25 a 28 de agosto de 2008 – Salvador – Bahia - Brasil August 25 – 28, 2008 - Salvador – Bahia – Brazil
RESINA EPÓXI COMO ADESIVO DE MADEIRA-MADEIRA
Marcus Raimundo de Souza Sousa, eng.mrssantos@gmail.com1 Ruth Pereira Carneiro, rpc@ufpa.br1
Roberto Tetsuo Fujiyama, fujiyama@ufpa.br1 1
Universidade Federaldo Pará, Faculdade de Engenharia Mecânica, Intituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, Pará, Brasil
Resumo: O objetivo deste trabalho é estudar juntas de madeira colada, formadas por dois tipos de espécies de
madeiras da região amazônica, para avaliar o desempenho com relação à resistência à tração paralela às fibras. Foram utilizados três tipos de juntas, biselada, encaixada e sobreposta. As madeiras utilizadas para confecção das juntas foram às madeiras conhecidas como Freijó e Pau Amarelo, de fácil obtenção na região Amazônica e de aplicabilidades diversas. Sendo realizado o ensaio de caracterização de espécies nas madeiras utilizadas, para determinação exata das espécies usadas. O tipo de adesivo utilizado foi à base de resina epóxi. Os valores médios de resistência à tração paralela às fibras obtidos pelas juntas biselada, sobreposta e encaixada foram de 3,02 MPa, 2,65 MPa e 1,90 MPa, respectivamente. Os resultados obtidos mostram que a junta biselada é a que apresenta o maior valor médio de resistência à tração paralela as fibras, sendo este valor 37,7% maior do que o obtido pela junta encaixada e 12,3% maior do que o da junta sobreposta. Sendo que 100% dos corpos de prova da junta biselada romperam-se na madeira da região de colagem e em parte do adesivo, e que 100% dos corpos de prova da junta encaixada e 87,7% dos corpos de prova da junta sobreposta, obtiveram ruptura no adesivo. O menor desvio padrão dos valores de resistência, foi obtido pela junta encaixada (0,6%), seguida da biselada (1,65%) e da junta sobreposta que obteve 3,76%
Palavras-chave: Adesivo, Adesividade em Madeira, Colagem Madeira-Madeira
1. INTRODUÇÃO
A grande vantagem da técnica de madeira colada é que esta pode empregar, de forma racional, madeira de reflorestamento ou mesmo espécies nativas que não são, ou são pouco utilizadas estruturalmente, tornando as estruturas de madeira cada vez mais competitivas, divulgadas e aceitas pelos projetistas (GROHMANN, 1998). Entretanto para produção dos elementos estruturais de madeira colada é necessário o uso de lâminas de comprimento suficientemente grande, as quais são obtidas por meio de juntas longitudinais, transversais ou ambas.
Estas juntas representam uma descontinuidade do material e conseqüentemente são regiões consideradas potencialmente fracas. Deste modo as juntas de madeira colada, representam, entre outros, um dos mais importantes fatores das características de resistência e elasticidade dos elementos estruturais de madeira colada. Três são os tipos mais comuns de juntas longitudinais em madeira colada, biselada, encaixada e sobreposta, cada um dos quais apresenta suas intrínsecas vantagens e desvantagens.
Alguns dos fatores que regem a utilidade destas juntas são a resistência, a facilidade e economia de produção, aparência e para o caso da madeira colada, principalmente a uniformidade de desempenho.
O adesivo é usado para unir materiais através da fixação de suas superfícies. Deste modo, a junção de materiais com adesivo é um processo de união em que materiais adesivos são colados entre duas superfícies sobrepostas, que são aderidas pela ação do mesmo. Durante algum tempo o adesivo permanece fluido para olhar as superfícies sobrepostas, e posteriormente, devido a mudanças químicas e físicas, o adesivo se solidifica (PROPERZI, 2003).
O adesivo epóxi é ativado pela aplicação de calor, catalisadores ou combinação de ambos. Estes adesivos termofíxos apresentam um alto módulo de rigidez em relação aos adesivos termoplásticos e possuem um bom grau de resistência ao aquecimento e ao ataque químico
2. MATERIAIS E MÉTODOS 2.1. Materiais
O material lenhoso destinado à confecção das juntas biselada, encaixada e sobreposta, foi coletado na oficina de marcenaria do Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial (SENAI-PA), assim como a preparação das referidas junta.
As espécies de madeiras escolhidas para confecção das juntas, foram as madeiras conhecidas vulgarmente como Freijó e Pau Amarelo, por serem espécies de fácil obtenção e grande aplicabilidade em diversos tipos de trabalhos. Sendo que um corpo de prova corresponde a união de um lado de madeira freijó e de outro de Pau Amarelo.
O tipo de adesivo utilizado foi o conhecido comercialmente como Araudite (DINWOODIE, 19982), que possui fórmula à base de resina epóxi, sendo o mesmo adquirido em uma loja de materiais de construção na cidade de Belém.
2.2. Metodologia
2.2.1 Preparação dos Corpos de Prova
Os corpos de prova foram produzidos usando equipamentos de marcenaria para o desenvolvimento de cortes e aplainamento. A Fig. 1 ilustra a geometria dos corpos de prova biselada (a), encaixada (b) e sobreposta (c) usados para o ensaio de adesividade. Foram preparados 21 corpos de prova, sendo sete para cada tipo de junta.
Figura 1- Geometria dos corpos de prova biselada (a), encaixada (b) e sobreposta (c) usados para o ensaio de adesividade.
2.2.2 Processo de Colagem dos Corpos de Prova
O adesivo utilizado no processo de colagem apresenta secagem em 24 h. O referido adesivo possui composição química à base de resina epóxi. O adesivo é bicomponente, ou seja, possui uma bisnaga de resina e outra de catalisador. Esses adesivos são usados para vários tipos de aplicações(VRAZEL,2002 e VAN RENSBURG, 1987).
Após a mistura homogênea, feita utilizando uma parte de resina para uma de endurecedor (mistura de 1:1), esta foi aplicada com o auxílio de uma pequena espátula, sobre a superfície da madeira previamente preparada. Foi adicionado um peso padrão de 1 kg sobre a superfície após a sobreposição das faces a serem coladas. A pressão foi mantida por um período de 24 horas após o qual foi removido e a junta colada permaneceu por um período de 7 dias para que atingisse uma cura total da resina epóxi. A Fig. 2 mostra a seqüência de lixamento das juntas biselada (a), encaixada (b) e sobreposta (c) que foi efetuada nas superfícies antes da aplicação do adesivo.
Figura 2 – Processo de lixamento dos corpos de prova das juntas biselada(a) e encaixada(b) e sobreposta(c).
O procedimento de aplicação do adesivo sobre a superfície dos corpos de prova pode ser observado na Fig. 3, para os três tipos de juntas.
Figura 3 – Aplicação do adesivo sobre as suiperfícies dos corpos de prova das juntas biselada(a) e encaixada(b) e sobreposta(c).
A figura 4 ilustra os corpos de prova após o processo de aplicação do adesivo e no momento em que estão preparados para o procedimento de ensaio de tração.
Figura 4 – Corpos de prova preparados para o ensaio de tração, de juntas biselada(a) e encaixada(b) e sobreposta(c).
2.2.3 Ensaio de Tração das Juntas Coladas
A máquina de ensaio utilizada foi uma KRATOS, modelo IKCL3-USB, com atuador servo hidráulico com capacidade de 500Kgf. A Fig. 5 ilustra um corpo de prova do tipo sobreposto durante o processo de ensaio de tração.
Figura 5 – Corpos de prova do tipo sobreposto durante o ensaio de tração.
Este ensaio possibilitou a obtenção dos resultados de força máxima registrada para cada tipo de corpo de prova de junta colada.
3 RESULTADOS
3.1 Análise da Junta Após a Fratura
Os ensaios de tração foram efetuados para os três tipos de juntas coladas. Após a execução do ensaio de tração de junta colada paralela às fibras nos corpos de prova de junta biselada, foram tiradas fotos das superfícies de colagem, para verificação do modo de ruptura das mesmas.
Figura 6 - Modo de ruptura típico apresentado pelos corpos de prova de junta biselada de dois corpos de prova (a) e (b)
A figura 6 (a) e (b), ilustra o modo de ruptura típico obtidos pelos corpos de prova de junta biselada, no ensaio de tração de junta colada paralela às fibras, onde pode-se observar que na região da superfície de colagem, houve ruptura de parte da superfície da madeira Freijó, juntamente com uma parte do adesivo, fato este que indica que houve uma aderência muito boa entre adesivo e a madeira Freijó.
Após a realização do ensaio mecânico de tração paralela às fibras nas juntas biselada, encaixadas e sobreposta, de acordo com os procedimentos descritos em materiais e métodos, foram obtidos os resultados experimentais que são encontrados na Tab. 1.
Tabela 1- Valores da força máxima registrada para os corpos de provas colados.
Força Máxima (N)Tipo de Junta
Média Desvio Padrão
Encaixada 2.282,60 10,61 Sobreposta 3.241,80 118,30 Biselada 2.975,80 50,50
4 DISCUSSÕES E CONCLUSÕES
Neste trabalho é apresentada propriedade mecânica de tração paralela às fibras de três tipos de juntas de madeira colada, biselada, sobreposta e encaixada, utilizadas na tecnologia de madeira laminada colada e em estruturas de madeira, assim como os modos de ruptura obtidos por elas. Além das resistências à tração e modos de ruptura, foi efetuado o ensaio de laboratório, para confirmação das espécies de madeiras utilizadas.
Conforme análise das características das juntas coladas, foi concluído que apesar da alta resistência da junta biselada para o ensaio de tração paralela às fibras, esta é uma junta de alto custo de produção, comparado com o da junta encaixada e sobreposta.
Os resultados mostram que quanto maiores as áreas de colagem das juntas, maiores foram os valores de resistência à tração obtidos por elas. Observa-se também que a ruptura da junta colada no adesivo proporciona baixos valores de resistência à tração, e que rupturas em parte da madeira da região de colagem e em parte do adesivo, produzem valores de resistência maiores.
Apesar de ter um valor médio de resistência à tração 12,3% menor do que o da junta biselada, o tipo de junta sobreposta é uma alternativa mais econômica, por ser de fácil fabricação e utilizar uma quantidade de adesivo menor em seu processo de colagem.
Os valores de força máxima obtida pelos corpos de prova de junta encaixada apresentaram uma variação percentual de 0,46%, que corresponde a uma dispersão muito pequena dos referidos valores.
Os valores de força máxima obtida pelos corpos de prova de junta sobreposta apresentaram uma variação percentual de 3,65%, que corresponde a uma variação grande, se comparada com a da junta encaixada.
Os valores de força máxima obtida pelos corpos de prova de junta biselada apresentaram uma variação percentual de 1,70%, que corresponde a uma variação intermediária, se comparada com a da junta encaixada e sobreposta.
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Dinwoodie, J. M. Properties and performance of wood adesives in: PIZZI, A. (Ed) Wood, adesives Chemistry and Tecnology, V.1 Marcel Dekker, New York, 1983, pp. 1-58.
Grohmann, S. Z. Vigas de madeira laminada colada com lâminas pré – classificadas de Eucalyptus grandis. Florianópolis, 1998. 120 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - UFSC, Universidade Federal de Santa Catarina, 1998.
Properzi, M., Pizzi, A., Uzielli, L. Comparative wet wood glueing performance of different types of Glulam wood adhesives Holz als Roh und Werkstoff, V.61, 77–78, 2003.
Vrazel,M.E. The effects of species, adhesive type, and cure temperature on the strength and durability of a structural finger joint. Mississippi, EUA. 84p. Dissertação (Mestrado em Science in Forest Products) Department of Forest Products-MSU, 2002.
Van Rensburg, B.W.J., Burdzik, W.M.G., Ebersohn, W., Cillie, C. The efeeect of timber density and type of adhesiv on the strength of finger-joints in s.a. pine and Eucalyptus grandis. South African Forestry Journal, n.140, p.39-43, 1987.
18 a 22 de agosto de 2008 – Salvador – Bahia - Brasil August 18 – 21, 2008 - Salvador – Bahia – Brazil
ADHESIVENESS OS WOOD-WOOD WITH EPOXY RESIN
Marcus Raimundo de Souza Sousa, eng.mrssantos@gmail.com1 Ruth Pereira Carneiro,rpc@ufpa.br1
Roberto Tetsuo Fujiyama, fujiyama@ufpa.br1 1
Universidade Federaldo Pará, Faculdade de Engenharia Mecânica, Intituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, Pará, Brasil
Abstract. The objective of this work is to study adhesiveness wood-wood, formed for two types of wood species of the
Amazon region, to evaluate the performance with regard to the parallel tensile strenght to staple fibres. Three types of joints had been used, bevelled, incased and overlapped. The wood used for confection of the meetings had been to known wood as Freijó and Pau Amarelo, of easy attainment in the Amazon region and of diverse applicabilities. Being carried through the assay of characterization of species in used wood, for accurate determination of the used species. The type of used adhesive was to the resin base Epoxi. The average values of parallel tensile strenght to staple fibres gotten for the meetings bevelled, overlapped and incased had been of 3,02 MPa, 2,65 MPa and 1,90 MPa, respectively. The gotten results show that the together one bevelled is the one that presents the biggest average value of parallel tensile strenght the staple fibres, being this value 37.7% greater of what the gotten one for the together one incased and 12.3% greater of what of the together one overlapped. Being that 100% of the bodies of bevelled test of the together one they had been breached in the wood of the glue region and in part of the adhesive, and that 100% of the bodies of test of the together one incased and 87.7% of the bodies of overlapped test of the together one, they had gotten rupture in the adhesive. The lesser shunting line standard of the values of resistance, was gotten by the together one incased (0.6%), followed of the overlapped bevelled one (1.65%) and the together one that 3.76%
