INFLUÊNCIA DO TRATAMENTO TÉRMICO NA ESTABILIDADE DIMENSIONAL DA MADEIRA DE AMESCLA (Trattinnickia burseraefolia Mart.)

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1 INFLUÊNCIA DO TRATAMENTO TÉRMICO NA ESTABILIDADE DIMENSIONAL DA MADEIRA DE AMESCLA (Trattinnickia burseraefolia Mart.) J. Bressan; D. R. Borella; N. T. Rissi; C. A. L. Pereira; L. D. Libera; R. R. Melo* Universidade Federal de Mato Grosso, Instituto de Ciências Agrárias e Ambientais Av. Alexandre Ferronato, N. 1200, Distrito Industrial, , Sinop-MT-Brasil *rrmelo2@yahoo.com.br RESUMO O presente trabalho tem como objetivo avaliar a influência do tratamento térmico sobre as propriedades físicas da madeira de amescla (Trattinnickia burseraefolia Mart.). Para isso foi avaliado o uso de diferentes temperaturas (200 e 245 C) sobre a estabilidade dimensional. A estabilidade dimensional da madeira melhorou com o tratamento térmico. O tratamento a 245 C foi o mais eficiente para melhoria da estabilidade dimensional desta espécie, visto que proporcionou o menor inchamento volumétrico. Palavras-chave: termorretificação, retratibilidade, propriedades físicas. INTRODUÇÃO O mercado de produtos de madeira está cada vez mais exigente em relação à qualidade do material empregado. Desse modo os estudos sobre processos que venham eliminar e/ou minimizar aspectos que limitam o uso da madeira como material são necessários. Dentre estes, destaca-se a higroscopicidade da madeira e dos produtos de madeira. A higroscopicidade é ocasionada pelas características físicas e químicas da madeira, o que faz com que esta absorva ou perca água dependendo das condições ambientais que está inserida. Esse fenômeno causa variações dimensionais na madeira, que quando absorve umidade incha (aumenta seu volume) e quando perde se contrai (reduz seu volume). Essa variação dimensional é chamada de retratibilidade e é considerada um dos principais fatores limitantes ao uso da madeira. O conhecimento dessas variações é imprescindível, pois podem limitar o uso de peças exigindo técnicas específicas de processamento e utilização. Os tratamentos térmicos aplicados às madeiras visam aumentar a vida útil das mesmas, por meio da redução da eficiência dos processos de degradação. A termorretificação também pode ser utilizada como uma alternativa para melhorar sua estabilidade dimensional. Muitas espécies, apesar de disponíveis em escala comercial, sofrem limitações quanto ao seu emprego, pela inadequação de uma ou 7002

2 mais propriedades para um fim específico. Esse processo pode possibilitar o uso de madeiras consideradas problemáticas do ponto de vista tecnológico, diversificandoas para outros usos, e ampliando seu potencial econômico. Esta técnica utiliza-se de temperaturas entre 100 C e 250 C, as quais promovem alterações químicas nos polímeros celulose, hemicelulose e lignina, capazes de aumentar a resistência biológica da madeira além de reduzir sua higroscopicidade. Deste modo, o presente trabalho teve como objetivo, avaliar o efeito do tratamento térmico sobre a estabilidade dimensional da madeira de amescla (Trattinnickia burseraefolia Mart.). MATERIAL E MÉTODOS A madeira foi obtida em madeireiras localizada no município de Sinop-MT. As áreas de exploração destinadas ao abastecimento da madeireira encontram-se na região norte do estado do Mato Grosso. Foram selecionadas aleatoriamente tábuas de Trattinnickia burseraefolia (amescla) para a confecção dos corpos de prova. As tábuas foram aplainadas com auxílio de uma plaina desengrossadeira e desempenadeira, e posteriormente confeccionados os corpos de prova, com o auxílio de uma serra circular de mesa. Das tábuas, foram retirados os corpos de prova para determinação das propriedades físicas (massa específica e retratibilidade) nas dimensões de 2,0 x 2,0 x 10,0 cm (nos sentidos radial, tangencial e longitudinal, respectivamente). Antes de iniciar o tratamento térmico todas as amostras foram submetidas a secagem em estufa (100ºC) para determinação da massa anidra. Após a determinação da massa seca de cada amostra, as amostras testemunha (sem o tratamento térmico) foram acondicionadas em laboratório até sua climatização. Nos demais casos, foram realizados tratamentos térmicos com as temperaturas de 200 e 245ºC. Para cada um destes tratamentos, foi estabelecido o tempo de duas horas de permanência em estufa na temperatura de termorretificação determinada. Atingida a temperatura, procedeu-se o desligamento da estufa até o resfriamento das amostras. Em seguida, do mesmo modo que as amostras controle, estas foram acondicionadas em laboratório até sua climatização. Para cada amostra ensaiada determinou-se a retratibilidade linear das testemunhas nos sentidos longitudinal, radial e tangencial (Eq. A) e a retratibilidade volumétrica (Eq. B). Com os valores de massa seca e volume saturado obtidos, 7003

3 foram determinadas a massa específica básica das amostras (Eq. C). Para auxiliar na análise dos resultados foram utilizados adicionalmente informações referentes ao fator de anisotropia (Eq. D) e,aos teores de umidade a base seca e a base úmida (Eq. E e F). (A) (B) (C) (D) (E) Em que: R (L,R,T) = retratibilidade linear longitudinal, radial ou tangencial, em %; R (V) = retratibilidade volumétrica, em %; D v e D u = dimensões linear na condição de volume saturado e na umidade desejada, em cm; V v e V u = volume saturado e na condição de umidade desejada, em cm 3 ; ME b = massa específica básica, em g.cm -3 ; F A = fator de anisotropia; TU (bs, bu) = teor de umidade base seca ou base úmida, em %; M 0 e Mu = massa seca (0%) e massa saturada (acima do PSF), em g; RESULTADOS E DISCUSSÕES Perda de massa e aumento da densidade Observou-se um aumento na perda de massa conforme o aumento da temperatura de termorretificação (Tabela 1). Para Poncksaket al. (2006), as hemiceluloses degradam primeiro (entre 160 e 260 C), devido ao seu baixo peso molecular e de acordo com Araújo (2010) o teor de lignina começa a diminuir somente quando a temperatura ultrapassa 200 C, o que pode explicar o aumento da perda de massa para o aumento da temperatura. De acordo com Figueroa; Moraes (2009), a lignina é termicamente mais resistente que os demais carboidratos que 7004

4 compõem a madeira. Sua degradação térmica está situada entre 225ºC e 450ºC. A degradação térmica da celulose ocorre a temperaturas entre 200 ºC e 280 ºC, com uma degradação progressiva que inclui despolimerização e desidratação. Assim a termorretificação a 245 C ocasionou maior degradação dos polímeros celulose e lignina que o tratamento a 200 C. Tabela 1. Perda de massa devido ao tratamento térmico. Tratamento Perda de Massa (%) Testemunha 0,00a 200 C 4,70%b 245 C 7,55%c As médias seguidas pela mesma letra na vertical não diferem estatisticamente entre si. Foi aplicado o Teste de Tukey ao nível de 5% de probabilidade. Massa específica Para a ME básica houve um aumento de 0,52% para o tratamento a 200 C e de 5,51% para o tratamento a 245 C, conforme a Figura 1. Sendo os valores percentuais em relação às testemunhas. A degradação dos polímeros da madeira se reflete em redução da massa específica aparente da madeira. Os valores semelhantes dessa variável pode ser explicado pelo fato de a celulose e lignina iniciarem sua degradação a temperaturas superiores à 200 C. No caso do tratamento à 245 C, o curto período em que as peças se mantiveram a essa temperatura pode justificar a pequena diferença em relação ao tratamento à 200 C. Silva (2012), avaliando o comportamento em peças estruturais de Corymbia citriodorae e Pinus taeda, tratadas termicamente, observou redução na massa específica aparente para ambas as espécies. Figura 1. Valores médios obtidos para ME básica. 7005

5 Brito et al. (2006), estudando a densidade básica e retratibilidade de Eucalyptus grandis a diferentes temperaturas de termorretificação, observou que com a elevação da temperatura, as densidades das madeiras termorretificadas mostraram tendência de aumento do seu valor em relação às das madeiras originais, apesar das diferenças não terem sido significativas. Para o autor, apesar do aumento da ação do calor, tal aumento não teria sido suficiente para provocar uma perda de massa na mesma proporção da redução no volume das madeiras. Isto poderia explicar o aumento da densidade. Retratibilidade A contração para as testemunhas foi calculada da condição saturada para a condição seca a 0% de umidade (Tabela 2). Esta contração deve-se à retirada das moléculas de água dos espaços entre as células constituintes da madeira e das suas regiões amorfas, causando uma diminuição em seu volume. A contração para os tratamentos a 200 e 245 C refere-se à contração ocasionada pela degradação térmica dos constituintes da madeira durante a termorretificação. Tabela 2. Valores de contração para T. burseraefolia Mart. Tratamento Contração ocasionada pelo tratamento térmico βl (%) βr (%) βt (%) βv (%) FAβ Testemunha 0,99 a 7,64 a 9,14 a 16,85 a 1,30 a 200 C 0,66 b 1,29 c 1,43 c 3,34 c 1,37 a 245 C 0,53 b 4,08 b 4,05 b 8,45 b 1,11 a βl = contração longitudinal, βr = contração radial, βt = contração tangencial, βv = contração volumétrica e FAβ = fator anisotrópico de contração. As médias seguidas pela mesma letra na vertical não diferem estatisticamente entre si. Foi aplicado o Teste de Tukey ao nível de 5% de probabilidade. O tratamento a 245 C foi o que ocasionou maior degradação e conseqüentemente maior contração em comparação com o tratamento a 200 C. Os valores de contração apresentarem diferenças significativas entre os tratamentos, estas diferenças não foram significativas para o fator anisotrópico de contração (FAβ), que em ambos os casos se situam dentro dos valores de madeiras consideradas excelentes. O inchamento para as testemunhas foi calculado da condição seca a 0% de umidade para a condição saturada. O inchamento para os tratamentos a 200 e 245 C refere-se ao inchamento ocasionado pela saturação dos corpos de prova após passarem pelo processo de termorretificação (Tabela 3). O tratamento a 245 C foi o que ocasionou maior degradação e conseqüentemente menor inchamento em comparação com os 7006

6 demais tratamentos. Quando comparado com o valor original, nota-se que os inchamentos volumétricos foram menores que a testemunha, evidenciando que o tratamento térmico torna a madeira dimensionalmente mais estável. Quanto menor for a retração volumétrica, melhor é a madeira, uma vez que haverá menor movimentação dimensional. Tabela 3. Valores de inchamento para T. burseraefolia Mart. Tratamento Tratamento e posterior saturação αl (%) αt (%) αr (%) αv (%) FAα Testemunha 1,00 a 10,16 a 8,41 a 20,74 a 1.32 a 200 C 0,81 a 6,13 b 5,29 b 11,94 b 1,25 a 245 C 0,01 b 3,69 c 3,23 c 7,75 c 1,19 a αl = inchamento longitudinal, αt = inchamento tangencial, αr = inchamento radial, αv = inchamento volumétrico efaα = fator anisotrópico de inchamento. As médias seguidas pela mesma letra na vertical não diferem estatisticamente entre si. Foi aplicado o Teste de Tukey ao nível de 5% de probabilidade. Teor de umidade O tratamento térmico proporcionou uma significativa redução no teor de umidade (Tabela 4), se mostrando eficiente na redução da higroscopicidade da madeira, visto que o teor de umidade base úmida expressa a relação entre a massa de água e a massa total de um produto. Esse resultado esta de acordo com FENGEL; WEGENER (1984), que afirma que o processo de tratamento térmico atua inicialmente degradando a hemicelulose, a qual é reconhecidamente como o componente da madeira menos resistente ao aumento de temperatura. Dentre os componentes da madeira, a hemicelulose apresenta a maior higoscopicidade, logo, a sua degradação influencia significativamente o teor de umidade que pode ser alcançado por peças de madeira. Tabela 4. Teor de umidade base úmida. Tratamento TUBU (%) Testemunha 52,38a 200 C 45,71b 245 C 40,82c TUBU = teor de umidade base úmida. As médias seguidas pela mesma letra na vertical não diferem estatisticamente entre si. Foi aplicado o Teste de Tukey ao nível de 5% de probabilidade. CONCLUSÕES A estabilidade dimensional da madeira melhorou com a termorretificação; O tratamento a 245 c foi o mais eficiente para melhorar a estabilidade dimensional desta espécie, visto que proporcionou o menor inchamento volumétrico. 7007

7 REFERÊNCIAS ARAÚJO, S. O. DE. Propriedades de madeiras termorretificadas f. Tese (Doutorada em Ciência Florestal) Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. BRITO, J. O. et al. Densidade Básica e Retratibilidade da Madeira de Eucalyptusgrandis, submetida a diferentes temperaturas de termorretificação. Cerne, Lavras, v. 12, n. 2, p , abr./jun FENGEL, D., WEGENER, G. Wood: chemistry, ultrasctructure, reactions. Berlim: Walter de Gruyter, FIGUEROA, M. J. M.; MORAES, P. D. Comportamento da madeira a temperaturas elevadas. Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 9, n. 4, p , out./dez SILVA, M. R. DA. Efeito do tratamento térmico nas propriedades químicas, físicas e mecânicas em elementos estruturais de Eucalipto citriodorae Pinus taeda f. Tese (Doutorado em Ciências e Engenharia de Materiais) Universidade de São Paulo, São Carlos, INFLUENCE OF THERMAL TREATMENT ON DIMENSIONAL STABILITY OF Trattinnickia burseraefolia WOOD ABSTRACT This study aims to evaluate the influence of thermal treatment on the physical properties of amescla wood (Trattinnickia burseraefolia Mart.). This evaluated different temperatures (200 and 245 C) on the dimensional stability. The dimensional stability of the wood improved with heat treatment. The treatment at 245 C was the most efficient for improving the dimensional stability of the species, as was the lowest volumetric swelling. Key-words: thermal treatment, shrinkage, physical properties. 7008