EFEITOS DA TERMORRETIFICAÇÃO NO PROCESSO DE ACABAMENTO DE MADEIRAS

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1 21º CBECIMAT - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais EFEITOS DA TERMORRETIFICAÇÃO NO PROCESSO DE ACABAMENTO DE MADEIRAS M.C.S. Alves 1 ; C. C. de Almeida 1, L, R. de Lima 1 ; D. Zacarias 1 ; M. V. Ribeiro 1 ; C. Pinheiro 1 ; I. D. D. Valarelli 2 Av. Ariberto Pereira da Cunha, 333, Pedregulho, Guaratinguetá, SP, manoelcsa@feg.unesp.br 1-Universidade Estadual Paulista Julio de Mesquita Filho Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá, Departamento de Materiais e Tecnologia, Guaratinguetá SP. 2-Universidade Estadual Paulista Julio de Mesquita Filho Faculdade de Engenharia de Bauru, Departamento de Engenharia Mecânica, Bauru SP. RESUMO Primeiramente aplicou-se termorretificação nas peças, em diferentes temperaturas, antes de elas passarem pelo processo de lixamento. Na segunda foi feito o processo inverso, lixado e depois termorretificado. As espécies utilizadas no estudo foram Pinus elliottii e Corymbia citriodora. As temperaturas foram 120, 160 e 200ºC. O processo de lixamento utilizado foi o lixamento horizontal plano com corte paralelo às fibras utilizando 1 material abrasivo (óxido de alumínio), 2 diferentes granulometrias de lixa. Para cada condição foram realizadas 6 repetições totalizando 180 ensaios para cada espécie. O consumo de potência não diferiu significativamente entre as granulometrias de lixa e as temperaturas de termorretificação para nenhuma das espécies. No entanto, houve diferença entre os métodos de tratamento térmico para o Pinus elliottii e para o Corymbia citriodora. O tratamento térmico posterior ao lixamento teve um maior consumo de potência para as duas espécies. Não houve diferenças significativas para a emissão acústica. Palavras-chave: Lixamento, termorretificação, Corymbia citriodora, Pinus elliottii. INTRODUÇÃO A termorretificação é o tratamento térmico caracterizado pelo aquecimento a temperaturas inferiores à pirólise da madeira (1). No Brasil, este tratamento é pouco estudado, apesar de se conhecer alguns 1971

2 21º CBECIMAT - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais benefícios comprovados em espécies de madeira da Europa, onde esse tipo de tratamento já foi bastante abordado. Atualmente, são comercializados no continente europeu, produtos retificados termicamente para pisos ou para decoração de ambientes internos e externos. O aquecimento da madeira é um processo antigo, de fácil execução e barato que é apontado por diversos pesquisadores como benéfico a várias propriedades deste material. A termorretificação diminui a higroscopicidade, aumenta a estabilidade dimensional e a resistência do material a fungos. Contudo, estes processos aumentam também a fragilidade da madeira, diminuindo assim algumas de suas propriedades mecânicas. Como o setor madeireiro utiliza o processo de lixamento nas mais variadas áreas, como na indústria de painéis e de móveis, tornam-se importante estudar os efeitos da termorretificação na qualidade superficial de peças lixadas. Com isso, este estudo visa entender os efeitos do tratamento térmico na qualidade superficial de peças lixadas, em diferentes temperaturas e granulometrias de lixa, com espécies de folhosas e de coníferas. MATERIAL E MÉTODOS Os corpos de prova confeccionados pertencem às espécies de reflorestamento Corymbia citriodora (D apm, 12% = 959,07 kg.m -3, D bm = 731,67 kg.m -3 ) e Pinus elliotii (D apm, 12% = 554,47 kg.m -3, D bm = 449,17 kg.m -3). Os corpos de prova foram preparados com dimensões de 5 cm de comprimento, 3 cm de largura e 2,2 cm de espessura. O estudo foi dividido em duas etapas. Na primeira etapa 90 corpos de prova de Corymbia citriodora e de Pinus elliottii foram acondicionados em estufa climatizadora modelo 4001 marca Tecnal, a uma temperatura de 100 ºC até que atingissem umidade de 12 a 13%. Foram utilizadas 3 temperaturas de termorretificação (120, 160 e 200 ºC). Para cada temperatura 18 amostras foram termorretificadas por 1 hora. As peças foram lixadas paralelamente às fibras em Lixadeira plana Marca Baldan modelo LFH-2, utilizando sistema automático de avanço em 2 diferentes granulometrias de lixas (P80 e P120). Na segunda etapa, foi realizado o processo inverso, no qual 30 unidades amostrais de cada espécie foram lixadas em cada granulometria de lixa, totalizando 1972

3 Emissão Acústica (V) Emissão Acústica (V) º CBECIMAT - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais outras 90 amostras para cada tipo de madeira. Após isso, os corpos de prova foram submetidos à estufa climatizadora, para que obtivessem umidades entre 12 e 13%, e então, 18 amostras lixadas em cada granulometria de lixa, foram tratadas termicamente por 1 hora em temperaturas diferentes (120, 160 e 200 ºC). Para a aquisição da potência de lixamento foi usado um transdutor de corrente alternada para a captação da potência consumida do motor durante o lixamento, marca WARD modelo TRX-I/U. Para a aquisição da emissão acústica foi usado um módulo de emissão acústica composto por um sensor (piezoelétrico) e um amplificador de sinal elétrico com saída retificada em RMS (valor quadrático médio), marca PHYSICAL ACOUSTICS CORPORATION, modelo do sensor R15A, modelo do amplificador de sinal RESULTADOS E DISCUSSÃO Emissão Acústica para Corymbia citriodora. As Figuras 1 e 2 mostram o comportamento da emissão acústica em função das temperaturas de termorretificação para o conjunto de lixas utilizadas e para os diferentes tratamentos térmicos, respectivamente. Lixa Tratamento Depois Antes Figura 1: Gráfico da emissão acústica granulometria de lixa, na termorretificação do Corymbia citriodora. Figura 2: Gráfico da emissão acústica em função da temperatura, para cada tratamento térmico, na termorretificação do Corymbia citriodora. 1973

4 Emissão Acústica (V) Emissão Acústica (V) º CBECIMAT - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais Foi observado através da análise de variância que não houve diferenças significativas entre as temperaturas de termorretificação (F 2,62 = 0,322; P-value > 5%), as granulometrias de lixa (F 1,62 = 0,089; P-value > 5%) e tampouco entre os métodos de tratamento térmico (F 1,62 = 0,784; P-value > 5%) Emissão Acústica para Pinus elliottii As Figuras 3 e 4 mostram o comportamento da emissão acústica em função das temperaturas de termorretificação para o conjunto de lixas utilizadas e para os diferentes tratamentos térmicos, respectivamente. Foi observado através da análise de variância que não houve diferenças significativas entre as temperaturas de termorretificação (F 2,66 = 0,926; P-value > 5%), as granulometrias de lixa (F 1,66 = 0,000; P-value > 5%), e entre os métodos de tratamento térmico (F 1,66 = 2,293; P-value > 5%). Lixa Tratamento Depois Antes Figura 3: Gráfico da emissão acústica em função da temperatura, para cada granulometria de lixa, na termorretificação do Pinus elliottii. Figura 4: Gráfico da emissão acústica tratamento térmico, na termorretificação do Pinus elliottii. Potência Consumida para Corymbia citriodora As Figuras 5 e 6 mostram o comportamento da potência consumida em função das temperaturas de termorretificação, para o conjunto de lixas utilizadas e para os diferentes tratamentos térmicos, respectivamente. 1974

5 Potência (W) Potência (W) º CBECIMAT - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais A análise de variância mostrou que não houve diferença significativa na potência consumida entre as diferentes granulometrias de lixas (F 1,62 = 0,636; P- value > 5%), e as temperaturas de termorretificação (F 2,62 = 3,150; P-value > 5%), entretanto, diferiram estatisticamente os tratamentos térmicos (F 1,62 = 53,798; P- value < 5%). Lixa Tratamento Depois Antes Figura 5: Gráfico da potência consumida granulometria de lixa, na termorretificação do Corymbia citriodora Figura 6: Gráfico da potência consumida tratamento térmico, na termorretificação do Corymbia citriodora. Potência Consumida para Pinus elliottii A Figura 7 mostra o comportamento da potência consumida em função das temperaturas de termorretificação, para cada granulometria de lixa, no lixamento do Pinus elliottii. A análise de variância mostrou que não houve diferenças significativas entre as lixas (F 1,66 = 0,639; P-value > 5%) e entre as temperaturas (F 2,66 = 0,257; P- value > 5%). A Figura 8 mostra o comportamento da potência consumida em função das temperaturas de termorretificação, para cada tratamento térmico, no lixamento do Pinus elliottii. A análise de variância mostrou que houve diferença estatística entre os métodos de termorretificação (F 1,66 = 115,605; P-value < 5%). 1975

6 Potência (W) Emissão Acústica (V) Potência (W) Potência (W) º CBECIMAT - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais Lixa Tratamento Depois Antes Figura 7: Gráfico da potência consumida granulometria de lixa, na termorretificação do Pinus elliottii Figura 8: Gráfico da potência consumida em função da temperatura, para cada tratamento térmico, na termorretificação do Pinus elliottii. Corymbia citriodora vs Pinus elliottii A Figura 9 demonstra o comportamento da potência consumida para cada espécie lixada, bem como as respectivas temperaturas de termorretificação. A análise de variância mostrou que houve diferença significativa na potência consumida entre as espécies estudadas (F 1,134 = 12,741; P-value < 5%), porém, não diferiram-se estatisticamente as temperaturas de tratamento (F 2,134 = 0,829; P-value > 5%). A Figura 10 demonstra o comportamento da emissão acústica para cada espécie lixada, bem como as respectivas temperaturas de termorretificação. Espécie Corymbia Pinus Espécie Pinus Corymbia Figura 9: Gráfico da potência consumida Figura 10: Gráfico da emissão acústica 1976

7 21º CBECIMAT - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais espécie de madeira lixada. espécie de madeira lixada. A análise de variância mostrou que não houve diferença significativa na emissão acústica emitida entre as espécies estudadas (F 1,134 = 0,094; P-value > 5%) e também não diferiram-se estatisticamente as temperaturas de tratamento (F 2,134 = 0,870; P-value > 5%). CONCLUSÕES O consumo de potência não diferiu significativamente entre as granulometrias de lixa e as temperaturas de termorretificação para nenhuma das espécies. No entanto, houve diferença entre os métodos de tratamento térmico para o Pinus elliottii e para o Corymbia citriodora. O tratamento térmico posterior ao lixamento teve um maior consumo de potência para as duas espécies. Entre as madeiras foi constatado um maior consumo de potência pela espécie folhosa, o que se deve principalmente a sua maior densidade em relação à conífera. No lixamento do Corymbia não foi obtido correlação direta entre o consumo de potência e a rugosidade média, mas o Pinus mostrou correlação linear entre essas variáveis. Através dos resultados de emissão acústica foi visto que não houve diferença entre os tipos de lixa, temperaturas de termorretificação e entre os métodos de tratamentos térmicos para as duas espécies de madeira em estudo. As emissões acústicas produzidas pelo Pinus elliottii e pelo Corymbia citriodora não apresentaram diferenças estatísticas. AGRADECIMENTOS Agradecimentos especiais à Fapesp (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo), ao CNPq e à Capes. REFERÊNCIAS 1- BULIAN F.; GRAYSTONE J. A. Wood and Wood-Based Substrates. In: Wood Coatings. Elsevier,

8 21º CBECIMAT - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais 2 - MOURA, L. F.; BRITO, J. O., Effect of Thermal treatment on Machining Properties of Eucalyptus grandis and Pinus caribea var. hondurensis Woods, In: International Convention of Society of Wood Science and Technoly, 51st, 2008, Chile. Anais Chile, ESTEVES, B. M.; PEREIRA, H. M. Wood Modification by heat treatment: a review. Bioresources, Raleigh, v. 4, n. 1, p , EFFECTS OF HEAT TREATMENT PROCESS OF FINISHING WOODS ABSTRACT The effect of the thermal treatments in the process of wood sanding was observed in two different ways. The first analysis consisted of applying thermal treatments in the wood, at different temperatures, before they go through the process of sanding. The second was done the reverse process, sanded and then thermally treated. The species used in the study were Pinus elliottii and Corymbia citriodora. The temperatures were 120, 160 and 200 C. The grinding process used was horizontal plane sanding with cut parallel to fiber, an abrasive material (aluminum oxide), three different granulometries of sandpaper. For each condition were performed 6 repetitions totaling 180 trials for each species. The power consumption did not differ significantly between the sandpaper grit sizes and temperatures of heat treatment for either species. However, there were differences between the methods of heat treatment for Pinus elliottii and the Corymbia citriodora. The subsequent heat treatment to sanding had a higher power consumption for both species. There were no significant differences for acoustic emission. Keywords: Sanding, thermal treatments, Corymbia citriodora, Pinus elliottii. 1978