PROPRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS DE PAINÉIS COMPENSADOS DE GUAPURUVU (Schizolobium parahyba (Vell.) Blake)

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1 XV EBRAMEM - Encontro Brasileiro em Madeiras e em Estruturas de Madeira 9-11/março, 2016, Curitiba, PR, Brasil PROPRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS DE PAINÉIS COMPENSADOS DE GUAPURUVU (Schizolobium parahyba (Vell.) Blake) 1 Jéssica Szkura Moreno (jessicaszkura@hotmail.com), 1 Hernando Alfonso Lara Palma (larapalma@fca.unesp.br), 2 Adriano Wagner Ballarin (awballarin@fca.unesp.br) 1 UNESP - Faculdade de Ciências Agronômicas Departamento de Ciência Florestal - Rua José Barbosa de Barros, nº 1780, Botucatu-SP 2 UNESP - Faculdade de Ciências Agronômicas Departamento de Engenharia Rural - Rua José Barbosa de Barros, nº 1780, Botucatu-SP RESUMO: O presente trabalho teve por objetivo avaliar o desempenho físico e mecânico de painéis compensados de dimensões comerciais fabricados com nove lâminas de madeira de guapuruvu (Schizolobium parahyba (Vell.) Blake). A madeira foi proveniente de plantios de 16 anos de idade, localizados em áreas experimentais do campus da Universidade Estadual Paulista (UNESP) no município de Botucatu, SP. Foram produzidos três painéis compensados, com dimensões nominais de 2440 mm x 1220 mm e espessura de 22,5 mm. Na produção dos compensados foram adotados os parâmetros gerais de produção industrial de compensados com resina fenol-formaldeído. Os ensaios físicos e mecânicos foram realizados de acordo com as especificações descritas nas normas ABNT para compensados. Os compensados apresentaram densidade aparente de 388 kg/m³, inchamento mais recuperação em espessura de 6,57% e teor de umidade de 10,54%, resultados que revelaram bom desempenho físico dos painéis. Os valores médios do módulo de elasticidade e de resistência à flexão longitudinal foram 3792 MPa e 26,76 MPa, respectivamente. Os compensados de guapuruvu revelaram bom desempenho físico e mecânico, apresentando potencial para a produção de painéis leves. Palavras Chave: Schizolobium parahyba, compensados, propriedades físicas e mecânicas. EVALUATION OF PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF PLYWOOD FROM GUAPURUVU (Schizolobium parahyba (Vell.) Blake) ABSTRACT: This study aims to evaluate the physical and mechanical properties of plywood panels in commercial dimensions manufactured with nine veneers made from guapuruvu (Schizolobium parahyba (Vell.) Blake). The wood was obtained from a 16 years old plantation at an experimental area of the São Paulo State University in Botucatu - SP, Brazil. Were manufactured three plywood panels with nominal dimensions of 2440 mm x 1220 mm and thickness of 22.5 mm. Plywood production adopted the general variables used in traditional plywood industry with phenol formaldehyde resin. The physical and mechanical properties were analyzed in accordance to the specifications described in ABNT plywood standards. Mean density of plywood panels was 388 kg/m³, thickness swelling of 6.57% and moisture content of 10.54%, results that revealed good physical performance. The mean values of the longitudinal bending MOE and MOR were 3792 MPa and MPa respectively. The guapuruvu plywood showed good physical and mechanical performance which indicates potential for light plywood. Keywords: Schizolobium parahyba, plywood, physical and mechanical properties.

2 1. INTRODUÇÃO Em 2014, a produção nacional de compensados totalizou um volume de 2,88 milhões de m³, sendo 2,40 milhões fabricados de madeira de Pinus (83% da produção nacional) e 0,48 milhões fabricados com madeira de folhosas de origem tropical (17% da produção nacional) (IBÁ, 2015). Na última década, a produção de compensados de Pinus teve um crescimento médio de 2,8% a.a. No mesmo período, a produção de compensado tropical apresentou queda da ordem de 5,7% a.a. (ABRAF, 2013; ABIMCI, 2013). A redução apresentada na produção dos compensados de origem tropical deve-se, principalmente, pela dificuldade em se obter matéria-prima de qualidade e com origem legal, sobretudo na região norte. Já a produção de compensados de Pinus está concentrada na região sul do país (IBÁ, 2015; ABIMCI, 2013). Por outro lado, com o advento dos plantios de paricá (Schizolobium amazonicum) na região norte, o mercado de compensado tropical tem apresentado acenos positivos no sentido de buscar novas alternativas de matéria-prima para a produção de compensados leves para uso na construção civil, confecção de móveis e como lâminas para revestimentos de paredes internas de casas de madeira. Neste sentido, se ressalta que essa espécie é do mesmo gênero que o guapuruvu, apresentando características semelhantes, tais como: rápido crescimento, tronco retilíneo, baixa densidade, boa trabalhabilidade, baixa presença de nós, etc. Características que são interessantes do ponto de vista tecnológico, visando à produção de laminados. A espécie Schizolobium parayba conhecida como guapuruvu, vem sendo usada em plantios de regeneração natural para efeito ecológico. Entretanto é reconhecida entre os pesquisadores como uma espécie de rápido desenvolvimento e boa produtividade. Segundo a EMBRAPA (1988), em plantios experimentais, o guapuruvu impressiona pelo rápido crescimento inicial, forma das plantas e principalmente por seu incremento médio anual. O guapuruvu é uma espécie nativa de florestas de região litorânea, possui área natural de distribuição desde o sul do estado da Bahia até o Rio Grande do Sul. É uma espécie característica da Floresta Ombrófila Densa (Floresta Atlântica), principalmente na planície aluvial (Floresta Ombrófila Densa Aluvial) e do inicio de encostas (Floresta Ombrófila Densa Submontana), onde ocupa o dossel superior da floresta (BIGARELLA, 1978). Estudos pioneiros sobre o potencial tecnológico da madeira de guapuruvu foram desenvolvidos por RICHITER et al. (1974). Estes autores ressaltam o rápido crescimento da espécie e apontam as possibilidades de seu aproveitamento industrial. Em um estudo posterior RICHTER et al. (1975) concluíram que o guapuruvu proveniente da floresta nativa não apresentou problemas de laminação e as lâminas obtidas foram de boa qualidade. Os compensados fabricados a partir desta madeira encontram aplicações tais como: formas de concreto, embalagens, caixotaria (leve e pesada) e fabricação de móveis. Pesquisas mais recentes de BORTOLETO e BELLINI (2002), também concluíram que a madeira de guapuruvu tem potencial para produção de lâminas e fabricação de compensados de uso interno e intermediário com potencial para uso em móveis, embalagens e caixotaria. Em decorrência da baixa densidade que apresenta esta espécie, a utilização racional desta madeira na forma de painéis compensados oferece um leque maior de usos potenciais, especificamente para uso geral, movelaria e revestimentos. Portanto, o conhecimento das propriedades físicas e mecânicas de painéis compensados de madeira de guapuruvu, faz-se indispensável com o intuito de caracterizar novos produtos, visando principalmente um subsídio a futuros usuários, para seu emprego correto em diferentes soluções industriais, estruturais ou decorativas. 2. MATERIAIS E MÉTODOS 2.1 Matéria-prima

3 Neste estudo foram utilizadas lâminas de 2,5 mm de espessura nominal, provenientes de seis árvores de guapuruvu (Schizolobium parayba) retiradas de plantios de 16 anos de idade do projeto Restauração da Mata Atlântica em Sítios Degradados no Estado de São Paulo - Brasil, localizados em áreas experimentais do campus da Universidade Estadual Paulista (UNESP) no município de Botucatu, SP. De cada árvore, retiraram-se três toras de aproximadamente 2,5 metros de comprimento, tomadas desde a base da árvore de forma sequencial. As lâminas foram retiradas da segunda tora de cada árvore, como mostrado na Figura 1. Figura 1. a) Visão geral do projeto de restauração; b) Esquema da retirada das toras para laminação (A T altura total da árvore até a bifurcação). 2.2 Produção de compensados O processo de laminação e confecção dos compensados foi realizado na Indústria de Compensados Caribea S.A. de São Manuel, SP. Para este estudo foram produzidos três painéis compensados de nove lâminas, com dimensões nominais de 2440 mm x 1220 mm x 22,5. Na produção dos compensados, foram adotados os parâmetros gerais de produção da empresa Caribea S.A. (umidade média das lâminas de 6%, adesivo utilizado à base de fenol-formaldeído 380 g/m 2 por linha dupla de colagem, temperatura e tempo de prensagem de acordo com as especificações do fabricante da cola - 130ºC e um minuto de prensagem por cada mm de espessura nominal do painel e pressão específica de prensagem de 12 kgf/cm²). 2.3 Avaliação dos painéis compensados A avaliação do desempenho dos painéis compensados foi conduzida com ensaios físicos e mecânicos em corpos de prova deles confeccionados, atendendo-se no geral às prescrições da norma ABNT como indicado na Tabela 1.

4 Tabela 1. Ensaios e normas para os painéis compensados. Ensaio Propriedade Norma Resistência à flexão estática paralela às fibras E b - módulo de elasticidade T r - tensão de ruptura NBR 9533:2012 Densidade M ea - massa específica aparente NBR 9485:1986 Umidade TU - teor de umidade NBR 9484:2011 Inchamento IR - inchamento e recuperação da espessura NBR 9535:2011 Os ensaios de flexão estática foram realizados em máquina universal de ensaios modelo DL da marca EMIC, com célula de carga de 30 kn. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1 Propriedades físicas Na Tabela 2 são apresentados os resultados individuais e médios das propriedades físicas dos painéis compensados. Tabela 2. Valores médios das propriedades físicas dos painéis. Densidade (kg/m 3 ) Inchamento (%) Teor de umidade (%) Medida Painéis Painéis Painéis descritiva , 2 e média ,56 10,66 10,56 10,40 desvpad 15,14 17,93 14,88 0,10 0,34 0,42 0,27 C.V. (%) 3,97 4,69 3,72 1,53 3,18 3,97 2,61 Valores médios Densidade (kg/m 3 ) Inchamento (%) Teor de umidade (%) média 388 6,56 10,55 desvpad 10,69 0,10 0,35 C.V. (%) 2,76 1,53 3,32 A densidade dos compensados foi semelhante nos três painéis avaliados. Os valores dos coeficientes de variação foram baixos, indicando a homogeneidade do material. A densidade aparente média dos painéis foi 33,8% maior que a das lâminas de madeira que os originaram, uma vez que a densidade aparente das lâminas de madeira de guapuruvu foi de 290 kg/m 3. Este aumento é devido, provavelmente, à temperatura e pressão utilizadas no processo de fabricação do compensado e a baixa densidade da madeira. A densidade do compensado depende da densidade da espécie, umidade das lâminas, temperatura e pressão de prensagem utilizada na manufatura. Segundo WELLONS et al. (1983) e BIER (1983) para a faixa de pressões de 7 kgf/cm 2 a 21 kgf/cm 2 na prensagem do compensado, normalmente utilizadas na indústria, ocorre uma retração na espessura das chapas de aproximadamente 5% a 10% para um teor de umidade das lâminas de até 10%, ocasionando uma redução do volume por esmagamento. Assim, a densidade do compensado é um pouco maior do que da madeira sólida. Conforme apresentado na Tabela 5, os valores médios da densidade dos compensados se mostraram inferiores aos registrados por outros autores em compensados puros desta espécie e semelhante aos encontrados em painéis de paricá. O valor médio do inchamento e recuperação da espessura foi de 6,56% e o coeficiente de variação de 1,56%, valor considerado baixo o que indica homogeneidade dos painéis. De modo geral, o valor encontrado de inchamento não difere dos valores médios encontrados na literatura para compensados colados com resina fenólica.

5 Provavelmente o valor do inchamento encontrado pode estar relacionado à baixa densidade da madeira. Segundo GALVÃO e JANKOWSKY (1985) existe relação direta entre a variação volumétrica e a densidade da madeira, sendo que essa variação dimensional é normalmente maior na madeira de maior densidade devido à maior quantidade de madeira por unidade de volume. O teor de umidade dos três painéis foi praticamente uniforme, com valor médio de 10,55%. Observa-se que todos os tratamentos alcançaram uma umidade média de equilíbrio inferior a 12% nas condições de climatização recomendada pela norma. Conforme apresentado na Tabela 5 os valores médios do teor de umidade dos compensados estudados, atingiram os limites referenciais apresentados nos diferentes códigos normativos nacionais. Também se observa nesta tabela que os valores percentuais do teor de umidade obtidos neste estudo para os compensados foram superiores aos resultados médios reportados na literatura por vários autores em compensados da mesma espécie. 3.2 Flexão estática longitudinal Na Tabela 3 são apresentados os valores de cálculo (valores de ensaios) e corrigidos a 12% de umidade dos módulos de elasticidade e da tensão de ruptura longitudinal dos compensados. A correção para a umidade de 12% seguiu as prescrições da norma NBR 7190 (1997). Na Tabela 4 são apresentados os valores médios da flexão estática. Medida descritiva Tabela 3. Valores médios individuais de flexão estática dos painéis. Flexão estática longitudinal valores de cálculo Módulo de elasticidade (MPa) Painéis Tensão de ruptura (MPa) Painéis média ,30 27,80 26,30 desvpad 125,05 292,12 357,18 2,55 1,84 3,48 C.V. (%) 3,24 7,82 9,46 9,03 6,62 13,24 Flexão estática longitudinal valores corrigidos a 12% média ,60 27,10 25,60 desvpad 123,47 288,44 352,68 2,52 1,82 3,44 C.V. (%) 3,28 7,92 9,58 9,14 6,72 13,41 Tabela 4. Valores médios de flexão estática dos painéis. Módulo elasticidade Tensão de ruptura Medida (MPa) (MPa) descritiva Valores Valores Valores Valores de corrigidos de cálculo corrigidos cálculo média ,76 27,45 desvpad 195,67 264,91 2,65 2,69 C.V.(%) 5,29 6,99 9,90 9,80 De forma geral, os valores médios do módulo de elasticidade e da tensão de ruptura na direção longitudinal entre os painéis tiveram pouca variação. Os valores médios dos coeficientes de variação foram baixos indicando homogeneidade dos painéis. Conforme apresentado na Tabela 5, os valores médios de módulo de elasticidade e de resistência na direção longitudinal dos compensados atingiram de forma parcial ou total os limites mínimos referenciais para os compensados apresentados nos diferentes códigos normativos nacionais para painéis compensados de madeira tropical e pinus.

6 Os valores médios da pesquisa atingiram plenamente os valores mínimos normativos do módulo de elasticidade e 97,9% da tensão de ruptura longitudinal referentes à Associação Brasileira da Indústria da Madeira Processada Mecanicamente (2007b). Em relação aos valores normativos referentes à Associação Brasileira da Indústria da Madeira Processada Mecanicamente (2007a), atingiram plenamente os valores mínimos normativos do módulo de elasticidade e 85,73% da tensão de ruptura. O valor médio do módulo de elasticidade da pesquisa atingiu 89% e o da tensão de ruptura superou plenamente os valores mínimos normativos referentes ao Catálogo Técnico de Pinus (ABIMCI, 2002). Observa-se também, que os painéis compensados de guapuruvu, atingiram em 94,8% (E b ) e 78,4% (T r ) os requisitos mínimos para compensados formas de concreto e atenderam plenamente aos requisitos mínimos para compensados de uso geral, industrial e decorativos quando considerados o tipo de adesivo e as lâminas utilizadas na confecção dos painéis (lâminas classe E nas capas e classes I, II e II no miolo) referentes ao Projeto NBR 31: /2 (2004). Também, se observa na Tabela 5 que os valores do módulo de elasticidade e da tensão de ruptura obtidos neste estudo foram inferiores aos resultados médios reportados na literatura por vários autores para compensados desta mesma espécie e semelhantes aos valores de compensados de paricá, espécie do mesmo gênero que o guapuruvu. Considerando-se o módulo de elasticidade e a tensão de ruptura em relação à densidade das espécies indicadas nos códigos normativos da Tabela 5 (E b /M ea ; T r /M ea ), esta se apresenta semelhante e até mais elevada no caso do guapuruvu. Isto significa que uma menor densidade não significa queda proporcional na resistência. Tabela 5. Propriedades de compensados reportados em códigos normativos nacionais e literatura. Flexão estática longitudinal Densidade Umidade E b (MPa) T r (MPa) (kg/m 3 ) (%) Pesquisa , ,54 ABIMCI ,02-54, ABIMCI ,05-54, ABIMCI ,20-41, Projeto NBR , Guapuruvu , Guapuruvu , ,1 Paricá , Valores pesquisa; 2 ABIMCI (2007a): compensado estrutural de madeira tropical uso externo; 3 ABIMCI (2007b): compensado estrutural de madeira de Pinus uso externo; 4 ABIMCI (2002): Catálogo Técnico de Pinus nº 1 - Compensado de Pinus (propriedades do compensado de 20 mm de espessura e 9 lâminas); 5 Projeto NBR 31: /2 especificações de compensados quanto ao uso final (2004); 6 RICHTER et al. (1974); 7 BORTOLETO e BELLINI (2002); 8 IWAKIRI, S (2011). 4. CONCLUSÕES A partir dos resultados obtidos no programa experimental e atendendo aos objetivos deste trabalho, podem-se extrair as seguintes conclusões:

7 Os painéis compensados de guapuruvu revelaram bom desempenho físico e mecânico, atingindo parcialmente ou igualando os limites mínimos de referência no sentido longitudinal (códigos normativos nacionais) estabelecidos para painéis compensados. Os coeficientes de variação obtidos para os valores de todas as propriedades foram baixos, revelando elevada homogeneidade dos painéis. De uma forma geral, as propriedades dos painéis compensados, de madeira de guapuruvu (Schizolobium parayba (Vell.) Blake.), avaliados neste estudo, indicam que esta espécie tem grande potencial para a produção de compensados classificados como de uso geral, industrial e decorativo. Também com potencialidade para utilização em formas de concreto, de acordo com a norma NBR 31: /1 (2004). O compensado de guapuruvu, produzido no presente estudo e de acordo aos valores físicos e mecânicos, apresenta potencial para uso em móveis, estruturas leves, paredes internas revestidas, embalagens e caixotaria. É importante na continuidade dos trabalhos, o desenvolvimento de mais pesquisas com painéis desta espécie, para ajustar variáveis do processo e obter produtos com maior desempenho físico e mecânico. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABIMCI Estudo setorial 2013: ano base Curitiba. PR, p. ABRAF - Anuário estatístico ABRAF 2013: ano base ABRAF - Brasília, 2013, 148p ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9484 Compensado determinação do teor de umidade. Rio de Janeiro, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9485 Compensado determinação da massa específica aparente. Rio de Janeiro, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9533 Compensado determinação da resistência à flexão estática. Rio de Janeiro, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9535 Compensado determinação do inchamento. Rio de Janeiro, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7190/97: projeto de estruturas de madeira. Rio de Janeiro, p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR Projeto 31: /2. Painéis de madeira compensada. Parte 2, Requesitos. Rio de Janeiro, ABIMCI - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DA INDÚSTRIA DE MADEIRA PROCESSADA MECANICAMENTE. Painéis compensado de madeira tropical. 2007a. 4 p. (Catálogo técnico, n. 1). ABIMCI - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DA INDÚSTRIA DE MADEIRA PROCESSADA MECANICAMENTE. Painéis compensado de pinus. 2007b. 4 p. (Catálogo técnico, n. 2). ABIMCI - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DA INDÚSTRIA DE MADEIRA PROCESSADA MECANICAMENTE. Compensado de pinus. Programa Nacional de Qualidade da Madeira. Catálogo Técnico n. 1, Curitiba, p. BIER, H. Radiata pine plywood: an experimental study of the bending properties of structural plywood. Rotorua: New Zealand Forest Service, p. (FRI Bulletin, 53). BIGGARELLA, J. J. Aspectos florísticos. In BIGARELLA, J. J. A Serra do Mar e a porção oriental do Estado do Paraná. Curitiba: SEPL-Adea, p BORTOLETTO, G.J.; BELLINI, U. Produção de lâminas e manufatura de compensados a partir da madeira de guapuruvu (Schizolobium parayba blake.) proveniente de um plantio misto de espécies nativas. CERNE, v.8, n.2, p.16-28, EMBRAPA. Centro Nacional de Pesquisa Florestal. Zoneamento ecológico para plantios florestais no estado de Santa Catarina. Curitiba PR, p. (EMBRAPACNPF. Documento ; 21). GALVÃO, A. P. M.; JANKOWSKY, I. P. Secagem racional da madeira. São Paulo: Nobel, 111p

8 IBÁ - Indústria brasileira de árvores. Disponível em: Acesso em: 24 de setembro de IWAKIRI, S et al. Avaliação da qualidade de painéis compensados produzidos com lâminas de Schizolobium amazonicum. FLORESTA, Curitiba, PR, vol. 41, n. 3, p , jul./set RICHTER, H. G., TOMASELLI, I.; MORESCHI, J.C. Estudo tecnológico do guapuruvu (Schizolobium parahybum). Revista Floresta, Curitiba; v. 5, p RICHTER, H. G.; TOMASELLI, I.; MORESCHI, J. C. Estudo tecnológico do guapuruvu (Schizolobium parayba Blake.). Parte II: fabricação de compensados. Floresta, Curitiba, PR, v. 6, n. 1, p WELLONS, J.D et al. Thickness loss in hot-pressed plywood. Forest Product Journal, Madison, v. 33, n. 1, p , NOTA DE RESPONSABILIDADE Os autores são os únicos responsáveis pelo que está contido neste trabalho.