O adesivo consagrado de uso mais comum na confecção de peças estruturais é o resorcinol-formaldeído. Isto se deve, principalmente, às elevadas resistência e percentual de falha na madeira, à aplicação em temperatura ambiente e a elevada estabilidade do adesivo às variações de umidade e temperatura. Concorre, porém, para integrar em até 30% o custo final de peças de madeira laminada colada produzidas. Várias pesquisas apontam resultados satisfatórios, enquanto desempenho, de novos adesivos para a madeira, com destaque para resinas poliuretanas.
Na década de 1980, na Suíça, a empresa Purbond desenvolveu um adesivo denominado 1C-PUR (poliuretano reativo monocomponente), tendo como matéria-prima, pré-polímeros de isocianato contendo 100% de sólidos. Apresenta, como principais vantagens desse adesivo, a formação de uma linha de cola incolor, fácil aplicação, endurecimento rápido sem aplicação de calor e, principalmente, a umidade exclusiva aquela contida na madeira para a reação de cura, podendo prescindir totalmente de solvente e formaldeído. Em pesquisa sobre o comportamento de fixação de três tipos de adesivos 1C-PUR, classificados de acordo com a velocidade de reação, concluiu-se que o teor de umidade da madeira e a umidade relativa do ar desempenham um papel central na adesão desses adesivos. Condições em que as lâminas se apresentem muito secas na superfície, associadas à baixa penetração do adesivo, podem fazer com que a água disponível para o processo de cura não seja suficiente, não se obtendo o vínculo exigido. Nesse sentido, constatou-se que o adesivo 1C-PUR apresenta apenas cerca de 0,30 a 0,55 milímetros de penetração na madeira, sendo afetada pelo teor de umidade da mesma.
Foi conduzido um amplo trabalho sobre as características e perspectivas de emprego estrutural do adesivo à base de óleo de mamona, fabricado no Brasil. Numa primeira etapa, foram comparados os desempenhos do adesivo em estudo com o Cascophen, em testes de resistência ao cisalhamento de juntas coladas, utilizando as seguintes espécies de madeira: Pinus elliottii, Eucalyptus grandis, Tabebuia sp. (ipê) e Himaenea sp (jatobá). Observou-se que as espécies exóticas apresentaram melhor desempenho principalmente quando se aumentou o número de dias para cura. Noutro estudo, utilizaram-se as madeiras de Eucalyptus grandis e Pinus caribea, sob várias condições em testes de resistências ao cisalhamento, à tração normal na linha de cola e à tração paralela em juntas do tipo finger-joint, de uso em MLC. Trabalhou-se com variação dos níveis de pressão de colagem, tempo de cura, tempo de prensagem e viscosidade. Foi adotada uma gramatura de 350 g/m2 e uma proporção entre os componentes em massa de 1:1. Concluiu-se pelo comportamento adequado do adesivo em madeira laminada colada.
Foi avaliado o desempenho do adesivo de mamona, sob três proporções de mistura poliol/isocianato em relação ao Cascophen, na feitura de juntas finger-joint e sob três condições de teste: secas ao ar, saturadas e após fervura. O desempenho do adesivo de mamona foi inferior ao do Cascophen e os pesquisadores não recomendaram o uso do adesivo de mamona com razão de mistura poliol/isocianato superior a 1,5:1. Constaou-se o ótimo desempenho estrutural do adesivo à base de óleo de mamona utilizado na fabricação e teste de 14 vigas de MLC, com vão de 3,8 m, feitas com madeira de Pinus sp.
Neste trabalho foram conduzidos dois experimentos nos quais se avaliou o desempenho de juntas coladas confeccionadas com dois tipos comerciais de adesivos poliuretanos: adesivo monocomponente e adesivo bicomponente. No primeiro caso, procurou-se obter evidências sobre o desempenho de juntas sujeitas, na colagem, a diferentes gramaturas e sob duas condições de superfície: seca ao ar e previamente umedecida. No segundo caso, adesivo à base de óleo de mamona, procurou-se avaliar a influência do uso de diferentes proporções de mistura poliol/endurecedor, mantida uma mesma gramatura. O trabalho compreendeu uma análise preliminar e está inserido num contexto maior que objetiva estudar o potencial, bem como variáveis de influência sobre o desempenho de novos adesivos disponíveis no mercado.
Material e Métodos
O experimento foi conduzido nas dependências do Laboratório de Propriedades Físicas e Mecânicas da Madeira do Departamento de Engenharia Florestal da Universidade Federal de Viçosa. A madeira utilizada foi o Eucalyptus urophylla seco ao ar e processado a partir de pranchas. O adesivo monocomponente Purbond foi obtido em formulação recomendada para manipulação e emprego em tempo limitado a, aproximadamente, 10 minutos. O adesivo à base de óleo de mamona foi manipulado a partir de seus dois componentes: o poliol e seu endurecedor.
Para cada adesivo foi conduzido um experimento. O delineamento utilizado para o adesivo Purbond compreendeu um esquema fatorial 3 x 2, com três níveis para o fator quantitativo gramatura e duas opções para a condição de superfície das lâminas: com ou sem umedecimento com água anteriormente à colagem. Os níveis de gramatura utilizados foram: 140, 160 e 180 g/m2. Para cada combinação foram produzidas 3 juntas.
Para o adesivo à base de óleo de mamona objetivou-se, a partir de recomendações do fabricante, avaliar possíveis reflexos no desempenho das juntas quando da variação da proporção de mistura poliol/endurecedor. Foram adotadas as seguintes proporções: 2:1, 1,75:1 e 1,5:1 em delineamento com 4 juntas por tratamento. Neste caso a gramatura utilizada foi de 160 g/m2.
A madeira seca ao ar foi processada de modo a obter-se lâminas com sobremedidas aptas à confecção das juntas estabelecidas na norma D-905 (1994) da ASTM. Alterou-se consideravelmente, porém, o comprimento estabelecido de 30 cm para 42 cm dadas as exigências da plaina desengrossadeira disponível no Laboratório. Como consequência, de cada junta foram extraídos após colagem 7 corpos-de-prova ao invés de 5.
Anteriormente à colagem, todas as lâminas processadas foram submetidas à seleção visual e, também, pela massa. A seleção visual permitiu a exclusão de peças com defeitos visíveis, com mais freqüência nós, e a seleção pela massa objetivou a destinação de lâminas de densidades aparentes equivalentes por tratamento, de modo a não haver favorecimento. De outra forma, haja vista uma possível influência positiva da densidade sobre a resistência das juntas procurou-se uniformizar a densidade entre os diferentes tratamentos.
As juntas foram coladas controlando-se a gramatura aplicada em balança com resolução de 0,01g. Aquelas feitas com adesivo Purbond recebiam o adesivo por meio de bico dosador em linhas paralelas na superfície das lâminas. Utilizou-se de seringas farmacêuticas para tal finalidade. Ainda, parte destas juntas recebeu umedecimento da superfície imediatamente antes da aplicação do adesivo o que se fez com o uso de pano umedecido. Nas juntas feitas com adesivo à base de óleo de mamona utilizou-se de pincel para espalhamento da quantidade prevista. Em ambos os casos aplicou-se adesivo em apenas uma das lâminas das juntas.
O tempo em aberto utilizado foi nulo e o tempo em fechado precisou ser próximo a 10 minutos haja vista a especificação do adesivo Purbond utilizado. Ainda, em cada operação de colagem, eram submetidos em uma única prensa, todos os tratamentos previstos para cada adesivo, num total de nove juntas por vez. A prensa utilizada dispunha de seis pares de barras rosqueadas em aço para viabilizar a aplicação da pressão de colagem. O controle foi manual. O tempo na prensa obedeceu a um mínimo de 8 horas e de cada junta foram retirados sete corpos-de-prova para ensaio ao cisalhamento na compressão.
O ensaio foi realizado em Máquina Universal de Ensaios usando aparato específico e a velocidade de aplicação de carga prevista na norma D-905(1994) da ASTM.
Após ruptura, foram calculadas as tensões limites de resistência ao cisalhamento e mensurados os percentuais de falha na madeira com auxílio de lâminas transparentes quadriculadas. Aproximadamente 10% dos corpos-de-prova rompidos foram utilizados para determinação do teor de umidade. O valor encontrado foi da ordem de 16,5% em base seca. Todos os corpos-de-prova restantes foram condicionados posteriormente em câmara climática, a 23ºC e 50% de umidade relativa do ar para determinação das densidades aparentes. Isto se fez para confirmar a adequação da seleção de lâminas pela massa para cada tratamento.
Resultados
Feita a análise de variância para avaliar a influência dos fatores estudados sobre a resistência dos corpos-de-prova bem como sobre o percentual de falha na madeira dos mesmos, observou-se que para a resistência não houve efeito dos fatores. Para os percentuais de falha na madeira, por sua vez, apenas o efeito da gramatura mostrou-se significativo a 5%. Neste caso, a maior gramatura compreendeu o melhor desempenho, diferindo dos outros níveis utilizados.
A prática de se umedecer a superfície das lâminas anteriormente à aplicação do adesivo, portanto, não melhorou o desempenho das juntas. Destaque-se, porém, que a madeira utilizada acusou, no momento da confecção das juntas, um teor de umidade da ordem de 16% o qual não é baixo.
Foram muito elevados os coeficientes de variação para os percentuais de falha na madeira. Considerados os seis tratamentos os valores variaram entre 66,88% a 111,44%. Houve, também, considerável frequência de valores nulos, indicando pouca interação entre o substrato e o adesivo. Isto pode estar relacionado às características do adesivo, inclusive o tempo máximo de manipulação e aplicação. A figura 2 ilustra uma ruptura típica observada.
Resistência e falha na madeira para os tratamentos colados com adesivo poliuretano bicomponente à base de óleo de mamona
Resultados médios obtidos para resistência e falha na madeira nos tratamentos com adesivo poliuretano bicomponente, incluso teste de médias a 5% de significância.
Os resultados evidenciam melhores desempenhos para a menor relação estudada poliol/endurecedor. Os níveis aqui adotados foram referenciais discutidos com o fornecedor.
Uma faixa de proporções entre 1:1 a 1,5:1 merece ser investigada, associada ao tempo de manipulação do adesivo, uma vez que pareceu clara a tendência de aceleração da cura com a diminuição da razão poliol/endurecedor.
Destaque-se, novamente, os elevados coeficientes de variação encontrados para os percentuais de falha na madeira. Neste caso, considerados os três tratamentos, os valores variaram entre 60,79% a 130,91%.
No conjunto dos dois experimentos, o único tratamento que não apresentou nenhum valor nulo para o percentual de falha foi o tratamento com adesivo bicomponente na proporção poliol/endurecedor igual a 1,5:1. Do total de 210 corpos-de-prova testados em 29 deles encontrou-se percentual de falha igual a 0%.
Densidades aparentes médias por tratamento dos experimentos conduzidos, em g/cm3, para teor de umidade da ordem de 12%.
Tais valores foram obtidos a partir das médias de cada uma das duas partes de cada corpo-de-prova testado e colocadas, por duas semanas, em câmara climática a 23 ºC e a 50% de umidade relativa. Tal prática permitiu que os corpos apresentassem um teor de umidade médio da ordem de 12,40%, em base seca, nesta fase experimental.
Tendo-se conduzido a análise de variância por experimento, concluiu-se que as densidades aparentes por tratamento não diferiram entre si. Outrossim, observou-se elevada correlação entre as densidades aparentes estimadas pelas massas das lâminas, obtidas no momento da seleção das mesmas para cada tratamento, com as densidades aparentes obtidas para cada corpo-de-prova por imersão em mercúrio metálico após acondicionamento em câmara climática. Esta correlação indicou valor da ordem de 0,95. Tal evidência confirma a boa adequação da seleção inicial da madeira pela massa e dimensões das lâminas como forma de distribuir madeira com classes equivalentes de densidade entre os tratamentos.
Nas condições estabelecidas neste trabalho pode-se verificar que a prática de umedecimento da superfície do substrato não colaborou para aumento da resistência de juntas de madeira coladas com adesivo poliuretano monocomponente. Ainda, bons resultados de resistência foram obtidos em juntas coladas com adesivo bicomponente à base de óleo de mamona quando do uso de proporção de mistura poliol/endurecedor igual a 1,5:1. Nas condições estudadas os percentuais de falha na madeira observados foram baixos sendo que os mais altos índices foram encontrados para o adesivo bicomponente na proporção mais baixa de mistura poliol/endurecedor. Parece necessário um trabalho mais amplo de caracterização do potencial e de influência de variáveis de emprego para os novos adesivos disponíveis para madeira.
Autores: Sandra Maria Ferreira Couri Petrauski - Unioeste/PR; Angélica de Cássia Oliveira Carneiro - UFV/MG; Mateus Couri Petrauski - UFV/MG; Alfredo Petrauski - Unioeste/PR.
