ANÁLISE DO DESEMPENHO NA FLEXÃO ESTÁTICA DE PAINÉIS DE PARTÍCULAS ORIENTADAS (OSB ORIENTED STRAND BOARD)

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1 ANÁLISE DO DESEMPENHO NA FLEXÃO ESTÁTICA DE PAINÉIS DE PARTÍCULAS ORIENTADAS (OSB ORIENTED STRAND BOARD) R. T. Migita, C. I. de Campos, C. A. O. de Matos Rua: Geraldo Alckmin, 519 Vila Nossa Senhora de Fátima Itapeva / SP CEP: rogerio.migita@grad.itapeva.unesp.br Universidade Estadual Paulista UNESP Campus de Itapeva RESUMO O presente trabalho teve como objetivo produzir e avaliar o desempenho na flexão estática de painéis de partículas orientadas (OSB Oriented Strand Board) produzidos de resíduos provenientes do processo de laminação de madeira de Pinus taeda. Os painéis foram compostos com 30% de partículas nas camadas externas e 40% na camada interna, com aplicação do adesivo fenol-formaldeído por meio de aspersão em um misturador de partículas do tipo tambor rotativo. O teste de flexão estática realizado seguiu as especificações da norma europeia EN 310/2003 (1) e apresentou resultados médios para o MOR paralelo de 16,66 MPa e perpendicular de 10,27 MPa e para o valor médio de MOE paralelo de 5070 MPa e perpendicular 1032 MPa. Cabe ressaltar que o aproveitamento de resíduos de laminação apresenta material com espessura elevada, reduzindo a razão de esbeltez (RE) das lascas que é um aspecto prejudicial na fabricação dos painéis. Os valores obtidos estão próximos aos valores sugeridos pela norma europeia para o tipo OSB/1, ou seja, painel indicado para uso em ambiente seco. Palavras-chave: painéis OSB, construção civil, resina fenol-formaldeído. INTRODUÇÃO O Brasil, em relação aos painéis à base de madeira, situa-se em posição privilegiado, sendo detentor de grande extensão territorial e de tecnologia na silvicultura para o manejo florestal, como também, clima ambiental excelente para a potencialização do setor. 2318

2 Os produtos engenheirados de madeira têm apresentado crescente desenvolvimento, principalmente no final do século XX. Acompanhando esse desenvolvimento, e a crescente demanda por tais produtos, a indústria madeireira vem cada vez mais desenvolvendo tecnologias para o uso mais eficiente da madeira a partir de árvores de menores dimensões. (AMERICAN FOREST & PAPER ASSOCIATION, 2006) (2). Os painéis OSB vêm se destacando como uma alternativa promissora em diversos setores do mercado, principalmente a construção civil, como em países da América do Norte já detêm um mercado estável e crescente. No Brasil sua utilização na construção civil ainda é lenta principalmente pela diferença de cultura, entretanto, a utilização dos painéis OSB cresce em outros mercados, como nos setores mobiliários e de embalagens. Em paralelo ao segmento de painéis à base de madeira, observa-se que a indústria madeireira em alguns segmentos ainda se caracteriza por gerar grande quantidade de resíduos e, embora seja um assunto estudado com o objetivo de reduzir tal geração, muitas vezes não é possível devido às características próprias do processo, ou ainda baixa qualificação de mão de obra. Aproveitamento o crescimento dos produtos engenheirados de madeira, a necessidade de materiais mais sustentáveis e a possibilidade de aproveitamento de resíduos de madeira é que definiu-se o objeto deste estudo, que foi a produção de painéis de lascas orientadas a partir do aproveitamento de resíduos do processo de laminação de toras. MATERIAIS E MÉTODOS A matéria prima utilizada para este trabalho foi os resíduos provenientes do processo de laminação da madeira de Pinus taeda, retiradas do processo devido não atender as solicitações de qualidade exigidas. As lâminas residuais foram cedidas pela empresa JP Compensados, localizada no interior de São Paulo na cidade de Itararé. A partir dos resíduos de laminas foram produzidas partículas strands com dimensões de aproximadamente 50 a 80 mm de comprimento, 25 mm de largura e espessura de 1,5 a 2 mm. Após a produção das partículas, estas 2319

3 foram secas até atingir um teor de umidade de 3 a 5% em uma estufa elétrica com controlador automático das condições de secagem, a uma temperatura de 103 ± 2 ºC. O adesivo utilizado para a colagem das partículas foi o fenol-formaldeído da marca SI Group Resinas S/A, na forma líquida, com ph igual a 11,74, gel time de 8,33 minutos e viscosidade a 25 ºC de 620 CP. A quantidade de adesivo empregada foi de 10% calculada com base no peso seco das partículas. A aplicação do adesivo foi através de aspersão por uma pistola de ar comprimido da encoladeira tipo tambor rotativo, regulada para girar a 10 RPM. Os colchões dos painéis foram produzidos com três camadas, com composição de 30% de partículas nas camadas externas e 40% na camada interna, com orientação entre as camadas de 90º com base na direção das fibras. Cada painel foi composto por 540 gramas de partículas nas camadas externas e 720 gramas de partículas na camada interna, totalizando em 1800 gramas de partículas secas. Realizou-se a prensagem dos colchões na Prensa Hidráulica HIDRAL - MAC, modelo HMP 80T, feita a uma temperatura de 140 ºC, com pressão específica constante de 40 kgf/cm² e tempo de prensagem de 10 minutos com intervalo para liberação de vapores aos 5 minutos. Após a climatização em uma sala a uma temperatura e umidade relativa constante de 20 ± 2ºC e 65 ±2%, respectivamente, foram retirados corpos-deprova com base em normas existentes, para caracterização das propriedades mecânicas (módulo de elasticidade (MOE) e de ruptura (MOR) à flexão estática, paralela e perpendicular à orientação das partículas) dos painéis produzidos. O teste de flexão estática realizado seguiu as especificações da norma europeia EN 310/2003 (1), porém, a caracterização e avaliação dos painéis foi estabelecida de acordo com a norma americana (3) (ASTM - American Society for Testing and Materials). Com os resultados obtidos realizaram-se análises estatísticas para identificação de valores anormais, através do teste de normalidade de Shapiro Wilk, a um nível de significância de 5%, realizados no software R versão Os dados que apresentam distribuição normal são expressos como resultantes do teste de Shapiro Wilk com o valor de p (p-value) maior que 0,

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES A seguir são apresentados os resultados do teste de flexão estática para os Módulos de Elasticidade (MOE - Em) de cada corpo-de-prova, nas direções paralelas e perpendiculares para as chapas de OSB. Tabela 1- Valores de MOE paralelo e perpendicular para o teste de flexão estática. MOE Em (MPa) CP Paralelo Perpendicular , , , , , , , , , , , , , ,790 Média 5070, ,858 Coef. Variação (%) 22,54 17,50 Os valores de MOE resultantes em comparação com os requisitos da norma europeia EN , apontam que o MOE paralelo (direção longitudinal) atende os requisitos de placas para fins estruturais especiais utilizadas em ambiente úmido (tipo OSB/4) e MOE perpendicular (direção transversal) não atende os requisitos solicitados pela norma europeia. Segundo VITAL, et. al. (1974) (4), KELLY (1977) (5) e MATOS (1988) (6), o MOE é afetado por diversas variáveis do processo de produção dos painéis, dentre as quais, densidade do painel, composição das camadas, conteúdo de resina, razão de compactação, parafina e dimensões das partículas refletidas no índice de esbeltez. Seguindo a literatura citada, uma possível causa do MOE perpendicular não atender os requisitos é a relação com as dimensões das partículas, uma vez que, as partículas produzidas a partir dos resíduos de laminação possuem uma espessura elevada em comparação com as utilizadas 2321

5 em produções comerciais, e também, o comprimento utilizado ser relativamente baixo, ou seja, as lascas usadas em painéis comerciais apresentam em torno de 1 mm de espessura e as lascas residuais utilizadas apresentavam espessura superior a 2 mm, reduzindo em mais da metade a razão de esbeltez das partículas. Os testes estatísticos apontam que os resultados para o MOE paralelo e perpendicular apresentam distribuição normal. O intervalo de confiança para o MOE paralelo foi de 4013,246 a 6127,355 MPa e para o MOE perpendicular de 864,8034 a 1198,9134 MPa. A seguir são apresentados os resultados do teste de flexão estática para o Módulo de Ruptura (MOR - fm) de cada corpo-de-prova, nas direções paralela e perpendicular para as chapas de OSB. Tabela 2- Valores de MOR paralelo e perpendicular para o teste de flexão estática. MOR fm (MPa) CP Paralelo Perpendicular 1 15,86 13, ,12 11, ,45 13, ,55 5, ,98 8, ,37 10, ,26 9,05 Média 16,66 10,27 Coef. Variação (%) 25,31 28,24 Os valores de MOR resultantes em comparação com os requisitos da norma europeia EN , apontam que o MOR paralelo (direção longitudinal) não atende os requisitos solicitados e o MOR perpendicular (direção transversal) atende os requisitos de placas para usos gerais e placas para componentes interiores para utilização em ambiente seco (tipo OSB/1). 2322

6 Segundo KELLY (1977) (5), é frequente encontrar na literatura indicações de que na relação entre comprimento e a espessura (índice de esbeltez), a espessura tem o efeito mais importante, principalmente acima de 0,5 mm. CANADIDO, et al. (1990) (7), em pesquisa da correlação do índice de esbeltez com o MOR concluíram que, o MOR paralelo e perpendicular dos painéis OSB produzidos com partículas de douglas-fir, são afetados pelo índice de esbeltez. Pode-se citar novamente a influência do índice de esbeltez nos valores resultantes desse trabalho, com a necessidade de novos testes para encontrar os motivos de alguns testes apresentarem resultados satisfatórios (MOE paralelo) e outros não (MOE perpendicular e MOR paralelo). O teste estatístico de normalidade apontou que o resultado para MOR perpendicular apresentou uma distribuição normal, enquanto que, o MOR paralelo não apresentou uma boa distribuição da normalidade, justificado pelo corpo-de-prova 3 (tabela 2 MOR paralelo) de 25,45 MPa que apresentou resistência acima das demais. O intervalo de confiança para o MOR paralelo foi de 12,7572 a 20,5562 MPa e para o MOR perpendicular de 7,5846 a 12,9494 MPa. Cabe ressaltar que, embora o valor médio do MOR paralelo não ter atendido os requisitos da norma europeia, seu intervalo de confiança engloba o valor mínimo exigido numa probabilidade de 19,75% dos casos. Essa informação é de grande importância, levado em consideração o quanto é preciso ajustar o processo de produção para atingir os padrões de qualidade exigido nos painéis OSB. CONCLUSÕES Pode se concluir que a utilização integral de resíduos de laminação para produção de painéis OSB pode não atender todos os requisitos normativos, como visto nos testes de flexão estática, porém, apresentam valores próximos aos valores sugeridos pela norma europeia EN 300/2002 (7) para o tipo OSB/1, ou seja, painel indicado para uso em ambiente seco. Através de novos estudos para ajuste na composição dos painéis, volume de resíduos e principalmente no ajuste da espessura, pode-se dizer 2323

7 que há grande possibilidade de adequação, quanto a exigências normativas, dos painéis OSB utilizando partículas residuais. AGRADECIMENTOS Programa de Iniciação Científica com bolsa (PIBIC /UNESP- Reitoria). REFERÊNCIAS (1) EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION. European Standard EN 310- Particleboards and Fiberboards Determination of modulus of elasticity in bending and bending strength. Bruxelas: (2) AMERICAN FOREST & PAPER ASSOCIATION. Engineered wood products primer awareness guide. Washington: American Wood Council, Disponível em: < Acesso em: 24 agosto de (3) AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. D 198: Standard Test Methods of Static Tests of Lumber in Structural Sizes, (4) VITAL, B.R., LEHMANN; BOONE, R.S. How species and board densities affect properties of exotic hardwood particleboards. Forest Products journal, madison, v. 24, n.12, p , (5) KELLY, M.W. A critical literature review of relationships between processing parameters and physical properties of particleboards. U.S. For. Prod. Lab. General Technical Report FPL-10, Madison, 1977, 66p. (6) MATOS, J. L. M. Ciclo de prensa em chapas de partículas estruturais waferboards. 163f. Dissertação (Mestrado)- Universidade Federal do Paraná, Curitiba, (7) CANADIDO, L. S.; SAITO, F.; SUZUKI, S. Influence os strand thickness and board density on the orthotropic properties of oriented strandboard. Journal of the Japan Wood, Tokyo, v. 36, n. 8, p , (8) EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION. European Standard EN 300- Oriented Strand Boards (OSB) Definitions, classification and specifications. Bruxelas:

8 PERFORMANCE ANALYSIS ON STATIC BENDING OF PARTICLE BOARD ORIENTED STRAND BOARD (OSB ORIENTED STRAND BOARD) ABSTRACT The present work aimed to produce and assess performance on static bending of particle board oriented strand board (OSB Oriented Strand Board) produced from residues of wood lamination process of Pinus taeda. The panels were composed with 30% of particles in the external layers and 40% in the inner layer, with application of phenol-formaldehyde adhesive through sprinkling in a particle type mixer rotating drum. The static bending test performed followed the specifications of the European Standard EN 310/2003 (1) and presented average results for the MOR parallel of MPa and perpendicular of MPa and to the average value of MOE parallel of 5070 MPa and perpendicular 1032 MPa. It is worth noting that the use of lamination residues features material with high thickness, reducing the slenderness ratio (RE) strands that is a harmful aspect in manufacturing of panels. Keywords: OSB, civil construction, phenol-formaldehyde resin. 2325