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45 Avaliação tecnológica da madeira e de painéis MDF de eucalipto por densitometria de raios X Mario Tomazello Filho, Universidade de São Paulo, Departamento de Ciências Florestais ESALQ- USP. Piracicaba SP. email: [email protected] Ugo Leandro Belini, Universidade de São Paulo, Departamento de Ciências Florestais ESALQ- USP. Piracicaba SP.e-mail: [email protected] José Tarcísio da S. Oliveira, Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Engenharia Florestal UFES. Jerônimo Monteiro - ES. email: [email protected] Fabrício Gomes Gonçalves, Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Engenharia Florestal UFES. Jerônimo Monteiro - ES. email: [email protected] Resumo: Os raios X foram utilizados inicialmente para a inspecção de peças de madeira para fins especiais de avaliação quantitativa das suas propriedades para diferentes espécies. Posteriormente, laboratórios desenvolveram aplicações da densitometria de raios X para ciência e tecnologia da madeira, e áreas afins. Este artigo descreve a metodologia básica de densitometria de raios X aplicada à madeira de eucalipto e à análise de painéis MDF, bem como apresenta os resultados das aplicações em três áreas: (i) a avaliação da biodegradação de madeira por fungos de podridão branca, (ii) o efeito do manejo sobre as propriedades da madeira e (iii) painéis MDF produzidos em laboratório e na indústria. A madeira em decomposição por fungos da podridão branca foi detectada por densitometria de raios-X através da diminuição da densidade devido à biodegradação dos componentes da parede celular; nas árvores de eucalipto, após a aplicação da irrigação e adubação, perfis de densidade característicos foram verificados; em painéis MDF de eucalipto os perfis de densidade foram importantes ferramentas de qualidade. O potencial de densitometria de raios X para a investigação e análise de madeira e painéis MDF de eucalipto é discutido. Palavras-chave: Eucalyptus, densitometria de raios X, painéis MDF, densidade, fungos de podridão branca. Abstract: The X-rays were initially used for the inspection of special-purpose wood pieces for quantitative evaluation of wood properties of different species. Subsequent laboratories developed applications of X-ray densitometry for environmental, wood science and technology, and related areas. This paper describes the basic methodology of X-ray densitometry applied to the eucalypt wood and MDF panels analysis, as well as presenting the results of applications in three areas: (i) evaluation of wood biodegradation by white rot fungi, (ii) determination of the effect of management on wood properties and (iii) MDF panels manufactured in laboratory and industry. The wood decayed by white rot fungi was detected by X-ray densitometry with a decreasing wood density due to the biodegradation of cell wall components. Also, in eucalypt trees after the application of irrigation and fertilization irrigation characteristic wood density profiles were detected. In MDF panels the density profile was important to quality control. The significant potential of X-ray densitometry for eucalypt wood and MDF panel research and analysis is discussed. Keywords: Eucalypts, X-ray densitometry, MDF panels, density, white rot fungi.

Avaliação dos perfis de densidade de chapas MDF

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Avaliação tecnológica da madeira e de painéis MDF de

eucalipto por densitometria de raios X

Mario Tomazello Filho, Universidade de São Paulo, Departamento de Ciências Florestais – ESALQ-USP. Piracicaba – SP. email: [email protected] Ugo Leandro Belini, Universidade de São Paulo, Departamento de Ciências Florestais – ESALQ-USP. Piracicaba – SP.e-mail: [email protected] José Tarcísio da S. Oliveira, Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Engenharia Florestal – UFES. Jerônimo Monteiro - ES. email: [email protected] Fabrício Gomes Gonçalves, Universidade Federal do Espírito Santo, Departamento de Engenharia Florestal – UFES. Jerônimo Monteiro - ES. email: [email protected]

Resumo: Os raios X foram utilizados inicialmente para a inspecção de peças de madeira para fins especiais de avaliação quantitativa das suas propriedades para diferentes espécies. Posteriormente, laboratórios desenvolveram aplicações da densitometria de raios X para ciência e tecnologia da madeira, e áreas afins. Este artigo descreve a metodologia básica de densitometria de raios X aplicada à madeira de eucalipto e à análise de painéis MDF, bem como apresenta os resultados das aplicações em três áreas: (i) a avaliação da biodegradação de madeira por fungos de podridão branca, (ii) o efeito do manejo sobre as propriedades da madeira e (iii) painéis MDF produzidos em laboratório e na indústria. A madeira em decomposição por fungos da podridão branca foi detectada por densitometria de raios-X através da diminuição da densidade devido à biodegradação dos componentes da parede celular; nas árvores de eucalipto, após a aplicação da irrigação e adubação, perfis de densidade característicos foram verificados; em painéis MDF de eucalipto os perfis de densidade foram importantes ferramentas de qualidade. O potencial de densitometria de raios X para a investigação e análise de madeira e painéis MDF de eucalipto é discutido. Palavras-chave: Eucalyptus, densitometria de raios X, painéis MDF, densidade, fungos de podridão branca.

Abstract: The X-rays were initially used for the inspection of special-purpose wood pieces for quantitative evaluation of wood properties of different species. Subsequent laboratories developed applications of X-ray densitometry for environmental, wood science and technology, and related areas. This paper describes the basic methodology of X-ray densitometry applied to the eucalypt wood and MDF panels analysis, as well as presenting the results of applications in three areas: (i) evaluation of wood biodegradation by white rot fungi, (ii) determination of the effect of management on wood properties and (iii) MDF panels manufactured in laboratory and industry. The wood decayed by white rot fungi was detected by X-ray densitometry with a decreasing wood density due to the biodegradation of cell wall components. Also, in eucalypt trees after the application of irrigation and fertilization irrigation characteristic wood density profiles were detected. In MDF panels the density profile was important to quality control. The significant potential of X-ray densitometry for eucalypt wood and MDF panel research and analysis is discussed. Keywords: Eucalypts, X-ray densitometry, MDF panels, density, white rot fungi.

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1. INTRODUÇÃO

A literatura registra que a utilização dos raios X na inspeção de peças de madeira

iniciou-se na 2ª década do século passado (1920), através da sua avaliação qualitativa para aplicações específicas, como as hélices e demais partes dos aviões, para o exame de defeitos internos (ex.: presença de nós, rachaduras internas, decomposição biológica, etc.). Posteriormente, na França, a partir de 1960, H. Polge aplicou a densitometria de raios X na avaliação quantitativa das propriedades da madeira de diferentes espécies florestais. Na seqüência inúmeros pesquisadores de diferentes laboratórios ampliaram as aplicações dos raios X, mencionando-se O. Lenz e F. Schweingruber, na Suíça, A. Amaral e M. Tomazello Filho, no Brasil (1994), dentre outros. Apesar da literatura a respeito da aplicação da densitometria de raios X, na análise da madeira de inúmeras espécies florestais ser extensa, em eucalipto as informações são bastante restritas. Os resultados das análises da madeira das diferentes espécies de eucalipto, através de raios X, têm sido publicados por poucos autores principalmente no Brasil, Portugal e Austrália (Nicholls e Griffin, 1978; Nicholls e Matheson, 1980; Jorge, 1994; Lausberg et al., 1995; Evans e Downes, 1995; Tomazello Filho et al. 1995; Oliveira, 1997; Silva, 2002; Wimmer et al., 2002; Silva et al., 2004; Alzate, 2004; Moya et al., 2005; Tomazello Filho, 2006).

Da mesma forma, na fabricação dos painéis MDF de eucalipto é importante a determinação e a análise dos perfis de densidade ao longo de sua espessura, pela densitometria de raios X, constituindo-se em importante parâmetro de avaliação da sua qualidade e aplicação final (Feeney et al, 1996; Wang et al, 2004, Cai et al, 2006). A densitometria de raios X é considerada como uma das principais técnicas não destrutivas de análise da qualidade dos painéis MDF (Grecon, 2009) devido à precisão, detalhamento e praticidade.

Pelo exposto, o presente trabalho teve como objetivo a avaliação tecnológica por densitometria X, da (i) madeira de eucalipto, determinando o efeito da biodegradação por fungos de podridão branca e de tratamentos silviculturais e de (ii) painéis MDF de eucalipto, confeccionado em laboratório e em linha de produção industrial. 2. MATERIAL E MÉTODOS 2.1. Densitometria de raios X aplicada na avaliação tecnológica da madeira de eucalipto 2.1.1. Preparo das amostras de madeira de eucalipto

As amostras do lenho das árvores de Eucalyptus sp para análises densitométricas podem ser obtidas através de métodos destrutivos (seções transversais do tronco) e não destrutivos (amostras extraídas através de sondas de Pressler e extratores mecânicos). Nas seções transversais do lenho demarcam-se e cortam-se amostras diametrais (20x10 mm, largura x altura), que são coladas em suporte de madeira. Para as amostras do lenho (“baguetas”) extraídas do tronco das árvores procede-se, da mesma forma, colando-as em suporte de madeira, com as fibras orientadas no sentido horizontal. Os 2 tipos de amostras do lenho são seccionados no sentido transversal (2,0 mm de espessura), em aparelho de dupla serra circular paralela. As seções transversais do lenho são acondicionadas em câmara de climatização (12 h, 20°C, 50% UR) até atingir 12% de umidade.

Para a detecção de biodeterioração da madeira, através da densitometria de raios X, foram analisadas amostras diametrais do lenho do DAP de árvores de eucalipto, com 8 anos, com áreas sadias e com sintomas de biodeterioração por fungos de podridão branca. Corpos-de-prova (10x10x10 mm) foram obtidos da madeira sadia e afetada e

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confeccionadas lâminas histológicas com cortes orientados em micrótomo de deslize e corados com safranina e picroanilina (Tomazello Filho, 1998).

Para a detecção do efeito do manejo silvicultural na qualidade do lenho através da densitometria de raios X, foram analisadas amostras diametrais do lenho do DAP de árvores de eucalipto, com 7,1 anos, submetidas aos tratamentos controle (CN), irrigação (CI) e de ferti-irrigação (FI), após o período de 3,1 anos de manejo florestal comum aplicado a todas as árvores das parcelas. 2.1.2. Perfil de densidade da madeira de eucalipto por densitometria de raios X Metodologia de análise através de filmes radiográficos digitais da madeira

As amostras do lenho e a cunha de calibração de acetato de celulose (densidade: 1,48 g/cm3) foram dispostas sobre filme de raios X (Kodak, Diagnostic Film T-Mat, 240x180 mm), em câmara escura. Em seguida, foram transferidas para o equipamento de raios X Hewlett Packard, Faxitron 43805 N (1,20 m distância da fonte de raios X-filme; radiografadas 5 min, 16 Kv de tensão aceleradora, 3 mA de corrente de aquecimento do cátodo) e revelados em aparelho Macrotec MX-2 (Amaral e Tomazello Filho, 1998). Os filmes radiográficos do lenho foram digitalizados em scanner Hewllett Packard ScanJet 6100C/T a 1000 dpi e, na imagem digitalizada, feitas as comparações entre a escala de cinza das amostras de madeira com a da curva padrão (fig. 1). Foram determinados os valores de densidade e convertidos para o arquivo tipo DEN, lido com o software CERD. As amostras do lenho originam um arquivo tipo TXT contendo os valores de densidade e os respectivos gráficos dos perfis de densidade aparente do lenho (Mothe et al., 1998). A partir dos perfis radiais de densidade aparente do lenho foram determinadas a (i) densidades aparente média, (ii) densidade máxima e (iii) densidade mínima do lenho.

Figura 1 - A metodologia de raios X e a obtenção das imagens radiográficas do lenho das árvores de eucalipto: (A) corte da seção transversal das amostras em equipamento de dupla serra; (B) seções

transversais das amostras; (C) suporte das amostras sobre filme radiográfico; (D) irradiação das amostras em equipamento de raios X; (E) imagem radiográfica e sua análise nos programas CRAD e

CERD; (F) perfil da densidade aparente e respectiva amostra do lenho.

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Metodologia de análise através da avaliação direta das amostras de madeira

O perfil de densidade do lenho foi obtido no equipamento marca QTRS-01X, da Quintek Measurement Systems, EUA. As amostras do lenho de eucalipto (12% umidade) foram encaixadas no suporte metálico e transferidas para um compartimento interno blindado do equipamento, seguindo-se a sua calibração e o escaneamento (varredura) radial contínuo por um feixe de raios X colimado. Os valores de raios X que atravessam a amostra do lenho são transformados em densidade aparente através do software QMS. Os valores pontuais de densidade que compõem o perfil radial de densidade aparente do lenho foram observados na tela do monitor, simultaneamente à imagem da seção transversal da amostra do lenho (QMS, 1999) (fig. 2). Os valores radiais de densidade aparente do lenho, obtidos pelo software QMS, originaram um arquivo DAN (relatório da análise com os valores pontuais de densidade aparente do lenho a cada 40 µm). O arquivo DAN é lido pelo software Excel, construindo-se os perfis radiais de densidade aparente do lenho das árvores de eucalipto (QMS, 1999).

Figura 2 - Obtenção dos perfis radiais por densitometria de raios X: (A) equipamento de densitometria de raios X QTRS-01X “Tree Ring Analyzer”; (B) momento de inserção do suporte contendo a tira de madeira, no compartimento de leitura do equipamento; (C) perfil e valores de densidade aparente da

amostra de madeira de Eucalyptus sp.

2.2. Densitometria de raios X aplicada na avaliação tecnológica dos painéis MDF de eucalipto 2.2.1. Preparo dos painéis MDF de eucalipto

Os painéis MDF foram confeccionados em condições de laboratório pela coleta de amostras de material fibroso da madeira de eucalipto, de 6,9 anos, na esteira de formação do colchão de fibras, em linha de produção industrial. A massa de fibras foi distribuída

A B

C

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49

manualmente em caixa formadora de colchão (390 x 390 x 300 mm) e pré-prensada para a retirada do ar e para proporcionar a compactação inicial. Na seqüência, o colchão de fibras foi prensado em prensa laboratorial Siempelkamp a195º C de temperatura, em ciclo de prensagem. As chapas de painéis MDF foram confeccionadas com densidade nominal de 700 kg/m³, climatizadas a temperatura ambiente e refiladas (18,9 x 380 x 380 mm). Em linha de produção industrial, as fibras com mistura de resina uréica (dosagem de 11%/fibra seca), emulsão de parafina (dosagem de 0,37%/fibra seca) e de catalisador (dosagem de 0,8%/resina) foram prensadas em prensa contínua Siempelkamp com gradiente de temperatura dos pratos da prensa (205ºC, início; 175ºC, término), obtendo-se painéis MDF (18,9 x 370 x 370 mm), na densidade nominal de 700 kg/m³ 2.2.2. Perfil de densidade dos painéis MDF de eucalipto por densitometria de raios X

Dos painéis MDF de eucalipto foram demarcados e cortados os corpos-de-prova (50 x 50 mm), mantidos em câmara de climatização (20°C; 60% umidade) e, em seguida, analisados em densitômetro de raios X GreCon DA-X (voltagem de 33 kV, corrente entre 0-1

mA, ângulo de radiação de 11º, colimação inicial e final dos feixes de 100 e de 50 m,

respectivamente). Os valores de densidade foram determinados a cada 20 m, ao longo da espessura dos painéis MDF, no sentido paralelo à sua superfície (fig. 3). Os painéis foram caracterizados pela (i) densidade máxima na face superior-inferior, relacionada com as propriedades físico-mecânicas e de aplicabilidade, como a qualidade da pintura, acabamento superficial, etc. dos painéis; (ii) densidade mínima, observada na região interna do painel e relacionada com o seu desempenho (resistência à tração perpendicular e arrancamento de parafuso topo) e (iii) densidade média, determinada através da média dos valores de densidade, ao longo da espessura do painel (maior densidade nas faces; menor no centro) (fig. 4).

Figura 3. Obtenção do perfil de densidade de painéis MDF de eucalipto por densitometria de raios X. (A) densitômetro de raios X; (B) corte dos corpos de prova; (C) corpos de prova (50 x 50 mm); (D)

corpos de prova dispostos no porta-amostra; (E) deslocamento do suporte e determinação da densidade ao longo da espessura do painel MDF; (F) perfil e valores de densidade aparente do painel

MDF.

C

A

D E F

C B

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Figura 4. Parâmetros de densidade aparente de painéis MDF de madeira de eucalipto, obtidos através da densitometria de raios X.

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1. Avaliação tecnológica da madeira de eucalipto por densitometria de raios X

Os resultados da avaliação do lenho biodeteriorado de eucalipto indicaram na região do alburno, a presença de áreas delimitadas, de coloração esbranquiçada, porosas, formando discretas manchas ou bolsas, características do ataque de fungos de podridão branca. O efeito da ação desses fungos pode ser nitidamente observado (i) nos perfis de densidade aparente do lenho da amostra diametral de No. 92 das árvores de eucalipto (fig. 5) e (ii) nos valores de densidade média, máxima e mínima do lenho das regiões sadia e afetada (tab. 1). A densidade média do lenho sadio para o afetado reduz-se de 0,71 para 0,64 g/cm3. Da mesma forma, as densidades mínimas e máximas dos lenhos de 0,95 para 0,88 e de 0,57 para 0,46 g/cm3, respectivamente. Essa redução da densidade é resultado do desenvolvimento dos fungos de podridão branca no lume das células da madeira, decompondo os constituintes químicos da sua parede: lignina e polissacarídeos (celulose e hemicelulose). A madeira torna-se mais permeável e higroscópica pelas alterações anatômico-químicas na parede dos seus componentes celulares e da destruição da membrana das pontoações das células, com as propriedades mecânicas são drasticamente afetadas (Wilcox, 1973, Oliveira, 1986, Eaton e Hale, 1993). Nos estágios avançados do ataque desses fungos, verifica-se a presença de buracos na parede secundária das células e uma redução da sua espessura, iniciando-se pela camada S3, mais interna. Os elementos de vaso na madeira de algumas espécies de folhosas são levemente afetados; a lamela média é dissolvida somente nos estágios finais da decomposição, quando ocorre a degradação da estrutura da parede celular, com a lamela média e os cantos da célula mostrando maior resistência à degradação (fig. 6).

(a) (b)

(c)

(d)

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Figura 5: Perfil de densidade aparente do lenho da amostra diametral 92, da árvore de Eucalyptus

grandis x urophylla. A - região sadia do lenho e B - Região afetada pelo ataque de fungos de podridão branca

Tabela 1: Comparação entre valores de densidade aparente (média, máxima e mínima) do raio sadio

(A) e do raio afetado (B), para as 4 árvores de Eucalyptus grandis x urophylla

Dmédia Dmáxima Dmínima Dmédia Dmáxima Dmínima

14 0,687 0,998 0,563 0,580 1,013 0,380

56 0,783 1,030 0,639 0,643 0,979 0,466

92 0,732 1,049 0,567 0,692 0,777 0,497

128 0,640 0,735 0,515 0,559 0,670 0,451

Média 0,711 0,953 0,571 0,639 0,876 0,464

Desvpad 0,061 0,147 0,051 0,061 0,164 0,050

Sadia (A) Afetada (B)Amostra

Região

Daparente (g/cm3) Daparente (g/cm

3)

Figura 6: Caracterização microscópica do lenho de árvores de Eucalyptus grandis x urophylla. A - região sadia do lenho e B - Região afetada pelo ataque de fungos de podridão branca

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Os resultados da avaliação do lenho das árvores de eucalipto dos tratamentos CN, CI e FI são apresentados na fig. 7. Inicialmente, observa-se o raio total das amostras do lenho com 6.5, 8.5-9.5 e 9.0 cm de comprimento, nos tratamentos CN, CI e FI, respectivamente, evidenciando diferenças significativas das árvores controle em relação as irrigadas e ferti-irrigadas. O aumento do diâmetro externo do tronco das árvores submetidas a tratamentos silviculturais de ferti-irrigaçao tem sido relatado para inúmeras espécies de eucalipto e locais (Beadle et al., 2001; Downes et al., 2006), como resultado do estímulo proporcionado ao meristema cambial pela adição suplementar de água e nutrientes no solo. No entanto, o perfil de densidade aparente do lenho possibilita constatar importantes e significativas respostas das árvores, em uma análise detalhada, para cada tratamento. Por exemplo, verifica-se a presença de um pico de densidade (2o a partir da medula) delimitando 2 regiões distintas no lenho das árvores, (i) interna, da medula até 4,0-4,5 cm do raio e (ii) externa, com variações no comprimento de 2,8, 4,0 e 4,3 cm nos tratamentos CN, CI e FI, respectivamente. A região interna do lenho é comum a todas as árvores de eucalipto, sendo formada antes da aplicação dos 3 tratamentos, quando estas apresentavam um diâmetro médio do caule de aprox. 10 cm (espessura da casca: 0,5 cm). Além do comprimento dos raios, a região interna do lenho apresenta modelos semelhantes de variação da densidade aparente do lenho, incluindo a formação de 2 anéis (camadas) de crescimento distintos. Nesse segmento do lenho as densidades aparentes mínima e máxima são de aprox. 0.5 e de 0,9-1,0 g/cm3, respectivamente. A região externa do lenho, formada após a aplicação dos tratamentos apresenta modelos de variação da densidade aparente característicos para os 3 tratamentos, além do comprimento diferenciado dos raios. No tratamento CN, a densidade aparente mostra acentuada variabilidade, valores mais altos de densidade e formação de várias camadas de crescimento; nos CI e FI, a densidade aparente tem menor variabilidade e 2-3 camadas de crescimento no período anterior ao corte das árvores. Analisando o perfil densitométrico do lenho das árvores de E. grandis x urophylla, verificam-se similaridades com os da literatura: valores menores de densidade do lenho na região central, com aumento gradativo em direção a casca; oscilações dos valores radiais devido aos elementos de vaso de maior diâmetro; picos de densidade nas camadas de crescimento de fibras espessadas e menor diâmetro dos vaso, etc., com destaque para o mesmo híbrido analisado por Alzate (2004).

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Figura 7: Perfil de densidade aparente do lenho das amostras diametrais 22, 17 e 12, das árvores de Eucalyptus grandis x urophylla, referentes aos tratamentos CN, CI e FI, respectivamente. As setas indicam o início da aplicação dos tratamentos, com todas as árvores apresentando 3,1 anos

sendo, posteriormente, cortadas, com 7,1 anos.

3.2. Avaliação tecnológica dos painéis MDF de eucalipto por densitometria de raios X

Os resultados indicam similaridade dos perfis e dos valores de densidade média, mínimo e máximo dos painéis MDF de eucalipto obtidos em laboratório e em linha de produção (fig. 8 a,b; tab. 2). As análises estatísticas comprovam a inexistência de diferença significativa entre os tratamentos e demonstram as condições similares na prensagem do colchão de fibras nas 2 condições.

Os painéis MDF apresentaram as faces superior e inferior, com alta densidade e o seu interior baixa densidade, formando um perfil característico, em forma da letra M (Cai et al, 2006). Este formato dos perfis de densidade ao longo da espessura dos painéis MDF é característico para painéis confeccionados com madeira de eucaliptos e de outras espécies florestais (Sicoplan, 1996; Eleotério, 2000; Ayrilmis, 2007). Os elevados valores de densidade aparente mínima e média dos painéis MDF de eucalipto são indicativos, de acordo com Wong et al., (2000), de adequadas propriedades de resistência à tração perpendicular e ao arrancamento de parafuso, com a resistência podendo ser aumentada pela alteração do gradiente de densidade ao longo de sua espessura (Woodson, 1997).

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Os valores de densidade (i) média, (ii) máxima média, superior e inferior e (iii) mínima dos painéis MDF confeccionados em laboratório foram de 697, 1004, 1011, 1008 e 609 kg/m³ e em linha de produção industrial foram de 707, 1023, 1020 e 1021 e 615 kg/m³, respectivamente (tab. 2). As condições de confecção, mesmo considerando a etapa laboratorial parcial pois as fibras foram obtidas já encoladas na linha de produção, não mostraram diferenças estatísticas significativas na densidade dos painéis MDF, indicando similaridade dos parâmetros do ciclo de prensagem dos colchões de fibras, conforme também verificado por Cai et al. (2006). Valores similares de densidade média de painéis MDF foram obtidos por Benaduce (1998) e Eleotério (2000), com as densidades mínima e máxima de 680 e de 1050 kg/m³, respectivamente, para de 16 mm.

O perfil de densidade através dos raios X é importante para a recomendação da aplicação do painel MDF e para aferir as condições de prensagem. As densidades máximas verificadas nas faces superior e inferior são resultado do efeito da compactação das fibras e da consolidação da resina pela temperatura e pressão exercidas pelas placas metálicas da prensa através da alta aplicação de pressão, ou rápido fechamento da prensa, no início do ciclo de prensagem (resultando em elevado desempenho de acabamento superficial para aplicação de vernizes e tintas). As diferenças da consolidação das fibras e da resina nas faces externa e interna dos painéis MDF podem ser observadas na fig. 9.

Figura 8. Perfis de densidade aparente ao longo da espessura dos painéis MDF confeccionados em condições de laboratório (A) e em linha de produção industrial (B).

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Tabela 2. Painéis MDF confeccionados em laboratório e em linha de produção industrial: valores de

densidade média, máximas superior, inferior e média, bem como densidade mínima.

Densidade média Laboratório 697 (20) a

(kg/m³) Linha de Produção 707 (6) a

Densidade máxima superior Laboratório 1004 (27) a

(kg/m³) Linha de Produção 1023 (10) a

Densidade máxima inferior Laboratório 1011 (21) a

(kg/m³) Linha de Produção 1020 (17) a

Densidade máxima média Laboratório 1008 (22) a

(kg/m³) Linha de Produção 1021 (10) a

Densidade mínima Laboratório 609 (19) a

(kg/m³) Linha de Produção 615 (10) a

Variáveis Local Valores Médios

Valores médios seguidos de (desvio padrão). Letras representam a comparação entre diferentes locais ao nível de 5%

de probabilidade (Teste de Tukey) - SAS.

Figura 9. Consolidação das fibras nas faces externa (A, B, C) e interna (D, E, F) de painel MDF de eucalipto (A-D: 1,0 x; B-E: 2,5x; C-F: 25 x).

Os painéis MDF com baixos valores de densidade nas faces (picos de densidade

reduzidos) indicam menor consolidação das fibras e acabamento poroso, aumentando a absorção de produtos de acabamento superficial (Belini, 2007). Os valores de densidade mínima dos painéis indicam o desempenho quanto a resistência à tração perpendicular e usinabilidade, sendo que depressão da densidade no centro do painel (detectada no perfil) relaciona-se, geralmente, com (i) velocidade de prensagem acima do ideal e (ii) falta de massa de fibras no interior dos painéis MDF (iii) tempo de prensagem insuficiente e (iv) pressão abaixo da necessária, comprometendo o seu acabamento durante processos de usinagem.

Outro importante parâmetro de qualidade tecnológica dos painéis é a diferença dos valores de densidades média e mínima, da ordem de 100 kg/m³, superior ao de 60 kg/m³

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56

obtida por Ayrilmis (2007). A diferença entre a densidade média e a mínima é decorrente das características da morfologia e das dimensões das fibras, da formação dos colchões de massa de fibras e das condições de prensagem dos painéis MDF. O valor da densidade do painel MDF é indicativo da quantidade e da compactação das fibras e dos aditivos em determinada região do painel MDF, menor na sua região interna e refletindo na sua usinabilidade (fig. 9). 4. CONCLUSÕES Os resultados do presente trabalho permitem concluir que: A biodegradação da madeira de eucalipto por fungos de podridão branca pode ser analisada pela densitometria de raios X, que evidencia uma redução da densidade média, mínima e máxima. A redução da densidade da madeira é resultado da degradação dos componentes da parede celular pelo micélio dos fungos de podridão branca, A densitometria de raios X permite, através do perfil de densidade da madeira, determinar a resposta das árvores de eucalipto sob diferentes regimes de manejo, como controle, irrigação e ferti-irrigação, A densitometria de raios X possibilita a determinação acurada da densidade dos painéis MDF, permitindo aferir as variáveis de prensagem em laboratório e linha de produção e a correlação com parâmetros tecnológicos. Os painéis MDF confeccionados em laboratório e linha de produção não apresentaram diferenças nos perfis e valores de densidade, indicando similaridade dos colchões de fibras e condições de prensagem.

5. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à FAPESP, à Duratex S.A e ao Laboratório de Anatomia e

Identificação de Madeiras do Departamento de Ciências Florestais da ESALQ/USP. 6. REFERÊNCIAS ALZATE, S.B.A. 2004. Caracterização da madeira de árvores de clones de Eucalyptus grandis, E. saligna e E. grandis x urophylla. Tese Doutorado. Universidade de São Paulo, São Paulo. AMARAL, A.C.B.; TOMAZELLO, M. 1998. Avaliação das características dos anéis de crescimento de Pinus sp através da densitometria de raios X. Revista Ciência e Tecnologia 11/12 (6):17-23. AYRILMIS, N. Effect of panel density on dimensional stability of medium and high density fiberboards. J. Mater Sci. n. 42, p. 8551 – 8557, 2007. BEADLE, C.; BANHAM, P.W.; WORLEDGE, D.; RUSSEL, S.L.; HETERINGTON, S.J.; HONEYSETT, J.L.; WHITE, D. Effect of irrigation on growth and fibre quality of Eucalyptus globulus and Eucalyptus nitens. Appita Journal, 54 (2): 144-147, 2001. BENADUCE, C. Fabricação de painéis de média densidade (MDF) a partir de fibras de Eucalyptus grandis e Pinus caribaea var. hondurensis. 1998. 113 p. Dissertação (Mestrado em Ciências e Tecnologia de Madeiras) – ESALQ/USP, Piracicaba, 1998. BELINI, U.L. Caracterização e alterações na estrutura anatômica da madeira do Eucalyptus grandis em três condições de desfibramento e efeito nas propriedades

Page 13: Avaliação dos perfis de densidade de chapas MDF

57

tecnológicas de painéis MDF. 2007. 90 p. Dissertação (Mestrado em Tecnologia de Produtos Florestais) – ESALQ/USP, Piracicaba. 2007. CAI, Z; MUEHL, J. H.; WINANDY, J. Effects of press schedule on formation of vertical density profile for MDF panels. Washington State University. 40 th International Wood Composites Symposium. Seattle, abril de 2006. DOWNES, G.M.; WORLEDGE, D.; SCHIMLECK, L.S.; BEADLE, C.L.; FRENCH, J.; HARWOOD, C. The effect of growth rate and irrigation on the basic density and kraft pulp of Eucalyptus globulus and E. nitens. Forest Ecology and Management, 2006. (in press) EATON, R.A.; HALE, M.D.C. 1993. Wood decay, pest and protection. London: Chapman&Hall. ELEOTÉRIO, J.R. Propriedades físicas e mecânicas de painéis MDF de diferentes densidades e teores de resina. 2000. 117 p. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia de Madeiras) – ESALQ/USP, Piracicaba. 2000. FEENEY, F.E.; LAWLOR, V.; EVERTSEN, J.A. An ultrasonic analogue to gamma ray densitometry of medium density fibreboard (MDF). In: 10 th International Symposium on Nondestructive Testing of Wood. Proceedings. Lausane – Switzerland. August 1996, pg. 407. GRECON. Stenograph. Disponível: http://www.grecon.de/files/pdfs/products/gesamt_ci2_pt.pdf Acesso em 10.01.2009. JORGE, M.F. 1994. Variabilidade anatômica, física e química da madeira de Eucalyptus globulus. Tese Doutorado. Universidade Técnica de Lisboa. ISA. Lisboa, Portugal. LAUSBERG, M.J.F.; GILCHRIST, K.F.; SKIPWITH, J.H. 1995. Wood properties of Eucalyptus nitens grown in New Zealand. New Zealand Journal of Forestry Science 25(2):147-163. MOTHE, F.; DUCHANOIS, G.; ZANNIER, B.; LEBAN, J.M. 1998. Microdensitometric analysis of wood samples: data computation method used at Inra-ERQB (Cerd Program). Annales des Sciences Forestieres, 55(3):301-313. MOYA, R.R.; ZARATE, B.A.; TOMAZELLO FILHO, M. 2005. La utilización de la densitometría de rayos X para establecer la variabilidad de la densidad de la madera proveniente de plantaciones de rápido crecimiento en América Latina. In. Reunión sobre Investigación y Desarrollo de Productos Forestales, 10., Concepción. Chile. NICHOLLS, J.W.P.; GRIFFIN, A.R. 1978. Variation in wood characteristics in field trial of Eucalyptus obliqua, E. regans and some intermediate forms. Australian Forestry Research 8:93-102. NICHOLLS, J.W.P.; MATHESON, A.C. 1980. Variation in wood characteristics in thinning from field trial of Eucalyptus obliqua. Australian Forestry Research 10:239-247. OLIVEIRA, A.M.F.; LELIS, A.T.; LEPAGE, E.S. 1986. Agentes destruidores da madeira. In: Lepage, E.S. (coord.). Manual de preservação de madeiras. São Paulo: IPT. OLIVEIRA, J.T.S. 1997. Caracterização da madeira de eucalipto para a construção civil. Tese Doutorado. Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo.

Page 14: Avaliação dos perfis de densidade de chapas MDF

58

QMS, 1999. QMS Tree Ring Analyzer Model QTRS-01X. Users Guide. Quintek Measurement Systems, Knoxville, TN. SICOPLAN. MDF Plant: Technology Manual. Vol. 1, 1996. SILVA, J.C.; OLIVEIRA, J.T.; TOMAZELLO FO, M.; KEINERT, S.; MONTEIRO, J.L. 2004. Influencia da idade e da posição radial na massa especifica da madeira de Eucalyptus grandis. Revista Floresta 34(1):13-22. TOMAZELLO FO, M.; SCHWEINGRUBER, F.; SCHAR, E. 1995. Wood anatomical and X-ray densitometric analysis of Eucalyptus grandis and E. saligna. In. International Symposium on Tree Anatomy and Wood Formation. Tiajin, China. TOMAZELLO FO, M 1998. Práticas de anatomia e identifi cação de madeiras. Apostilado. ESALQ/Universidade de São Paulo. TOMAZELLO FO, M. 2006. Efeito da irrigação e da fertilização nas propriedades do lenho de árvores de Eucalyptus grandis x urophylla. Tese Livre Docência. Universidade de São Paulo, São Paulo, Brasil. WANG, S; WINISTORFER, P. M.; YOUNG, T. M. Fundamental of vertical density profile formation in wood composites. Part III: MDF density formation during hot pressing. Wood and Fiber Science. n. 36, p. 17 - 25, 2004. WILCOX, W.W. 1973. Degradation in relation to wood structure. In: Nicholas, D.D. (ed.) Wood deterioration and its prevention by preservative treatments – Degradation and protection of wood. 1ª ed. Syracuse, New York: Syracuse University Press. WIMMER, R.; DOWNES, GM.; EVANS, R. 2002. High-resolution analysis of radial growth and wood density in Eucalyptus nitens, grown under different irrigation regimes. Annals of Forest Sciences 59:519-524. WOODSON, G.E. Density profile and fiber alignment in fiberboard from three southern hardwoods. Forest Product Journal. v. 27, nº 8, p. 29 – 34, 1997. WONG, E.D.; ZHANG, M.; WANG, Q.; HAN, G.; KAWAI, S. Formation of the density profile and its effects on the properties of fiberboards. The Japan Wood Research Society. Kioto. n. 46, p. 202 – 209, 2000.