MDF PROCESSO DE PRODUÇÃO, PROPRIEDADES E APLICAÇÕES

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1 MDF PROCESSO DE PRODUÇÃO, PROPRIEDADES E APLICAÇÕES C. I. Campos, F. A. R. Lahr Av. Trabalhador São Carlense, nº 400, São Carlos/SP CEP cic@sc.usp.br Universidade de São Paulo Escola de Engenharia de São Carlos Campus São Carlos Área: Interunidades em Ciência e Engenharia de Materiais RESUMO O uso de derivados de madeira é crescente, considerando-se um aproveitamento mais racional da matéria-prima, pois aparecem como alternativa para reduzir a heterogeneidade do material. Tais produtos apresentam qualidades análogas às da madeira, reduzem suas limitações e podem ser aplicados em situações antes restritas a outros tipos de materiais. Dentre esses produtos, pode-se destacar as chapas de fibra de média densidade (MDF Medium Density Fiberboard). MDF é uma chapa composta principalmente por fibras lignocelulósicas combinadas com resina sintética, ou outro adesivo, unido entre si através de pressão e calor. Apresentam densidade entre 600 e 800 kg/m 3. As etapas de produção do MDF são basicamente: descascamento, fragmentação, mistura de resina, armazenamento dos cavacos, tratamento dos cavacos, desfibramento, mistura da resina, entrelaçamento das fibras, prensagem, resfriamento, corte, lixamento e revestimento. O MDF atende a diferentes áreas, com emprego na construção civil, na fabricação de móveis, na confecção de embalagens, entre outras aplicações. É um produto homogêneo, uniforme, estável, de superfície lisa e plana, oferecendo boa trabalhabilidade, alta usinabilidade para encaixar, entalhar, cortar, parafusar, perfurar e moldurar, além de reduzir o uso de tintas, tingidores, vernizes e apresentar ótima aceitação de revestimentos com diversos acabamentos e utilizações. Palavras-chaves: MDF, Produção, Propriedades, Uso INTRODUÇÃO O MDF (Medium Density Fiberboard) é o nome dado a chapa fabricada a partida aglutinação de fibras de madeira com resinas sintéticas e ação conjunta de temperatura e pressão. É considerado um produto ecologicamente correto, versátil, com maior resistência ao fogo quando se associa algum tipo de retardante de chamas e permite aproveitamento integral da árvore. Pode apresentar densidade entre 0,50 e 0,80 g/cm 3, segundo Maloney (1) (1993). Entre suas propriedades destacamse: estabilidade dimensional, homogeneidade, superfície plana e lisa, alta usinabilidade para encaixar, entalhar, cortar, parafusar, perfurar e moldurar, além de reduzir o uso de tintas, vernizes e ótima aceitação de revestimentos. É um produto consolidado na indústria moveleira mundial, com ampla inserção na construção civil, e vem sendo empregado em vários outros setores industriais. O MDF pode ser produzido com características especiais e, para isto, é preciso que sejam escolhidos corretamente o tipo de resina, os teores de resina e de aditivos, dependendo das utilizações finais desejado, conforme descreve Bauer (2) (1995). O MDF, quando comparado ao aglomerado, às chapas duras e ao compensado, apresenta grande vantagem em operações de corte, usinabilidade de borda, usinabilidade de superfície, torneamento, furação, acabamentos e revestimentos. A menor quantidade de espaços vazios permite a pintura de maneira mais econômica e superfícies usinadas mais lisas Castro (3) (2000). 2054

2 MATERIAIS E MÉTODOS Processo de produção A produção de MDF passa pelas etapas apresentadas a seguir, segundo Forest Products Laboratory (4) (1987). Descascamento operação comum do fluxo operacional das indústrias de produtos à base de madeira. À obtenção de fibras, as dimensões da tora não influenciam. Fragmentação após o descascamento, as toras passam por uma operação de fragmentação, em picadores onde são gerados cavacos, ou partículas. Classificação dos cavacos a forma final do cavaco é menos influente na qualidade final do produto, uma vez que os mesmos serão transformados em fibras. Devido à irregularidade dimensional dos cavacos, os maiores são separados por baterias de peneiras, e em seguida, retornam ao picador. Armazenamento de cavacos são armazenados em silos com volume equivalente a 24 horas de operação. Como na maioria das vezes os cavacos ficam expostos à atmosfera, antes do processamento é feita uma seleção por peneiras, seguida de lavagem. Tratamento de cavacos nesta etapa os cavacos são amolecidos para facilitar a operação do desfibrador na formação da polpa, reduzindo seu consumo energético. A lignina presente nas camadas intercelulares é amolecida, perdendo sua capacidade de retenção de fibras, o que resulta numa polpa de fibras mais resistentes e flexíveis, formando chapas mais rígidas. Desfibramento as fibras podem ser obtidas por desfibradores mecânicos ou por meio de técnicas de aumentos de pressão, que é um método menos utilizado. Nos desfibradores, os cavacos são introduzidos e, por força centrífuga, são lançados para a periferia dos discos. Mistura de resina adicionados a resina, o catalisador e, em alguns casos, certos aditivos, mistura-se a matéria-prima. As resinas mais utilizadas são à base de uréia-formaldeído, melaninauréia-formaldeído e tanino-formaldeído. Secagem das fibras o elevado teor de umidade das fibras acarreta uma série de problemas quando a manta é formada é prensada a quente. Os secadores aplicados na manufatura do MDF são simples, caracterizados por um duto em cujo interior flui ar seco e quente. Armazenamento das fibras o silo de fibras, também chamado de tanque pulmão, tem a função de acumular um volume adequado de fibras para a formação das mantas (entrelaçamento), sem que ocorra uma provável interrupção em função de distúrbios na linha de fluxo das fibras. Entrelaçamento das fibras colchão a seco formado a partir de uma suspensão das fibras ao ar. O sistema formador da manta tem um bico de oscilação lateral que descarrega as fibras sobre uma cinta porosa de avanço c ontínuo. Seccionamento o sistema de seccionamento muda conforme o tipo de linha de formação, que é o conjunto de equipamentos cujas operações dão a forma final ao MDF. Quando o processo de secagem é intermitente, a manta é cortada por lâminas circulares não-dentadas e, em seguida, encaminhada às operações de pré-prensagem e prensagem a quente. Prensagem a pré-prensagem evita possíveis desmanchamentos e deslizamentos das fibras da manta durante a prensagem a quente. Para cada sistema de prensagem, existe um tipo de linha de formação. A injeção do vapor durante a prensagem permite um aquecimento quase instantâneo da manta, resultando numa cura mais eficiente da resina, permitindo a manufatura das chapas de elevadas espessuras. Resfriamento é efetuado par a evitar variações dimensionais da chapa após o aquecimento. Normalmente, são resfriados a temperatura ambiente, protegidos das intempéries, onde o tempo depende do tipo de linha de formação utilizada. Corte, lixamento e revestimento o corte é feito procurando estabelecer a medidas dos painéis de MDF, conforme padrões estabelecidos. O lixamento está diretamente relacionado à preparação da superfície das chapas, para acabamentos finais. A seqüência, na figura 01, ilustra o processo de produção de fabricação do MDF, apresentado por CASTRO (3) (2000) adaptado de O Brien (1999). 2055

3 Figura 01 Processo de produção do MDF, adaptado de O Brien (1999). Fonte: CASTRO (3) (2000). Propriedades Graças à possibilidade de um controle preciso das propriedades, as matérias-primas passíveis de serem utilizadas na fabricação do MDF podem em alguns casos, ser subprodutos da indústria moveleira, ou ainda, madeira proveniente de desbastes e costaneiras. Existem diversos tipos de MDF, tendo sido cada um desenvolvido para atender aos mais variados usos e aplicações. Podem ser classificados quanto à espessura, quanto às características físico-mecânicas, quanto à resistência à umidade, quanto à densidade, quanto ao acabamento, KOLLMANN (5) (1975). Quanto à espessura, é a fabric ação de chapas de 2,5 a 40 mm. Com revestimento pode atingir espessuras entre 18 mm e 70 mm. Quanto às características físico-mecânicas, é classificado em standard, light, ultra-light e HDF. O tipo standard é aplicado na fabricação de mobiliário em geral. O light recomendado em situações onde o projeto requer a redução do peso (ordem de 15 a 20%) e onde o desempenho na usinabilidade não seja fator limitante. São aplicados em mobiliários, molduras e outros. O ultra-light é indicado onde à redução de peso, de 35% a 40%, é muito importante para elaboração de projeto e a usinagem em perfis elaborados é restrita. O HDF (High Density Fiberboard) deve ser aplicado onde elevados valores de características físico-mecânicas são necessários para o desempenho do produto, como em pisos laminados e escadas. A classificação quanto à resistência divide o MDF em standard e hidrófugo. O primeiro é empregado na fabricação de mobiliário para ambiente seco, como sala, dormitórios e escritórios. E o hidrófugo suporta bem a presença de vapor de água no ambiente, podendo ter contato ocasional com pano úmido ou água na superfície. A tabela 01 apresenta valores mínimos de propriedades físico-mecânicas e higroscópicas para chapas com 10 mm de espessura, a partir de ensaios de laboratório. 2056

4 Tabela 01 Valores mínimos referentes às propriedades físico-mecânicas do MDF. PROPRIEDADES FÍSICO-MECÂNICAS VALORES MÍNIMOS Densidade 750 kg/m 3 Resistência à Flexão Estática 23 MPa Resistência à Tração Perpendicular 0,61 MPa Resistência à Tração Superficial 1,22 MPa Módulo de Elasticidade MPa Umidade 4 a 11 % Inchamento 15 % Fonte: Catálogo de MDF - DURATEX Madeira Industrializada S. A.. Aplicações O MDF é um material consolidado no mercado moveleiro mundial, mostrando-se adequado à diversidade de usos para os quais a chapa é exigida, incluindo a inserção gradual na construção civil. Os painéis encontrados comercialmente atualmente, são resistentes à umidade em ambientes internos e externos, painéis leves para móveis que compõem ambientes aéreos e outros. Além das aplicações apontadas anteriormente, é um produto ecologicamente correto, GUSS (6) (1995). Os painéis de MDF podem ser empregados na fabricação de mobiliário de ambiente seco, tais como salas, dormitórios e escritórios, para pisos, rodapé, vistas internas e móveis de banheiro ou saunas. Pode também ser usado também em ambientes externos, apresentando alta resistência às condições ambientais, desde que seguidas às recomendações de selagem da superfície e topos com produtos adequados. É ideal para sacadas, móveis de jardim e outros. Existem também painéis resistentes ao fogo, produzidos com retardante de chamas, aplicado em divisórias, móveis, e onde, por exigência legal, devam cumprir normas que determinem a característica de não desenvolverem a combustão. A seguir são apresentadas as figuras 02 e 03 que ilustram aplicações e usos para os painéis de MDF, em diferentes aplicações, como: mobiliário de sala, cozinha, ou como paredes divisórias, pisos, SWST (7) (1997). Figura 02 Aplicação dos painéis na composição de salas móveis, pisos e rodapés. Fonte: Catálogo DURATEX. Figura 03 Painéis de MDF, empregados em móveis e ambientes internos. Fonte: Catálogo DURATEX. 2057

5 RESULTADOS E DISCUSSÕES Dentre as vantagens que justificam o emprego do MDF, pode-se destacar a boa resistência específica, elevada disponibilidade de matéria-prima, associada ao aspecto renovável da fonte, reciclabilidade e menor demanda energética de produção, transporte e instalação. Estudos a respeito do consumo energético no ciclo completo de um produto que a demanda energética na produção de uma tonelada de MDF representa apenas 24,91% da energia necessária à produção de uma tonelada de alumínio, e apenas 4,63% quando comparado com alvenaria (supondo a mesma aplicação para os três diferentes produtos), YOUNGQUIST (8) (1988). A maioria dos defeitos inerentes à anatomia da madeira como nós, presença de medula, desvio de grã e tensões de crescimento, podem ser eliminados durante o processo de fabricação dos painéis obtendo-se um produto final com características dependentes apenas das variáveis envolvidas no processo de fabricação. Além disso, outras propriedades desejáveis podem ser adicionadas ao material, como por exemplo, resistência ao fogo e a biodeterioração, expandindo a gama de aplicações do produto não apenas na indústria moveleira e na construção civil, mas em vários outros setores. O MDF proporciona um impacto cumulativo na cadeira de valores de comprador em relação aos produtos concorrentes, já que a redução do uso de tintas, laca, vernizes e cola, além de menor desgaste das ferramentas e menores índices de refugo. CONCLUSÕES O MDF vem ganhando, em diversos países, parcelas de mercado de madeira maciça, do compensado e do aglomerado, especialmente em produtos de alto valor agregado. A elevada demanda pelo material verificada mais intensamente a partir de 1999, indica grande aceitação do MDF pelo mercado moveleiro, tendo este produto sido utilizado em aplicações típicas dos painéis de aglomerado. Sendo assim, o MDF tem um grande potencial de expansão no mercado nacional, devendo incorporar parcelas do mercado de aglomerado, de madeira serrada e do compensado. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa de São Paulo) por possibilitar a realização deste trabalho através de bolsa de doutoramento (Processo 00/ ) e auxílio à pesquisa (Processo 00/ ). REF ERÊNCIAS 1. T. M. MALONEY (1993). Modern particleboard & dry process fiberboard manufacturing, Updated Edition. San Francisco: Miller Freeman Inc. 2. T. J. BAUER (1995). Use of MDF from a global perspective. In: MDF industry update with worldwide mill directories, 6 ed. 3. E. M. CASTRO (2000). Pr ocesso de produção mecânica de MDF. Dissertação de Mestrado. São Carlos, FOREST PRODUCT LABORATORY. (1999). Wood handbook Wood as an engineering material. Madison. WI: USDA, Forest Service, Forest Products Laboratory. 463p. 5. F. F. P. KOLLMANN; E. W. KUENZI; A. J. STAMM (1975). Principles of wood science and technology. V.2. New York, Springer-Verlag. 6. L. M. GUSS (1995) Engineered wood products: The future is bright. Forest Products Journal, Madison, v.45, n. 7/8, p.17-24, SOCIETY OF WOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY. Environmental implications of the use of wood-based products. (set.1997). 8. J. A. YOUNGQUIST (1988). Wood-based composites The panel and building components of the future. Proceedings. IUFRO, Canadá, p

6 MDF PRODUCTION PROCESS, PROPERTIES AND APLICATION C. I. Campos, F. A. R. Lahr Av. Trabalhador São Carlense, nº 400, São Carlos/SP CEP Universidade de São Paulo Escola de Engenharia de São Carlos Campus São Carlos Área: Interunidades em Ciência e Engenharia de Materiais ABSTRACT The use of wood composite is growing, being considered a more rational use of the raw material, because they appear as alternative to reduce the heterogeneity of the material. Such products present qualities similar to the one of the wood, they reduce its limitations and they can be before applied in situations restricted the other types of materials. Between those products, it can stand out the foils of fiber of medium density (MDF - Medium Density Fiberboard). MDF is a foil composed mainly by fibers lignocelulósicas combined with synthetic resin, or other sticker, united to each other through pressure and heat. They present density between 600 and 800 kg/m 3. The stages of production of healthy MDF basically: shelling, fragmentation, resin mixture, storage of the shavings, treatment of the shavings, filing, mixes of the resin, interlace of the fibers, pressing, cooling, court, lixamento and coating. MDF assists to different areas, with employment in the civil construction, in the production of pieces of furniture, in the making of packing, among other applications. It is a homogeneous product, uniform, stable, of flat surface and it planes, offering good trabalhabilidade, high usinabilidade to fit, to carve, to cut, to screw, to perforate and mold, besides to reduce the use of inks, tinge, lake and to present great acceptance of coatings with several finishes and uses. Key-words: MDF, Production, Properties, Use 2059