Os produtos à base de madeira constituem uma prática desenvolvida com o objetivo de obter materiais capazes de substituir a madeira sólida nas suas variadas aplicações. A vantagem dos produtos à base de madeira refere-se ao aproveitamento das propriedades da madeira, com o melhoramento de tais qualidades em decorrência da aplicação de estudos de ciência dos materiais e de tecnologia. Dentre esses produtos destaca-se o painel de madeira compensada, que apresenta consumo ascendente em todo o mundo, inclusive no Brasil.
No processo de fabricação desse painel utiliza-se adesivos, que determinam a utilização final desse produto. Dos adesivos existentes no mercado, o fenol-formaldeído, é um adesivo sintético bastante utilizado para este fim, porém apresenta alguns fatores negativos, tais como, consumo de energia por precisar de altas temperaturas para a cura (130 a 160oC), o preço alto do fenol, cuja matéria-prima é o petróleo e a toxidade, o que acarreta prejuízo ambiental.
Um adesivo alternativo oriundo de recurso natural e renovável, o poliuretano à base de mamona, é classificado como impermeável e apresenta a característica de não agressividade ao meio ambiente e ao ser humano. Sua cura é processada com temperatura ambiente, podendo ser acelerada com temperatura de 60 a 90oC e estima-se que quando colocada em larga escala no mercado poderá atingir preços bem satisfatórios.
A indústria de painéis de madeira é de relevante importância para a economia brasileira, não só pela geração de divisas e empregos, como também pelo dinamismo ascendente que irradia, especialmente para os setores moveleiros e da construção civil. Para perdurar tal dinamismo é necessário, entretanto, a realização de investimentos tecnológicos direcionados à expansão e a melhora na produção de painéis.
Vale destacar que: a resina poliuretana derivada do óleo de mamona é obtida de recurso natural e renovável, não agressivo ao ser humano nem ao meio ambiente e representa uma tecnologia nacional.
Diversas aplicações já se mostraram viáveis, a partir de estudos conduzidos no Laboratório de Madeiras e de Estruturas de Madeira - LaMEM, do Departamento de Engenharia de Estruturas, da Escola de Engenharia de São Carlos, da USP. Dentre elas destaca-se o bom desempenho do mencionado adesivo na fabricação de madeira laminada colada.
Os produtos à base de madeira são classificados como produtos feitos a partir de lâminas, partículas e fibras. Dentre esses produtos, têm-se as chapas de madeira compensada, compostas de lâminas de madeira coladas entre si. As lâminas são dispostas umas sobre as outras ortogonalmente, com direção das fibras alternadas.
Madeira compensada
As chapas de madeira compensada, ou compensado, são compostas de lâminas de madeira coladas entre si, dispostas umas sobre as outras com as fibras cruzadas perpendicularmente. Este procedimento, chamado de laminação cruzada, confere à chapa bons valores de rigidez, resistência mecânica e estabilidade dimensional. As lâminas podem ser provenientes das coníferas (softwood plywood) ou das dicotiledôneas (hardwood plywood).
O compensado é produzido sob duas principais especificações: a) para uso interno, com colagem à base de resina de uréia-formaldeído, sendo empregado basicamente na indústria moveleira; b) para uso externo, com colagem à base de resina de fenol-formaldeído, sendo normalmente utilizado na construção civil.
Adesivo poliuretano de mamona
Conhecida internacionalmente como “Castor Oil” e no Brasil por Caturra, a mamona (Rícinos communis) é uma planta da família das euforbiáceas, de onde é extraído o óleo de mamona, também conhecido como óleo de rícino. É facilmente encontrada na maioria das regiões do país, principalmente no estado nativo.
A partir deste recurso natural e renovável, é possível sintetizar polióis e prepolímeros com diferentes características que, quando misturados, dão origem a um poliuretano. Possuem grande versatilidade da aplicação com propriedades superiores aos polímeros derivados de petróleo. Sua competitividade em relação aos outros polímeros, além das propriedades mecânicas, deve-se basicamente a outros dois fatores: polímero originário de matéria-prima natural e renovável e aos preços razoáveis dos di-isocianatos disponíveis no país.
Fabricação de compensado
As chapas de madeira compensada com adesivo poliuretano à base de mamona foram fabricadas conforme adotado pelas indústrias na fabricação dos compensados tradicionais.
As lâminas de madeira foram secas em estufas até o teor de umidade entre 4 a 6%.
Aplicou-se o adesivo poliuretano à base de mamona com pincéis, mantendo a uniformidade da distribuição do adesivo na superfície da lâmina. Adotou-se aplicar o adesivo em linha simples, onde as lâminas receberam a camada de cola em uma das superfícies. A gramatura, ou seja, a quantidade de adesivo a ser aplicado por área, foi de 250 g/m2.
Após a aplicação do adesivo, as chapas foram montadas com interposições de lâminas. Em seguida colocou-se as lâminas na prensa hidráulica onde se efetuou a prensagem por 10 min. A pressão aplicada foi de 1,2 MPa, com temperatura de prensagem de 60ºC, conforme especificações para o adesivo utilizado.
Após a prensagem, esperou-se o resfriamento da prensa e retirou-se a chapa, mantendo-a em posição vertical. Esperou-se o período de duas semanas para completar a cura do adesivo e para a usinagem dos corpos-de-prova.
As chapas de madeira compensada foram fabricadas com sete lâminas obtidas da espécie Eucalyptus grandis, com 2mm de espessura nominal. Foram fabricadas oito chapas de espessura nominal 14mm e área de 60x60cm.
As chapas de compensado foram caracterizadas através de ensaios físico-mecânicos propostos pela Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT. Os ensaios realizados foram os de teor de umidade, massa específica aparente e módulos de resistência e elasticidade obtidos do ensaio de flexão estática.
Para a execução do ensaio de flexão estática, apoia-se o corpo-de-prova em ambas as extremidades e aplica-se força no centro do vão, através de cutelo, a uma velocidade constante.
As chapas de madeira compensada produzidas com Eucalyptus grandis utilizando, como adesivo, o poliuretano à base de mamona, apresentaram resultados muito satisfatórios. Os valores das propriedades de resistência e rigidez obtidas no ensaio de flexão estática foram mais altos que os valores encontrados na literatura para compensados comerciais, fabricados com madeira tropical brasileira e que utilizam adesivos tradicionais. Obtiveram-se baixos coeficientes de variação. Isto é um bom indicativo da homogeneidade do produto fabricado, sendo que, os valores de coeficientes de variação admitidos para a madeira são de 18%.
Outro fator importante corresponde aos valores dos módulos de elasticidade obtidos para a madeira compensada produzida com adesivo à base de mamona: 11059 N/mm2 para a direção paralela e 6084N/mm2 para a direção perpendicular às lâminas externas. Esses módulos de elasticidade são superiores aos requeridos pela ABNT para madeira compensada com características satisfatórias em uso exterior.
O comportamento do adesivo poliuretano à base de mamona para emprego na produção de madeira compensada mostrou-se perfeitamente adequado, tornando-se alternativa viável. O custo atual deste adesivo, em escala ainda não industrial, é da mesma ordem do adesivo comercial, atualmente em utilização pela indústria de madeira compensada. Outro fator positivo é o fato do adesivo requerer baixa temperatura para sua cura, podendo ser prensado até em temperatura ambiente.
Fabrício Moura Dias
Engenheiro Civil – Doutorando em Ciência e Engenharia de Materiais – Escola de Engenharia de São Carlos – Universidade de São Paulo
Francisco Antonio Rocco Lahr
Prof. Dr. - Escola de Engenharia de São Carlos - SET– Universidade de São Paulo
E-mail: frocco@sc.usp.br
Maio/2003 |
