MDP FABRI CAÇÃO ECARACTERI ZAÇÃO PAI NÉI SDEPARTÍ CULASDEMÉDI ADENSI DADE MARI AFÁTI MADO NASCI MENTO SÉRI EDI DÁTI CAPRODUTOS ANDRÉLUI SCHRI STOFORO DERI VADOSDEMADEI RA FRANCI SCO ANTONI O ROCCO LAHR PAI NÉI SDEPARTÍ CULAS EESC-USP
Painéis de Partículas de Média Densidade (MDP) Fabricação e Caracterização MARIA FÁTIMA DO NASCIMENTO Pós-Doutoranda Departamento de Eng. de Estruturas Escola de Engenharia de São Carlos Universidade de São Paulo FRANCISCO ANTONIO ROCCO LAHR Professor Titular Departamento de Eng. de Estruturas Escola de Engenharia de São Carlos Universidade de São Paulo ANDRÉ LUIS CHRISTOFORO Professor Adjunto Departamento de Engenharia Civil Universidade Federal de São Carlos São Carlos, 2015
Nascimento, Maria Fátima do N124p Painéis de partículas de média densidade (MDP) : fabricação e caracterização / Maria Fátima do Nascimento, Francisco Antonio Rocco Lahr, André Luis Christoforo. - Dados eletrônicos. -- São Carlos : EESC USP, 2015. [74] p. (Série Didática Produtos Derivados de Madeira Painéis de Partículas) Modo de acesso: World Wide Web ISBN 978-85-8023-030-7 1. Produtos engenheirados à base de madeira. 2. Materiais compósitos. 3. Propriedades físicas e mecânicas. I. Nascimento, Maria Fátima do. II. Lahr, Francisco Antonio Rocco. III. Christoforo, André Luis. IV. Título.
ESCOLA DE ENGENHARIA DE SÃO CARLOS Paulo Sergio Varoto Diretor Sergio Persival Baroncini Proença Vice Diretor ASSESSORIA ADMINISTRATIVA Marcelo Areias Trindade Marcelo Areias Trindade ASSISTÊNCIA TÉCNICA ADMINISTRATIVA Gláucia Rimoli Cirielli Mokross DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE ESTRUTURAS Maximiliano Malite Chefe Ana Lúcia Homse de Cresce El Debs Vice Chefe CAPA Maria Fernanda Nóbrega Vinícius Gonçalves Garcia SÃO CARLOS, 2015
Sumário APRESENTAÇÃO... 6 1. INTRODUÇÃO... 7 2. GENERALIDADES... 9 3. PROCESSO DE FABRICAÇÃO DOS MDP s... 16 3.1. Toras... 16 3.2. Descascamento da tora... 17 3.3. Produção das partículas... 17 3.4. Secagem das partículas... 17 3.5. Classificação das partículas... 18 3.6. Tipos de Adesivos... 19 3.6.1. Acetato de Polivinila (PVA)... 19 3.6.2. Fenol Formaldeído (FF)... 19 3.6.3. Resorcinol Formaldeído (RF)... 20 3.6.4. Melamina Formaldeído (MF)... 20 3.6.5. Uréia Formaldeído (UF)... 20 3.6.6. Difenilmetano Diisocianato (MDI)... 21 3.7. Mistura das partículas e adesivo encolagem das partículas... 21 3.8. Formação do colchão ou distribuição das partículas... 22 3.9. Prensagem dos painéis... 23 3.10. Acondicionamento e operações de acabamento... 23 3.11. Estoque... 24 4. ATUALIDADES SOBRE A PRODUÇÃO DOS MDP s... 25 5. CARACTERIZAÇÃO E CLASSIFICAÇÃO DOS MDP s... 37 5.2.1. Caracterização física... 37 5.2.1.1. Densidade aparente... 37 5.2.1.2. Teor de umidade... 38
5.2.1.3. Inchamento em espessura e absorção de água... 39 5.2.1.4. Razão de compactação... 40 5.2.1.5. Coeficiente de esbeltez... 41 5.2.2. Caracterização mecânica... 42 5.2.2.1. Flexão... 42 5.2.2.2. Tração perpendicular às faces ou adesão interna... 43 5.2.2.3. Tração paralela às faces... 45 5.2.2.4. Arrancamento de parafuso... 45 5.2.3 Ensaio de intemperismo... 47 5.2.3.1. Artificial ou envelhecimento artificial e natural... 47 5.2.4. Resistência a abrasão... 50 5.2.5. Dureza Janka... 51 5.3. Classificação do MDP... 53 6. APLICAÇÕES DOS MDP s... 55 7. CONSIDERAÇÕES FINAIS... 62 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 63 LISTA DE FIGURAS... 69 LISTA DE TABELAS... 71 ANEXO... 72
Apresentação Observando na literatura nacional escassa oferta de informações de caráter didático a respeito dos produtos derivados da madeira, com a presente publicação os autores têm como objetivo colaborar para diminuir tais lacunas e incentivar ainda mais a correta compreensão dos insumos bem como dos processos produtivos envolvidos. Como decorrência, espera-se que sejam criadas as condições suficientes para se alcançar, ao longo do tempo, a otimização da qualidade dos produtos e de sua aplicação para as finalidades às quais se destinam. A opção pelos e-books se justifica pela facilidade de disseminação das informações e de acesso pelos integrantes do público alvo, ou seja, os graduandos e pós-graduandos dos cursos de engenharia nos quais a temática referente aos produtos derivados da madeira seja discutida. Esta primeira publicação é dedicada aos painéis de partículas, também conhecidos por MDP (Medium density particleboards). Na sequência, publicações referentes a outros produtos derivados da madeira deverão ser lançadas, por mídia análoga a esta. Espera-se receber dos leitores desta obra as sugestões para que as futuras edições contemplem a inserção de novas informações e detalhes a respeito do assunto, valorizando e ampliando o trabalho até aqui desenvolvido. É importante expressar o agradecimento a todos quantos contribuíram para que o texto alcançasse a formatação ora disponibilizada. Em especial, cabe mencionar o reconhecimento pelo contínuo apoio institucional proporcionado pela Escola de Engenharia de São Carlos, da Universidade de São Paulo, por meio do Departamento de Engenharia de Estruturas e do Programa de Pós-Graduação e Ciência e Engenharia dos Materiais. Sem este apoio, não teria sido possível a consecução deste trabalho. 6
Capítulo 1 INTRODUÇÃO O Brasil, país de reconhecida tradição florestal, vem experimentando nas últimas décadas expressivas modificações no panorama do emprego da madeira para as mais diferentes aplicações, da construção civil até a indústria do mobiliário, das embalagens até os instrumentos musicais, entre outras. No segmento moveleiro nacional, cada vez mais vêm ganhando os produtos derivados da madeira, destacando-se entre eles os painéis de partículas e os painéis de fibras. Em nosso país, no ano de 2014, a produção dos painéis de partículas, gerericamente denominados de aglomerados, se aproximou dos quatro milhões de metros cúbicos, volume altamente expressivo e que envolve recursos consideráveis na composição do PIB nacional, em especial se for considerado o emprego de espécies oriundas de florestas plantadas. Entre as vantagens dos painéis aglomerados, podem ser citadas: - No processo produtivo, possibilitam a utilização de praticamente toda a árvore, reduzindo de modo significativo a geração de resíduos; - Permitem a fabricação de produtos com menor variação das propriedades em relação à madeira serrada; - Podem ser produzidos a partir da reutilização de madeira proveniente da indústria de processamento primário do material. A grande maioria das empresas brasileiras do setor está localizada nas regiões sul e sudeste do país. É esperada gradativa mudança desta situação, com o incentivo à implantação de fábricas mais próximas dos centros produtores de madeira tropical, com indiscutíveis ganhos não somente pela possibilidade de melhor 7
aproveitar os resíduos largamente disponíveis nesses locais, como também pela considerável redução do custo do transporte dos produtos. Neste contexto, reconhece-se a importância de serem disseminadas informações relativas à fabricação dos produtos à base de madeira, no sentido de formar profissionais, em diferentes áreas, com melhor embasamento teórico e prático. Tais profissionais serão os futuros interveneintes nos processos produtivos e, deste modo, poderão colaborar de modo mais efetivo para a melhoria desses processos, cujos benefícios para a nação se constituem em fatos altamente desejáveis. 8
Capítulo 2 GENERALIDADES Segundo Kollmann et al. (1975), a ideia de produzir chapas de partículas vem sendo desenvolvida ao longo da história. A origem das chapas de madeira aglomerada tem sua primeira patente em 1901 (USP Watson, sob o número 796545). Outras patentes foram se sucedendo a partir de 1929, 1930/36/37, 1940 e 1942, sob o número DRP 967328 Fahrni. Nos anos 40, a primeira produção de chapas de partículas de madeira se efetivou na Alemanha. Devido à escassez de madeira na 2 a Guerra, na Alemanha, durante o ano 1941, foi criada a primeira planta para a produção de chapas de partículas de madeira aglomerada. As partículas procediam de resíduos cortados com o auxílio de moinhos, os quais produziam lascas grossas. Em 1943, iniciou-se, com duas pequenas empresas, a produção de chapas de partículas utilizando resíduos de serragem. Em 1944, com a evolução tecnológica, desenvolveram-se as primeiras máquinas para a indústria de chapas de partículas. Em 1946, a indústria aeronáutica se mostrou interessada na utilização de chapas de partículas. Evidentemente, as chapas a serem utilizadas deveriam ser de alta qualidade e, nesse momento, iniciou-se a preocupação com a espessura, tipo de adesivo, densidade e resistência das chapas. A partir daí, os aperfeiçoamentos na fabricação das chapas de partículas direcionaram-se em escala crescente através da automatização e preocupação com a qualidade. Neste momento, a nova utilização das chapas como divisórias foi impulsionada, e cogitou-se sua aplicação em faces externas de residências e construções comerciais. Em 1967, a indústria de chapa de partículas já havia se expandido por toda a Europa, Norte da América, União Soviética, Japão, América Latina e África. 9
Atualmente, a produção de Chapas de Partículas continua abrangendo a Europa, Alemanha, EUA, América do Sul, incluindo o Brasil. De acordo com BNDES (2003), no Brasil, no início da década de 70, o segmento produtor de painéis de chapas de partículas aglomeradas expandiu consideravelmente sua capacidade, tendo como estímulos, as expectativas favoráveis sobre a demanda, bem como os incentivos concedidos pelo Conselho de Desenvolvimento Industrial do Ministério da Indústria e do Comércio (CDI). A partir de 1991, com o crescimento expressivo da demanda de chapas de partículas de aglomerado houve a necessidade de importação do produto devido ao aumento de renda per capita bem como a incorporação de consumidores de móveis populares. Atualmente esta situação já se encontra equilibrada, haja vista a exportação, por indústrias conceituadas, de chapas de partículas de aglomerado. Diagnósticos realizados sobre fatores de competitividade do setor moveleiro induzem para a necessidade de modernização e aumento da concorrência na indústria fornecedora de matéria-prima. A instalação de novas unidades produtoras de painéis, tecnologicamente atualizadas, especialmente no que diz respeito à indústria moveleira, já representa o aumento da oferta de chapas a preços mais adequados. A Figura 1 mostra os principais polos produtores de produtos derivados de madeira chapas de partículas de madeira aglomerada, enquanto que a Figura 2 apresenta o cenário das empresas Brasileiras que fabricam e comercializam painéis MDP. Cabe ressaltar que a denominação atual de chapas de partículas de madeira aglomerada é MDP (Medium Density Particleboard). 10
Figura 1 - Localização dos principais polos de fabricação de produtos derivados de madeira do Brasil. Fonte: ABIPA 2009. Figura 2 Principais Empresas Produtoras de MDP. Fonte: ABIPA 2009. Segundo a norma brasileira ABNT NBR 14810-1:2013, a chapa de partículas de madeira é definida como um produto em forma de painel, variando de 3mm a 50mm de espessura, constituído por partículas de madeira aglomeradas 11
com resinas naturais ou sintéticas, termofixas, sob a ação de pressão e calor. A geometria das partículas e sua homogeneidade, os tipos de adesivos, a densidade e os processos de fabricação podem ser modificados para produzir produtos adequados aos usos fins específicos. Durante o processo de fabricação, podem ainda ser incorporados aditivos para prover painéis de características especiais. Maloney (1977) definiu madeira aglomerada como sendo formada por partículas (Figura 3) de madeira de várias dimensões, impregnadas de resinas sintéticas (adesivos industrializados) e naturais (tanino), prensadas sob a ação do calor. A madeira a ser utilizada na produção das chapas pode ser de baixa e média densidade. Na formação das chapas considera-se o teor de umidade, a temperatura, a pressão, a resistência mecânica e a aplicabilidade (interna e externa). A matéria-prima pode ser: - Material florestal proveniente de desbaste e poda; - Resíduos industriais grosseiros, tais como costaneiras, sobras de destopo, miolos de toras laminadas etc; - Resíduos industriais finos, tais como pó de serra e cavacos de plaina; - Cavacos de madeira do beneficiamento de indústria de móveis e carpintaria; - Materiais lignocelulósicos como bagaço de cana, palha de arroz e outros resíduos agrícolas puros ou misturados com partículas de madeira. (a) (b) Figura 3 - Partículas: flocos (a) e lascas (b). 12
A granulometria das partículas influencia na classificação dos painéis, os quais podem ser divididos em chapas homogêneas (Figura 4a) e de camadas múltiplas (Figura 4b). Nas primeiras, as partículas com granulometria variada apresentam-se na mesma proporção, resultando numa única operação na formação do colchão. As chapas de camadas múltiplas são formadas por três ou mais camadas. As partículas constituintes são distribuídas em operações sucessivas, simetricamente em relação a uma camada central. Estas são formadas de partículas maiores, sendo as menores dispostas nas camadas externas (TONISSI, 1988). (a) (b) Figura 4 - Chapas: homogêneas (a) e heterogêneas (b). Gonçalves (2000) classificou os tipos e a geometria das partículas da seguinte forma: Cavacos: partículas longas e espessas, com ou sem casca, produzidas por picadores no corte de rejeitos de madeira, gerados por operações em serras de refilamento de destopo. Serragem: partículas curtas e finas geradas em operações para cortar toras e costaneiras por meio de serras de fita ou de peças de madeira por serras circular. Flocos (Flakes) ou Maravalhas: partículas longas e finas, de largura variável, produzidas por fresas ou facas, em operações de fresamento de peças de madeira (Figura 5). 13
Figura 5 - Cavacos tipo flocos. Aparas de Madeira (Shaving): partículas de madeira (Figura 6) obtidas através de operações de marcenaria que envolve facas rotativas que normalmente giram na direção da grã e produzem cavacos de pequenas dimensões de densidades variadas. (ASTM D 1554). Figura 6 - Cavacos tipo aparas (shaving). Partículas delgadas - lascas (Slivers): partículas com área de seção quadradas e retangulares (Figura 7) com um comprimento paralelo à grã da madeira (ASTM D 1554). 14
Figura 7 - Cavacos tipo lascas (Slivers). 15
Capítulo 3 PROCESSO DE FABRICAÇÃO DOS MDP s A fabricação das chapas de partículas envolve uma série de operações, a saber: picagem e secagem das partículas; resinagem das partículas em misturador, formação do colchão para a prensagem a quente ou a frio; esquadrejamento com serras circulares e lixamento final. Olmos (1992), Oliveira e Freitas (1995), Moslemi (1974); Kollmann, Kuenzi e Stamm (1975), Maloney (1977), Hillig (2000), Trianoski (2010) e Silva (2012) discutem as etapas do processo de fabricação: 3.1. Toras A produção de painéis MDP envolve as etapas a seguir: pátio de toras, descascamento da madeira, geração de cavacos, geração de flakes, secagem, classificação, encolagem, formação do colchão, pré-prensagem e prensagem, acondicionamento, acabamento, estocagem e expedição. Ao chegar ao pátio da fábrica, as toras (Figura 8) são armazenadas para que haja homogeneidade na umidade do material. Figura 8 Pátio de toras. Fonte: Berneck, a Marca da Madeira. 16
3.2. Descascamento da tora Após essa etapa é retirada a casca, responsável por aproximadamente 10% a 17% do volume da madeira. Os equipamentos empregados nesta operação podem ser móveis ou estacionários, com capacidades e volume específicos e com métodos de operações diferentes como tambor rotativo de fricção (Figura 9); jateadores de água a alta pressão; correias; anel e cabeça atritante. O descascador de tambor promove a fricção entre as toras pelo movimento de suas partes internas fazendo com que a casca seja removida. Figura 9 - Tambor Rotativo de Fricção. Fonte: Nimbahera Manutenção LTDA. 3.3. Produção das partículas A madeira pode passar por uma redução primária para transformação das toras em cavacos ou chips, utilizando picadores, moinhos martelo ou ring flakers para obtenção das partículas, por meio de moinhos. O tamanho das partículas é definido de acordo com configuração desejada dos painéis. As partículas são classificadas e peneiradas para formação do colchão. 3.4. Secagem das partículas A qualidade das chapas produzidas depende diretamente do teor de umidade das partículas. As partículas entram no secador com teor de umidade na faixa de 35% a 120% (base peso seco), alcançando teores de 3% a 6%, variando 17
para teores de 5% a 12%. O teor de umidade depende do tipo de resina empregada e irá influenciar, sobretudo, no tempo de prensagem dos painéis, além ser dependente da espécie empregada e espessura das partículas. O equipamento mais comum para este tipo de operação industrial é o secador de tambor rotativo, de um ou três passos, no qual as partículas são secas sob temperatura e corrente de ar. 3.5. Classificação das partículas Nas indústrias as partículas são separadas geralmente por equipamentos pneumáticos, os quais classificam estas em função do peso, ou classificador de telas, onde a seleção é realizada por meio da área superficial das partículas, dependendo da largura das mesmas. As partículas são separadas conforme suas dimensões em quatro grupos: oversize (muito grandes), material de camada interna (CI), material de camada externa (CE) e o pó. As partículas oversize são maiores que as de CI, que tem maiores dimensões do que as CE, as quais são maiores do que o pó. Silva (2012) relata que nas peneiras, as partículas são separadas em material de CE, pó e uma mistura de CI+oversize. O material de CE e o pó seguem, respectivamente, cada um para seu silo de armazenamento. A mistura CI+oversize segue para classificação a ar, onde há separação do material de CI do oversize por gravimetria. O material de CI segue para um silo de armazenamento temporário. As partículas oversize são encaminhadas para moinhos que fazem a redução de granulometria e posteriormente retornam ao processo como material de CE. Cabe ressaltar que a gravimetria normalmente é medida em unidades de aceleração. No sistema de unidades S.I., a medida de aceleração padrão é igual a 1 metro por segundo ao quadrado (m/s 2 ). Outra unidade usual é o Gal (abreviatura de Galileu), que é igual a 1 centímetro por segundo ao quadrado. O miligal (10-3 Gal) é muito utilizado para representar pequenas variações do campo gravitacional (WIKIPEDIA, 2013). 18
3.6. Tipos de Adesivos A classificação dos adesivos utilizados na fabricação dos painéis considera em dois grupos básicos: - Adesivos de origem natural: nesta categoria destacam-se o animal, amido, caseína, albumina de proteína vegetal, mamona e o tanino (proveniente em algumas espécies de vegetais); - Adesivos de origem sintética: nesta categoria destacam-se ureia, resorcinol, fenol, melanina e polivinil. Os adesivos sintéticos dividem-se em: - À prova d água: Fenol Formaldeído; Resorcinol Fenol Formaldeído; Melanina Formaldeído e Isocianato; - Resistente à água: Ureia formaldeído; Acetato de polivinila modificado; - Não resistente à água: Acetato de polivinila. Os adesivos são classificados quanto ao tempo de cura e à temperatura utilizada. Os adesivos de alta temperatura superam os 90 O C. Já os de temperatura média estão entre 30 o C e 90 o C, e os de temperatura baixa estão abaixo de 30 o C. 3.6.1. Acetato de Polivinila (PVA) Este tipo de adesivo apresenta as seguintes características: - Baixa resistência à umidade e a temperaturas superiores a 50 o C; - São adequados para ligações não sujeitas a cargas; - A cura é promovida através da evaporação do solvente (água) de uma forma bastante rápida, mesmo à temperatura ambiente; - É um adesivo de coloração clara e de baixa abrasividade, porém deve-se remover o excesso já que o mesmo pode afetar no acabamento superior. 3.6.2. Fenol Formaldeído (FF) As particularidades deste adesivo são: - Cura normalmente à temperatura na faixa de 130 o C a 160 o C; - Resiste a prolongada exposição ao calor e ao ciclo de secagem e umidificação; 19
- Resiste ao ataque biológico (fungos e cupins); - Resiste à ação química dos grupos agressivos como álcalis, preservativos de madeira e óleos; - Teor de umidade deve ser mantido dentro de uma faixa relativamente estreita; - Infiltra-se nas partículas de madeira fina e porosa; - Apresenta linha de colagem de coloração escura. 3.6.3. Resorcinol Formaldeído (RF) Este tipo de adesivo apresenta as seguintes características: - Possui todas as características de resistência, a mesma faixa de temperatura de cura do FF e pode ser utilizado em temperatura ambiente; - Custo é elevado, portanto seu uso na indústria madeireira é restrito; - Sua coloração forte prejudica certas aplicações. 3.6.4. Melamina Formaldeído (MF) A melamina-formaldeído é utilizada na produção de painéis compósitos tais como os de fibras de média densidade (MDF) e de aglomerado (PB). Apresenta as seguintes propriedades: - Possui alta durabilidade, coloração clara e boa característica ao manuseio; - Fortalece o adesivo à base de resina ureia formaldeído; - Utilização limitada também devido ao alto custo e a temperatura de cura não inferior a 150 o C (Acessado em http://www.gpchemicals.com/melamine_formaldehyde_product_category. Georgia Pacific Chemical Products). 3.6.5. Ureia Formaldeído (UF) É um dos adesivos mais utilizados na fabricação industrial dos painéis de partículas (entre outros). Suas principais características são: - Apresenta boa resistência à umidade; - Custo baixo em relação aos outros adesivos; 20
- Cura à temperatura ambiente ou à alta temperatura (130 o C a 200 o C); - Sua coloração é clara e possibilita a combinação com extensores de origem vegetal para reduzir ainda mais seu custo; - Não resiste a um ambiente muito úmido e quente; - Sua vida útil no estado líquido é muito limitada (no máximo 90 dias em temperatura ambiente). Quando armazenada à temperatura de 4 a 6 o C, a vida útil passa de 6 meses para 8 meses. 3.6.6. Difenilmetano Diisocianato (MDI) Os diferentes tipos de difenilmetano diisocianato (MDI) são os isocianatos mais consumidos pelo mercado de PU. A química do MDI é mais complexa do que a do TDI e permite um significativo grau de liberdade aos químicos no sentido de modificarem e aperfeiçoarem tipos diferentes de MDI's para atender as especificações desejadas para o PU. Inicialmente o MDI foi desenvolvido para utilização nas aplicações em que a volatilidade do TDI causa problemas devido à toxidade e consequentes problemas de higiene industrial (www.poliuretanos.com.br). MDI s puros são utilizados na produção de fibras e materiais elastoméricos de alto desempenho, enquanto os MDI s de maior funcionalidade são adequados ao uso em espumas rígidas e como ligantes. Entre estes dois extremos, encontram-se MDI's com composições e propriedades diferentes como: viscosidade, reatividade, estabilidade, processabilidade e formação de cristais. MDI puro é também matéria prima na fabricação de prepolímeros para solados, adesivos flexíveis, revestimento de couro, poliuretanos termoplásticos, poliuretanos pra uso em painéis de partículas de madeira entre outras (www.poliuretanos.com.br). 3.7. Mistura das partículas e adesivo encolagem das partículas É a etapa de resinagem das partículas. As partículas de CI e CE são envidadas para serem encoladas em circuitos independentes e o pó é enviado 21
para geração de energia. Para misturas homogêneas utiliza-se apenas um misturador. Para chapas com densidade variável são necessários misturadores de miolo e de superfície. As partículas já resinadas são enviadas ao estoque regulador intermediário antes de serem encaminhadas à estação formadora de colchão. Em 99% das empresas os adesivos utilizados são os sintéticos. O mais aplicado é o composto de ureia formaldeído (UF) + catalisador (cloreto ou sulfato de amônia) e a emulsão de parafina que auxilia nas propriedades de inchamento e absorção do painel. A aplicação do adesivo (um dos principais componentes do painel) com viscosidade ideal nas partículas é realizada em grande parte por pulverização dentro das encoladeiras, para que haja uma uniformidade na aplicação. Normalmente são utilizados dois equipamentos: um para pulverização de CI e outro para pulverização de CE. Nos painéis de partículas heterogêneas, ou de múltiplas camadas, os adesivos são aplicados nas partículas de diferentes tamanhos separadamente. 3.8. Formação do colchão ou distribuição das partículas As partículas encoladas são encaminhadas para estações espalhadoras chamadas formadoras, as quais distribuem o material CE, partículas dispostas na camada externa e CI, partículas dispostas na camada central ou no miolo constituindo três camadas no painel MDP. A formação do colchão é realizada sobre esteiras contínuas com larguras definidas, de acordo com a densidade da chapa requerida e espessura do painel, influenciadas diretamente pela densidade da espécie de madeira empregada. A caixa formadora possui saídas conforme a configuração do painel para deposição das partículas de diferentes tamanhos. As espessuras do colchão são pré-determinadas para obtenção da espessura e da densidade final das chapas. A estação formadora do colchão movimenta as partículas por meio de rolos, esteiras e ar, determinando o colchão final com uma pré-prensagem, conforme apontado por Silva (2012). 22
3.9. Prensagem dos painéis O colchão localizado em cima das esteiras transportadoras segue até a prensa contínua, ocorrendo a consolidação por meio da aplicação de pressão e temperatura de forma a promover as reações de cura da resina. Anteriormente à prensagem, ocorre a pré-prensagem, onde há uma previa compactação do colchão para que haja a retirada de ar localizado no interior do colchão. Usualmente o tempo varia de 15 a 20 segundos para cada milímetro da chapa, pressão de 4MPa e a temperatura entre 170 o C e 190 o C. Os ciclos de prensagem dependem de fatores tais como o teor de umidade das partículas (3% a 6%), tipo de resina, espessura da chapa, a temperatura da prensa, do tempo de prensagem e do tempo de fechamento dos pratos. 3.10. Acondicionamento e operações de acabamento Após sua conclusão o painel passa pela etapa de corte em serras que operam diagonalmente, em velocidade de interação com o avanço da esteira que transporta o mesmo. Ao mesmo tempo, estão acopladas serras longitudinais, as quais usinam o painel no sentido de seu comprimento para retiradas de rebarbas e lascas soltas, definindo as dimensões comerciais (SILVA, 2012). Posteriormente o painel de partículas de média densidade é resfriado em resfriadores giratórios condicionando-os em temperatura ambiente por 24 a 72 horas, período necessário para a cura da resina. Em seguida os painéis são lixados em linha de acabamento com lixadeiras que uniformizam a espessura dos painéis e removem irregularidades das superfícies, proporcionando condições para o processo de revestimento. Todavia os painéis nem sempre são comercializados revestidos, sendo de 40 a 60% dos painéis comercializados in natura. Os principais tipos de revestimentos são: BP Laminado Melamínico de baixa pressão; FF Papéis Finish Foil; LE Lâmina Ecológica; AP Laminados de alta Pressão; LNM Laminas Naturais de Madeira; L AD Lacca de alta definição. 23
3.11. Estoque Segundo Silva (2012), o estoque dos painéis é feito nos galpões cobertos de grandes dimensões. São agrupados em pilhas com altura típica de 600 mm. São utilizados caminhões e empilhadeiras para melhor manuseio dos painéis. Diversos parâmetros definem a qualidade das chapas de madeira aglomerada, dentre eles podem ser citados a qualidade da madeira empregada, em relação as suas características como densidade, espécie, acidez, extrativos, em relação aos insumos utilizados (adesivos, aditivos) e quanto às características do processo, como geometria, tamanho, distribuição das partículas e o teor de umidade das mesmas. A Figura 10 mostra o processo geral de fabricação de painéis MDP. Figura 10 Processo de fabricação de MDP. Fonte: Silva (2012). 24
Capítulo 4 ATUALIDADES SOBRE A PRODUÇÃO DOS MDP s A evolução do processo tecnológico com uso de prensas contínuas, modernos classificadores de partículas, resinas de última geração e complexos softwares de controle de processo resultaram num aprimoramento do painel ofertado ao mercado. A modernização do processo permite perfeita distribuição das camadas de partículas de madeira resultando um painel com maior homogeneidade e estabilidade, assegurando um acabamento superior nos processos de pintura, impressão e revestimentos, evidenciando o potencial da capacidade instalada das empresas brasileiras (Tabela 1). Tabela 1 - Dados sobre a capacidade instalada, importação e exportação de MDP. Fonte: Adaptado de APIPA (2013). MDP (m 3 ) Ano Produção Importação Exportação Capacidade Consumo Nominal Interno Instalada 2005 2.048.957 78.400 25.750 2.101.607 2.800.000 2006 2.198.216 64.700 76.670 2.186.246 2.900.000 2007 2.557.141 28.080 37.390 2.547.831 3.085.000 2008 2.617.066 42.520 26.640 2.632.946 3.265.000 2009 2.488.915 36.271 25.761 2.499.425 4.020.000 2010 3.017.902 15.388 16.235 3.017.055 4.544.000 2011 3.069.718 1.470 23.993 3.047.195 4.790.000 2012 3.260.646 2.699 30.612 3.232.733 4.790.000 Conforme mencionado por Trianoski (2010), recentemente busca-se a consolidação da terminologia Medium Density Particleboard (MDP) ou Painéis 25
de Partículas de Média Densidade no setor florestal, por meio de algumas discussões relacionadas às especificações e normatização deste produto que visam o desenvolvimento de novas tecnologias, bem como melhorias em todo processo produtivo, de forma a se proporcionar qualidade ao produto final. Dentre os produtos à base de madeira, os painéis aglomerados vêm apresentando uma das maiores taxas de crescimento, tanto mundial quanto nacionalmente, em função da quantidade de produtos disponíveis e facilidades na aplicação para os mais variados fins. As Figuras 11 e 12 apresentam números do setor de painéis, destacando-se os aglomerados. Figura 11 - Projeção da Produção de Painéis de Madeira (2010-2020). Fonte: FAO (2004) adaptado por STCP (2007) apud ABIMCI (2007). 26
Figura 12 Produção mundial de painéis de madeira nos últimos 10 anos. Fonte: FAO (2010). O Brasil exibe excelentes condições para a produção dos painéis aglomerados em função principalmente da possibilidade de cultivar, em larga escala, espécies florestais de rápido crescimento, como as oriundas de Pinus e Eucalyptus. Além disso, as instalações de novas unidades produtoras, busca de novas tecnologias e modernização do pátio industrial justificam a significativa produção destes derivados da madeira (BRASIL et al., 2003). Empresas como a BERNECK (Berneck A Marca da Madeira) dispõem de sistema computadorizado para produção integrada (Figura 13), utilizando como matéria-prima toretes de Pinus, resíduos de serraria e maravalha de plaina. Todo material é transformado, nos moinhos, picadores e cepilhadores, em partículas de vários tamanhos transportadas para silos com capacidade de 5000 m 3 de cavacos. A secagem destes é feita permanentemente a uma temperatura de 500 o C, atingindo teor de umidade de 3%. Em seguida ocorre o peneiramento dos cavacos separando-os por tamanho, homogeneizando o material. Deste processo resultam dois tipos de cavacos: os que serão utilizados nas camadas internas (cavacos maiores) e nas camadas externas (cavacos finos). Em seguida, os cavacos são transferidos para um misturador que por si só dosa adequadamente a 27
quantidade de resina necessária. Através da passagem contínua, a distribuição das partículas de madeira com cola nas três formadoras, duas para camadas externas e uma para camada interna, forma o colchão. Este colchão é transportado por uma esteira para a pré-prensa (Figura 13b). (a) (b) (c) (d) Figura 13 - Chapas de Aglomerado - Pré-Prensagem: painel acabado (a), esteira (b), estocagem (c) e monitoramento (d). Fonte: Berneck A Marca da Madeira. Com este processo de pré-prensagem, o tempo de carga e prensagem é significativamente reduzido e a qualidade melhorada. A prensa utilizada pela empresa é composta de oito gavetas nas dimensões 6,10m 2,50m; através de 28
altas temperaturas e pressão hidráulica, oito chapas simultaneamente são prensadas e encaminhadas à climatização. Equipamentos são controlados eletronicamente, transportam as chapas já prensadas para a climatização onde, depois de empilhadas em pallets, permanecem para absorver a umidade ambiente e esfriar completamente num ciclo de aproximadamente trinta horas. Após a secagem, as chapas são analisadas em laboratório e depois liberadas para seguirem para o acabamento final. As duas faces externas da chapa são lixadas simultaneamente por meio de três máquinas com lixas grossa, média e ultrafina. Após o esquadrejamento de precisão milimétrica, as chapas são devidamente acabadas (Figura 14). Figura 14 - Chapas de MDP produzidas pela empresa Berneck A Marca da Madeira. Segundo a ABIPA (2010), estão previstos novos investimentos para instalação de novas unidades industriais de painéis de madeira no Brasil, que poderão gerar uma capacidade instalada de aproximadamente 8,5 milhões de metros cúbicos. A produção de painéis MDP no Brasil pode alcançar 5,0 milhões de metros cúbicos até o final de 2012. A expectativa é que os principais fabricantes de chapas de partículas de madeira aglomerada invistam em tecnologia (Figura 15) e aumentem sua capacidade instalada para estabelecer melhorias de qualidade na produção, visando atender aos requisitos do mercado nacional e internacional. 29
Encaminhamento das toras de Pinus e /ou Eucalipto para picagem em um picador que as transformam em partículas de madeira. Cavacos picados para serem armazenados. Seleção dos cavacos para formação de camadas internas e externas das chapas de aglomerado. Tambor secador de cavacos para serem encaminhados à encoladeira. Preparação dos cavacos secos para a encoladeira. 30
Encoladeira para distribuir o adesivo aos cavacos. Formadora das camadas internas e externas. Prensagem dos cavacos. Resfriadora das chapas de aglomerado. Acabamento. Figura 15 - Indústria de Chapas de Partículas Aglomeradas. 31
Os polos moveleiros são os principais mercados consumidores de MDP. De 80% a 90% da produção são destinados à fabricação de móveis. A localização das empresas produtoras de móveis é nas regiões Sul e Sudeste do País. Atualmente as principais empresas que dominam o mercado são: Berneck S/A Painéis e Serrados, Duratex S/A, Eucatex S/A Indústria e Comércio, Arauco S/A, Bonet Madeiras e Papéis, Berneck A Marca da Madeira, Fibraplac Tecnologia em Painéis e Masisa Mais Confiança. As principais matérias-primas utilizadas são provenientes de espécies de reflorestamento dos gêneros Pinus e Eucalipto. No que se refere à tecnologia dos equipamentos utilizados na fabricação de chapas partículas de madeira aglomerada, no Brasil, as antigas prensas ocupam 80% da capacidade nominal das empresas (Tabela 2). 32
Tabela 2 - Tipos de produtos, localização e capacidade nominal instalada de empresas no Brasil. Fonte: Mendes e Albuquerque (2000). CAPACIDADE EMPRESA LOCALIZAÇÃO PRODUTO INSTALADA (m 3 /ano) BERNECK Paraná Aglomerado 280.000/* 400.000 DURATEX São Paulo Chapas de Fibra 370.000 São Paulo MDF 180.000 EUCATEX São Paulo Aglomerado 324.000/*360.000 São Paulo Chapas de Fibra 230.000 ARAUCO Paraná Aglomerado 300.000 Paraná MDF 220.000 MASISA Paraná MDF 240.000 FIBRAPLAC Minas Gerais RG do Sul Aglomerado 340.000 MASISA RG do Sul Aglomerado 9.000 BONET * aumento da capacidade instalada. Na Europa, os equipamentos utilizados são baseados nas prensas contínuas. As vantagens destas prensas estão relacionadas com: custo mais baixo de matéria-prima; menores perdas no processo de lixamento; maior produtividade e menor consumo de energia (VALENÇA et al., 2000). Segundo o Centro Gestor de Inovação Moveleiro (2013), o Brasil exportou até outubro de 2012, 3,6% antes mesmo período do ano anterior. A venda externa de móveis brasileiros somou US$ 823.686.438. Aumentou em 13,39% sua exportação, quando totalizou US$ 726.436.876. Os Estados Unidos, responsáveis por 26% das exportações do setor, comprou o equivalente a US$ 210.715.572, implicando em uma redução de 15,5% na sua produção. Ainda assim, o país norte americano comprou 21 milhões a mais em outubro, na 33
comparação com o mês de setembro. A Espanha aumentou em 49,4% a compra do móvel brasileiro. O país espanhol importou de janeiro a outubro US$ 49.779.806 em mobiliário. Entre os principais produtores de painéis de partículas de madeira aglomerada destacam-se a Alemanha, com 17% da produção mundial, e os EUA, com 14%. O Brasil detém apenas 2% da fabricação de chapas de madeira aglomerada. O consumo de aglomerado sem revestimento caiu 2,2% ao ano, todavia o aglomerado revestido aumentou 4,4% ao ano entre 1990 e 1998, como mostram os dados contidos na Tabela 3 e no gráfico ilustrado pela Figura 16. Tabela 3 - Consumo mundial de painéis MDP (m 3 ). Fonte: Valença et al. (2000). 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 A.s/R 26.860 24.740 23.827 23.368 23.108 23.483 22.734 22.326 22.432 A.R. 23.820 23.770 25.813 27.432 28.243 29.887 30.136 30.126 33.648 Total 50.680 48.510 49.640 50.800 51.351 53.370 52.870 54.452 56.080 A. s/ R: Aglomerado sem revestimento A.R.: Aglomerado revestido 34
Figura 16 Consumo per capita de MDP em 2012. Fonte: ABIPA (2013). Um dos aspectos importantes a ser destacado é o custo de produção da chapa de aglomerado do mercado. Todavia esta informação, apesar da persistência, não foi fornecida pelas Empresas. Desta forma, optou-se aqui por realizar um levantamento de preços das chapas de aglomerado existentes em alguns setores de mercado seguindo cotação do dólar. DURATEX: - Chapa de aglomerado de 10 mm = US$ 15,87/m 2 ; - Chapa de Aglomerado de 15 mm = US$ 20,36/m 2 ; - Dimensão mais usual: 1,83m 2,75m; - Aproximadamente 75% Pinus, 25% Eucalipto. EUCATEX: - Chapa de aglomerado de 12 mm = US$ 21,69/m 2 ; - Chapa de aglomerado de15 mm = US$ 24,10/m 2 ; - Dimensão mais usual: 2,75m 1,85m. 35
FORTIPLAC: - Chapa de aglomerado de 10 mm = US$ 146,12/chapa; - Chapa de aglomerado de 15 mm = US$ 178,50/chapa; - Dimensão da chapa: 2,75m 1,85m. REI DAS FÓRMICAS: - Chapa de aglomerado de 10 mm = US$ 141,44/chapa; - Chapa de aglomerado de 15 mm = US$ 155,04/chapa; - Dimensão da chapa: 2,75m 1,83m. AG MADEIRAS E FERRAGENS: - Aglomerado revestido = US$ 281,86/chapa. A C. MADEIRAS LTDA: - Chapa de aglomerado de 15 mm = US$ 167,34/chapa. VELOSA LTDA: - Chapa de aglomerado de 10 mm = US$ 142,80/chapa; - Chapa de aglomerado de 15 mm = US$ 173,40/chapa. 36
Capítulo 5 CARACTERIZAÇÃO E CLASSIFICAÇÃO DOS MDP s Os procedimentos e premissas de cálculo para a caracterização física e mecânica dos painéis MDP aqui apresentados se fundamentam na norma brasileira ABNT NBR 14810:2013: Painéis de partículas de média densidade, devendo a mesma ser consultada para maiores detalhes. Na falta de informações a respeito dos requisitos para uso dos painéis, foram utilizados os seguintes documentos normativos: ASTM 1037:1999/2012, ANSI A 208.1/1999, CS 236-66:1966. Cabe ressaltar, com atenção especial aos painéis de partículas, que o seu uso destina-se exclusivamente a ambientes internos (fechados). Entretanto, a possibilidade de uso de novos adesivos, diferentes dos usualmente utilizados por empresas (ureia-formaldeído) assim como da impermeabilização, poderá viabilizar o uso do MDP em áreas externas, podendo ser avaliado com o uso do ensaio de envelhecimento acelerado. Após a caracterização física e mecânica dos painéis fabricados, os valores obtidos devem ser comparados com os requisitos (limites) estipulados pelos diversos documentos normativos. 5.2.1. Caracterização física 5.2.1.1. Densidade aparente A densidade aparente (ρ 12% ) dos painéis é calculada pela razão entre a massa da amostra (m 12% ), obtida para o teor de umidade de 12%, pelo seu volume (v), assim como expressa pela Equação 1. Cabe ressaltar que a madeira bruta, assim como as partículas (originadas do processamento da madeira bruta), devem ter o seu teor de umidade controlado para 12%, seguindo as prescrições e orientações contidas na norma brasileira ABNT NBR 7190:1997 (Projeto de Estruturas de Madeira). 37
m 12% 12% (1) v Pela norma brasileira ABNT NBR 14810:2013, as dimensões dos corpos de prova (prismático) para a obtenção da densidade aparente são: 50mm 50mm, com espessura do painel. Cabe ressaltar que o corpo de prova extraído do painel para a obtenção da densidade pode também ser utilizado para a obtenção do teor de umidade (5.2.1.2). Com relação à densidade aparente, algumas informações são importantes: - a densidade dos painéis varia de acordo com a suas respectivas aplicações; - a densidade dos painéis é diferente da densidade dos materiais constituintes, geralmente calculada por intermédio de um volume fixo (molde a ser preenchido com a mistura para posterior emprego de pressão e temperatura) com a variação da quantidade estipulada em massa do conjunto; - a densidade é quem define a escolha do documento normativo apropriado com relação as classificação dos materiais; - existem normas específicas para MDP assim como para painéis com densidades diferentes das que categorizam os MDP s. - a densidade do painel, assim como a densidade da madeira utilizada na sua produção, são utilizadas na obtenção da razão de compactação, assim como apresentado no item 5.2.1.4. 5.2.1.2. Teor de umidade Segundo a ABNT NBR 14810-3:2013, para o cálculo da porcentagem do teor de umidade utiliza-se a Equação 2, em que U é a umidade residual do corpo de prova (em porcentagem), MU é a massa úmida do corpo de prova (em gramas) e MS é a massa seca do corpo de prova, também expressa em gramas. MU MS U 100 (%) (2) MS Pela norma brasileira ABNT NBR 14810:2013, as dimensões dos corpos de prova (prismático) para a obtenção do teor de umidade são: 50mm 50mm, 38
com espessura do painel, sendo estas equivalentes às dimensões dos corpos de prova utilizados na obtenção da densidade aparente. O teor de umidade é considerado um parâmetro a ser comparado com requisitos de normas. Maiores valores do teor de umidade implicam em reduções nas propriedades mecânicas e alterações significativas das demais propriedades físicas. 5.2.1.3. Inchamento em espessura e absorção de água O inchamento (I) em espessura, após 2 ou 24 horas de imersão em água, é obtido por intermédio da Equação 3, em que E 1 é a espessura do corpo de prova após o período de imersão em água (mm) e E 0 é a espessura do corpo de prova antes da imersão (mm). I E E E 1 0 (3) 0 100 (%) A absorção de água (após 2 ou 24 horas) é obtida com o uso da Equação 4, sendo A a absorção de água (%), M 1 é a massa (g) do corpo de prova após imersão em água e M 0 é a massa (g) do corpo de prova antes da imersão. A M M M 1 0 (4) 0 100 (%) Pela norma brasileira ABNT NBR 14810:2013, as dimensões dos corpos de prova para a obtenção da absorção de água são: 25mm 25mm, com espessura do painel. A Figura 17 ilustra os procedimentos para obtenção do inchamento em espessura e absorção de água dos materiais. 39
Figura 17 - Corpos de prova imersos em água. Os valores do inchamento em espessura e da absorção de água após 2 ou 24 horas são parâmetros essenciais para que se possa definir a possibilidade de uso dos painéis em ambientes internos e externos. 5.2.1.4. Razão de compactação A razão entre a densidade do painel (DP) e da madeira (DM) é denominada razão de compactação (RC), expressa pela Equação 5. DM RC (5) DP Essa propriedade tem sua importância na análise da densificação do painel produzido, ou seja, avalia a maior área de contato entre as partículas (MOSLEMI, 1974). Para alguns autores, tais como Moslemi (1974), Maloney (1977) e Iwakiri (2005), o índice ideal para painéis de partículas está entre 1,3 e 1,6. A razão de compactação muito baixa compromete as propriedades mecânicas do painel. Todavia, Nascimento (2008) produziu painéis de partículas com resíduos de madeiras da caatinga do Nordeste do Brasil, cujas densidades 40
são de aproximadamente 1,0 g/cm 3. A razão de compactação obtida nesta pesquisa foi próxima a 1,0, não comprometendo a qualidade do painel, o que demonstra a possibilidade da produção de painéis de partícula de alta densidade feitos também com madeiras de espécies de alta densidade, motivando o desenvolvimento de novas pesquisas nesta temática. 5.2.1.5. Coeficiente de esbeltez Na etapa de geração de partículas para o processo de produção de painéis de partículas de madeira aglomerada, são definidos os elementos dimensionais das partículas (comprimento, largura e espessura) e, por conseguinte, o coeficiente de esbeltez, que é a relação entre o comprimento e a espessura das partículas (IWAKIRI, 2005). Segundo Iwakiri (2005), para painéis produzidos com a mesma espécie, mesma densidade do painel e quantidade de adesivo, a diferença entre o comprimento e a espessura das partículas resulta em painéis com diferentes propriedades. Quando o comprimento das partículas é constante, o aumento na espessura das partículas resulta em menor coeficiente de esbeltez, menor área superficial específica das partículas e maior disponibilidade de adesivo por unidade de área das partículas, resultando no aumento da ligação interna do painel. Quando a espessura das partículas é constante, o aumento no comprimento das partículas resulta em um aumento do coeficiente de esbeltez, consequentemente, as propriedades de flexão estática serão superiores. De acordo com Kelly (1977), as propriedades mecânicas dos painéis de partículas podem ser melhoradas com o aumento do coeficiente de esbeltez e também da razão de compactação. Segundo o autor, é muito frequente encontrar na literatura indicações de que, na relação entre o comprimento e a espessura (coeficiente de esbeltez), a espessura tem o efeito mais importante, principalmente acima de 0,5mm. Do coeficiente de esbeltez dependem a área de contato entre as partículas no painel e o consumo relativo de adesivo (IWAKIRI, 1989). O coeficiente de 41
esbeltez irá influenciar na área superficial específica das partículas, consumo relativo de adesivo e grau de adesão entre as partículas do painel. As outras variáveis do processo, como o tipo e quantidade de adesivo, aditivos químicos, teor de umidade das partículas e ciclo de prensagem devem ser controladas para assegurar a qualidade requerida de acordo com as exigências dos documentos normativos (RAZERA, 2006). 5.2.2. Caracterização mecânica 5.2.2.1. Flexão Na flexão (Figura 18), duas variáveis são fundamentais, o módulo de elasticidade (MOE) e o módulo de ruptura (MOR), obtidos por intermédio do modelo estrutural de flexão estática a três pontos (dois pontos de apoio e um de contato com a força aplicada pela máquina de ensaio). Figura 18 - Ensaio de flexão estática. O MOE e o MOR dos painéis são obtidos com posse das Equações 6 e 7, respectivamente. 3 Pl D MOE 4 d B E 3 (6) 42
15, P D MOR 2 B E (7) Para o módulo de elasticidade, P 1 é a carga no limite proporcional lida no indicador de cargas (N), D é a distância entre os apoios do aparelho (mm), d é o deslocamento (mm) obtido no ponto de aplicação da carga P l. Para o módulo de ruptura, P é a carga de ruptura lida no indicador de cargas (N), D é a distância entre apoios do aparelho (mm), B é a largura do corpo de prova (mm) e E é a espessura média medida em três pontos distintos ao longo do corpo de prova. Segundo a norma brasileira ABNT NBR 14810:2013, as dimensões dos corpos de prova para o ensaio de flexão são 250mm de comprimento e 50mm de largura. Para espessuras superiores a 20mm, o comprimento do corpo de prova deve ser de 10 vezes o valor da espessura acrescido de 50 mm. Cabe ressaltar que o relógio comparador é retirado quando o valor da carga atingir 50% do valor da carga obtida em um corpo de prova teste (levado à ruptura), e posteriormente a amostra é levada a ruptura para obtenção do MOR. 5.2.2.2. Tração perpendicular às faces ou adesão interna A tração perpendicular (TP) ou adesão interna (Figura 19) é obtida pela Equação 8, sendo P a carga de ruptura na tração (N) e S a área da superfície (Figura 19a) do corpo de prova (mm 2 ). P TP (8) S 43
(a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h) Figura 19 - Ensaio de tração perpendicular às faces. As dimensões do corpo de prova para o ensaio de tração perpendicular às faces são de 50mm 50mm, com espessura de acordo com os propósitos da pesquisa. 44
5.2.2.3. Tração paralela às faces A resistência à tração paralela às faces (TPF [MPa]) é obtida pela Equação 9, sendo P a carga de ruptura na tração (N) e A é a área da seção transversal retangular (50mm de largura com espessura variável) do corpo de prova (mm 2 ). P TPF (9) A (a) (b) Figura 20 - Ensaio de tração paralela às faces. Assim como ilustrado na Figura 20, o comprimento do corpo de prova é de 250mm (25cm), devendo este ser usinado (chanfro) para o alívio da concentração de tensões. 5.2.2.4. Arrancamento de parafuso O ensaio de arrancamento consiste na fixação de parafuso no corpo de prova do painel, avaliado mediante o valor da força (N) utilizada para a retirada do parafuso da amostra (Figura 21c), diferenciando-se pela região de fixação do parafuso, sendo este de face (Figura 21a) ou de topo (Figura 21b). 45
(a) (b) (c) Figura 21 - Ensaios de arrancamento de parafuso de face (a) e de topo (b). As dimensões do corpo de prova para o ensaio de arrancamento de parafuso de face são 150mm 75mm, com espessura variada, e de 115mm 65mm as dimensões do ensaio de arrancamento de parafuso de topo. Esta propriedade se apresenta de fundamental importância na caracterização mecânica dos painéis, pois avalia o potencial do material desenvolvido quanto a resistência da sua fixação. 46
5.2.3 Ensaio de intemperismo 5.2.3.1. Artificial ou envelhecimento artificial e natural Segundo Rosário (2000), desde que um material seja submetido a este tipo de ensaio, obviamente o efeito esperado nada mais será que a sua degradação. Entretanto, a causa não é tão simples de se determinar, pois está ligada a vários fatores do meio ambiente, requerendo que o ensaio tenha uma preparação e planejamento adequado. Assim, originam-se os ensaios de intemperismo artificial acelerado ou envelhecimento artificial acelerado, que avaliam as causas e efeitos sofridos por um material ou grupo de materiais expostos diretamente ao meio natural. Os ensaios de envelhecimento artificial acelerado ou de intemperismo artificial acelerado reproduzem em laboratório o aspecto sinergístico da atmosfera, de forma que se possa correlacioná-la com as condições encontradas no meio natural. O meio ambiente com os seus elementos básicos: luz UV, calor, umidade, ventos e oxigênio atuam sobre os materiais, degradando-os. Assim, a simulação em laboratório das condições ambientais é, sem dúvida, um aspecto importante na avaliação do desempenho dos materiais, bem como no controle de qualidade industrial. Ao longo dos anos foi sendo desenvolvida uma vasta gama de instrumentos para reproduzir em laboratório, com a maior precisão possível, as condições ambientais. As exposições em laboratório permitem explorações comparativas do desempenho de vários materiais novos, com rapidez, e cujos resultados podem eventualmente ser correlacionados com aqueles obtidos em um meio natural específico. Os equipamentos de envelhecimento ao intemperismo artificial acelerado são definidos como câmaras onde corpos de prova são posicionados ao redor de uma fonte de radiação ultravioleta, umidade, simulação de chuva, calor, luz ou mesmo poluentes atmosféricos, com temperaturas variando entre 20 e 100 o C. 47