As chapas de MDF (Medium Density Fiberboard) são produzidas basicamente com fibras da madeira expostas a ação de calor e pressão com adição de adesivo sintético. As chapas de fibras são classificadas em HDF (High Density Fiberboard) com densidade ≥ 800 kg/m³, Standard com densidade > 650 e < 800 kg/m³, Light com densidade ≤ 650 kg/m³ e Ultra Light com densidade ≤ 550 kg/m³.
Os painéis de fibras são caracterizados pela versatilidade e aplicações, com uma previsão de significativo aumento de sua produção no Brasil, pela instalação de novas plantas industriais resultado do investimento de cerca de R$ 1 bilhão.
No Brasil, a produção de painéis MDF no início da década baseou-se exclusivamente na madeira de pinus. A partir de 2003 a madeira de eucalipto foi utilizada em 17% da produção, atingindo 23,1% depois de 2006, indicando uma crescente tendência da participação da madeira de eucalipto na produção nacional de painéis MDF.
Foram utilizadas diferentes espécies de eucalipto na confecção de chapas MDF para análise de suas propriedades, sendo identificados pontos de densidade máxima e mínima em perfis de densidade de chapas confeccionadas com fibras de Pinus caribaea e Eucalyptus grandis.
Em face do crescente utilização da madeira de eucalipto para confecção de painéis MDF, o presente trabalho visa caracterização das propriedades físicas e mecânicas de painéis MDF confeccionados com madeira de Eucalyptus grandis, verificando-se seu enquadramento na especificação NBR 15316-2 para painéis de uso estrutural.
As etapas de transformação das toras de madeira de eucalipto em cavacos, de desfibramento e de aplicação de aditivos, realizadas em linha industrial da empresa Duratex S.A. Na etapa de desfibramento dos cavacos de madeira utilizaram-se os parâmetros descritos na Tabela 1. Os aditivos e suas doses foram: resina uréia formaldeído 11,0 % (sólidos resina/fibra seca), emulsão de parafina 0,37% (sólidos emulsão/fibra seca) e catalisador sulfato de amônia 0,8% (sólidos de catalisador/resina).
Foram coletados 15 kg de cavacos de madeira de eucalipto desfibrada na etapa de formação do colchão de fibras, no processo industrial, para preparação aleatória de 6 amostras de 2,0 kg. Em seguida, a massa de material desfibrado de cada uma das 6 amostras foi distribuída manualmente em uma caixa formadora de colchão (dimensões de 390 x 390 x 300 mm) e pré-¬prensada para a retirada de ar e compactação inicial do colchão. Na seqüência, o colchão de material desfibrado foi prensado a uma temperatura de 195ºC, em prensa laboratorial no ciclo de prensagem: 10 s (0 a 100 N/cm²), 5 s (100 N/cm²), 20 s (100 a 20 N/cm²), 15 s (20 a 10 N/cm²), 65 s (10 N/cm2), 50 s (30 N/cm²), 5 s (0 N/cm2). As 6 chapas de painéis MDF confeccionadas foram climatizadas a temperatura ambiente e refiladas nas dimensões de 18,9 x 380 x 380 mm, observando-se a densidade nominal de 690 kg/m³.
Os corpos de prova para a realização dos testes físicos e mecânicos foram demarcados e cortados aleatoriamente em toda a área dos painéis MDF, possibilitando a aplicação dos ensaios em diferentes regiões da chapa.
As propriedades físicas (densidade, inchamento e absorção) e mecânicas (resistências à tração perpendicular, superficial, arrancamento de parafuso, MOR e MOE) dos corpos de prova dos painéis MDF foram determinadas em equipamento de ensaio universal atendendo as normas ABNT NBR 15316-3 (2006). Foram analisados 24 corpos de prova quanto a inchamento e absorção, resistência à tração perpendicular ao plano e resistência superficial, e 16 corpos de prova para o módulo de ruptura, módulo de elasticidade e resistência ao arrancamento de parafuso, sendo:
• Inchamento e absorção (%): corpos de prova de painel MDF (50 x 50 mm) imersos em água (24 h; 20ºC) avaliando-se o incremento em espessura e aumento em massa;
• Resistência à tração perpendicular ao plano (N/mm²): corpos de prova (50 x 50 mm) submetidos à força aplicada perpendicularmente até a ruptura do centro do painel;
• Resistência superficial (N/mm²): corpos de prova de painel MDF (50 x 50 mm) submetidos à força perpendicular, promovendo arrancamento de área da camada superficial;
• Módulo de Ruptura - MOR (N/mm²): corpos de prova (50 x 380 mm) submetidos à força até ruptura; face limitação de comprimento das chapas laboratoriais – máximo 380 mm– nas avaliações de MOR e MOE o apoio foi reduzido de 50 para 30 mm;
• Módulo de elasticidade - MOE (N/mm²): corpos de prova de painel MDF (50 x 380 mm) submetidos à aplicação de força para determinação de constante que expressa a rigidez durante o regime elástico;
• Resistência ao arrancamento de parafuso (kgf): corpos de prova (50 x 70 mm) submetidos ao arrancamento de parafuso na sua superfície e topo.
A determinação dos perfis de densidade e dos valores de densidade máxima, média e mínima dos corpos de prova dos painéis MDF foi realizada através da emissão e atenuação dos raios X.
Propriedades físicas e mecânicas dos painéis MDF de E. grandis. A -módulo de ruptura e elasticidade; B - resistência à tração perpendicular; C - resistência superficial; D - arrancamento parafuso face; E - inchamento e absorção; F - arrancamento de parafuso topo
Resultados
O valor da densidade aparente média dos painéis MDF, obtido através da atenuação dos raios X, foi de 695 kg/m³.
Os perfis de densidade ao longo dos painéis MDF através da atenuação dos raios X mostraram valores de densidade aparente de cerca de 600 e 1000 kg/m³, na região central e nas faces externas dos painéis, respectivamente, constituindo-se em modelo de perfil de densidade de painéis relatado na literatura. Os valores de densidade média, mínima e máxima dos painéis MDF devem se relacionar com o seu desempenho nos testes de resistência à tração perpendicular e arrancamento de parafuso no topo da chapa, sendo que a densidade das faces externas dos painéis indica a alta densificação das fibras, refletindo no melhor acabamento superficial, com a aplicação de cobertura de tintas, etc.
O valor médio da resistência à tração perpendicular dos painéis MDF foi de 1,01 N/mm², com valores máximo e mínimo bastante similares aos valores de 0,74-1,13 N/mm2 obtidos para painéis MDF de E. grandis. Também foi obtido para painéis MDF de madeira de E. grandis valores de resistência à tração perpendicular de 0,68-0,84 N/mm², com dosagem de resina uréia formaldeído em 8,0-12,0%. O valor médio da resistência à tração perpendicular dos painéis MDF de E. grandis foi, entretanto, superior aos dos painéis MDF de E. saligna e E nitens determinados em 0,66 e 0,68 N/mm².
Os valores médios dos módulos de ruptura e de elasticidade dos painéis MDF foram de 36,1 e 3776 N/mm², respectivamente, sendo inferiores aos de 42,2 e 4420 N/mm²,. Para chapas de eucalipto com 10% de adesivo uréia formaldeído, verifico-se valores de 25,7 e 2613 N/mm² respectivamente para módulos de ruptura e elasticidade.
Os valores médios de inchamento e absorção dos painéis MDF foram de 9,5 e 56,1%, respectivamente. Os valores de inchamento dos painéis MDF de eucalipto foram de 7,1 e 10,0%, respectivamente, e próximos ao do presente trabalho, mas superiores ao de 3% obtido em função da aplicação de 1,5% de emulsão de parafina. Foi verificado inchamento de 11% para chapas confeccionadas com eucalipto e 12% de resina uréica.
Os valores de resistência dos painéis MDF ao arrancamento de parafuso na face e no topo foram de 123 e 136 kgf, respectivamente.
A densidade aparente média dos painéis MDF de madeira de E. grandis confeccionada em laboratório foi de 695 kg/m³. Os perfis de densidade aparente, através da atenuação de raios X, indicam densidade máxima (faces externas) e mínima (centro) de 1000 e 600 kg/m³, respectivamente. Os valores médios de inchamento e absorção 24 h dos painéis MDF foram de 9,5 e 56,1%, respectivamente. Os valores médios de resistência à tração perpendicular, à flexão estática, módulo de elasticidade e arranque de parafuso topo/face foram de 1,01, 36,1 e 3776 N/mm² e 136/123 kgf, respectivamente. Os valores das propriedades físicas e mecânicas dos painéis MDF atenderam a especificação NBR 15316:2 (2006), classificando-os para uso estrutural em condições secas.
Fonte: Ugo Leandro Belini - Duratex S.A.; Mario Tomazello Filho - Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALQ/USP) – Departamento de Ciências Florestais; Marta Karina Leite - UNESP - Mestranda em Desenho Industrial (Bauru); Adriano Wagner Ballarin, - UNESP - Faculdade de Ciências Agronômicas (Botucatu).
