A indústria de chapas de partículas teve sua origem na Alemanha, desenvolvendo-se após a segunda Guerra Mundial. Porem, a grande expansão desta indústria ocorreu inicialmente nos EUA, e a partir daí, no resto do mundo. No Brasil, as chapas de partículas começaram a ser fabricadas em 1966.
Os painéis de madeira aglomerada surgiram da necessidade de amenizar as variações dimensionais da madeira maciça, diminuir seu peso e custo e manter as propriedades isolantes, térmicas e acústicas. Estes painéis são estáveis, podendo ser cortadas em qualquer direção, o que permite o seu maior aproveitamento. São amplamente usadas na indústria de móveis, construção civil, embalagens, entre outros. Dentre os produtos à base de madeira, as chapas de partículas vêm apresentando as maiores taxas de crescimento de produção, em função da gama de produtos disponíveis e flexibilidade na aplicação para os mais variados fins.
De modo geral, após a colheita de uma árvore, apenas 50 a 60% do volume final é transformada em tábuas utilizado. Isto tem incentivado a procura de meios alternativos para aumentar o aproveitamento da madeira, desenvolvendo de novos produtos, inclusive com aplicação estrutural. Quando se estuda a ação de forças em painéis estruturais, percebe-se que a concentração das forças ocorre principalmente nas regiões mais externas nas chapas, ou seja, nas faces superiores e inferiores. Partindo-se dessa constatação, faz sentido se utilizar a madeira de melhor qualidade, que apresenta maior resistência e maior rigidez na parte externa dos painéis e a madeira de menor qualidade na parte interna, formando o miolo do painel. Esse conceito é a base da teoria do COM-PLY.
O grande mérito do COM-PLY se encontra no fato de que a madeira de melhor qualidade é utilizada numa situação na qual ela provê uma maior resistência à chapa ou compósito. Já a madeira de menor qualidade, localizada na região central do tronco, é responsável pela composição do miolo da chapa. No final das contas, pode-se aproveitar cerca de 90% da madeira que chega à fábrica, obtendo-se assim um produto de boa qualidade e alto valor agregado.
A inclusão de reforço laminar em chapas de partículas de madeira aglomerada – COM-PLY, influencia nas propriedades de flexão estática, mostrando aumento significativo, devido à localização na linha neutra do painel, reduz a expansão linear, devido às restrições impostas pelas lâminas e reduz a absorção de água e inchamento em espessura. O COM-PLY pode ser fabricado com um arranjo de 3 ou 5 camadas. Quando produzidos em uma única etapa, ou seja, quando ocorre a prensagem das lâminas de madeira juntamente com o colchão de partículas, as fissuras ou fendas presentes nas lâminas são automaticamente preenchidas com as partículas de madeira.
Em princípio, todo e qualquer material lignocelulósico pode ser utilizado com matéria-prima para a fabricação de chapas de partículas. Entretanto madeira é a principal fonte de matéria-prima para a produção do produto. Dentre as espécies utilizadas destacam-se as de reflorestamento, como é o caso do paricá (Schyzolobium amazonicum Huber ex. Ducke) e de espécies de eucalipto devido a seu rápido crescimento, principalmente nos primeiros anos de vida; imunidade a pragas e doenças; e pelo valor comercial da madeira.
O paricá (Schyzolobium amazonicum Huber ex. Ducke), vulgarmente conhecida na região amazônica como paricá, bandarra ou guapuruvu-da-amazônia, pertence a família Leguminosae – Caesalpinoidea. Ocorre naturalmente na Amazônia Brasileira, no Peru e na Colômbia, em mata primária e mata secundária de terra firme e várzea alta. Sua madeira é macia, leve, com textura grossa, grã direita e irregular, cerne creme-avermelhado e alburno creme-claro. Apresenta processamento fácil e recebe bom acabamento, devido à baixa densidade da madeira, o paricá apresenta bom potencial como matéria-prima para confecção de chapas de madeira aglomerada.
Neste trabalho, foram fabricadas chapas de partículas aglomeradas com inclusão de lâminas como reforço estrutural, produzidas com madeira de paricá e associações com Eucalyptus grandis.
MATERIAL E MÉTODOS
Foram produzidos nove painéis, sendo os tratamentos (T) oriundos de diferentes formulações de partículas de paricá e eucalipto (T1: 100% paricá; T2: 75% paricá e 25% eucalipto; e T3: 50% paricá e 50% eucalipto), foram feitas três repetições para cada tratamento. Empregou-se 6% de adesivo à base de uréia-formaldeído, com teor de sólidos de 65%, pH 9 e viscosidade em torno de 540cp. As partículas foram confeccionadas a partir de maravalhas produzidas em uma desengroçadeira, passadas no moinho de martelo e peneiradas para retirada de finos e secadas a uma umidade de 3%. As lâminas, também de paricá, com espessura nominal de 1,5 mm foram utilizadas para o reforço laminar.
O colchão com as partículas, já com as lâminas, foi formado manualmente, fazendo uma pré-prensagem. A prensagem foi realizada com uma prensa mecânica de pratos planos, nas dimensões 60 x 60 x 1 cm, uma temperatura de 170ºC, com uma taxa de compressão de 1:3, por durante 8 minutos. A densidade nominal das chapas é de 0,4 g/cm3, classificando-se como de baixa densidade. Após um período de estabilização de no mínimo 72h foram confeccionados os corpos-de-prova para ensaios.
Antes de serem submetidos aos ensaios, os corpos-de-prova foram acondicionados em câmara climática até atingir a umidade de equilíbrio, nas condições de (65 ? 5) % de umidade relativa e temperatura de (20 ? 3) oC, segundo a norma NBR 14810-1/2002 da ABNT. Foram avaliadas as propriedades físicas das chapas (teor de umidade, massa específica, expansão linear, inchamento em espessura e absorção de água por 2 e 24 horas) e propriedades mecânicas (resistência à flexão estática e módulo de elasticidade, resistência à tração perpendicular, resistência ao arrancamento de parafuso e dureza Janka).
PROPRIEDADES DAS CHAPAS
As chapas entraram em equilíbrio com teor de umidade média de 8,55%, não havendo diferença estatística entre os tratamentos. A densidade média das chapas é de 0,4 g/cm3, havendo pequena diferença entre os tratamentos, sendo 0,38; 0,39; e 0,41g/cm3, para T1, T2 e T3, respectivamente.
A expansão linear média das chapas foi de 0,048%, muito abaixo do que o estabelecido nas normas para o aglomerado, o que mostra a influência da lâmina no aumento da estabilidade. A Figura 1 mostra os valores de expansão linear em cada tratamento, onde se observa que com aumento da porcentagem de partículas de eucalipto, se reduz a expansão, não havendo diferença significativa.
O inchamento em espessura e a absorção de água se tratam de características importantes, uma vez que estabelece o comportamento dos painéis quando submetidos a diferentes condições do ambiente. Analisando as Figuras 2 e 3, observa-se um elevado aumento dos valores de inchamento e absorção, após 2 horas de imersão, não alterando muito após 24 horas. Com relação ao inchamento em espessura, não houve diferença significativa entre os tratamentos, além disso, os valores se mostraram ligeiramente elevados quando se comparado às exigências para o aglomerado. Em ambos os casos, nota-se maior alteração no tratamento 1, onde tem-se 100% de partículas de paricá, reduzindo com a inserção de eucalipto. Os valores médios do inchamento em espessura foram de 13,8% em 2 horas e de 16,3% em 24 horas, não apresentando diferença significativa entre os tratamentos. Os valores médios da absorção de água foram de 122,1% em 2 horas e de 146,6% em 24 horas, apresentando diferença estatística entre os tratamentos.
A resistência à flexão (módulo de ruptura – MOR) é apresentada na Figura 4. Como se pode observar houve diferença significativa entre os tratamentos, onde o T2, com 75% de partículas de paricá e 25% de eucalipto, apresentou maior resistência, seguido de T3 e T1. O módulo de elasticidade (MOE) está representado na Figura 5, observando-se que também há diferença estatística entre os tratamentos, porém, crescendo a elasticidade com o aumento de partículas de eucalipto. Novamente, pode-se observar o elevado valor do MOE e MOR do COM-PLY quando se comparado às exigências mínimas para o caso dos aglomerados.
A tração perpendicular é uma propriedade importante, pois é um indicador da qualidade de adesão entre as partículas de madeira, é um teste que indica o efeito do adesivo e do agente de ligação. Como se observa na Figura 6, ao se aumentar a proporção de eucalipto, reduz-se a resistência à tração, não existindo diferença estatística entre os tratamentos.
A resistência ao arrancamento de parafuso é uma propriedade importante para a indústria moveleira e civil. Conforme pode ser verificado na Figura 7, a inserção de partículas de eucalipto nas chapas elevou sua resistência, sendo que o tratamento 2 (25% eucalipto) teve valores superiores aos demais. Não apresentaram diferença significante.
Analisando a Figura 8, observa-se que com a elevação da quantidade de partículas de eucalipto nas chapas, há elevação também na dureza Janka desta. Sendo estatisticamente significativas.
Os resultados obtidos em alguns testes mecânicos mostraram a eficiência da inclusão laminar nas chapas de aglomerado. Dados de flexão estática (MOE e MOR) se mostraram altos, quando se considera a densidade das chapas. Expansão linear se mostrou baixa, possivelmente devido à presença das lâminas de madeira. Os dados de inchamento em espessura se mostraram um pouco acima do que o exigido nas normas para chapas de baixa densidade, ao passo que a absorção foi muito alta. Ensaios de arrancamento de parafuso, em geral, ficaram em torno do mínimo exigido pela norma. O estudo mostra que a inclusão laminar é responsável pelo aumento de várias propriedades da chapa, e que a queda de algumas outras propriedades pode ser devido à matéria-prima utilizada e variáveis de processo que influenciam nas características da chapas. Outros estudos envolvendo a utilização de outras matérias-primas, densidades e possíveis finalidades da chapas seriam importantes.
Andréia Colli - Mestranda em Ciência Florestal - UFV
Rafael Naumann - Mestrando em Ciência Florestal - UFV
Benedito Rocha Vital - Prof. Depto de Eng. Florestal - UFV
Graziela Vidaurre - Doutoranda em Ciência Florestal - UFV
Pedro Gustavo U. Frederico - Graduando em Engenharia Florestal – UFV
Luciano Zaneti – Centro de Pesquisa do Paricá - CPP
Painéis “COM-PLY”, confeccionados com partículas de paricá e Eucalyptus grandis, revestido com lâminas de paricá.
Prensa mecânica de pratos planos, utilizada na fabricação das chapas. |
