). Estes taninos possuem grande poder de ligação, quando condensados com o formaldeído, a um certo pH, tornando-se desse modo, uma resina (TOSTES et al., 2004). Atualmente, podem ser encontrados adesivos de tanino-formaldeído em escala comercial, porém, estes não vêm sendo utilizados na indústria de painéis aglomerados.
A lignina é o composto mais abundante nas plantas, depois da celulose, e é um subproduto obtido da indústria de celulose e papel. Os lignosulfonatos são obtidos pela sulfonação das ligninas provenientes do licor negro obtido no processo de polpação (sulfito ou Kraft) da madeira para a obtenção da celulose (OLIVEIRA, 2010).
Segundo Vásquez et al. (1997) apud Martínez et al. (2009), o uso do lignosulfonato como substituto parcial do fenol na produção de resinas fenólicas tem diferentes aplicações, tais como, fabricação de painéis aglomerados, lonas de freio, painéis compensados, entre outras. Atualmente, desenvolvem-se diversas pesquisas visando a otimização do uso de lignosulfonatos com resina fenólica, como por exemplo, a porcentagem ótima de substituição do fenol por lignosulfonatos.
Por outro lado, já existem produtos comerciais à base de lignosulfonatos, sendo que o lignosulfonato de amônio é um produto que apresenta certas características adesivas.
De acordo com o catálogo do fabricante de lignosulfonato de amônio, Melbar (2002), além de seu elemento principal, este produto contém em sua composição 22% de açúcares redutores, oferecendo ao produto propriedades dispersantes e um poder adesivo, podendo
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também ser utilizado na maioria das aplicações que requerem um agente aglomerante essencialmente orgânico, com baixo teor de cinzas após a queima. Além disso, os lignosulfonatos possuem grande compatibilidade com uréia, fenol e formaldeído, sendo possível fazer composições diversas, por meio de reações de condensação, visando obter resinas, uréia-formaldeído e fenol-formaldeído.
Dessa forma, o presente trabalho teve como objetivo geral avaliar a viabilidade de utilização do lignosulfonato de amônio na forma de adesivo, juntamente com os adesivos de tanino-formaldeído e uréia-formaldeído, puros e em misturas, na produção de painéis de madeira aglomerada.
Os objetivos específicos foram:
a) Produzir painéis aglomerados com adesivos à base de uréia, tanino e lignosulfonato de amônio, puros ou misturados.
b) Determinar as propriedades físico-mecânicas dos painéis produzidos.
c) Verificar a influência da proporção de cada adesivo nas propriedades dos painéis.
2 REVISÃO DE LITERATURA
2.1 Qualidade dos Painéis
A qualidade final dos painéis aglomerados depende de muitos fatores de produção, dentre eles, como por exemplo, a densidade da madeira utilizada. Os painéis produzidos com espécies que apresentam baixa densidade, geralmente, oferecem maior resistência à flexão e à tração, além de um melhor módulo de elasticidade e ligação interna, quando comparados a painéis obtidos de espécies com alta densidade, para painéis de mesma densidade. Assim, a escolha do tipo de madeira depende do uso final do produto ou vice-versa (HILLIG, 2002).
Outro fator importante é o tipo de adesivo a ser utilizado, pois também afeta as propriedades dos painéis devido, à qualidade de adesão que cada um oferece. Moslemi (1974) e Maloney, (1993) citado por Carneiro et al. (2004) ressaltam que a qualidade da adesão, que afeta as propriedades dos painéis, é determinada por vários fatores, mas principalmente pelo tipo e quantidade do adesivo.
De acordo com Iwakiri et al. (2005b), para a manufatura de um painel aglomerado deve-se primeiramente reduzir a madeira em partículas, posteriormente estas partículas são impregnadas com resina sintética e arranjadas de maneira consistente e uniforme, formando
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um colchão. Pela ação controlada da temperatura, pressão e umidade, esse colchão adquire a forma definitiva e estável que denomina-se aglomerado. O painel de aglomerado pode ser pintado ou revestido com diversos materiais, dentre eles os papéis impregnados com resinas melamínicas, papéis envernizáveis e lâminas ou folhas de madeira natural.
2.2 Adesivos ou Resinas para Painéis Aglomerados
Segundo Mano e Mendes (2004) apud Anjos (2010), o termo resina foi inicialmente aplicado a exsudações de plantas, que se apresentam sob forma de gotas sólidas ou como líquidos muito viscosos, possuindo cor amarelada ou transparentes, encontradas no tronco de árvores como o pinheiro, o cajueiro, a mangueira, etc. Estes materiais são solúveis e fusíveis, de peso molecular intermediário a alto, que amolecem gradualmente por aquecimento e são insolúveis em água, porém solúveis em alguns solventes orgânicos. Por assimilação, esse termo é também empregado para designar polímeros sintéticos, que quando aquecidos, amolecem e apresentam o mesmo tipo de comportamento.
Os adesivos utilizados pelas indústrias de painéis de madeira são predominantemente sintéticos, devido às suas características que promovem uma manipulação mais simplificada e de fácil obtenção, além das propriedades desejáveis para cada emprego (GURGEL, 2008).
Dentre os adesivos sintéticos, os utilizados para colagem de painéis aglomerados são os termoendurecedores ou termorrígidos, que de acordo com Albuquerque et al. (2005), quando sob aquecimento, apresentam modificações químicas e físicas irreversíveis, tornando- se rígidos e insolúveis, por meio de reações de policondensação.
Ao contrário dos termoplásticos, as resinas termorrígidas exibem boa resistência ao deslizamento e à exposição em condições ambientais severas, tais como calor, frio, radiação, umidade e atmosfera química, e ainda, fornecem as bases de muitos adesivos estruturais para aplicações pesadas (PEREIRA, 2007).
Segundo Iwakiri et al. (2005a) os principais adesivos sintéticos utilizados na produção de painéis aglomerados são:
Uréia-formaldeído: Utilizada na produção de aglomerados que se destinam ao uso interno. Tem-se preferência pelas uréias devido ao seu baixo custo, facilidade de manuseio, cura rápida e são incolores, não conferindo cor desfavorável à superfície do painel;
Fenol-formaldeído: É utilizado em menor escala e destinado, sobretudo, à produção de painéis estruturais que requerem alta resistência à umidade, tais como “OSB” e
“waferboard”;
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Melamina-formaldeído: Em função do alto custo, esta pode ser utilizada como
“fortificante”, em mistura com a uréia-formaldeído, na proporção de 10 a 40%. A combinação melamina-uréia-formaldeído confere aos painéis uma maior resistência à água.
O adesivo tanino-formaldeído, apesar de já utilizado como adesivo em alguns países como África do Sul, Argentina e Chile, e já comprovado seu potencial para substituição de algumas resinas derivadas do petróleo, ainda não é utilizado nas indústrias brasileiras de painéis aglomerados, devido à sua alta viscosidade e maior tempo necessário para prensagem do que os adesivos convencionais. Este adesivo ainda é alvo de diversas pesquisas em laboratório para tornar viável a sua utilização na fabricação de painéis aglomerados no Brasil.
2.2.1 Uréia-formaldeído (UF)
De acordo com Lessmann (2008), em 1828 Wöhler sintetizou uréia a partir do cianato de amônio (NH4OCN), composto reconhecidamente inorgânico, quebrando a barreira conceitual que existia entre a química inorgânica e a química da matéria viva. Na Figura 1, pode-se visualizar a estrutura química da uréia.
Figura 1 – Modelo da estrutura química da uréia.
Adesivos produzidos a partir da resina UF entraram no mercado no início dos anos 30.
Usando diferentes tipos e quantidades de catalisador, estes adesivos podem ser curados tanto por prensagem a quente, como em temperatura ambiente. Eles são compatíveis com diversos extensores de baixo custo ou enchimentos, permitindo assim a variação em qualidade e custo.
A uréia, quando exposta a condições de umidade e calor, em ambientes quentes e úmidos, leva à deterioração e eventual falha de suas ligações adesivas. Por outro lado, esta resina possui coloração clara, portanto forma uma junta estrutural bastante discreta (SELBO, 1975).
Segundo o mesmo autor, resinas de uréia são geralmente comercializadas na forma líquida, onde a utilização é em larga escala e distâncias de logística não são grandes. Os adesivos podem ser encontrados com diferentes teores de sólidos, variando de 40 a 70 %. São
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comercializados também em forma de pó, estando disponível com ou sem catalisador incorporado. Os adesivos de uréia são preparados para serem aplicados por meio de pulverização, onde é diluída em água ou água e catalisador, se este for fornecido separadamente. Geralmente, adesivos à base de uréia fornecidos em forma de pó e catalisador separado, possuem maior vida útil do que resinas de ureia líquida ou os tipos em pó com catalisadores incorporados.
Os adesivos de UF têm vários aspectos positivos fortes: custo baixo, não-inflamável, taxa de cura rápida e cor clara. Do lado negativo, não são resistentes à água e começam seu processo de cura mesmo à temperatura ambiente. Esses adesivos são a maior classe de resinas e aminoácidos, e são predominantes para a produção de aglomerados de uso interior (FRIHART, 2005).
Albuquerque et al. (2005) explica que a uréia é produzida comercialmente pela reação de dióxido de carbono e amônia, numa faixa de temperatura entre 135 a 200ºC e pressão de 70 a 130 atm. O formaldeído é obtido pela oxidação do metanol, preparado comercialmente a partir de monóxido de carbono e hidrogênio, ou de petróleo.
Entre tantos motivos da resina UF ser o adesivo mais utilizado na fabricação de painéis de madeira aglomerada e de painéis de MDF, Lessmann (2008) cita os principais, como:
- possui baixo custo, devido ao custo inferior das suas matérias-primas uréia e formol;
- tem como veículo a água, favorecendo o seu uso na indústria madeireira;
- sua velocidade de cura é alta, em comparação a outras resinas;
- pouco desenvolvimento de cor, em relação a outras resinas;
- resistência ao fogo, pela presença de nitrogênio.
2.2.2 Tanino-formaldeído (TF)
Uma matéria-prima alternativa para a produção de adesivos com características fenólicas são os taninos (PIZZI, 1983 apud Carneiro et al., 2004).
Segundo Hussein et al. (2011), taninos são produtos naturais largamente encontrados no reino vegetal, além de serem constituídos de diferentes compostos fenólicos. Estes são geralmente classificados em dois grupos principais: taninos hidrolisáveis e taninos condensados. Os taninos hidrolisáveis são uma mistura de fenóis simples e tem tido aplicações medicinais. Taninos condensados são os compostos fenólicos poliméricos compreendendo de flavon-3-ol em unidades de repetição, são conhecidos pela sua ampla
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distribuição em várias madeiras macias e madeiras duras, e constitui cerca de 90% da produção mundial total de taninos comerciais. Na Figura 2, pode-se visualizar a estrutura química do tanino.
Figura 2– Modelo da estrutura de um tanino condensado (CARNEIRO et al., 2009).
Além de reagirem facilmente com o formaldeído, os taninos são substâncias renováveis, cuja extração pode incorporar valores à atividade florestal e minimizar o problema de descarte das cascas pela indústria madeireira (CARNEIRO et al., 2004).
Porém, segundo Dunky et al. (2002), o uso de taninos no preparo de adesivos para madeira possuem três limitações, em comparação com adesivos sintéticos, que são: a sua elevada viscosidade, a disponibilidade limitada e a inconsistência, ou seja, fonte de reatividade. A sua estrutura policíclica, que leva à rápida velocidade de cura, também oferece às soluções de taninos uma alta viscosidade. Utilizando soluções mais diluídas para reduzir a viscosidade, ocorre a formação de vapor adicional na prensagem à quente da composição.
Ainda, os autores comentam que os taninos existem em concentrações altas o suficiente para serem comercialmente viáveis em algumas espécies, mas não estão disponíveis em grandes quantidades ao ponto de competir com os adesivos sintéticos.
De acordo com Carneiro et al. (2009), o interesse pelos adesivos provenientes de fontes naturais aumentou após a crise do petróleo, na década de 1970. A partir dessa época, diversas pesquisas foram e continuam sendo desenvolvidas com o intuito de tornar viável a substituição parcial ou total dos adesivos comerciais convencionais.
Os taninos são extraídos principalmente da casca de Acacia mearnsii, espécie cultivada na região do Rio Grande do Sul. Porém, também podem ser obtidos através da casca do Pinus radiata e do cerne de Schinopsis sp. Atualmente, pode-se encontrar taninos em
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escala comercial, formulados especialmente como adesivos para painéis aglomerados e compensados.
Balaban (2001) apud Gurgel (2008) explica que a qualidade da resina TF é avaliada por meio das determinações do tempo de formação de gel, viscosidade e valor de pH. O tempo de formação de gel é diretamente influenciado pelo pH, sendo que a reação de polimerização do tanino com o formaldeído ocorre necessariamente em uma faixa de pH ácido.
Melo et al. (2010), avaliando as propriedades de painéis aglomerados, produzidos com dois adesivos, concluíram que painéis produzidos com a resina alternativa à base de TF proporcionaram qualidade superior aos confeccionados com UF, tanto para estabilidade dimensional como para a resistência mecânica, apresentando portanto potencialidade em seu uso.
2.2.3 Lignosulfonatos
Como um componente estrutural das plantas, a lignina é um dos produtos renováveis mais abundantes na natureza, e pode ser dividida em duas classes: guaiacila e guaiacila- siringila. Nas guaiacilas existem, principalmente, unidades guaiacila, e nas guaiacila-siringila existem unidades guaiacilas e siringila, em proporções aproximadamente iguais, sendo que ambas as classes possuem proporções menores de unidades para-hidroxifenila (FENGEL e WENEGER, 1989 apud OLIVEIRA, 2010).
Oliveira (2010) comenta que a estrutura e a composição química da lignina mostram uma macromolécula natural complexa, onde é considerada amorfa e tridimensional, disposta aleatoriamente e composta de unidades de fenilpropano.
Por ser insolúvel em água, muitos produtos utilizados à base de lignina são provenientes dos lignosulfonatos, produtos obtidos da sulfonação e fraturação da lignina a partir de processos como sulfito ou Kraft, o qual adiciona-se grupos sulfonatos à sua estrutura, tornando-a solúvel em água.
Nas Figuras 3 e 4, pode-se visualizar a estrutura química da lignina e do lignosulfonato, respectivamente.
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Figura 3 – Estrutura química da lignina (SOARES, 1998 apud LEMES, 2005).
Figura 4 – Estrutura química do lignosulfonato (FREDEHEIM, 2003 apud LEMES, 2005).
Dependendo do tipo de processo de polpação, lignosulfonatos diversificados podem ser obtidos, como os de cálcio, sódio, magnésio e amônio (RODRÍGUEZ, 2005 apud OLIVEIRA, 2010). Assim como a maioria dos polímeros, os lignosulfonatos apresentam características ligantes e, atualmente, são utilizados como estabilizante em emulsões asfálticas, construção civil, aglutinante na peletização de ração animal e possuem grande compatibilidade com resinas sintéticas, como a uréia-formaldeído e o fenol-formaldeído.
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2.3 Mistura de Adesivos
Pesquisas envolvendo misturas de adesivos para painéis vem crescendo cada vez mais, já que há a necessidade de modificar ou substituir os adesivos derivados do petróleo por resinas provenientes de fontes naturais renováveis.
Gonçalves et al. (2003) substituíram parte do adesivo comercial UF por tanino obtido da madeira de Mimosa caesalpiniaefolia Benth e os resultados mostraram-se satisfatórios para aplicação na fabricação de painéis de madeira aglomerada.
Os resultados obtidos por Tostes et al. (2004) mostraram que a adição de extrato tânico da casca de Eucalyptus pellita na resina sintética UF, em diferentes níveis (10% e 20%), foi adequada para a fabricação de painéis de madeira aglomerada.
Gonçalves et al. (2008) concluíram que a adição de maior porcentagem de tanino ao adesivo comercial UF permitiu, de forma significativa, que a estabilidade dimensional dos painéis fosse melhorada. Os resultados mostraram que é possível adicionar tanino à resina UF sem com isso, prejudicar as propriedades físicas e mecânicas dos painéis. Tanto para Módulo de Ruptura (MOR), Módulo de Elasticidade (MOE), quanto para a Ligação Interna (LI), os valores encontrados por estes autores estão dentro da especificação da norma americana CS 236-66 (1968) para painéis de partículas e não diferiram estatisticamente daqueles obtidos em painéis de uréia-formaldeído.
Gurgel (2008), em seu trabalho, verificou que a substituição parcial da resina UF pelo tanino extraído da casca de Pinus oocarpa, nas proporções até 30%, se apresenta como alternativa para a produção de adesivo, pois os resultados se mostraram satisfatórios.
2.4 Aditivos
Os aditivos são produtos químicos aplicados às partículas de madeira juntamente com o adesivo com o objetivo de melhorar as propriedades dos painéis aglomerados, que de acordo com Iwakiri et al. (2005a), são: os catalisadores e endurecedores, a parafina, retardantes de fogo e produtos preservantes contra fungos e insetos.
Catalizadores e endurecedores são agentes de cura para o adesivo. Segundo Pereira (2007), os endurecedores efetuam a cura pela combinação química com o ligante e baseiam-se numa variedade de materiais (monoméricos, poliméricos, ou compostos mistos). A relação entre o endurecedor e o ligante determina as propriedades físicas do adesivo. Assim, poliamidas combinam com resinas epóxi para produzir um adesivo curado. Os catalisadores, são utilizados como agentes de cura de resinas termorrígidas para reduzir o tempo de cura e aumentar a ligação cruzada do polímero sintético. Ácidos, bases, sais, compostos de enxofre e
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peróxidos são comumente utilizados. Ao contrário dos endurecedores somente pequenas quantidades do catalisador são necessárias para efetuar a cura.
De acordo com Iwakiri et al. (2005a), a emulsão de parafina é aplicada na proporção de até 1% do peso do sólido resinoso, com a finalidade de reduzir a higroscopicidade das partículas de madeira e melhorar a estabilidade dimensional dos painéis.
Os retardantes de fogo são aplicados após a prensagem em painéis que são utilizados em ambientes de altas temperaturas, porém estes têm o inconveniente de diminuir a resistência dos painéis aglomerados. Os fungicidas e inseticidas são aplicados em conjunto à estes, na produção dos painéis, a fim de aumentar a resistência destes ao ataque biológico.
2.5 Parâmetros técnicos de produção 2.5.1 Taxa de compressão
Hillig (2000) explica que a taxa de compressão é a razão da densidade do painel pela densidade da madeira. Assim, é dependente destas duas variáveis, e por ser uma variável abstrata, é pouco comentada na literatura. O autor complementa que na indústria existe uma grande preocupação com a densidade do painel, onde preocupa-se em controlar esse fator no processo de fabricação, deixando, na maioria das vezes, a taxa de compressão à parte.
Conforme o autor, todas as propriedades dos painéis são afetadas pela taxa de compressão, pois taxas de compressão baixas diminuem o contato entre as partículas, prejudicando a colagem, a resistência dos painéis e a absorção de água, por permitir maiores espaços para a sua penetração. Por outro lado, as altas taxas de compressão necessitam de maior força de prensagem, gerando problemas em relação à liberação da água em vapor e ainda, consumo excessivo de material.
2.5.2 Densidade dos painéis
Um dos fatores mais importantes a serem determinados na produção de painéis aglomerados é a sua densidade, pois influencia na qualidade dos mesmos em relação às propriedades mecânicas.
Segundo Lynam (1959) apud Hillig et al. (2002), a densidade da madeira influencia no volume de partículas para produção de painéis e também no consumo de adesivo. Painéis de mesma densidade podem ser feitos com menor volume de madeira pesada do que de madeira leve, em razão de permitirem menor compressibilidade. Porém, em relação ao consumo de adesivo, a madeira de alta densidade produz menor área de partículas, diminuindo a quantidade aplicada de adesivo. Consequentemente, tem uma menor área de
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contato entre as partículas, devido ao menor número destas para um mesmo peso, o que resulta na formação de painéis com baixa resistência mecânica, devendo-se então aumentar a densidade do painel ou a quantidade aplicada de adesivo. Porém, se for aumentada a densidade tem-se painéis muito pesados para mesmo volume e se for aumentada a quantidade de adesivo não se tem a esperada economia de adesivo.
2.5.3 Umidade do colchão de partículas
A umidade do colchão é um fator muito importante na produção de painéis aglomerados, pois atua diretamente nas propriedades de colagem, na densidade do painel e também no tempo de prensagem.
De acordo com Matos (1988), o teor de umidade do colchão exerce influência sobre a resistência da madeira à compressão. Partículas com teor de umidade elevado requerem um menos tempo para atingir, sob pressão, a espessura desejada. Em conjunto, a umidade e a temperatura proporcionam uma melhor plasticização da madeira, oferecendo menor resistência à compactação. A transferência de calor desde a superfície até o miolo também é favorecido em maiores teores de umidade, pois, há um movimento mais rápido de vapor para as camadas internas, favorecendo o aquecimento e a cura da resina. Em contrapartida, altos teores de umidade requerem tempos mais longos de prensagem até que a quantidade liberada de vapor seja suficiente para que permita a adesão entre partículas de camadas interiores.
Kelly (1977) explica que a umidade da superfície do painel é vaporizada quando os pratos quentes da prensa entram em contato, e migra para o centro do colchão. Isto acelera a transferência de calor para o miolo, o que permite que o adesivo reaja mais rapidamente do que se o calor fosse transferido por condução através da madeira e espaços de ar. No entanto, a migração excessiva de umidade para o miolo necessita de uma maior duração de ciclos de prensagem para permitir a remoção da umidade pelas extremidades, evitando a delaminação do painel com a liberação de pressão. A umidade excessiva também interfere na reação química de polimerização e condensação, no momento da cura da resina.
2.5.4 Prensagem
A operação de prensagem é, obviamente, uma etapa extremamente crítica na produção de painéis aglomerados. É durante esta etapa que muitas das propriedades físicas são determinadas, especialmente as propriedades influenciadas pelo gradiente vertical de densidade. A umidade do colchão, a velocidade de fechamento da prensa, o tempo e a
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temperatura de prensagem são as condições de prensagem mais importantes, pois afetam diretamente as propriedades dos painéis (KELLY, 1977).
Segundo Matos (1988), o tempo de fechamento da prensa é estabelecido pelo ajuste da pressão inicial de prensagem, havendo equipamentos que permitem mantê-la constante. Para altas pressões iniciais o tempo de fechamento é rápido e o material se torna mais denso nas camadas superficiais do que nas camadas internas.
De acordo com Iwakiri (1989), o tempo de prensagem é o tempo decorrido desde a consolidação do colchão de partículas em sua espessura final, até o momento de abertura dos pratos da prensa, e deve ser suficiente para que o interior do painel alcance a temperatura necessária para a polimerização da resina.
É desejável que o tempo de prensagem seja o menor possível pois, a produção de painéis por espaço de tempo será maior, porém isso influencia diretamente na temperatura a ser adotada.
A temperatura de prensagem tem como principal função auxiliar na consolidação dos painéis, na densidade e espessura desejadas, acelerando a polimerização do adesivo e a plasticização da madeira, reduzindo a resistência à compressão (MATOS, 1988).
Heebink et al. (1972) apud Iwakiri (1989) afirmam que maiores temperaturas de prensagem permitem um fluxo mais rápido de calor, oferecendo melhor densificação das camadas internas do painel, resultando em maior resistência das ligações internas e menor resistência à flexão estática. Por outro lado, Kollman et al. (1975) apud Gabriel et al. (2011), afirmam que temperaturas muito altas de prensagem reduzem a qualidade dos painéis, uma vez que a plasticidade da madeira aumenta rapidamente a partir de 100ºC, resultando em uma compressão indesejada da madeira. O tempo e a temperatura de prensagem devem então ser estabelecidas de acordo com o adesivo utilizado e com a umidade do colchão.
Outro fator importante a ser considerado é a pressão aplicada sobre as partículas em relação à área de contato e à espessura final desejada do painel. Hillig (2000), em seu trabalho, relata que a pressão aplicada varia de 12 à 40 kgf/cm² e que a principal variável que afeta a pressão necessária é a densidade da madeira. O autor completa que a pressão deve ser tal que permita um bom contato entre as partículas e a diminuição dos espaços vazios, em um tempo adequado de fechamento da prensa, de forma que se consiga uma boa colagem.
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3 MATERIAL E MÉTODOS
3.1 Matéria-prima
Foram utilizadas partículas de madeira de pinus, do tipo “sliver”, provenientes da indústria Repinho Reflorestadora Madeiras e Compensados, da região de Guarapuava.
Para a colagem foram utilizados como adesivos a Uréia-formaldeído, Tanino- Formaldeído e Lignosulfonato de amônio. Foi também utilizada parafina para reduzir a higroscopicidade dos painéis e catalisador para acelerar o tempo de cura do adesivo de uréia- formaldeído. As características dos adesivos utilizados, conforme os catálogos dos fabricantes, encontram-se na Tabela 1 (MOMENTIVE, 2012; TANAC, s.d.; MELBAR, 2002).
Tabela 1 – Características dos adesivos utilizados no estudo.
Características
Adesivo
Uréia-formaldeído Tanino-formaldeído Lignosulfonato de amônio Matéria-prima Petróleo Acacia mearnsii Pinus taeda
Cor Leitosa-branca Marrom-escuro Amarelo-escuro
Forma Líquida Pó Pó
pH 7,6 – 8,2 6,6 – 6,9 3,0 – 4,0
Viscosidade 300 – 400 cP 100 - 700 cP 50 - 100 cP O adesivo uréia-formaldeído foi recebido em solução a 67% de sólidos, sendo utilizado na proporção de 10% sólidos sobre o peso seco de partículas e adicionado 2% de catalisador sobre peso do adesivo.
O tanino foi recebido na forma de pó solúvel. Para formulação do adesivo, o pó foi diluído a 45% de sólidos em água, sendo acrescentados 10% de solução de formol (37% de sólidos) e 10% de álcool à solução, conforme recomendado pelo catálogo do fabricante.
Para compor o adesivo de lignosulfonato, seguiu-se o mesmo princípio utilizado para o tanino. Quando necessário, foi adicionado a cada adesivo a quantidade necessária de água para obter a umidade desejada do colchão para cada tratamento.
3.2 Fabricação dos painéis 3.2.1 Cálculos dos materiais
Para o cálculo da quantidade de materiais a serem utilizados na confecção dos painéis, foram elaboradas planilhas, contendo a quantidade de partículas, de adesivo, de formol, de álcool, de catalisador de parafina, e de água a ser acrescentada para alcançar a umidade
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estabelecida do colchão (Figura 5).
Para controlar as perdas dos materiais (partículas, adesivo e parafina) durante o processo de encolagem, foram adicionados 5% à quantidade final calculada. O peso de partículas necessário para formação do colchão foi obtido após a aplicação do adesivo e da emulsão da parafina, sendo as sobras descartadas.
Figura 5 – Planilhas com os cálculos dos materiais utilizados para a produção dos painéis (Tratamento 7).
Mistura entre os três adesivos Proporção de Uréia (%) 33 Proporção de Tanino (%) 33 Proporção de Lignosulfonato (%) 33 Teor de adesivo (%) 10 Teor de sólidos Uréia (%) 68 Teor de sólidos Tanino (%) 45 Teor de sólidos Lignosulfonato (%) 45 Teor de formol (%) 10 Teor de sólidos formol (%) 37 Teor de alcool (%) 10 Teor de sólidos álcool (%) 100
Teor de parafina (%) 1 Teor de sóligos parafina (%) 69
Umidade das partículas (%) 3 Umidade do colchão (%) 15
Teor de adesivo: % sobre peso seco de partículas Teor de formol: % sobre peso seco do adesivo Teor de parafina: % sobre peso sedo de partículas
Massa do painel (g) 1688 Densidade do painel (g/cm³) 0,75 Volume do painel (cm³) 2250 Área do painel (cm²) 2500 Peso com acréscimo de 5% devido às perdas:
Peso Úmido (g)
Partículas: 1825
Uréia: 87
Tanino: 131
Lignosulfonato: 131
Formol: 26
Álcool: 26
Catalisador: 4
Parafina: 25
Subtotais: 2256
Água: 49
Totais: 2305
Peso Seco (g)
Peso
Úmido (g) Água (g)
Partículas: 1688 1738 50
Uréia: 56 83 26
Tanino: 56 125 69
Lignosulfonato: 56 125 69
Formol: 9 25 16
Álcool: 25 25 0
Catalisador: 1 4 3
Parafina: 17 24 7
Subtotais: 1909 2149 240
Água: - 47 47
Totais: 1909 2195 287
Umidade sem adição de água: 12,57%
Água à adicionar: 46,3g
Ciclo de prensagem
Tempo de prensagem (min.): 13 Pressão específica (kgf/cm²): 160 Pressão manométrica (kgf/cm²): 200 Tempo de fechamento da prensa (s): 25
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3.2.2 Processo de produção dos painéis
Foram produzidos 14 painéis aglomerados, com 50 cm de aresta, 9,3 mm de espessura e 0,75 g/cm3 de densidade nominal.
As partículas foram secas em estufa com ventilação forçada de ar à 60ºC±2ºC para obtenção de uma umidade de aproximadamente 3% (Figura 6), o que é adequado à confecção dos painéis, evitando-se dessa maneira qualquer problema de prensagem ocasionado por um alto teor de umidade.
Figura 6 – Secagem das partículas de madeira em estufa com ventilação forçada de ar.
Fonte: O autor
Após a secagem, as partículas foram levadas a um tambor misturador e submetidas à aplicação de adesivo e emulsão de parafina por meio de um compressor a ar com pistola aplicadora (Figura 7).
Para os tratamentos onde houve misturas de adesivos, apenas o tanino-formaldeído e o lignosulfonato de amônio foram misturados antes da aplicação, pelo fato que as demais misturas, no momento da aplicação, obstruíam o bico da pistola pela sua alta viscosidade, não permitindo uma pulverização eficiente. Dessa forma, as demais misturas de adesivos foram realizadas diretamente nas partículas, sendo aplicadas as proporções de cada adesivo em separado e seguindo uma ordem de aplicação, de uréia-formaldeído, tanino-formaldeído e lignosulfonato de amônio.
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(a) (b)
(c)
Figura 7 – Tambor misturador (a), compressor à ar (b) e pistola aplicadora (c) utilizados.
Fonte: O autor
Posteriormente, o material foi pesado em balança eletrônica GEHAKA BG 8000 para obtenção da quantidade necessária para a formação do colchão de partículas. Para a formação do colchão foi utilizado uma caixa formadora de madeira de 50 x 50cm com fundo aberto sobre uma chapa de aço galvanizado e com tampa para prensagem manual (Figura 8). As partículas foram espalhadas manualmente, de forma homogênea e então realizada a pré- prensagem à frio. Antes de ser levado à prensa quente foi colocado sobre o colchão uma segunda chapa de aço galvanizado.
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(a)
(b)
Figura 8 – Caixa formadora utilizada sem tampa (a) e com a tampa (b).
Fonte: O autor
A prensagem a quente foi realizada em prensa hidráulica de laboratório marca MH Equipamentos, com dimensões dos pratos de 60 x 60 cm (Figura 9), com 60 kgf/cm² de pressão específica e temperatura dos pratos de 160º C.
O tempo observado de fechamento da prensa foi de 25 segundos e o tempo de prensagem foi determinado de acordo com a umidade necessária do colchão para cada tratamento, ou seja, tipo de adesivo utilizado (ver Tabela 2, item 3.4). Para a determinação da espessura do painel foram colocadas nas laterais do colchão duas barras quadradas em aço maciço de 9,3 mm de espessura, as quais fizeram a delimitação do curso máximo da prensa.
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Figura 9 – Prensa hidráulica MHEquipamentos.
Fonte: O autor
Após a prensagem, os painéis permaneceram estabilizando em câmara climatizada durante sete dias. Na Figura 10, pode-se visualizar os painéis em climatização.
Figura 10 – Painéis armazenados em câmara climatizada.
Fonte: O autor
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3.3 Confecção dos corpos-de-prova
Após a estabilização dos painéis, foram aparadas cinco centímetros de bordas e confeccionados os corpos-de-prova, em serra fita estreita, do Laboratório de Propriedades da Madeira da UNICENTRO. Os corpos-de-prova foram lixados manualmente e levados para a climatização à 20º C e 65% de umidade relativa do ar, até obter a temperatura e umidade constante para realização dos ensaios físico-mecânicos. Na figura 11 pode-se visualizar o croqui contendo a distribuição dos corpos-de-prova no painel.
Figura 11 – Croqui da distribuição dos corpo-de-prova no painel (Escala 1:3).
Fonte: O autor
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3.4 Testes Físico-Mecânicos
Os testes físico-mecânicos realizados foram: densidade básica ao teor de umidade de equilíbrio (TUe), densidade aparente, teor de umidade, absorção d’água, inchamento em espessura, flexão estática, arrancamento de parafusos e ligação interna, todos seguindo as recomendações da norma norte-americana ASTM / D1037-06a. Todos os testes foram realizados no Laboratório de Painéis de Madeira da UNICENTRO. Os testes mecânicos foram realizados em máquina de ensaios EMIC DL 30000, acoplada a um computador contendo o software TESC específico para a obtenção dos resultados. A máquina de ensaios pode ser visualizada na Figura 12.
Figura 12 – Máquina de ensaios mecânicos EMIC DL 30000.
Fonte: O autor
3.4.1 Densidade e Teor de Umidade
Foram determinados os valores de densidade básica ao teor de umidade de equilíbrio (TUe), densidade aparente e o teor de umidade, onde foram utilizados três corpos-de-prova de cada painel, com dimensões de 50 x 50 mm. Obtiveram-se os valores de massa ao TUe para cada corpo-de-prova, e também a massa seca após permanecerem 24 horas em estufa a 103 ±
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2º C, utilizando balança analítica eletrônica. Também foram obtidos os valores de volume ao TUe, por meio das dimensões dos corpos-de-prova obtidas com paquímetro digital.
Para o cálculo dessas variáveis foram utilizadas as fórmulas 1, 2 e 3.
v
Db ms (1)
v
Da mtue (2)
100
ms ms
TU mtue (3)
Onde: Db = Densidade básica (g/cm³); Da = Densidade aparente (g/cm³); TU = Teor de umidade (%);
ms = Massa seca (g); mtue = Massa ao teor de umidade de equilíbrio (g); v = Volume (cm³).
3.4.2 Absorção d’água e Inchamento em espessura
Para os testes de absorção d’água e inchamento em espessura foram utilizados dois corpo-de-prova de cada painel com 150 x 150 mm. Foram obtidos os valores de massa de cada corpo-de-prova utilizando balança analítica eletrônica e também valores de espessura avaliados em 8 pontos do corpo-de-prova com um relógio comparador. Posteriormente, os corpos-de-prova foram submersos em água à profundidade de 2,5 cm com o auxílio de grades, onde permaneceram durante duas horas e 24 horas, para posterior pesagem e medição. Nas Figuras 13 e 14, pode-se visualizar o relógio comparador utilizado e um corpo-de-prova antes e após a realização dos testes de absorção d’água e inchamento em espessura, respectivamente.
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Figura 13 – Relógio comparador utilizado para obtenção das espessuras.
Fonte: O autor
1 2
Figura 14 – Corpo-de-prova antes (1) e depois (2) da realização do teste de absorção d’água e inchamento em espessura.
Fonte: O autor
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Para o cálculo dos valores de absorção d’água e inchamento em espessura foram utilizadas as fórmulas 4 e 5 respectivamente:
100
Pi
Pi
AA Pf (4)
100
Ei
Ei
IE Ef (5)
Onde: AA = Absorção d’água em peso (%); IE = Inchamento em espessura (%); Pi = Peso inicial médio(g);
Ei = Espessura inicial média (mm); Pf = Peso final médio (g); Ef = Espessura final média(mm).
3.4.3 Flexão estática
Para os ensaios de flexão estática foram utilizados três corpos de prova de cada painel, com dimensões de 266 x 76 mm. O vão entre os apoios foi de 24 vezes a espessura nominal dos corpos-de-prova (216 mm). Na Figura 15 pode-se visualizar os corpos-de-prova e o ensaio de flexão estática em andamento.
Os resultados obtidos foram o Módulo de Ruptura (MOE) e o Módulo de Elasticidade (MOE) à flexão estática.
Figura 15 – Corpos-de-prova utilizados e ensaio de flexão estática.
Fonte: O autor
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3.4.4 Ligação interna (tração perpendicular à superfície)
Nos ensaios de tração perpendicular à superfície, foram utilizados três corpos-de-prova de cada painel com dimensões de 50 x 50 mm. Estes foram colados com cola termoplástica aos suportes metálicos da máquina. Pode-se visualizar na Figura 16 os corpos-de-prova utilizados e o ensaio de tração perpendicular. O resultado obtido foi o valor da Resistência à Tração, em MPa.
Figura 16 – Corpos-de-prova utilizados e ensaio de tração perpendicular à superfície.
Fonte: O autor
3.4.5 Arrancamento de parafusos
Foram utilizados corpos-de-prova de 102 x 76 mm, reaproveitados daqueles usados no ensaio de flexão estática. Para obtenção da espessura mínima requerida na norma, de 25 mm, houve a necessidade da colagem de 3 corpos-de-prova, com cola branca própria para madeira.
Utilizou-se parafusos com dimensões de 3,50 mm de diâmetro, 25 mm de comprimento e 18 fios por polegada. Os corpos-de-prova foram furados com uma broca de 3,2 mm de diâmetro, numa profundidade de 17 mm. Os parafusos foram parafusados nos sentidos perpendicular e paralelo à superfície do painel. Os resultados obtidos foram a força ao arrancamento de parafuso paralelo e perpendicular à superfície, em Newtons.
Na Figura 17 são mostrados os corpos-de-prova utilizados e os ensaios de arrancamento de parafusos paralelo e perpendicular à superfície.
