Glaucinei Rodrigues Corra

Desenvolvimento, produo e caracterizao de compsitos de madeira/plsticos para aplicao na indstria moveleira

Belo Horizonte

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Glaucinei Rodrigues Corra

UFOP - CETEC - UEMG

DESENVOLVIMENTO, PRODUO E CARACTERIZAO DE COMPSITOS DE MADEIRA/ PLSTICOS PARA APLICAO NA INDSTRIA MOVELEIRA

Dissertao apresentada ao curso de mestrado da Redemat UFOP-CETEC-UEMG, como requisito parcial obteno do ttulo de Mestre em Engenharia de Materiais.

Orientador: Prof. Jairo Jos Drummond Cmara Co-orientadores: Prof. Lincoln Cambraia Teixeira e Prof. Robson Jos de Cssia Franco Afonso

Belo Horizonte Rede Temtica em Engenharia de Materiais UFOP CETEC- UEMG 2004

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Dedico este trabalho a minha esposa, Eliene, pela pacincia, bom humor e apoio incondicional em todos os momentos.

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AGRADECIMENTOS

toda a minha famlia, pelos momentos de descontrao e alegria. Ao Orientador Prof. Jairo Jos Drummond Cmara, por ter acreditado neste trabalho e pela orientao. Ao Co-orientador Prof. Lincoln Cambraia Teixeira, pelo apoio, dedicao, por seu

entusiasmo, praticidade e principalmente por ter me conduzido no desenvolvimento desta pesquisa. Ao Co-orientador Prof. Robson Jos de Cssia Franco Afonso pela colaborao. Ao Antnio Maciel Silva, por ter sido durante todo o desenvolvimento deste trabalho, uma grande referncia. Itatiaia Mveis, representada pelo Mauro Mitraud Bicalho e Larcio Magno Xavier, pelo interesse nesta pesquisa e pelo apoio financeiro em algumas etapas. s empresas do plo moveleiro de Ub, que contriburam com esta pesquisa. Bordem Qumica, pela doao dos adesivos. Ao Departamento de Engenharia Florestal da Universidade Federal de Viosa, por disponibilizar o Laboratrio de Energia e Painis para fabricao das chapas e realizao dos ensaios fsico-mecnicos. Ao Emerson Milagres, pela ajuda na fabricao das chapas e ensaios dos corpos-de-prova. Ao CETEC, principalmente o Setor de Tecnologia Mineral, pela disponibilidade e apoio na preparao dos materiais, o Setor de Recursos da gua, pelas fotografias ampliadas no estereoscpio e o Setor de Testes Fsicos pela colaborao na metodologia de anlise dos dados. Redemat, pela oportunidade e por apostar na multidisciplinaridade da rea de design industrial. Escola de Design da Universidade do Estado de Minas Gerais, por minha formao acadmica. Ao Jayme Moraes da Satipel, pela colaborao. Ao Rogrio Amaro, pela ajuda no tratamento estatstico dos dados. Ao amigo Marcos Breder e amigas Maria Flvia e Mnica Smits, por terem compartilhado bons momentos e pela companhia nas idas e vindas de Ouro Preto. Ao Prof. Benedito Rocha Vital, pelas contribuies e participao na banca examinadora. todos aqueles que direta ou indiretamente contriburam com esta pesquisa.

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SUMRIO

RESUMO....................................................................................................................................7 ABSTRACT................................................................................................................................8 LISTA DE SIGLAS....................................................................................................................9

CAPTULO I 1.1 INTRODUO.............................................................................................................. 11

CAPTULO II REVISO BIBLIOGRFICA .................................................................................................13 2.1 2.2 2.3A INDSTRIA MOVELEIRA ................................................................................................. 13 MATERIAIS UTILIZADOS NA INDSTRIA MOVELEIRA ......................................................... 15 PAINIS DE MADEIRA RECONSTITUDA .............................................................................. 16

2.4

2.5 2.6

2.7 2.8

2.9

Painel de Compensado ......................................................................................... 17 Painel de MDF ..................................................................................................... 18 Painel de O.S.B. ................................................................................................... 18 Painel de Fibra Dura ............................................................................................ 19 Painel de Aglomerado.......................................................................................... 20 FATORES QUE AFETAM AS CARACTERSTICAS DOS PAINIS DE AGLOMERADO ................... 22 2.4.1 Influncia dos cavacos e das partculas................................................................ 23 2.4.1.1 Densidade da madeira ......................................................................... 24 2.4.1.2 Geometria das partculas ..................................................................... 24 2.4.1.3 Umidade das partculas ....................................................................... 27 2.4.2 Influncia da Secagem das partculas .................................................................. 29 2.4.3 Influncia das resinas ou adesivos ....................................................................... 30 2.4.4 Tratamento preservativo e outros aditivos ........................................................... 35 2.4.5 Influncia na formao do colcho ...................................................................... 35 2.4.6 Influncia da prensagem ...................................................................................... 36 2.4.7 Influncia da densidade do painel ........................................................................ 38 PROPRIEDADES DOS PAINIS DE AGLOMERADO ................................................................. 39 MADEIRA CLASSIFICAO, CARACTERSTICAS E PROPRIEDADES ............................... 41 2.6.1 Composio qumica da madeira ...................................................................... 41 2.6.2 Estrutura anatmica da madeira ........................................................................ 42 2.6.3 Caractersticas higroscpicas da madeira.......................................................... 44 2.6.4 Relao entre a estrutura anatmica da madeira e suas propriedades............... 44 TERMOPLSTICOS ........................................................................................................... 46 COMPSITO MADEIRA-PLSTICO ...................................................................................... 46 2.8.1 Aditivos compatibilizadores .................................................................................. 48 2.8.2 Pesquisa e produo de compsitos plstico-madeira ........................................... 50 2.8.2.1 Processo de termoprensagem .............................................................. 51 2.8.2.2 Processo de extruso ........................................................................... 56 RECICLAGEM DE TERMOPLSTICOS .................................................................................. 59

2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5

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CAPTULO III METODOLOGIA..................................................................................................................... 65 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7PESQUISA DE RESDUOS NA INDSTRIA MOVELEIRA.......................................................... 65 SELEO DOS RESDUOS DE MADEIRA E TERMOPLSTICOS RECICLADOS .......................... 67 PREPARAO DOS RESDUOS DE MADEIRA ........................................................................ 67 PREPARAO DOS TERMOPLSTICOS ................................................................................ 69 ESTUDO DE VIABILIDADE .................................................................................................. 72 DELINEAMENTO EXPERIMENTAL ....................................................................................... 74 PREPARAO DAS CHAPAS ............................................................................................... 75

CAPTULO IV RESULTADOS E DISCUSSO .............................................................................................79 4.1 4.2 4.3DENSIDADE ...................................................................................................................... 79 TRAO PERPENDICULAR ................................................................................................. 80 RESISTNCIA A FLEXO ESTTICA .................................................................................... 84

4.4 4.5 4.6

4.3.1 Mdulo de ruptura................................................................................................ 85 4.3.2 Mdulo de elasticidade ........................................................................................ 87 ARRANCAMENTO DE PARAFUSO........................................................................................ 90 TEOR DE UMIDADE ............................................................................................................ 92 ABSORO DE GUA E INCHAMENTO EM ESPESSURA ........................................................ 95 4.6.1 Absoro de gua ................................................................................................. 95 4.6.2 Inchamento em espessura..................................................................................... 99CONSIDERAES A RESPEITO DOS RESULTADOS EM RELAO A APLICAO ESPECFICA .................................................................................................................... 103

4.7

CAPTULO V CONCLUSES E SUGESTES PARA TRABALHOS FUTUROS ................................... 107 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ................................................................................... 109

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RESUMO

No plo moveleiro de Ub, na regio da Zona da Mata em Minas Gerais, so recolhidos aproximadamente 900 toneladas de resduos por ms, gerados durante o processamento da madeira slida ou dos painis de madeira reconstituda. Esses resduos, atualmente so destinados produo de energia ou produo de carvo. No que se refere aos termoplsticos, a reciclagem no Brasil corresponde aproximadamente a 200 mil toneladas por ano, representando apenas 21% dos plsticos rgidos e filmes presentes no lixo urbano. Unindo-se esses dois materiais os resduos de madeira e os plsticos reciclados pode-se: obter materiais compsitos com potencialidades para diversas aplicaes e propriedades peculiares que os distinguem de outros materiais atualmente utilizados na indstria moveleira; eliminar o desperdcio; diminuir gastos com energia na produo de matria-prima e colaborar com a qualidade de vida transformando o lixo em matria-prima. Assim, o objetivo deste trabalho foi verificar a possibilidade de utilizao de resduos de madeira juntamente com termoplsticos reciclados, empregando adesivos de uria-formaldedo para fabricao de painis termoprensados, para serem utilizados em tampos de gabinetes para cozinha. Com o propsito de avaliar essa possibilidade, para o delineamento, com 28 tratamentos e duas repeties, foram combinados dois tipos de resduos de madeira de pinus e de aglomerado em quatro nveis, sendo 50%, 65%, 80% e 100%; dois tipos de termoplsticos polietileno de baixa densidade e polipropileno a 20%, 35% e 50%; e dois nveis de adesivo de uria-formaldedo, 6% e 9%. Foram produzidas 56 chapas com dimenses aproximadas de 400x400x12mm com densidade final de 0,61 g/cm. As chapas produzidas, tiveram as suas propriedades fsicas e mecnicas determinadas de acordo com a norma NBR 14810-3 (2002) Chapas de madeira aglomerada. Os resultados evidenciaram que: a) a adio de termoplstico nos tratamentos, influenciou negativamente a trao perpendicular; b) as chapas produzidas com resduos de pinus e polietileno de baixa densidade, independente da mistura empregada, tiveram melhores resultados do mdulo de ruptura e mdulo de elasticidade; c) os tratamentos com resduos de pinus e termoplsticos, independente do tipo, tiveram a resistncia ao arrancamento de parafuso favorecida; d) a quantidade de termoplstico empregada nos tratamentos influenciou positivamente os resultados de teor de umidade; e) tratamentos com maior porcentagem de termoplstico, tiveram menores valores de teor de umidade, absoro de gua e inchamento em espessura e f) uma maior porcentagem de adesivo empregada na fabricao das chapas, 9%, influenciou positivamente a absoro de gua, o inchamento em espessura e a resistncia trao perpendicular.

PALAVRAS-CHAVE: Madeira, resduos, termoplsticos, reciclagem, painel de aglomerado.

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ABSTRACT

In the furniture cluster of Ub, in the region of Zona da Mata in Minas Gerais, approximately 900 ton of residues a month are collected as by-products of the solid wood or reconstituted wood panels processing. Currently, these residues are used in the production of energy or coal. As to thermoplastics, recycling in Brazil corresponds to about two hundred thousand tons a year, representing only 21% of rigid plastics and films found in the urban garbage. By putting these two materials together wood residues and recycled plastics it is possible to get composite materials with potentialities for diverse applications and particular properties that distinguish them from other materials currently used in the furniture industry. It is also possible to eliminate wastefulness as well as to diminish expenses with energy in the raw material production contributing to life quality improvement by transforming garbage into raw material. Thus, the objective of this thesis was to verify the possibility of using wood residues along with recycled thermoplastic, using adhesive of ureaformaldehyde to manufacture panels, to be used as boards in kitchen cupboards. With the purpose of evaluating this possibility, for the delineation, with 28 treatments and two repetitions, two types of wood residues - of Pinus elliotti and of particleboard - were combined in four levels: 50%, 65%, 80% and 100%; two thermoplastic types - low density polyethylene and polypropylene - at 20%, 35% and 50%; and two urea-formaldehyde adhesive levels, 6% and 9%. Fifty-six boards with dimensions of about 400x400x12mm with final density of 0,61 g/cm were produced. The produced boards had its physical and mechanical properties determined by Brazilian Standard Norms and Regulations NBR 148103 (2002) Particleboard. The results proved that: ) the addition of thermoplastic in the treatments, negatively influenced the perpendicular tensile strength; b) the boards produced with residues of Pinus elliotti and low density polyethylene, independently of the mixture used, had better results of the rupture modulus and elasticity modulus; c) the treatments with residues of Pinus elliotti and thermoplastic, independently of the type, favoured the resistance to the pulling up of screw; d) the amount of thermoplastic used in the treatments positively influenced damp level results; e) treatments with bigger percentage of thermoplastic, had lower damp levels, water absorption and thickness swelling and f) a bigger adhesive percentage used in the manufacture of boards, 9%, positively influenced the water absorption, the thickness swelling and the perpendicular tensile strength.

KEY-WORD: Wood, residues, thermoplastic, recycling, particleboard.

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LISTA DE SIGLAS

ABIQUIM Associao Brasileira da Indstria Qumica ABRE Associao Brasileira de Embalagem ABS Acrinolitrila-butadieno-estireno CEMPRE Compromisso empresarial para a reciclagem CNC Comando Numrico Computadorizado CPM Compsito Plstico-Madeira FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatstica MDF Medium Density Fiberboard MOE Mdulo de Elasticidade MOR Mdulo de Ruptura OSB Oriented Strand Board PE Polietileno PEAD Polietileno de Alta Densidade PEBD Polietileno de Baixa Densidade PELBD Polietileno Linear de Baixa Densidade PP Polipropileno PS Poliestireno PVC Poli (cloreto de vinila)

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CAPTULO I

1.1 Introduo A indstria de mveis no Brasil caracteriza-se principalmente pelo tipo de matriaprima utilizada, como mveis de madeira e mveis de ao. A grande maioria das indstrias desse setor tem a madeira como matria-prima predominante, seja na forma de placas de madeira reconstituda como painis de madeira aglomerada (particle board), chapas duras de fibra (hardboard) e painis de fibra de mdia densidade (MDF) ou madeira macia proveniente de florestas plantadas (pinus e eucalipto), sendo que o uso de madeiras de florestas nativas vem se reduzindo ao longo do tempo. A produo dos painis de madeira reconstituda sustentada por florestas plantadas. Algumas empresas utilizam somente uma espcie pinus ou eucalipto na fabricao de aglomerados e MDF, e outras utilizam ambas as espcies em propores variadas. Os painis de madeira aglomerada, ou somente aglomerado, esto entre os mais consumidos no mundo, com uma produo que alcanou em 2000, 84 milhes de m, sendo que a produo nacional ocupou o nono lugar com 2% do volume produzido. Os plos moveleiros so os principais mercados consumidores, sendo que aproximadamente 90% do volume produzido so destinados fabricao de mveis. (MORAES, 2002). Na cidade de Ub, representativo plo moveleiro do pas, com mais de 300 empresas, so recolhidos aproximadamente 900 toneladas de resduos por ms, gerados durante o processamento da madeira slida ou dos painis. Esses resduos, atualmente so destinados para a produo de energia, por meio de queima, para produo de carvo ou simplesmente para a queima a cu aberto. VALENA (2002) afirma que o aproveitamento eficiente destes resduos teria impactos positivos em toda a cadeia produtiva, beneficiando desde as indstrias de processamento primrio at a indstria de mveis. Em relao aos termoplsticos, a reciclagem no Brasil corresponde aproximadamente a 200 mil toneladas por ano, sendo reciclado apenas 21% dos plsticos rgidos e filmes presentes no lixo urbano. Com a reciclagem desses materiais termoplsticos, pode-se eliminar o desperdcio, diminuir gastos com energia na produo de matria-prima e colaborar com a qualidade de vida transformando o lixo em matria-prima.

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Unindo-se esses dois materiais os resduos de madeira e os plsticos reciclados pode-se obter materiais compsitos com potencialidades para diversas aplicaes1 e propriedades peculiares que os distinguem de outros materiais atualmente utilizados na indstria moveleira. GORINI (1998), relaciona a competitividade da indstria de mveis com as novas matrias-primas. Para a autora a dinmica das inovaes baseia-se, principalmente, naquelas que se referem ao produto, atravs do aprimoramento do design e da utilizao de novos materiais. O design industrial uma atividade multidisciplinar e estratgica, e tem como meta o planejamento do produto, tendo em vista os aspectos funcionais, ergonmicos, produtivos, sociais, econmicos, culturais, as necessidades do usurio e os materiais. Nesse sentido, tem muito a contribuir, sendo um difusor para o desenvolvimento e aplicao de novos materiais. A interface entre design industrial e materiais no processo de desenvolvimento de produtos na indstria moveleira um fator que tem merecido destaque pela importncia do desenvolvimento de novos materiais, de novos produtos e pela representatividade desse setor na economia brasileira. O objetivo geral deste trabalho foi verificar a possibilidade de utilizao de resduos de madeira juntamente com termoplsticos reciclados, empregando adesivos de uriaformaldedo para fabricao de painis termoprensados, contribuindo assim, para a produo de conhecimento nas reas de Engenharia de Materiais e de Design.. Os objetivos especficos foram: Determinar o efeito da incluso de dois tipos de resduos de madeira e dois tipos de termoplsticos reciclados na fabricao do compsito; Determinar o efeito das porcentagens de cada material na composio dos painis; Determinar o efeito do teor de adesivo de uria-formaldedo nas propriedades dos painis; Determinao das propriedades dos painis de acordo com a NBR 14810 Chapas de madeira aglomerada.

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Uma das possveis aplicaes seria em tampos de balces ou gabinetes da Itatiaia Mveis empresa que apoiou a pesquisa e tem interesse na utilizao deste compsito.

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CAPTULO II

REVISO BIBLIOGRFICA

2.1 A Indstria Moveleira Pretende-se nesse captulo, dar ao leitor uma viso geral sobre o que a indstria moveleira no Brasil, sua forma de organizao e principalmente o que esse setor representa na economia do pas. Uma das caractersticas da organizao industrial do setor moveleiro no Brasil, segundo FERRAZ, KUPFLER E HAGENAUER (1997), a grande verticalizao do processo produtivo. As empresas produtoras de mveis assumem, praticamente, todas as etapas de produo, existindo pouca terceirizao de partes ou componentes dos mveis. Trata-se de um arranjo organizacional bem diferente de outros pases como a Itlia, por exemplo. A indstria de mveis caracteriza-se pela reunio de diversos processos de produo, envolvendo diferentes matrias-primas e uma diversidade de produtos finais, e pode ser segmentada principalmente em funo dos materiais com que os mveis so confeccionados madeira, metal e outros assim como de acordo com os usos a que so destinados em especial, mveis para residncia e para escritrio. (MORAES, 2002) O Instituto Brasileiro de Geografia e Estatstica IBGE classifica a indstria de mveis a partir das matrias-primas predominantes. As categorias bsicas so: mveis de madeira (incluindo vime e junco), que constituem o principal segmento, com 91% dos estabelecimentos, 83% do pessoal ocupado e 72% do valor da produo, vindo em seguida os mveis de metal, com 4% dos estabelecimentos, 9% do pessoal ocupado e 12% do valor da produo, enquanto o restante diz respeito aos mveis confeccionados em plstico e artefatos do mobilirio, reunindo colchoaria e persianas. (GORINI, 1998). Sobre o potencial desse setor e da importncia que ele representa na economia do pas, MORAES (2002) em um estudo feito recentemente sobre Os novos desafios para a indstria moveleira no Brasil nos mostra o crescimento e os interesses governamentais. Para o autor, o setor produtor de mveis no Brasil vem apresentando crescimento considervel nos ltimos anos, sendo alvo da inteno de diversos segmentos da rea governamental em virtude de suas possibilidades, tanto em termos de gerao de divisas, possibilitando aumentos substanciais nos volumes exportados, como tambm de criao de novos empregos e de desconcentrao regional.

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Ainda, segundo esse estudo, entre os principais fatores que tm marcado o desenvolvimento do setor de mveis na ltima dcada, destacam-se a abertura da economia e a ampliao do mercado interno, que juntamente com a reduo da inflao e de seus custos indiretos, tm introduzido novos consumidores, antes excludos do mercado. O estudo aponta tambm, que o faturamento do setor moveleiro apresentou, entre 1999 e 2001, um crescimento da ordem de 33%, passando de R$7,3 bilhes em 1999 para R$9,7 bilhes em 2001, acompanhando a elevao do Produto Interno Bruto PIB per capta e da taxa de juros praticada pelo comrcio, o que elevou o consumo de mveis. Nesse setor so aproximadamente 15.540 empresas ligadas fabricao de mveis e localizadas, principalmente, em plos regionais no Sul e Sudeste do pas, conforme mostrado na tabela 2.01. Alm desses plos, existem outros que comeam a surgir tambm nas demais regies do pas que esto em estgio embrionrio, como Uberaba e Uberlndia (MG); Macap, Santana e Paragominas (AP); Fortaleza (Sobral), Juazeiro e Igatu (CE); Terezina (PI); Caruaru, Afogados, Garanhuns, Gravat e Lajedo (PE); Braslia (DF) e Itapetinga (SP).

Tabela 2.01: Caractersticas dos principais plos moveleiros do Brasil. Fonte: GORINI (2000). N de empresas 153 117 130 145 350 80 54 210 130 60

Plo Moveleiro Ub - MG Bom Despacho e Martinho Campos - MG Linhares e Colatina - ES Arapongas - PR Votuporanga - SP Mirassol, Jaci e Neves Paulista - SP Tup - SP So Bento do Sul e Rio Negrinho - SC Bento Gonalves - RS Lagoa Vermelha - RS

Principais produtos Domitrios, salas e estantes Salas, estantes e sob encomenda Mveis retilneos (dormitrios e salas) Estofados, de escritrio e tubulares Cadeiras, armrios, estantes e mesas Dormitrios e mveis sob encomenda Mesas, racks, estantes e cmodas Mveis de pinus, sofs e cozinhas Mveis de pinus e metlicos Dormitrios, salas e mveis de pinus

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2.2 Materiais utilizados na indstria moveleira H uma predominncia do uso da madeira nesse setor, conforme apontado anteriormente. Uma das caractersticas no uso dos materiais a mistura de diversos tipos na fabricao do mvel, aplicando cada um de acordo com as suas propriedades. Por exemplo, recomenda-se o uso do MDF na parte frontal do mvel, que pode ser usinado em mquinas CNC (comando numrico computadorizado); nos fundos podem ser utilizados compensados ou painis de chapas duras; o aglomerado pode ser usado em laterais, prateleiras ou em outro componente que seja retilneo e no necessite ser usinado. Outra caracterstica tambm, a combinao da madeira com outros materiais, como o vidro, pedra, couro e metais. (BRANCO, 2002). Os estabelecimentos que utilizam outros materiais, como metal e resinas termoplsticas, como matrias-primas predominantes esto entre 4 e 5%. Basicamente, materiais e as suas utilizaes na indstria moveleira so: Painel de aglomerado: utilizado em tampos de mesas, laterais de portas e de armrios, racks, divisrias e laterais de estantes; Painel de compensado: utilizado em fundos de gaveta, armrios, roupeiros, tampos de mesa, laterais de mveis, braos de sof, fundos de armrios e prateleiras; Painel de MDF: empregado em componentes frontais, internos e laterais de mveis, portas, fundos de gaveta, estantes, tampos de mesa e racks; Chapa dura de fibra (hardboard): utilizada em fundos de gavetas, de armrios e de racks, tampos de mveis, mveis infantis e divisrias; Madeira macia: utilizada em tampos de mesa, frontal e lateral de balces, assento e estrutura de cadeiras, estruturas de camas, molduras, ps de mesa, estrutura de sofs, laterais de gavetas, embalagem, ps de cama, ps de racks, estrados e acabamento de mveis; Laminado melamnico de alta presso (frmica): utilizados em revestimentos para tampos, portas, armrios e balces; Termoplsticos: utilizados em mesas, cadeiras, puxadores, ps, acessrios e revestimentos; Vidros: em tampos de mesa e portas; Chapas de ao: em armrios, portas, cadeiras, mesas, estantes e ps; Alumnio: em mesas, cadeiras, ps, puxadores e acessrios; Zamak: em puxadores, ps e acessrios; os

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Couro e tecidos: revestimentos, estofados, assentos, etc.

2.3 Painis de madeira reconstituda A madeira apresenta uma srie de vantagens em relao a outros materiais, por ser uma matria-prima renovvel, pela boa resistncia em relao massa especfica, por ser reciclvel, pela demanda de menor quantidade de energia para produo e pela capacidade de imobilizar em sua massa grande quantidade de gs carbnico. (ELEOTRIO, 2000) Por ser um material de origem biolgica, a madeira pode apresentar defeitos na forma do tronco conicidade, tortuosidade, bifurcao, excentricidade e cavidade e na estrutura anatmica, como nodosidade, defeitos de gr, crescimento excntrico, incluses minerais e rachaduras. (BURGER & RICHTER , 1991) Muitos desses defeitos ou imperfeies podem ser eliminados durante o processo de fabricao dos painis, que tero suas dimenses relacionadas ao equipamento disponvel e demanda de consumo. Os painis de madeira processada ou reconstituda so produtos com maior homogeneidade e possibilitam o uso de aditivos que daro determinadas caractersticas a esses painis, como por exemplo impermeabilidade, resistncia ao fogo e biodeteriorao, aumentando a durabilidade e a diversificao da utilizao. (SILVA, 2000) Os painis de madeira reconstituda podem ser classificados de acordo com a transformao da madeira; pelo tipo de processo seco ou mido e pela densidade final do produto. A madeira para fabricao dos painis pode ser transformada em lminas, formando os painis de compensados e painis de OSB (Oriented Strand Board); em partculas, formando os painis de aglomerado e em fibras, formando os painis de fibras de mdia densidade MDF. Os painis fabricados com partculas e os fabricados com fibras, segundo SILVA (2000), apresentam uma srie de vantagens em relao aos fabricados com lminas e madeira slida: reduo ou eliminao dos efeitos de anisotropia, fazendo com que sejam iguais as alteraes dimensionais nas direes longitudinal e transversal do painel; eliminao dos defeitos da madeira; menor variabilidade entre as peas; semelhana de resistncia do painel nos sentidos de comprimento e largura;

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-

possibilidade de controle das propriedades fsico-mecnicas do painel, atravs das variveis do processo de fabricao: contedo de resina, geometria das partculas e densidade;

-

menor exigncia da matria-prima em relao ao compensado, como dimetro e defeitos naturais.

2.3.1

Painel de compensado O termo compensado; painel de madeira compensada ou painel de compensado

(plywood), segundo norma tcnica em fase de elaborao, um painel normalmente composto de lminas cruzadas entre si ou lminas em combinao com miolo de sarrafo ou outro tipo de painel base de madeira. O compensado sarrafeado tem o miolo constitudo por sarrafos estreitos e nas superfcies, lminas de madeira, formando um sanduche. Os compensados laminados so chapas de madeira construdas com um nmero mpar de camadas ou lminas, coladas entre si, sendo as fibras de uma camada perpendiculares as da camada seguinte. Os adesivos empregados na colagem so na sua maioria, a base de uria-formaldedo quando utilizados em ambientes internos ou fenol-formaldedo, para ambientes externos. (LIMA, 1998) Quanto matria-prima utilizada, estima-se que 40% do compensado nacional seja produzido com madeira tropical, enquanto que os outros 60% seja produzido com madeira de florestas plantadas nas regies Sul e Sudeste, particularmente o pinus. A densidade das lminas da parte interna e da parte externa do compensado podem variar de acordo com as seguintes faixas: Face (parte externa) - de 430 Kg/m a 750 Kg/m Miolo (parte interna) - de 320 Kg/m a 450 Kg/m

Se a densidade for muito alta ir dificultar o corte durante a produo das lminas e o compensado ficar com sua superfcie enrugada (penugenta). Os tamanhos das chapas disponveis no mercado so de 1,60mx2,20m, 1,10mx2,20m, 1,22x2,75m e 1,60mx2,75m. As espessuras variam de 4mm a 30mm. Os tamanhos e espessuras dependem do tipo de acabamento da chapa de compensado. Analisando o ciclo de vida da indstria, o painel de compensado pode ser considerado um produto maduro, sendo substitudo pelo painel de aglomerado e MDF em alguns nichos de mercado, como por exemplo os de mveis seriados. (JUVENAL, 2002), (ABIMCI, 2003) e (LIMA, 1998).

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2.3.2

Painel de MDF Os painis de fibras de mdia densidade (MDF) so definidos como painis

fabricados a seco, feitos com fibras lignocelolsicas combinadas com uma resina sinttica ou outro agente ligante, compactados a uma densidade entre 500 e 800 Kg/m por prensagem a quente, num processo em que a totalidade da colagem entre as fibras criada pelo adesivo adicionado. (ELEOTRIO, 2000) A produo e comercializao mundiais do MDF foram iniciadas na dcada de 60, como resultado de uma pesquisa que tinha como objetivo a substituio da chapa de fibra dura por um produto de melhor qualidade e com processo produtivo menos poluente. Ao final da pesquisa, constatou-se que o novo painel poderia ter maior espessura do que aquela inicialmente prevista. (MACEDO, 2002) No Brasil, o MDF comeou a ser produzido em 1997 e atualmente utiliza principalmente espcies selecionadas de pinus em funo de suas propriedades agroindustriais e de sua valorizao no mercado. A solidez e uniformidade desse material do-lhe caractersticas semelhantes a da madeira slida, como as tcnicas convencionais para encaixar, lixar, pintar, colar, entalhar, cortar, parafusar, perfurar e moldurar. (MORAES, 2002). Para o desfibramento, que acontece por via mida, a madeira aquecida sob presso moderada de vapor. Durante esse processo, a mudana na madeira ocorre tanto fsica como quimicamente, tornando-se menos susceptvel s influncias de umidade e menos quebradia pela diminuio do teor de lignina. Depois de terem sido refinadas e secadas, as fibras recebem adio de um aglomerante de resina (adesivo), que na maioria dos casos de uria-formaldedo. Outros tipos de resinas podem ser usados para proporcionar propriedades especiais, como por exemplo resistncia a gua. Juntamente com o adesivo, so adicionados s fibras outras substncias como emisso de parafina para tornar o painel resistente a umidade e biocidas para aumentar a resistncia a fungos e insetos. (ELEOTRIO, 2000)

2.3.3

Painel de O.S.B. O painel de OSB (Oriented Strand Board) constitudo por lminas de madeira

longas, largas e finas unidas com resina sinttica e prensadas em camadas. Nas camadas exteriores as partculas esto dispostas longitudinalmente em relao ao comprimento do

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painel, enquanto que nas camadas internas esto dispostas perpendicularmente. (OSB TECHNICAL INFORMATION) As lminas de madeira so cortadas de maneira tangencial a partir de troncos sem casca e ao final do processo tm dimenses aproximadas de 12,7 a 76,2 mm de comprimento e entre 6,4 e 25,4 mm de largura. Os tipos de resinas utilizadas so normalmente as resistentes umidade, como as de fenol-formaldedo, as de melamina-uria-formaldedo ou o isocianato (PMDI). As principais qualidades do OSB so seu comportamento mecnico, diretamente relacionado com a geometria das partculas e orientao no painel. A densidade do painel depende das espcies de madeira utilizadas e do processo de fabricao. As densidades normalmente esto entre 600 e 680 Kg/m. As dimenses das placas so 2,44mx1,20m, 2,44mx1,22m e 2,50mx1,20m, com espessuras de 6mm a 40mm. O OSB especialmente indicado para aplicaes estruturais em construo, sendo utilizado tambm para pavimentos, forros de telhados e de paredes e em embalagens industriais. Os painis de OSB so classificados em: OSB/1 para usos gerais e painis para componentes internos (mobilirio) utilizadas em ambiente seco; OSB/2 para finas estruturais utilizadas em ambiente seco; OSB/3 - para finas estruturais utilizadas em ambiente mido; OSB/4 para fins estruturais especiais utilizadas em ambiente mido.

A utilizao de chapas OSB tem crescido significativamente e ocupado espao antes exclusivo de compensados, em virtude de fatores como: (1) reduo da disponibilidade de toras de boa qualidade para laminao; (2) OSB pode ser produzido de toras de qualidade inferior e de espcies de baixo valor comercial; (3) a largura das chapas OSB determinada pela tecnologia de produo e no em funo do comprimento das toras, como no caso de compensados (MENDES et al, 2000).

2.3.4

Painel de Fibra Dura Os painis ou chapas de fibra dura so produzidos com madeira de eucalipto, que so

transformadas em fibras que , mediante processamento, assumem uma disposio plana e se consolidam sob ao do calor e presso, sem adio de resina sinttica ou adesivos. A adeso das fibras feita pela prpria lignina da madeira. O processo a mido: o emaranhado de fibras permanecem dissolvidas em gua ate o momento da formao do colcho. Aps o

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processo de prensagem, os painis j esto prontos para o uso, no necessitando de acabamentos de lixa. O produto final tem uma face lisa e a outra corrugada, podendo ser fabricada revestida ou no. (LIMA, 1998). Para algumas aplicaes os painis precisam ser furados aps a prensagem, em outros recebem tratamento com leo secativo, conferindo melhor qualidade superficial para aplicao de pintura. O painel pode ser facilmente furado, colado, curvado, pintado e revestido. A superfcie totalmente lisa pode receber diversos acabamentos, como lminas de madeira, vinil ou pintura. So utilizadas principalmente em mveis (fundos de gaveta, fundo de armrios, e partes internas), em portas, em divisrias, embalagens e brinquedos. O uso recomendado apenas para ambientes internos e secos.

2.3.5

Painel de Aglomerado Segundo a norma tcnica NBR 14810-1 de maro de 2002, chapa de madeira

aglomerada ou chapa de partculas de madeira so produtos em forma de painel, variando de 3mm a 50mm de espessura, constitudo por partculas de madeira aglomeradas com resinas naturais ou sintticas, termofixas, sob ao de presso e calor. A geometria das partculas e sua homogeneidade, os tipos de adesivos, a densidade e os processos de fabricao podem ser modificados para produzir produtos adequados aos usos finais especficos. Durante o processo de fabricao, podem ainda ser incorporados aditivos para prover painis de caractersticas especiais. Acredita-se que a primeira produo industrial de painis de aglomerado usando resinas sintticas tenha ocorrido na Alemanha, em 1941. Embora alguns creditam esse feito Chekoslovquia, tendo sua fabricao cinco anos antes. (MOSLEMI, 1974). No Brasil, os primeiros painis de aglomerado foram produzidos em 1966. Inicialmente eram produzidos com qualquer material proveniente da madeira, principalmente de resduos de serrarias. Naquela poca o aglomerado teve dificuldades para ser comercializado e utilizado no Brasil, em razo das grandes florestas nativas, que forneciam matria-prima em qualidade e abundncia para a fabricao de mveis e falta de conhecimento sobre a forma adequada de utilizao. Foram realizados estudos de aplicao para introduzir o produto no mercado interno e a modificao dos componentes, ferragens para mveis e principalmente a conscientizao do fabricante e do usurio. (SILVA, 2002)

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Com as adaptaes dos componentes e a conscientizao, o produto ganhou espao e a capacidade produtiva do Brasil passou de 35.000m para mais de 300.000m no ano de 1970, com a instalao de cinco novas unidades industriais. Na dcada de 80, a capacidade instalada estava em torno de 700.000m por ano e em 2002, esteve em torno de 1.200.000m, para atender uma demanda do mercado interno de aproximadamente de 1.100.000m por ano. (SILVA, 2002) As dimenses e a forma das partculas so variveis muito importantes e podem influenciar nas propriedades mecnicas das chapas de partculas. O adesivo normalmente utilizado o de uria-formaldedo. O painel de aglomerado pode ser produzido em uma, trs ou mltiplas camadas. O mais comum o de trs camadas. As camadas externas so duras, densas, lisas e de espessuras iguais. O equilbrio dos painis obtido pelas camadas externas, entre as quais as partculas da parte interna absorvem e perdem umidade sem afetar as superfcies. (LIMA, 1998) O painel de aglomerado brasileiro fornecido ao mercado sob trs maneiras distintas: a) aglomerado cru: tipo de painel que no recebe nenhum tipo de acabamento superficial na fbrica; b) aglomerado revestido com laminado de baixa-presso (BP): tipo de acabamento de fbrica, no qual aplicada uma folha de papel impregnada com resina melamnica, sob temperatura e presso. Os padres de acabamento dos painis podem ser de cores lisas, madeirados ou fantasia. c) aglomerado revestido com finish-foil (FF): tipo de acabamento de fbrica, no qual aplicado uma pelcula de papel sobre o aglomerado. Os padres de acabamento podem ser madeirados, cores lisas ou fantasias. Dimenses disponveis no mercado: 5,50m x 1,83m; 4,40m x 1,85m; 3,50m x 1,70m; 2,75m x 1,83m; 2,40m x 1,85m e 2,20m x 1,85m. As espessuras variam de 6 a 50mm. A madeira utilizada na fabricao do aglomerado proveniente de florestas plantadas. As empresas placas do Paran, Tafisa e Berneck utilizam 100% de pinus na fabricao dos painis. A Eucatex utiliza 100% de eucalipto, enquanto a Duratex e Satipel combinam madeiras de eucalipto e pinus. (MORAES, 2002)

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2.4 Fatores que afetam as caractersticas dos painis de aglomerado A produo dos painis do compsito fabricado com resduos de madeira e plsticos reciclados, objeto de pesquisa dessa dissertao, se assemelha com a dos painis de aglomerado pela influncia das partculas e principalmente pelo tipo de processo de fabricao, a termoprensagem. Portanto, nesse captulo ser feita uma reviso bibliogrfica sobre os fatores que influenciam as propriedades do painel de aglomerado, bem como das etapas de produo. Essas informaes e conhecimentos serviro de referncia para o desenvolvimento do compsito madeira-plstico. As propriedades do painel de aglomerado dependem de vrios fatores. Os principais envolvem os tipos e tamanhos das partculas, tcnicas de produo, tipo e quantidade de resina, distribuio e orientao das partculas, densidade do painel, contedo de umidade e tratamento ps-produo. (MOSLEMI, 1974). A figura 01 apresenta um fluxograma simplificado de um processo contnuo de fabricao de painis de madeira aglomerada.

PR-PRENSAGEM DESCASCAMENTO PRENSAGEM PREPARAO DE CAVACOS PR-CORTE PREPARAO DE PARTCULAS RESFRIAMENTO SECAGEM MATURAO E CLIMATIZAO CLASSIFICAO LIXAMENTO ENCOLAGEM CORTE FORMAO DO COLCHO ESTOQUE / EXPEDIO

Figura 1: Fluxograma simplificado de produo do aglomerado. Fonte: SATIPEL (2002).

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2.4.1

Influncia dos cavacos e das partculas O processo de produo do painel se inicia com o descascamento das toras, que feito

por um tambor descascador. As toras sofrem o descascamento pelo atrito com as paredes aletadas do tambor e pelo atrito entre elas. As cascas so enviadas para queima e consequentemente gerao de energia. A umidade da madeira no ptio de armazenamento da indstria pode variar de 35 a 120% em funo das condies climticas e do tempo de estocagem. O ideal que essa faixa esteja entre 35 e 50%. Um teor de umidade muito alto poderia resultar em esmagamento da madeira no picador comprometendo os espaos internos do equipamento e demandar maior tempo de secagem. Por outro lado, um teor de umidade abaixo de 35% acarretaria um maior consumo de energia, danos s facas dos picadores e maior dificuldade no controle da geometria das partculas. (SILVA, 2000). As cascas no so utilizadas na fabricao dos painis em funo das seguintes consideraes: a) aparncia do produto acabado a presena da casca dar ao painel uma colorao mais escura, alem das caractersticas serem bem diferentes; b) controle do processo de fabricao a presena de grandes quantidades de casca afetar a resistncia e outras propriedades. Tambm poder apresentar algumas dificuldades na fabricao, uma vez que a natureza da casca e da madeira so diferentes. Alm disso, na casca podem existir impurezas nas fendas, criando dificuldades na sua separao e prejudicando o corte das facas. A presena da casca tambm pode alterar o pH. A modificao na acidez pode afetar a cura da resina; c) teor de extrativos a presena de substncias extrativas ou outros materiais estranhos (slicas, gomas, etc.) na madeira podem afetar desfavoravelmente a qualidade do painel. Os problemas maiores esto relacionados a um maior consumo de resina e maior dificuldade de cura da resina. (SILVA, 2000) Aps o descascamento as toras so transformadas em cavacos por um picador a tambor. Uma tela que faceia o tambor define a dimenso final dos cavacos que possuem comprimento aproximado de 25mm. Os cavacos so novamente refinados atravs de equipamento conhecido como Ring Flakers (cepilhadores). Nessa etapa os cavacos so reduzidos a partculas que possuem os mais variados tamanhos e sero posteriormente

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utilizadas na formao das camadas do painel. A espessura das lascas de aproximadamente 0,6mm. (SATIPEL - BOLETIM TCNICO, 2002)

2.4.1.1 Densidade da madeira A densidade da madeira tem influncia significativa no s nas propriedades do produto mas tambm no processo. Painis de aglomerado feitos com espcies de baixa densidade tem uma melhor resistncia flexo, adeso interna, mdulo de elasticidade e resistncia trao, embora a resistncia ao arrancamento de parafuso, absoro de gua e inchamento em espessura sejam pouco afetados. Tal fato se justifica porque as partculas de madeira de baixa densidade ocupam maior volume do que as partculas de madeira de densidade mais alta e mesmo peso. Quando os volumes de partculas sofrem compresso para atingir a espessura desejada do painel, um contato relativo maior ocorre para as partculas de baixa densidade, devido uma taxa de compresso maior, resultando numa melhor adeso entre as partculas. (MOSLEMI, 1974) Segundo KELLY (1977) apud SILVA(2000) e FAO (1959), a densidade da madeira o parmetro mais importante para determinar a potencialidade de uma dada espcie para a fabricao de chapas. Em geral, as espcies de madeira empregadas para a fabricao de chapas de partculas devem apresentar uma densidade variando de 400 a 600 Kg/m. O requisito bsico para a madeira ser utilizada na fabricao do aglomerado apresentar uma baixa densidade, para que a razo de compactao definida como a relao entre a densidade da chapa e a densidade da madeira esteja no intervalo de 1,3 a 1,6 e para que ocorra a densificao necessria para a formao do painel.

2.4.1.2 Geometria das partculas As partculas de madeira ou elementos lignocelulsicos, para produo de painis, segundo MOSLEMI (1974) e FAO (1959) podem ser classificadas como: a) flocos (flakes) so partculas de dimenses predeterminadas e so produzidas por moinhos de faca que cortam a madeira no sentido paralelo s fibras. So planas e delgadas, com espessura variando de 0,2 a 0,4mm, comprimento de 25 a 100mm e largura de 10 a 25mm. Do origem a um painel denominado Flakeboard;

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b) maravalhas (shavings) partculas finas e curtas sem medidas padronizadas. So resultantes de diversas operaes da madeira como por exemplo, o material obtido numa plaina ou desengrossadeira; c) cavacos (chips) fragmentos de madeira com dimenses variando de 12 a 25mm de comprimento, de 1 a 5mm de largura e espessura um pouco menor; d) serragem (granule) partculas cujo comprimento, largura e espessura so aproximadamente iguais, como a serragem da madeira em suas vrias granulometrias; e) strands lminas relativamente compridas, quando se compara largura e espessura. Com comprimento variando de 12,7 a 76,2mm, largura de 6,4 a

25,4mm e espessura de 0,25 a 0,64mm. Do origem ao painel com partculas orientadas denominado OSB (oriented strand board); f) l de madeira (excelsior ou wood wool) fios delgados com aproximadamente 250mm de comprimento, 6mm de largura e 0,5mm de espessura. So utilizados para fabricao de painis aglomerados, painis com substncias minerais (madeira-cimento) e para embalar frutas e objetos frgeis; g) partculas fragmentos de madeira com comprimento variando de 1, 3 e 12,7mm, largura e espessura de 1,13 a 1,3mm. Dispostas aleatoriamente geram os painis de partculas aglomeradas convencionais. A resistncia a flexo, trao perpendicular e paralela e o arrancamento de parafusos so propriedades importantes do painel que so diretamente afetadas pela geometria das partculas (tamanho e forma). (MOSLEMI, 1974). Segundo SILVA (2000), as operaes de gerao das partculas definem os elementos dimensionais comprimento, largura e espessura e por conseguinte, a razo de esbeltez, que a relao entre o comprimento e a espessura das partculas, tornando-se um fator importante que influencia todas as propriedades dos painis, tais como: -

propriedades mecnicas; caractersticas superficiais e das bordas do painel, influenciando na colagem secundria de revestimentos;

-

comportamento na usinagem posterior.

Na secagem, o tamanho e forma das partculas tem influncia direta na quantidade de calor requerida para que as partculas atinjam um certo nvel de contedo de umidade. Um aumento no tamanho das partculas de uma determinada forma, necessita de uma maior

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quantidade de calor para remover um dado peso de gua. Partculas menores tem uma maior rea superficial resultando em uma rpida evaporao de gua. Grandes variaes nos tamanhos das partculas, entretanto, pode resultar em uma secagem desigual, com partculas menores tendendo a secar muito e as maiores a secarem pouco, dificultando o controle do nvel desejado de contedo de umidade. (MOSLEMI, 1974). Segundo SILVA (2000), para razes de esbeltez menores utiliza-se uma maior quantidade de adesivo por unidade de rea superficial das partculas, pelos seguintes motivos: as superfcies laterais e as extremidades das partculas mais espessas representam uma poro significativa da rea na qual o adesivo aplicado, mas contribui muito pouco na ligao entre as partculas; entre as partculas mais espessas, o adesivo deve tambm absorver maiores esforos internos da chapa, exigindo-se maior quantidade de adesivo para proporcionar uma resistncia adequada das ligaes. Ainda segundo o mesmo autor, a geometria das partculas tambm poder influenciar duas outras variveis do processo: a) rea de contato entre as partculas ou rea superficial especfica; b) consumo relativo de resina ou disponibilidade de resina por unidade de rea das partculas. Para ilustrar melhor a influncia da geometria das partculas, suponha-se dois painis de mesma densidade produzidos com a mesma espcie, mesma densidade da madeira e mesma quantidade de resina, alterando-se apenas duas variveis: a) comprimento constante e aumento da espessura das partculas: resultar em menor razo de esbeltez, menor rea de contato, maior consumo relativo de resina e influenciar diretamente no aumento da ligao interna do painel; b) espessura constante e aumento no comprimento das partculas: resultar no aumento da razo de esbeltez, aumentando as propriedades de flexo esttica. A rea superficial das partculas por unidade de peso outro parmetro importante com relao geometria das partculas. Em geral as partculas com maior rea superficial apresentam uma menor espessura e requerem maior quantidade de adesivo para as ligaes adequadas, comparadas s partculas com menor rea superficial por unidade de peso. Segundo MOSLEMI (1974), a produo de painis utilizando partculas longas e finas, empregando uma mesma quantidade de adesivo ter como caracterstica um menor valor de ligao interna, quando comparadas com os painis utilizando partculas curtas e

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espessas. VITAL et al.(1974), concluram que partculas finas e longas de menor densidade resultam em chapas de melhor estabilidade dimensional. Para a produo de painis de trs camadas, as partculas superficiais devem apresentar uma razo de esbeltez entre 120 e 200. As partculas nessa razo, so finas e longas, possuindo alto grau de flexibilidade, permitindo um melhor contato entre as partculas quando estas so comprimidas. Para as partculas do miolo, a razo ideal de esbeltez deve estar em torno de 60. A geometria das partculas tem influncia direta na resistncia das chapas, na estabilidade dimensional, no acabamento e na colagem, porque determina o grau de contato entre as partculas. Painis elaborados com partculas curtas e espessas, pela menor rea de contato entre suas superfcies e por sua menor flexibilidade, favorecem a resistncia trao perpendicular. Porm, tem efeito negativo no mdulo de ruptura e mdulo de elasticidade em flexo esttica. (LEHMANN, 1974) apud (MACIEL, 2001). PEIXOTO & BRITO (2000), realizaram estudos de diferentes granulometrias de Pinus taeda para fabricao de painis de madeira aglomerada. Foram produzidos painis utilizando-se duas granulometrias partculas que passaram na peneira com malha de 4,37mm e ficaram retidas em peneira de 0,61mm (tipo A); e partculas que passaram em peneira de 2,00mm e ficaram retidas em peneira de 0,61 (tipo B). O contedo de adesivo foi de 8% (base peso seco) tanto para o adesivo de uria-formaldedo quanto para o de fenolformaldedo. Os autores concluram que: as partculas de menor granulometria possibilitaram a produo de painis com melhor ligao interna, enquanto que as partculas de maior granulometria geraram painis mais resistentes flexo esttica; quando utilizou-se adesivo de fenol-formaldedo, os painis produzidos com partculas de granulometria maior possibilitaram menores valores para o inchamento em espessura, enquanto que, para o adesivo de uria-formaldedo, os resultados no apresentaram diferena significativa.

2.4.1.3 Umidade das partculas O efeito do contedo de umidade das partculas afeta significativamente as propriedades e o processo de produo dos painis. MOSLEMI (1974) cita as possveis origens do teor de umidade das partculas:

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a) gua que permanece retida nas partculas de madeira aps a secagem. O teor de umidade varia de 3 a 6% com base no peso seco das partculas; b) gua introduzida pelos adesivos. A maioria dos adesivos baseado em disperses aquosas de material polimrico de alto peso molecular. Com a aplicao do adesivo, que pode conter de 35 a 60% de umidade, uma quantidade de gua adicional introduzida nas partculas. Uma parte dessa quantidade de gua evapora durante o processo de aplicao por pulverizao. A poro de gua remanescente se difunde nas partculas durante a aplicao, prensagem e perodo de cura. Essa fonte de gua capaz de elevar o teor de umidade da massa de 3 at 5%; c) umidade adicionada massa pela condensao da uria-formaldedo, que gera gua como um sub-produto. Essa quantidade de gua no muito significativa. Quando se usa 6% de slidos da resina, o teor de umidade geral da massa adicionado de, no mximo, 0,9%; d) gua adicionada pela pulverizao na superfcie da massa para obter uma superfcie mais lisa e mais rapidez na transferncia de calor para o miolo do painel, permitindo tempo de prensagem menor. O teor de umidade adicional ao total da massa no chega a 1%. Segundo SILVA (2000) um teor excessivo de umidade geralmente requer maior tempo de prensagem devido ao retardante da umidade sobre a cura do adesivo. Por outro lado, um baixo teor de umidade do colcho reduz a transferncia de calor da superfcie ao miolo. O teor de umidade do colcho um fator extremamente crtico no apenas no tempo de prensagem total, mas tambm no desenvolvimento do gradiente vertical da densidade2. A velocidade de transferncia de calor da superfcie do painel para o miolo atravs da conveco mais efetiva na cura do adesivo do que o calor transferido por conduo atravs da madeira e de espaos de ar. A umidade da superfcie do colcho reduz a resistncia do painel compresso. Um baixo teor de umidade requer maior presso para a consolidao do colcho e se caracteriza por piores ligaes entre as partculas. Por outro lado, um alto teor de umidade requer um ciclo de prensagem mais longo, a fim de possibilitar a liberao da umidade contida no interior do painel. Para se ter um teor de umidade homogneo no colcho, os valores ideais devero estar entre 11 e 14%. A umidade excessiva interfere negativamente2

Variao da densidade de um corpo-de-prova de uma chapa de madeira aglomerada, medida ao longo de sua espessura.

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na reao qumica de polimerizao da resina e reduz a resistncia do painel compresso, resultando na maior densificao das camadas superficiais. A densificao excessiva da superfcie acompanhada da baixa densidade do miolo do painel. A resistncia a flexo esttica e a trao paralela aumentam com a maior densificao superficial, mas a resistncia da ligao interna e ao arrancamento de parafuso menor devido a menor densidade do miolo. Segundo a FAO (1991) apud SILVA (2000) as partculas devem apresentar um teor de umidade entre 3 e 8%, para que se possa aplicar o adesivo.

2.4.2

Influncia da secagem das partculas A secagem das partculas realizada em um equipamento denominado secador. Trata-

se de um tambor horizontal rotativo em que as partculas so arrastadas pneumaticamente em contato com uma corrente de ar quente. O contato das partculas com o ar quente propicia a secagem das partculas, que devero ter ao final do processo em torno de 2% de umidade. (SATIPEL - BOLETIM TCNICO, 2002) O processo de secagem um dos mais importantes na fabricao dos painis. Uma mudana de 1% no teor de umidade poder afetar as propriedades do painel. (FAO, 1959). Para SILVA (2000) a uniformidade no teor de umidade essencial no processo porque o teor de umidade inicial das partculas servir de controle para a umidade final desejada. Partculas com alto teor de umidade inicial podem resultar em umidade final acima do recomendado, ocasionando a formao de bolhas de vapor durante a prensagem dos painis. Por outro lado, partculas com teor de umidade inicial muito baixo podem ocasionar uma secagem excessiva, com perigo de incndio da carga e exploso no secador. Ainda segundo o mesmo autor, a umidade inicial das partculas difere muito entre as espcies, podendo variar de 80 a 200% entre as conferas e de 40 a 100% entre as folhosas. H uma variao tambm entre as diferentes partes da rvore, as partculas oriundas do alburno3 apresentam uma umidade inicial maior que as partculas oriundas do cerne4. O tempo de secagem das partculas varia de 1 a 5 minutos e depende dos seguintes fatores: a) densidade da madeira quanto maior a densidade, maior ser o tempo de secagem; b) espessura das partculas quanto maior a espessura, maior o tempo de secagem;3 4

Parte perifrica e mais nova da madeira do tronco das rvores, onde realizada a conduo da seiva. Parte interna do tronco das rvores.

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c) umidade inicial das partculas quanto maior o teor de umidade inicial, maior o tempo de secagem; d) condies operacionais do secador devem ser controladas a temperatura e velocidade do ar.

2.4.3

Influncia das resinas ou adesivos Adesivos so substncias orgnicas que, quando interpostas entre os dois substratos,

os quais podem ser de igual natureza ou diferentes, so capazes de mant-los unidos atravs de foras atrativas, que podem ser qumicas e/ou mecnicas. Essas foras atrativas promovem resultados finais de resistncia adesiva que podem superar as foras coesivas5 dos prprios substratos. (BORDEN - BOLETIM TCNICO, 2003) Adeso mecnica ocorre sempre que se tm substratos porosos, como por exemplo a madeira. Neste caso, o adesivo preenche a rugosidade dos substratos e aps a secagem ou solidificao, os mantm unidos. Adeso qumica ocorre geralmente em casos onde os substratos no so porosos, isto , quase sempre se tem uma baixa energia superficial nestes substratos, o que dificulta a colagem. Segundo um dos fabricantes de adesivos a Borden Qumica em relao a natureza dos adesivos, eles podem ser divididos em dois grupos: a) naturais podem ser de origem vegetal (como o amido, a dextrina e o ltex natural) e de origem animal (como a casena, albuminas e a prpria cola animal). Materiais inorgnicos, embora naturais, no so classificados como adesivos e sim como cimentos; b) sintticos: Termoplsticos: estes adesivos amolecem sob a ao do aquecimento e se solidificam quando resfriados. Normalmente, so facilmente atacados por solventes orgnicos. Eles podem ser classificados como base dgua (como os adesivos vinlicos, acrlicos, etileno-vinil acetatos, estireno-butadieno, etc), base de solvente ( como os vinlicos e acrlicos) ou termofusveis (hot-melt); Termofixos: so adesivos reticulveis, ou seja, aps curados no sofrem a ao do calor e de maneira geral, dos solventes orgnicos. Estas5

Resistncia interna de um produto adesivo. a resistncia intermolecular do produto final depois de solidificado ou curado. (Borden Qumica)

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caractersticas de insolubilidade e infusibilidade so inerentes s resinas formadas por ligaes cruzadas, como por exemplo os adesivos uricos, fenlicos, resorcnicos e alguns vinlicos. Existem vrios mecanismos envolvidos na adeso entre dois materiais diferentes. Pode-se citar a interligao ou o enganchamento mecnico, a interdifuso de molculas, as ligaes qumicas primrias e a adeso especfica resultante de ligaes qumicas secundrias. Vrios autores desenvolveram cada um desses mecanismos numa teoria particular de adeso. Mas, nenhuma dessas teorias isoladamente, explica totalmente o fenmeno de adeso. Cada uma delas contribui em parte para a explicao de colagem da madeira. No caso da madeira, a adeso por foras secundrias sempre aparece como sendo o componente principal. (PIZZI, 1994) apud (ELEOTRIO, 2000). Para MACIEL (2001) a quantidade e tipo de adesivo so fatores de suma importncia para a qualidade final dos painis de partculas. Os adesivos so aplicados em unidades relativamente pequenas, de 6 a 9%. A adio dessas substncias representa com cerca de 35 a 60% do custo final da produo dos painis aglomerados e a resistncia dos painis depende da uniformidade de sua distribuio. Segundo SILVA (2000) existem basicamente dois sistemas para a aplicao do adesivo: a) sistema de atomizao o sistema mais utilizado atualmente. Permite uma distribuio uniforme do adesivo sobre as partculas. O bico e a presso do atomizador devem ser permanentemente limpos e regulados para evitar entupimentos e distribuio uniforme do adesivo; b) sistema de distribuio por rolos um sistema pouco utilizado, apresenta problemas na distribuio uniforme do adesivo. Para o mesmo autor, para a aplicao do adesivo, devem ser considerados dois fatores: 1) Controle da quantidade do adesivo, na faixa de 5 a 10%, com base no peso seco das partculas; 2) Homogeneidade de distribuio do adesivo para assegurar uma uniformidade nas propriedades em toda a extenso do painel. Para os painis de uma camada, a aplicao do adesivo sobre as partculas realizada pelo mesmo aplicador. Para os painis de multicamadas e graduadas, a aplicao do adesivo feita separadamente, em dois aplicadores, um para as partculas que formaro o miolo e o outro para as partculas que comporo as superfcies do painel. Nas partculas que formaro a

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superfcie do painel aplica-se maior quantidade de adesivo, em funo da maior rea superficial especfica, por outro lado, para as partculas do miolo, uma menor quantidade de adesivo em funo da menor rea superficial especfica. (SILVA, 2000). Os principais adesivos, comercialmente empregados na indstria de madeira aglomerada, so aqueles de origem sinttica e que apresentam a propriedade de se tornarem termorrgidos pela ao do calor ou de catalisadores especficos. Assim, so amplamente utilizados com este propsito os adesivos de fenol-formaldedo, uria-formaldedo e isocianatos. (MACIEL, 2001). Adesivos fenlicos so produzidos por reao do fenol com formaldedo, numa razo molar que varia de 1:1,1 a 1:2,0, sendo a reao de condensao normalmente catalisada pelo hidrxido de sdio em soluo de 50%, em temperaturas normalmente de 80 a 100C. O tempo de reao para esse adesivo varia de uma a oito horas, dependendo das condies de pH, da reao fenol/formaldedo e da temperatura de reao. (PIZZI, 1983) apud (MACIEL, 2001). Devido principalmente ao baixo custo, versatilidade e facilidade de aplicao, os adesivos de uria-formaldedo so amplamente utilizados na fabricao dos painis de aglomerado. As propriedades oferecidas por essas resinas so adequadas para a adeso entre as partculas de produtos para uso interior. (MOSLEMI, 1974; VITAL et al., 1980; VITAL et al., 1992) Adesivos de uria-formaldedo so obtidos pelas reaes de condensao entre uria e formaldedo, com uma relao molar geralmente igual ou menor que 1:1,3. Os catalisadores utilizados para sua cura so, normalmente, sais de amnia, cloreto de amnia e sulfato de amnia, sendo usados em solues aquosas em concentraes que variam de 15 a 20%. Essas solues, muitas vezes, fornecem tambm, a quantidade de gua necessria para a obteno de umidade final desejada para as camadas de partculas. (MACIEL, 2001) A quantidade de catalisador varia de acordo com a indstria em funo das caractersticas tcnicas do equipamento e do ciclo de prensagem. So empregadas quantidades variando de 0,8 a 1,0% de slidos de sulfato de amnia para a camada externa do painel e de 1,2 a 1,5% para a camada interna. Os sais empregados como catalisadores tem como funo o abaixamento do pH da resina urica, de aproximadamente 7,0 para 4,0, provocando a cura (polimerizao) da resina. Esses sais reagem com o formol, gerando os cidos correspondentes. So esses cidos que geram o abaixamento do pH. (MACIEL, 2001)

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As resinas de melamina-formaldedo so utilizadas em condies especiais devido ao seu alto custo. Em alguns casos utiliza-se uma mistura com a uria-formaldedo, comportando-se como um fortificante, numa proporo de 10 a 40% de uria, melhorando-se consideravelmente a resistncia umidade e a estabilidade dimensional dos painis. (SILVA, 2000) IWAKIRI, et al. (2000), produziram painis de madeira aglomerada com trs espcies de eucalipto saligna, citriodora, pilularis e misturas dessas espcies. A quantidade de adesivo aplicada foi de 8 e 12%. Os autores concluram que: os painis produzidos com 12% de resina apresentaram melhor estabilidade dimensional se comparados com os painis com 8% de resina; dentro do mesmo nvel de resina (8 e 12%), no foram constatados diferenas significativas no mdulo de elasticidade entre os painis de diferentes espcies; os painis de E. saligna com 12% de resina, foram as que apresentaram melhores resultados de mdulo de ruptura, alm de ser a nica espcie em que a maior quantidade de resina influenciou positivamente nos valores desta propriedade. PEIXOTO & BRITO (2000), concluram que a partir de adesivos fenol-formaldedo os painis tiveram maior resistncia flexo esttica, enquanto que, para a resistncia trao perpendicular (ligao interna), o efeito dos adesivos no foi bem definido. Segundo MOSLEMI (1974) e SILVA (2000), pode-se destacar as seguintes propriedades importantes na formulao das resinas: a) viscosidade: uma varivel importante porque est ligada diretamente sua distribuio adequada entre as partculas. Est relacionada com o teor de slidos, temperatura ambiente e tempo de armazenamento da resina. Quanto maior o teor de slidos e maior o tempo de armazenamento, maior ser a viscosidade. Em contrapartida, quanto maior a temperatura ambiente, menor ser a viscosidade. A viscosidade ideal para a fabricao dos painis de partculas deve estar entre 100 e 500cp, a uma temperatura de 70C; b) teor de slidos: as resinas so empregadas nas partculas em solues aquosas. O teor de slidos resinosos para a uria-formaldedo, dever estar em torno de 65% e para resinas fenlicas, de 40 a 50%; c) aderncia (tack): essa propriedade se refere a capacidade do adesivo em desenvolver uma certa quantidade de aderncia no contato;

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d) cura: o tempo de cura da resina importante porque influencia diretamente o tempo de produo dos painis; e) emisso de formaldedo: a liberao do formol livre deve acontecer durante o uso dos painis e o teor residual no deve ultrapassar 0,3ppm; f) vida til e armazenagem: na produo dos painis, os adesivos so estocados em quantidades e finalmente usados por um longo perodo. Durante esse perodo, fundamental que a propriedade da resina no seja alterada. As resinas uricas, por exemplo, tm geralmente sua conservao garantida por um ms na temperatura de 30C. Para o armazenamento das fenlicas, recomenda-se uma temperatura de 20C, com vida til de 3 meses. g) compatibilidade com os aditivos: para melhorar as propriedades do painel, geralmente se adicionam produtos qumicos, como parafinas, retardantes de fogo e biocidas (fungicidas ou inseticidas); h) fluidez: essa propriedade se refere capacidade da resina reter o estado fluido nos momentos iniciais de prensagem, quando a massa est sob intensa presso e calor; i) eficincia de colagem: tanto a resistncia do painel obtida pela porcentagem de slidos resinosos utilizados (baseados no peso seco das partculas) quanto a quantidade de resina atomizada por unidade de rea superficial nas partculas so indicadores da eficincia da colagem; j) durabilidade: essa propriedade medida durante o perodo de tempo no qual o adesivo permanecer com suas caractersticas originais. Resinas uricas so indicadas para ambientes internos onde no haja grande quantidade de umidade e calor e resinas fenlicas so adequadas para produtos que sero aplicados em ambientes externos, devido sua resistncia a umidade e absoro de gua; k) diluio: as resinas devem ser capazes de serem diludas com gua. A diluio pode ser requerida em alguns casos para melhorar a qualidade da mistura da resina; l) cor: adesivos fenlicos apresentam uma linha de cola escura, impedindo sua utilizao para determinados fins, enquanto que as uricas apresentam uma linha de cola incolor; m) custo: essa a mais importante caracterstica das resinas. Baixo custo essencial se o produto tem que ser vivel economicamente.

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2.4.4

Tratamento preservativo e outros aditivos Segundo SILVA(2000) so produtos qumicos incorporados resina com a finalidade

de melhorar algumas propriedades especficas dos painis. Os principais so: catalisador ou endurecedor: utilizado para reativar a pr-condensao e ajudar na cura da resina; emulso de parafina: aplicado para reduzir a taxa de adsoro de gua nas partculas da madeira e melhorar a estabilidade dimensional dos painis, devendo ser aplicada na proporo de at 1% (base peso seco das partculas). Teores acima do indicado podero diminuir as propriedades de resistncia do painel e interferir na cura da resina; retardantes de fogo: incorporados no material durante o processo de produo ou atravs da impregnao do painel aps a prensagem. Os produtos mais utilizados so fosfato de amnia, cido brico, sulfato de amnia e bromato de amnia; biocidas: fungicidas ou inseticidas incorporados ao material durante o processo de produo, na proporo de 0,25 a 2,5% (base peso seco das partculas). Os principais produtos atualmente utilizados so derivados de boro e cobre.

2.4.5

Influncia na formao do colcho Aps a encolagem as partculas so espalhadas formando o colcho. No caso do painel

de aglomerado de 3 camadas, as partculas das superfcies so espalhadas por estaes pneumticas (corrente de ar) e as partculas do miolo so espalhadas por estaes mecnicas (rolos pinados). Sobre uma esteira em movimento as partculas so depositadas de maneira a constituir um sanduche. As quantidades, pr-determinadas em funo da densidade e da espessura do painel, so dosadas em cada uma das camadas atravs de balanas dinmicas instaladas na linha de formao. (SATIPEL - BOLETIM TCNICO, 2002). Segundo SILVA (2000) a formao do colcho do painel de aglomerado depende de vrios fatores: densidade e espessura desejada do painel; uniformidade de distribuio para assegurar a mesma densidade e outras propriedades em toda a extenso do painel; arranjo ou disposio do material que pode ser feito de maneira totalmente aleatrio; A altura do colcho est condicionada a:

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-

densidade do painel: quanto maior a densidade pretendida, maior ser a quantidade de material e maior a altura do colcho;

-

densidade da madeira: quanto maior a densidade da madeira utilizada, menor ser a quantidade de material e menor ser a altura do colcho;

-

espessura do painel: quanto maior a espessura pretendida, maior ser a quantidade de material e altura do colcho;

Os mtodos para a formao do colcho podem ser por formao contnua no qual o material depositado de forma contnua, utilizando-se um sistema de calandra para prensagem, onde se tem alto grau de automao e utilizado para produo de painis de espessura reduzida ou formao descontnua, no qual o material depositado em quantidade sobre uma esteira mvel, num sistema de partida-parada-partida. (SILVA, 2000).

2.4.6

Influncia da prensagem Depois de depositadas as camadas de formao, o colcho submetido a uma pr-

prensagem em uma prensa hidrulica. Essa operao tem como objetivo remover o mximo de ar do colcho e iniciar a obteno de uma espessura o mais prximo da espessura final do painel, facilitando o carregamento da prensa quente. Para ELEOTRIO (2000) a prensagem uma das fases mais importantes da fabricao de painis a base de madeira, pois determina a espessura e a densidade final do painel e ainda, transfere calor responsvel pela cura da resina proporcionando a consolidao do painel. Segundo IWAKIRI (1979) o ciclo de prensagem composto de quatro variveis que podem ser controladas e cuja manipulao do as caractersticas finais desejadas ao produto formado: Tempo de fechamento da prensa: o tempo envolvido desde o contato inicial do prato da prensa com a superfcie do colcho at se atingir a espessura final da chapa e exerce grande influncia na formao do gradiente vertical da densidade; Tempo de prensagem: o intervalo de tempo entre o momento em que o colcho comprimido espessura final do painel at o momento de abertura dos pratos da prensa. Esse tempo um dos parmetros que determina o rendimento do processo produtivo e muito importante na formao do gradiente vertical de densidade que ter influncia significativa nas propriedades do painel. O tempo mnimo de prensagem depende da transferncia de calor, da espessura do painel, da

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temperatura de prensagem e da distribuio da umidade do colcho. O tempo e a temperatura so parmetros correlatos e so controlados para assegurar que a temperatura do miolo atinja o nvel requerido para a cura da resina, sem submeter a superfcie do painel a temperaturas extremas. O tempo de prensagem pode variar de 4 a 8 minutos e depende de algumas variveis: Quanto maior a espessura do painel, maior ser o tempo de prensagem; Quanto maior a umidade do colcho, maior ser o tempo de prensagem; Quanto maior a temperatura de prensagem, menor ser o tempo de prensagem. Temperatura de prensagem: a prensagem a quente na produo de painis tem as funes de plasticizao da madeira para reduzir sua resistncia compresso, consolidao do colcho para a espessura e densidade desejadas e para a polimerizao da resina entre as partculas. Para MOSLEMI (1974) a transferncia de calor atravs da espessura do painel tem uma marcha definida. Aps o contato entre os pratos quentes da prensa e as superfcies do colcho, estas atingem rapidamente a temperatura dos pratos. A gua se evapora das partculas e o vapor resultante penetra no interior do painel. Como a temperatura das camadas internas est abaixo do ponto de ebulio da gua, o vapor se condensa, transferindo calor latente de condensao. A temperatura de prensagem definida em funo da temperatura necessria para a cura da resina, que para as resinas uricas devem variar entre 140 a 160C e para as fenlicas entre 160 e 180C; Presso: a funo principal da prensagem assegurar o contato entre as partculas, atravs da compresso e consolidao do colcho at a espessura final do painel. Quando a espessura final atingida, a presso adicional desnecessria, podendo inclusive ser reduzida, assegurando apenas a manuteno da espessura final alcanada. A influncia da presso exercida sobre as propriedades do painel est relacionada apenas com a velocidade de fechamento da prensa e os seus efeitos sobre o gradiente vertical de densidade. De acordo com MOSLEMI (1974) um maior teor de umidade do colcho permite maior facilidade na compresso das partculas devido ao efeito da umidade na plasticizao da madeira. Se a temperatura da prensa muito alta, a cura da resina mais rpida, resultando em

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maior resistncia do colcho sua consolidao e necessitando de maior presso para atingir a espessura final do painel. Para a fabricao de painis de mdia densidade a presso requerida varia de 14 a 35Kg/cm. Segundo a FAO (1959) a presso aplicada est relacionada com algumas variveis: Quanto maior a rea de contato entre as partculas, maior dever ser a presso aplicada; Quanto maior a densidade pretendida do painel, maior dever ser a presso aplicada; A presso exercida depende da espessura, da transferncia de adesivo entre as superfcies das partculas e do tempo de fechamento da prensa. Aps a prensagem os painis so cortados transversal e longitudinalmente em dimenses pr-definidas. Depois so resfriados, atravs de rodas de resfriamento, e na maturao os painis sofrem o restante da polimerizao iniciada na prensa. Nessa etapa acontece a consolidao da estrutura mecnica e o alvio das tenses geradas na fase da prensagem. Para obter um acabamento superficial adequado sua utilizao posterior e garantir uma espessura correta e uniforme, os painis so submetidos a um lixamento mecnico, com vrias passagens de lixas de gro fino, variando de 40 a 100. Aps lixados os painis so cortados nas mais diversas dimenses comerciais.

2.4.7

Influncia da densidade do painel A densidade do painel de suma importncia porque influencia as propriedades

fsicas, mecnicas e as caractersticas industriais do produto resultante. Altas densidades so relacionadas com maior resistncia, mais dificuldade de processamento, um maior grau de instabilidade dimensional e maiores custos por unidade de volume. Por outro lado, densidades menores oferecem melhores caractersticas de isolamento, maior estabilidade dimensional, menor resistncia e menor custo por unidade de volume. (MOSLEMI, 1974) Segundo MOSLEMI (1974) a densidade dos painis de partculas pode variar em uma larga faixa, dependendo do processo de fabricao e da madeira utilizada. O painel produzido com densidades que variam de 250 a 1200 Kg/m. A maioria dos painis produzidos esto com densidade variando entre 400 e 800 Kg/m. Geralmente os painis, quando comparados pela densidade, so divididos em trs categorias:

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-

baixa densidade: valores menores que 640 Kg/m; mdia densidade: de 640 a 800 Kg/m; alta densidade: valores superiores a 800 Kg/m.

Segundo a NBR 14810-2, que trata dos requisitos para os painis de madeira aglomerada, a densidade mdia varia de 551 a 750 Kg/m. A densidade do painel est intimamente associada densidade das madeiras empregadas na sua fabricao e taxa de compresso necessria para sua compactao, sendo a varivel que mais afeta as propriedades de resistncia dos produtos formados. MACIEL (2001). Para MALONEY (1976) a resistncia trao perpendicular aumenta consideravelmente com o aumento na densidade final do painel. Segundo IWAKIRI (1979), o mdulo de ruptura est correlacionado principalmente com a densidade do painel, com o nvel de adesivo empregado, com a taxa de compresso e orientao e geometria das partculas. MOSLEMI (1974) afirma que a resistncia ao arrancamento de parafuso aumenta em painis de maior densidade e com nvel mais elevado de adesivo. VITAL et al. (1974) , avaliando o comportamento de chapas com diferentes densidades com imerso em gua por 24h, concluiu que a absoro de gua apresenta forte correlao com a densidade do painel. Os painis produzidos pela aplicao de uma maior taxa de compresso apresentaram menor absoro do que aquelas produzidas a uma menor taxa de compresso. IWAKIRI, et al. (2001) avaliaram a produo de painis aglomerados utilizando cinco espcies de pinus: oocarpa, caribaea, chiapensis, maximinoi, tecunumannii e misturas dessas. No foram constatadas influncias claras quanto a relao direta entre a razo de compactao e as propriedades de estabilidade dimensional dos painis.

2.5 Propriedades dos painis de aglomerado De acordo com a norma NBR 14810-2, os painis de madeira aglomerada so classificados por um cdigo alfanumrico, fazendo-se referencia : Densidade: M = mdia (de 551 a 750 Kg/m); Natureza do adesivo: 1 = urica; Geometria das partculas: N = Painis de madeira aglomerada composta por camadas de partculas de geometria varivel;

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-

Caracterstica complementar: S = normal ( painel de madeira aglomerada que no recebe nenhum tratamento especial para aplicaes especficas);

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Teor de formaldedo: E1 = baixa liberao de formaldedo (inferior ou igual a 8 mg HOCH/100g de amostra seca); E2 = mdia liberao de formaldedo (maior que 8 mg HOCH/100g e inferior ou igual a 30 mg HOCH/100g de amostra seca); E3 = alta liberao de formaldedo (maior que 30 mg HOCH/100g e inferior ou igual a 60 mg HOCH/100g de amostra seca).

Tabela 2.02: Propriedades fsicas e mecnicas necessrias para comercializao dos painis de aglomerado. Fonte: NBR 14810 (2000).Espessuras Propriedades Trao perpendicular mnima (Mpa) Flexo esttica mnima (MOR) (Mpa) Resistncia superficial mnima (Mpa) Inchamento mximo em 2h (%) Arrancamento parafuso topo (N) Arrancamento parafuso superfcie (N) Grau de emisso de formol na atmosf. 3a4 17 1 8 NA NA 5a7 0,4 17 1 8 NA NA 8 a 13 0,4 18 1 8 NA NA 14 a 20 0,35 16 1 8 800 1020 21 a 25 0,3 14 1 8 800 1020E1, E2, E3

26 a 32 0,24 12 1 8 700 1020E1, E2, E3

33 a 50 0,2 10 1 8 700 1020E1, E2, E3

E1, E2, E3 E1, E2, E3 E1, E2, E3

Para a correta aplicao dos painis de aglomerado preciso conhecer suas propriedades, que so fatores indispensveis para determinados usos e que definem o comportamento fsico e a resistncia s solicitaes mecnicas (tabela 2.02). O conhecimento dessas propriedades adquirido como resultado da realizao de numerosos ensaios efetuados sobre amostras representativas do produto em estudo. Para os painis de madeira aglomerada so utilizadas as normas NBR 14810-1, NBR 14810-2 e a NBR 14810-3.

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2.6 Madeira classificao, caractersticas e propriedades A madeira um componente importante na formao do compsito, objeto de estudo dessa pesquisa. Nesse captulo pretende-se fazer uma introduo aos principais pontos e conhecimentos acerca desse material, sem portanto, ter a pretenso do esgotamento sobre o assunto. 2.6.1 Composio qumica da madeira Segundo PANSHIN & ZEEUW (1980) os componentes qumicos da madeira so formados basicamente por carbono, hidrognio e oxignio e podem ser reunidos em dois grupos: componentes primrios que formam a estrutura da parede celular e os componentes secundrios. No primeiro grupo, os componentes fundamentais so a celulose, hemicelulose e a lignina. O segundo grupo de substncias encontrado na maioria, consiste principalmente em: a) alimentos armazenados nas clulas; b) substncias txicas aos fungos, como taninos e compostos de base fenlica, constituindo agentes naturais de proteo e ao dos microorganismos; c) sais minerais. LIMA (1998) cita as propores aproximadas de cada elemento independente da espcie vegetal considerada: carbono.....................46% oxignio....................38% hidrognio..................6% outros elementos......10%

Os outros elementos so principalmente o nitrognio, o fsforo, enxofre, potssio e sdio. Os compostos orgnicos ou materiais que compem a madeira so: a) celulose: com proporo aproximada de 50%. o composto predominante da madeira, formando as paredes das fibras. formada a partir da unio de mltiplos monmeros que so compostos por glicose (C6H12O6); b) lignina: com proporo aproximada de 30%. responsvel pela rigidez da parede celular; c) hemicelulose: com proporo aproximada de 20%. Esto intimamente associados celulose, definindo as propriedades estruturais na parede celular, alm de desempenhar funes na regulao do crescimento e desenvolvimento das plantas;

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d) outros materiais: so resinas, amidos, taninos, leos, ceras, etc. So depositados nas cavidades das clulas e que produzem colorao e cheiro caractersticos de cada espcie de vegetais.

2.6.2

Estrutura anatmica da madeira A madeira um conjunto heterogneo de diferentes tipos de clulas com propriedades

especficas para desempenharem as funes vitais de conduo de lquidos; de transformao, armazenamento e transporte de substncias nutritivas e de sustentao do vegetal. (BURGER & RICHTER, 1991).

Raios Anis de crescimento Medula

Cerne

Alburno

Floema (casca interna) Cambio Ritidoma (casca externa)

Figura 02: Seo de um tronco tpico. Fonte: BURGER (1991).

As partes que compem o tronco (figura 02) so: a) casca: constituda interiormente pelo floema (conjunto de tecidos vivos especializados para a conduo da seiva elaborada) e exteriormente pelo crtex, periderme e ritidoma (tecidos que revestem o tronco). Alm do armazenamento e conduo de nutrientes exercidos pelo floema, a casca tem como funo proteger o

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vegetal contra o ressecamento, ataques fngicos e variaes climticas. A casca de grande importncia tambm na identificao de rvores vivas. As cascas de algumas espcies so exploradas comercialmente para a obteno de cortia, tanino, canela, produtos farmacuticos, perfumaria, etc; b) cmbio: um tecido meristemtico, ou seja, apto a gerar novos elementos

celulares, constitudo por uma camada de clulas situada entre o xilema e o floema, sendo visvel ao microscpio. Permanece ativo durante toda a vida do vegetal e responsvel pela formao dos tecidos que constituem o xilema (madeira) e a casca. A atividade cambial sensivelmente influenciada pelas condies ambientais; c) anis de crescimento: em regies caracterizadas por clima temperado, os anis de crescimento representam habitualmente o incremento anual da rvore. A cada ano acrescentado um novo anel ao tronco, razo pela qual so tambm denominados anis anuais, cuja contagem permite conhecer a idade da rvore. Em anel de crescimento tpico distinguem-se duas partes, sendo o lenho inicial, que corresponde ao crescimento da rvore no incio do perodo vegetativo (normalmente primavera) e o lenho tardio, que com a aproximao do fim do perodo vegetativo as clulas vo diminuindo sua atividade fisiolgica; d) cerne e alburno: o cerne constitui-se da parte interna do tronco, onde as clulas que compem o tecido lenhoso no participam mais do processo vital das rvores, uma vez atingida sua idade adulta, e cumprem apenas a funo de sustentao. No cerne h a deposio de vrios componentes secundrios que so responsveis pela maior ou menor durabilidade e colorao da madeira. A proporo de cerne e alburno varia dentro da prpria rvore, e alm de outros fatores, depende da espcie, idade, solo e clima. e) raios: so faixas horizontais de comprimento indeterminado formados por clulas parenquimticas, ou seja, elementos que desempenham primordialmente a funo de armazenamento de substncias nutritivas, dispostas radialmente no tronco. Na maioria das madeiras eles no so visveis a olho nu. Alm do armazenamento, os raios tem a funo de fazer o transporte horizontal de nutrientes na rvore; f) medula: parte que ocupa normalmente o centro do tronco.

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2.6.3

Caractersticas higroscpicas da madeira A madeira um material higroscpico que, com a variao das condies ambientais,

pode continuar indefinidamente a absorver e a eliminar gua, trocando-a com o ambiente. Portanto, mesmo depois de muitos anos de amadurecimento, ela conter sempre um acerta quantidade de gua. (REIS, 1998) A umidade em um pedao de madeira a quantidade de gua que contm, expressa em porcentagem do seu peso anidro, ou seja, absolutamente seco. O estado anidro da madeira pode ser obtido deixando-se o corpo-de-prova em uma estufa ventilada com temperatura de 103C at que a massa atinja um valor constante. Esse mtodo, aplicado somente em laboratrio, pode ser caracterizado como destrutivo por sua irreversibilidade. A umidade percentual da madeira depende principalmente das condies termo-higromtricas ambientais (temperatura e umidade relativa do ar), das suas variaes, das dimenses, do estado superficial da pea da sua porosidade. A madeira extremamente porosa e a quantidade de gua que ela pode conter depende do seu volume de vazios, ou seja, do espao no ocupado pela substncia lenhosa. Chamando Pa o peso especfico aparente da madeira e Pr o peso especfico real, o volume Vv de vazios na madeira pode ser expresso pela frmula: Vv = 1 Pa/Pr O valor Vv exprime a porosidade da madeira. Se as condies ambientais permanecem constantes, a madeira tende ( tempo mdio de 120 dias a partir do corte) a equilibrar seus valores, que em mdia so muito similares para todas as espcies. (REIS, 1998)

2.6.4

Relao entre a estrutura anatmica da madeira e suas propriedades Uma das grandes limitaes para a utilizao da madeira a sua heterogeneidade,

anisotropia e variabilidade. Nem mesmo dois pedaos de madeira de uma mesma espcie so absolutamente iguais. Essas diferenas podem ser atribudas s condies do meio ambiente onde o vegetal cresce, localizao da amostra no tronco (altura, distncia da medula e posio do anel de crescimento) e defeitos da madeira. (BURGER & RICHTER, 1991) A composio do lenho, a estrutura e a organizao de seus elementos constituintes so fatores que determinam as propriedades fsicas da madeira e sua aptido para o uso comercial.

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BURGER & RICHTER (1991) cita as principais propriedades tecnolgicas e utilizaes em relao estrutura anatmica da madeira: Massa especfica e resistncia mecnica: a massa especfica provavelmente a caracterstica tecnolgica mais importante da madeira. Dela dependem a resistncia mecnica e o grau de instabilidade dimensional pela perda ou absoro de gua. Quanto maior o volume de fibras, maior ser a massa especfica e a resistncia mecnica. Os vasos, devido sua grande dimenso e s paredes delgadas, so estruturas fracas, e sua abundncia, dimenso e distribuio influem na resistncia mecnica da madeira; Durabilidade natural: grau de suscetibilidade da madeira ao ataque de agentes destruidores, como fungos e insetos; e ao de intempries. Geralmente, as madeiras de alta massa especfica, por apresentarem uma estrutura mais fechada e freqentemente elevado teor de substncias especiais (slica, alcalides, taninos e substncias fenlicas) impregnando as paredes das clulas, so mais resistentes ao destes agentes. A presena dessas substncias produz uma colorao mais escura na madeira; Permeabilidade: caracterstica importante para a secagem, preservao de madeiras e fabricao de polpa e papel. Em geral, madeiras com alta massa especfica so mais difceis de serem secadas e impregnadas com solues preservativas por apresentarem volume menor de espaos vazios para a circulao de fluidos. A permeabilidade influenciada pelo tamanho, abundncia, distribuio dos poros e a presena ou no de substncias obstrutoras (resinas, tilos, etc). O cerne menos permevel do que o alburno devido a sua estrutura ma