POTENCIAL DE MADEIRA ALTERNATIVA PARA PRODUÇÃO DE CHAPAS DE PARTÍCULAS

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1 POTENCIAL DE MADEIRA ALTERNATIVA PARA PRODUÇÃO DE CHAPAS DE PARTÍCULAS F. M. Dias, M. F. Nascimento, F. A. R. Lahr Av. Trabalhador Sãocarlense, 400, Centro, São Carlos, São Paulo, CEP Área interunidades em Ciência e Engenharia de Materiais Universidade de São Paulo, Campus São Carlos RESUMO Neste trabalho são apresentados os resultados de propriedades mecânicas de chapas de partículas de madeira, fabricadas com espécie alternativa às madeiras usuais pelo setor comercial. No processo de fabricação utilizou-se uma espécie do nordeste, Angico (Anadenanthera macrocarpa), onde as partículas são distribuídas homogeneamente. Caracterizou-se também chapas de partículas, fabricadas com a espécie de reflorestamento Eucalipto (Eucalyptus citriodora). Essas chapas foram adquiridas no setor comercial e no processo de fabricação as partículas foram dispostas em três camadas, sendo as duas camadas externas compostas de partículas mais finas, garantindo um bom acabamento no produto final. Ambos métodos compreenderam: transformação das toras em cavacos; picagem dos cavacos; adição de adesivos aos cavacos; prensagem à determinada temperatura. O adesivo utilizado, uréia-formaldeído, é um adesivo com aplicação já estabelecida para fabricação deste tipo de produto. Retirou-se das chapas corpos-de-prova que foram ensaiados para a determinação de densidade aparente, resistência e módulo de elasticidade na flexão estática, seguindo como metodologia de ensaio a Americam Society for testing and Materials ASTM. Os resultados obtidos para as chapas fabricadas com ambas as espécies apresentaram alto potencial para fabricação de chapas de partículas. Palavras-chaves: Madeiras, Chapas de partículas, Resistência, Rigidez. INTRODUÇÃO As chapas de partículas, ou aglomerado, são painéis formados por partículas de madeira. A madeira é picada, transformada em partículas as quais são submetidas à secagem. O material já seco recebe uma resina sintética e é encaminhado à prensa onde por aplicação de calor e pressão é formado o painel. Segundo Tomasselli (1), as principais fontes de matérias-primas utilizadas pelas fábricas de madeira aglomerada são: resíduos industriais; resíduos de exploração florestal; madeiras de qualidade inferior não industrializáveis de outra forma; madeira proveniente de trato cultural de florestas plantadas e reciclagem de madeira sem serventia. Etapas de produção das chapas de partículas As chapas de partículas são fabricadas com partículas de madeira desidratada, aglomerados com um adesivo orgânico, por ação de calor, de pressão, de umidade e de catalisadores (2). Segundo Olmos (3), essas chapas são fabricadas por diferentes tipos de prensagem, que apresentam diferenças significativas, dependente do número e do tipo de camadas de formação do colchão. Dependendo da granulometria das partículas e o número de camadas com granulometrias diferentes, as chapas de madeira aglomerada podem ser classificadas em chapas homogêneas ou chapas de camadas múltiplas. Nas chapas homogêneas, as partículas com granulometria variada apresentam-se na mesma proporção em qualquer parte da chapa e resultam de uma única operação na formação do colchão. As chapas de camadas múltiplas são formadas por três camadas. As partículas constituintes da 4745

2 chapa são distribuídas em operações sucessivas, simetricamente em relação a uma camada central (4). Partículas As propriedades de aglomerados dependem basicamente do tipo de partículas usadas. Sua preparação, desde a picagem, secagem e classificação até a resinagem, formação de colchão, são os fatores mais importantes na produção de aglomerado (3). A secagem é uma fase muito importante na fabricação de aglomerado. O contínuo aumento em exigência na qualidade de aglomerados é uma das razões para manter o controle sobre o teor de umidade final das partículas. A classificação das partículas é feita após a secagem. Para aglomerados, vários tipos de peneiras e classificadores pneumáticos podem ser usados para a peneiração das partículas de diferentes tamanhos. A próxima etapa é a resinagem das partículas, que consiste na aplicação da resina. A porcentagem mínima de resina requerida é de aproximadamente 7 a 10%, der acordo com a massa da madeira. A estação formadora é extremamente importante, pois uma chapa mal formada apresentará grande variação nas suas propriedades devido à diferença de densidade na extensão da referida chapa. Segundo Olmos (3), as partículas são movimentadas por meio de rolos, esteiras, ar e combinação destas para então depositar as mesmas sobre uma placa metálica, lâmina plástica ou correia de tecido. Prensagem Antes da prensagem é feita uma pré-prensagem para a consolidação do colchão. Em seguida, os colchões são cortados em tamanhos previamente definidos e então são prensados, na maioria das vezes, em prensa de múltiplas aberturas. A temperatura de prensagem varia de C a C e a pressão nos pratos para a obtenção de chapas de densidade média situa-se na faixa de 14 a 35kgf/cm 2. Na indústria de chapas de partículas é muito importante considerar o conjunto de condições sob o qual as partículas são prensadas e consolidadas, tais como: temperatura, pressão e tempo de prensagem. Esta fase do processo é conhecida como ciclo de prensa, onde ocorre a consolidação do material e na qual são definidas, em grande parte, as propriedades finais do produto (5). Acabamento As chapas são resfriadas logo após a saída da prensa ou empilhadas ainda quentes para permitir a continuação do processo de cura da resina, iniciado durante a prensagem à quente. Em seguida, as chapas são esquadrejadas e o material de borda (resíduo) é retirado e reciclado (6). O lixamento efetuado em chapas já esquadrejadas tem por finalidade remover qualquer material solto da superfície bem como eliminar quaisquer riscos e irregularidades causadas à superfície pelos pratos da prensa. Após o lixamento, as chapas são classificadas e então précortadas em tamanhos menores. Propriedades das chapas de partículas A determinação das propriedades físicas e mecânicas das chapas de partículas é estabelecida pela norma americana ASTM/1982, D 1037 (7). No Brasil não existe normalização para este tipo de chapa, existe apenas um projeto em andamento. A ASTM/1982 estabelece como necessário para avaliações físico-mecânicas das chapas de partículas a execução dos seguintes ensaios: Densidade Tração perpendicular; Flexão estática e módulo de elasticidade na flexão estática; Teor de umidade; Inchamento; Dureza janka; 4746

3 tração paralela; Compressão longitudinal. Aplicações para as chapas de partículas A madeira aglomerada possui múltiplas aplicações, dentre as quais se destacam a fabricação de móveis e tampos de mesas, laterais de portas e de armários, divisórias, laterais de estantes e, na indústria de construção civil, como chapas de madeira aglomerada com características acústicas e térmicas, divisórias em geral, portas com revestimento adequado, forros e pisos com revestimento endurecedor. MATERIAIS E MÉTODOS Foram utilizadas na fabricação das chapas de partícula a espécie de Angico e caracterizou-se chapas comerciais fabricadas com Eucalipto. Com a utilização da espécie Angico, pretende-se propor a substituição na utilização de madeira de algumas folhosas nas serrarias. A espécie Angico (Andenanthera macrocarpa) é bastante freqüente no agreste e se apresenta como promissora para o fornecimento de matéria prima para a produção de chapas de partículas. É espécie provida de maior conteúdo de tanino, resinas, amido e outras substâncias que promovem aderência natural, além de já serem utilizadas em reflorestamento na região. A espécie Eucalipto (Eucalyptus citriodora) é uma das espécies mais plantadas no mundo, considerada uma das espécies mais versáteis e indicadas para uso múltiplo. As madeiras convenientemente manejadas podem produzir madeira excelente para serraria e laminação. Equipamentos utilizados na fabricação das chapas Os equipamentos necessários para o desenvolvimento desta pesquisa são: Prensa hidráulica, modelo MA 098/50 (ver figura 01), temperatura até 200 o C e carga até 70 toneladas. Estufa, modelo MA 035, com circulação e renovação de ar, opera até 300 o C. a) b) Figura 01 - a) Prensa Hidráulica. Moinho tipo Willye, modelo MA 680. Este moinho, apresentado na figura 02, foi utilizado na obtenção de cavacos e partículas mais finas. 4747

4 Figura 02 Moinho para processamento de madeiras. Metodologia para ensaio das chapas de partículas As toras de madeira da espécie Angico foram picadas e os cavacos secos ao ar. Pesou-se os cavacos de maneira a se adequarem à superfície da prensa totalizando 1660g. Foram adicionados 10% de adesivo (uréia-formaldeído) em proporção do peso do cavaco a ser prensado, formando-se assim um colchão que posteriormente foi posicionado no centro dos pratos quentes da prensa à uma temperatura de 140 o C e dez minutos de prensagem. Fabricaram-se 4 chapas de partículas nas dimensões de 40X40cm e espessura de 1,5cm. As chapas de partículas fabricadas com Eucalipto foram adquiridas no comércio de São Carlos. Adquiriu-se uma chapa de 120X240cm e espessura 1,5cm. Estas chapas são fabricadas segundo a metodologia apresentada para as chapas de Angico, diferindo apenas quanto à quantidade de colchão. São formadas três camadas e colocadas uma sobre as outras, sendo as camadas externas constituídas de partículas mais finas que a camada interna. De ambas as chapas (fabricadas com Angico e Eucalipto), retirou-se 6 corpos -de-prova, num total de 24 corpos-de-prova, para ensaio de densidade aparente, resistência e módulo de elasticidade à flexão estática. Os ensaios foram conduzidos de acordo com a norma Americam Society for Testing and Materials - ASTM 7190/1996 D1037. A massa específica aparente foi obtida pela expressão 1. m = v ρ (1) onde: ρ = massa específica aparente, em g/cm 3 ; m = peso do corpo-de-prova, em g; v = volume, em cm 3. Do ensaio de flexão estática obteve-se o módulo de ruptura (resistência à flexão) pela expressão 2 e o módulo de elasticidade pela expressão 3. R = E = 3Pl 2bd 2 P l bd y1 (2) (3) Onde: l, b e d = comprimento, largura e espessura, em mm; R= módulo de ruptura, em kgf/cm 2 ; P= carga de ruptura, em kgf; P 1 = carga no limite de proporcionalidade, em kgf; E= módulo aparente de elasticidade, em kgf/cm 2 e y 1 = deformação no limite de proporcionalidade, em mm. 4748

5 RESULTADOS E DISCUSSÃO Na tabela 1 apresentam-se os resultados obtidos para as chapas de partículas fabricadas com a espécie Angico do nordeste brasileiro. Tabela 1 - Resultados dos corpos-de-prova das chapas de Angico. Corpos de prova P (N) P 1 (N) R (MPa) E (MPa) r (g/cm 3 ) AN , ,11 AN , ,08 AN , ,09 AN , ,06 AN , ,10 AN , ,00 AN , ,02 AN , ,08 AN , ,99 AN , ,13 AN , ,09 AN , ,09 Média 15, ,07 Na tabela 2 apresentam-se os resultados obtidos para as chapas de partículas de Eucalipto encontradas no setor de produtos derivados de madeira. Tabela 2 - Resultados dos corpos-de-prova das chapas de Eucalipto. Corpos de prova P (N) P 1 (N) R (MPa) E (MPa) r (g/cm 3 ) EU , ,65 EU , ,64 EU , ,61 EU , ,67 EU , ,65 EU , ,62 EU , ,61 EU , ,61 EU , ,63 EU , ,66 EU , ,65 EU , ,62 Média 17, ,64 Comparando-se as médias apresentadas na tabela 1 com as médias apresentadas na tabela 2, observa-se que o valor da densidade aparente obtido para a chapa de Angico é um pouco mais alto que o obtido para a de Eucalipto. Os valores de resistência e módulo de elasticidade na flexão estática das chapas de partículas fabricada com Angico estão bem próximos dos obtidos para as chapas comerciais de Eucalipto. 4749

6 CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS Através do estudo apresentado, observa-se que os derivados da madeira, em particular os obtidos a partir de matérias primas alternativas, que é o enfoque deste trabalho, são uma alternativa valiosa em substituição à madeira maciça nos diversos setores industriais, por serem produtos que vêm contribuindo para reduzir a pressão sobre nossas florestas nativas. É importante destacar que os derivados da madeira apresentam produção ascendente por serem produtos já difundidos no mercado brasileiro e internacional. A madeira alternativa ora proposta é viável à confecção de chapas de partículas por apresentar solução original quanto à utilização de recursos disponíveis no Brasil. Os resultados obtidos para resistência e módulo de elasticidade na flexão estática foram satisfatórios para as chapas de partículas fabricadas com a espécie Angico. Isto pôde ser verificado por comparação entre os valores das chapas de partículas fabricadas com a espécie angico e os valores obtidos para as chapas comerciais de Eucalipto. Estes resultados obtidos possuem valores próximos para ambas as chapas. Já a densidade aparente apresentou resultados mais altos para as chapas de Angico, característica peculiar às madeiras do nordeste brasileiro. AGRADECIMENTOS À FAPESP, Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo. Ao CNPq, Conselho Nacional de desenvolvimento Científico e Tecnológico. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. I. TOMASELLI. Tendências de mudanças na indústria de painéis. In: REVISTA DA MADEIRA. (2000). p A. C. VALENÇA. Painéis de madeira aglomerada. In: REVISTA DA MADEIRA. (2000). p M. A. C. OLMOS. Equipamento e processamento de fabricação de chapas aglomeradas a partir de resíduos de madeira. (1992). 114p. São Carlos. Dissertação (Mestrado). Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo. 4. J. L. TONISSI. Madeiras e seus derivados na construção. (1985). 129p. São Carlos. Dissertação (Mestrado). Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo. 5. A. A. MOSLEMI. Particleboard. Illinois, Southern Illinois University Press. (1974). 245p. 6. W. L. TADASHI. Painéis derivados de madeira: laminação e produção de painéis de compensados. (1988). PADC - STI - MIC. 7. AMERICAN SOCIETY AND MATERIALS ASTM (1996). Standard test methods for evaluating properties of wood-base fiber and particle panel materials. Philadelphia. ASTM D

7 POTENTIAL OF ALTERNATIVE WOOD FOR MANUFACTURE OF PARTICLEBOARDS F. M. Dias, M. F. Nascimento, F. A. R. Lahr Av. Trabalhador Sãocarlense, 400, Centro, São Carlos, São Paulo, CEP Área interunidades em Ciência e Engenharia de Materiais Universidade de São Paulo, Campus São Carlos ABSTRACT This paper shows mechanical properties results of foils of particleboards, manufactured with alternative wood species and trading particleboards. In the production was used wood species from northeastern Brazil, Angico (Anadenanthera macrocarpa), where the particles has distributed in homogeneous form. It was also characterized particleboards manufactured with the species of reforestation Eucalyptus (Eucalyptus citriodora) they were acquired from commercial section, manufactured in three shavings layers. A good finish in the final product is achieved though two external layers composed of finer particles. Both methods contain: to process the wood in timber and the timber in shavings, to add adhesive on the shavings; to press in the appropriated temperature. The adhesive used was urea-formaldehyde who has established application for production of wood-based products. The physical properties, strength and elasticity were evaluated based on the ASTM D1037 standard, and the results were compared with those of industrial panels, demonstrating the feasibility of this innovation in the particleboard manufacture. Key-words: Wood, Particleboards, Strength, Stiffness. 4751