CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS DE PAINÉIS MDP DE Eucalyptus grandis

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1 CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS DE PAINÉIS MDP DE Eucalyptus grandis Mayra Daniela Ferreira Universidade Federal de Mato Grosso - Programa de Pós-Graduação em Ciências Florestais e Ambientais Leonardo Antônio Moraes Zaque (leonardo_zaque@hotmail.com) Universidade Federal de Mato Grosso - Programa de Pós-Graduação em Ciências Florestais e Ambientais Julio Cezar Hoffmann dos Santos (juliohoffmann12@hotmail.com) Universidade Federal de Pelotas Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais Rafael Rodolfo de Melo (rrmelo2@yahoo.com.br) Universidade Federal de Mato Grosso - Programa de Pós-Graduação em Ciências Florestais e Ambientais RESUMO: O presente trabalho tem como objetivo avaliar a influência da massa específica nas propriedades físicas, e mecânicas de painéis de MDP, compostos de partículas de madeira de Eucalyptus grandis. Para tanto, as amostras de chapas de aglomerado foram obtidas junto ao comércio local, com tamanho comercial (160 cm x 280 cm x 1,5 cm), sendo sua fonte de matéria-prima o Eucalyptus grandis e a resina sintética ureia-formaldeído. Para avaliação das amostras de painel, foram feitos ensaios físicos (teor de umidade; massa específica; absorção d água; inchamento em espessura) e mecânicos (resistência à flexão estática e resistência ao arrancamento de parafusos), adotando as recomendações da norma D 1037 da ASTM (1998). Para o Módulo de Elasticidade (MOE) 80% dos painéis apresentaram valores de acordo com a norma ABNT NBR (ABNT, 2013), o aumento na massa específica do painel resultou em aumento nos valores médios dessa propriedade, o ensaio absorção de água em 2 horas apresentou variação de 5.39% á 6,40%, os valores obtidos foram inferiores ao permitido pela norma DIN (1)-1961 (3) (DIN, 1971), atendendo a mesma. O inchamento em espessura (IE) após 2 horas de 1,30% a 4,19%, de acordo com a norma ABNT NBR (ABNT, 2013), IE < 8% para 2 de imersão em água, portanto, os painéis avaliados atenderam as exigências da norma. O ensaio de 24 horas resultou numa variação foi de 9.52% a 12.61%, indicado assim quanto maior a M.E e o tempo de submersão em água maior o IE. Os valores médios de resistência ao arrancamento de parafuso foram de 389 N. Palavras-chave: Ensaios físicos. Ensaio mecânico. Flexão estática. Estabilidade dimensional. TECHNOLOGICAL PANELS MDP OF Eucalyptus grandis FEATURES ABSTRACT: This study aims to evaluate the influence of density on physical properties, mechanical and MDP panels, composed of Eucalyptus grandis wood particles. Therefore, samples of cluster plates were obtained from the local market, with commercial size (160 cm x 280 cm x 1.5 cm), and its source of raw material Eucalyptus grandis and synthetic resin urea-formaldehyde. To evaluate the panel samples, physical tests were performed (moisture content, density, water absorption, thickness swelling) and mechanical (resistance to bending and resistance to screw pullout), adopting the recommendations of the standard D 1037 ASTM (1998). For the Modulus of Elasticity (MOE) 80% of the panels showed values according to ABNT NBR (ABNT, 2013), the increase in specific panel mass resulted in an increase in the average values of this property, the absorption test water in 2 hours in growth 5.39% 6.40% will, the values were lower than allowed by DIN 68,761 (1) (3) (DIN 1971), given the same. Thickness swelling (IE) after 2 hours of 1.30% to 4.19%. According to ABNT NBR (ABNT, 2013), IE <8% to 2 immersion in water, so the panels evaluated met the requirements of the standard. The 24 hour test resulted in a change was 9:52% to 12.61%, thus the greater the indicated M.E and submersion time higher water IE. The average values bolt pullout strength was 389 N. Keywords: Physical tests. Mechanical testing. Flexure. dimensional Stability.

2 1_INTRODUÇÃO No Brasil os painéis são produzidos por meio de madeira de florestas plantadas de Pinus e Eucalyptus sp. Suas madeiras chegam na indústria podendo ser transformadas em lâminas ou em diferentes pontos de desagregação, onde depois serão condensadas com pressão e temperatura, e resinas em alguns casos. O painel MDP tem como antecessor a chapa de madeira aglomerada, é considerado a evolução do aglomerado no processo produtivo e na qualidade do produto final. As partículas são ligadas e compactadas entre si através do uso de resinas sintéticas e ação conjunta de alta pressão e calor em uma prensa (ABIPA, 2003). MDP s são os painéis mais consumidos no mundo, sendo utilizados na fabricação de móveis retilíneos e de forma secundária, na construção civil (BIAZUS et al., 2010). De acordo com Vidal & Hora (2014), os painéis foram criados para substituírem a madeira maciça no mercado em diferentes modos, como na produção de móveis e pisos. Esse mercado vem em busca de atualização tecnológica para não depender unicamente da madeira maciça, essa busca proporcionou a oferta de novos produtos (OSB, MDP), e a melhoria da qualidade (evolução do aglomerado para MDP). Os painéis surgiram, principalmente, para atender a uma necessidade gerada pela escassez e pelo encarecimento da madeira maciça. Freire et al. (2011 p.178) afirmam que o Brasil possui um potencial significativo para a produção de painéis em geral, por proporcionar insumos para o processo produtivo. De acordo com Abreu et al., (2009), painéis reconstituídos à base de madeira são produtos que passam por um processo de redução e montagem. Conforme Maloney (1993 p.26), as propriedades mecânicas como resistência e rigidez à flexão, resistência à tração paralela e perpendicular à superfície (ligação interna), resistência ao arrancamento de parafusos e pregos são afetadas pela geometria das partículas. A qualidade do painel aglomerado depende das interações entre inúmeras variáveis, como a espécie, a massa específica, o tipo e quantidade de resina, a geometria de partículas, a umidade do colchão e o ciclo de prensagem, entre outras (KELLY, 1977). De acordo com Maloney (1993 p.27), a razão de compactação, que é definida como a relação entre a massa específica do painel e a massa específica da madeira, é um parâmetro de grande importância na estabilidade dimensional e na resistência mecânica do painel aglomerado. As propriedades mecânicas do painel aglomerado são diretamente proporcionais à sua massa específica. O presente trabalho tem como objetivo avaliar a influência da massa específica nas propriedades físicas e na resistência mecânica de painéis de MDP confeccionados com partículas de madeira de Eucalyptus grandis. 2_MATERIAL E MÉTODOS 2.1 Material e local de estudos O estudo foi desenvolvido no Laboratório de Tecnologia da Madeira da Universidade Federal do Mato Grosso, Campus de Sinop. Os painéis foram adquiridos junto ao comércio local, painéis de MDP de matéria prima de Eucalyptus sp. e resina sintética de uréia - formaldeído com dimensões comerciais de (160 x 280 e 1,5 cm). Destes painéis foram retiradas cinco subamostras com as dimensões 42 x 42 x 1,5 cm (comprimento x largura x espessura). Posteriormente procedeu-se com análises físicas e mecânicas dos mesmos.

3 Figura 1. Painéis de MDP Avaliações Experimentais Para avaliar a qualidade das amostras, realizou-se ensaios físicos (massa específica; absorção d água; inchamento em espessura) e mecânicos (resistência à flexão estática e resistência ao arrancamento de parafusos), adotando as recomendações da norma D 1037 da American Society for Testingand Materials ASTM (1998). Para os ensaios físicos, utilizou-se amostras nas dimensões de 15 x 15 x 1,5 cm de largura, comprimento e espessura respectivamente. Para os ensaios mecânicos selecionou-se amostras com dimensões de 7,5 x 42 x 1,5 cm em largura, comprimento e espessura (Figura 2). Para cada ensaio utilizou-se 38 amostras previamente dimensionadas. Figura 2. Modelo de corte das chapas de MDP para a confecção dos corpos-de-prova. Foram tomadas às dimensões, peso ao teor de umidade de equilíbrio. Esses dados foram utilizados para o cálculo da massa específica aparente (Equação 2) e do teor de umidade de equilíbrio (Equação 3) de cada amostra. ME (%) = Massa ao teor de umidade de equilíbrio (g) (2) Volume ao teor de umidade de equilíbrio (cm3) TUeq (%) = Massa a umidade de equilíbrio Massa seca x 100 (3) Massa a umidade de equilíbrio

4 2.1.3 Estabilidade dimensional Para avaliação da estabilidade, demarcou-se cinco pontos em cada amostra, os quais foram utilizados para obtenção da espessura em diferentes momentos, utilizando um relógio comparador. Adicionalmente, foram coletadas as dimensões e a massa de cada uma das amostras. Todos esses parâmetros foram tomados antes e depois da imersão das amostras em água por períodos de 2 e 24 horas (Figura 3). As informações extraídas, foram utilizadas para a determinação da absorção de água e no inchamento em espessura (2 e 24 horas) após a imersão, como pode ser observado na (Equação 4 e 5). Figura 3. (A) balança analítica para pesagem das amostras; (B) e (C) Equipamentos utilizados para obtenção das dimensões das amostras. A B C (4) (5) C Propriedades Mecânicas Flexão Estática No ensaio de flexão, determinou-se o Módulo de Elasticidade e o Módulo de Ruptura dos painéis. Os testes foram realizados coma Máquina Universal de ensaios, com capacidade de aplicação de carga de 30 Toneladas. O vão utilizado entre os apoios foi de 24 vezes a espessura e a velocidade de aplicação de carga de aproximadamente 5 mm/minuto (Figura 4) assim como especificado na norma (ASTM D , 1995).

5 Figura 4. (A) Ensaio de Flexão estática em MDP realizado na máquina universal de ensaios; (B) Ensaio de flexão em MDP. A B Resistência ao arrancamento de parafusos Para avaliar a resistência ao arrancamento de parafusos utilizaram-se os mesmos corpos-deprova em que foram realizados para os testes de flexão estática. Após o rompimento das amostras, os dois lados resultantes foram colados um sob o outro, o que originou uma nova amostra com as dimensões de aproximadamente 21 x 7,5 x 3,0 cm, em comprimento, largura e espessura (Figura 5). Logo após a confecção destes corpos de prova (38), foi realizada uma perfuração A ao longo da espessura utilizando uma broca de 3,2 mm de diâmetro com o auxílio de uma furadeira. Nesse orifício foi posto parafusos com 3,5 mm de diâmetro, 2,54 cm de comprimento e com 16 roscas/polegada foram introduzidos até 2/3 de seu comprimento. Posteriormente, foram realizados os testes na Máquina Universal de ensaios, onde foi obtida a resistência máxima ao arrancamento dos parafusos, utilizando-se a velocidade aproximada de 3 mm/minuto. A B C Figura 5. Colagem das amostras; (A); inserção dos parafusos e (B); ensaio de arrancamento de parafusos (C) (FONTE: MUHL, 2014). (FONTE: MUHL, 2014)

6 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1 Propriedades Físicas Estabilidade Dimensional Os resultados obtidos para estabilidade dimensional em absorção de água estão evidenciados na Figura 6. Para absorção de água em 2 horas constatou-se variação de 5.39% á 6,40% inferior aos valores permitido pela norma DIN (1) (3) (DIN, 1971), onde, o valor observado deve estar abaixo de 10%, portanto, verificou-se adequado para esta condição. Para submersão de 24 horas as médias encontradas foram 27,74% á 44,38%, exibiu que em ambas as situações, quanto maior a massa especifica do painel menor foi à absorção de água, fenômeno que pode ser explicado através da relação de massa especifica e porosidade do material, deste modo, quanto maior a massa especifica menor a quantidade de espaços vazios presentes no interior do material, para que então o mesmo possa ser preenchido com água. Figura 6. Equações ajustadas para absorção após 2 horas e 24 horas em função da massa específica. Os valores médios de inchamento em espessura (IE) dos painéis após 2 e 24 horas de imersão em água estão apresentados na Figura 7.

7 Figura 7. Equações ajustadas para inchamento em espessura após 2 e 24 horas em função da massa específica Na Figura 7 é mostrada a ação da massa específica dos painéis no Inchamento em Espessura (IE). Apresentando variação IE após 2 horas de 1,30% a 4,19%. De acordo com a norma ABNT NBR (ABNT, 2013), o inchamento em espessura deve ser inferior a 8% para duas horas de imersão em água, portanto, os painéis avaliados atenderam as exigências da norma. O ensaio de 24 horas resultou numa a variação foi de 9.52% a 12.61%, indicando quanto maior a massa específica e o tempo de submersão em água maior será IE. Melo (2013) evidenciou esse mesmo comportamento, pois, o inchamento da madeira deve-se, principalmente, à inclusão de moléculas de água nos espaços sub-microscópicos localizados entre as micro-fibrilas, e consequentemente o afastamento das mesmas. Morais et al., (2015) comparando o efeito da massa específica na absorção e no inchamento em espessura após 2 e 24 horas com painéis aglomerados de bambu e pinus, notaram que a massa específica do painel causou um decréscimo na absorção e um amento do inchamento em espessura com o aumento da massa específica..

8 3.1.2 Propriedades mecânicas Flexão estática Para a caracterização mecânicas os painéis apresentaram valores para massa específica de 0,609 a 0,642 g/cm³ e média de 0,624 g/cm³. Os valores do Módulo de Elasticidade (MOE) estão apresentados na Figura 8. É possível verificar que os painéis de maior massa específica apresentam maiores valores de MOE, aumentando a resistência mecânica. Os resultados obtidos para o MOE, são semelhantes aos resultados encontrados em painéis aglomerados de Pinus spp. por Iwakari et al., (2008), evidenciou que o aumento na massa específica do painel resulta em um aumento significativo nos valores médios do Módulo de Elasticidade. Cerca de 80% dos painéis obtiveram valores que variando entre 1626,00 MPa e 2009,99 MPa, valores estes que estão em conformidade com a norma ABNT NBR : (2013), que denota que o valor mínimo solicitado para esta variável de 1600 MPa para painéis de MDP de média densidade (0,551 a 0,751 g/cm³). Esses valores encontrados neste trabalho são diferentes encontrados por Melo e Del Menezzi (2009), que utilizaram painéis de aglomerados de Eucalyptus grandis de 0,6, 0,7 e 0,8 g/cm³, e apenas os painéis acima de 0,66 g/cm³ apresentaram valores acima de 1800 MPa, provavelmente essa diferença ocorreu na fabricação dos painéis. Para o Módulo de Ruptura, os painéis com massa específica mais elevadas apresentaram maior resistência. Conforme a norma NBR (2002) específica, o Módulo de Ruptura dos painéis MDP deve ter no mínimo 16 MPa, a média encontrada para este foi de 11,084 Mpa, valor este que foi abaixo do estabelecido pela normativa. Em contrapartida, os valores são semelhantes aos resultados de Soratto et al., (2013), observaram valor médio de 11,87 MPa. De acordo com Melo e Del Menezzi (2009), o motivo que pode ter atuado significativamente na resistência à flexão foi o gradiente vertical de densidade, que pode ser influenciado pelo tipo de matéria-prima e fatores relacionados com a prensagem, tempo de prensagem, tempo e outros aspectos relacionados a este processo. Figura 8. Equações ajustadas para MOE e MOR obtido ensaio de flexão estática em função da massa específica.

9 Resistência ao arrancamento de Parafuso A resistência ao arrancamento de parafusos em função da massa especifica é apresentado na Figura 11. Onde, os valores médios obtidos de resistência ao arrancamento de parafuso foram de 389,52 N, valor inferior ao de Cabral et.al, (2016) que estudaram o efeito da chapa de partículas nas propriedades físicas e mecânicas onde o MDP e encontraram valor de 629,26N. Figura 9. Equações ajustadas para Resistência ao Arrancamento de parafuso em função da massa específica. Soratto et al., (2013), utilizando painéis de cavaco e casca com proporções de 0%, 6% e 18% e partículas de madeira com 100%, 94% e 82%, respectivamente, obtiveram maiores resistências para os painéis com casca, já para o painel constituído apenas com partículas de madeira denotaram resistência média de 1532 N, valor muito maior que encontrado neste estudo. A correlação apresentada é de r = 0,4866, que é considerada baixa, evidenciando que a massa específica e o arrancamento de parafusos não estão correlacionados. Para o

10 coeficiente de determinação encontrou-se o valor de R² = 0,2368, sendo um valor baixo, indicando que além da massa específica, existem outras variáveis que influenciam neste coeficiente. 4 CONCLUSÃO O painel MDP utilizado neste estudo não atendeu todas as normas de qualidade de comercialização para seus diversos fins, já que o mesmo não se mostrou eficaz no ensaio de flexão estática, apresentando um Módulo de ruptura bem inferior ao solicitado, além de apresentar comportamento semelhante durante o ensaio de arrancamento de parafuso onde a força máxima foi bem inferior quando comparada a diversos estudos. Deve ser investigado a fundo a motivo da falha deste material, e então tentar corrigi-la. 5 REFERÊNCIASBIBLIOGRÁFICAS ABREU, L. B de et al. Aproveitamento de resíduos de painéis de madeira gerados pela indústria moveleira na produção de pequenos objetos. Revista Árvore, Viçosa-MG, v.33, n.1, p , ABREU, L. B de.; et al. Aproveitamento de resíduos de painéis de madeira gerados pela indústria moveleira na produção de pequenos objetos. Revista Árvore, Viçosa-MG, v.33, n.1, p , ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DA INDÚSTRIA DE PAINÉIS DE MADEIRA (ABIPA). Olho no crescimento. Março de Disponível em: http// Acesso em: 20 Set ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS ABNT. NBR : painéis de partículas de média densidade: parte 2: requisitos e métodos de ensaio. Rio de Janeiro; ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT. Chapas de madeira aglomerada métodos de ensaio. ABNT. NBR Março, 2002 AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE ANSI-A Matformedwoodparticleboard. New York, AMERICAN NATIONAL STANDARDS (ANS). Mat-formed wood particleboard: Specification ANSI/A Gaithersburg: National Particleboard Association 1993 BIAZUS, A.; HORA, A. B.; LEITE, B. G. P.. Panorama de mercado: painéis de madeira Disponível em: Acesso em: 03 Set CABRAL, C. P. T., Pereira, et al. Efeito do tipo de chapa de partículas nas propriedades físicas e mecânicas. Floresta Ambient.Vol.23.no1.Seropédica ja./mar.2016 Departamento de Engenharia Florestal, Universidade Federal de Viçosa UFV, Viçosa/MG

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