Chapas de partículas de madeira aglomerada são produtos elaborados pela mistura de fragmentos de madeira ou de outros materiais lignocelulósicos, aglutinados com adesivos sintéticos ou outro aglomerante sendo o conjunto termo prensado por tempo suficiente para que ocorra a cura do adesivo.
A indústria de chapas de partículas teve sua origem na Alemanha, desenvolvendo-se após a 2a Guerra Mundial. Na década de 60, deu-se a grande expansão desta indústria nos EUA, e a partir daí, no resto do mundo. Atualmente, os principais países produtores de chapas aglomeradas são os Estados Unidos, com 25% da produção mundial, seguido pela Alemanha e Canadá, com 12% .
No Brasil, as chapas de partículas foram introduzidas no mercado consumidor em 1966, pela indústria de Placas do Paraná. Segundo o BNDES, em 1998 a produção de chapas de madeira aglomerada no Brasil, foi de 1.313 milhões de metros cúbicos e em 2002 este valor já chegava ao patamar de 2 milhões de metros cúbicos, o que corresponde a uma taxa de crescimento de 13% ao ano e com crescimento de 10% ao ano até 2005. As sete empresas fabricantes de aglomerado produziram aproximadamente 1,5 milhões de metros cúbicos de chapa aglomerada no ano de 2000, o que corresponde a cerca de 2% da produção mundial, colocando o Brasil como 9º maior produtor mundial.
Em princípio, todo e qualquer material lignocelulósico pode ser utilizado como matéria–prima para a fabricação de chapas de partículas. Entretanto, madeira é a principal fonte de matéria-prima para produção do produto. No Brasil algumas empresas produtoras de painéis aglomerados utilizam 100% de madeira de Eucalipto, outras utilizam 100% de Pinus, enquanto que outras combinam diferentes proporções de Eucalipto e Pinus. No mundo 50% das indústrias de chapas de partículas empregam madeira de coníferas como matéria prima principal e outras empregam mais de uma espécie de madeira em suas linhas de produção.
A julgar pela tendência mundial, em que se buscam outras matérias-primas e tecnologias para a produção de novos produtos, um dos materiais com grande potencialidade para ser associado à madeira, são as resinas termoplásticas.
No Brasil são produzidos mais de 3,5 milhões de toneladas de resinas termoplásticas por ano. Desse total, mais de 65% são destinados às indústrias de embalagens plásticas que depois de utilizadas são descartadas como resíduo pós-consumo e por não serem biodegradáveis ocasionam um sério problema ambiental. Contudo, este material poderia, pelo menos em parte, ser utilizado como matéria-prima para a produção de compósitos termoplásticos.
Sob um enfoque ambiental, a reciclagem de resíduos plásticos pós-consumo para a produção de compósitos a base de madeira/plástico é uma possível alternativa de reutilização destes produtos, evitando ou reduzindo, esta fonte de poluição.
Assim, com a finalidade de determinar algumas propriedades de compósitos termoplásticos fabricados por termocompressão foram fabricadas no Laboratório de Painéis e Energia do Departamento de Engenharia Florestal da UFV chapas de partículas de madeira de eucalipto, poliestireno (PS) e polietileno tereftalato (PET) utilizando resíduos plásticos pós-consumo. Foram avaliados a influência aplicação de diferentes teores de solução de poliestireno em tolueno (agente de ligação) nas propriedades dos compósitos além do efeito da sonificação seguido de aquecimento em forno de microondas das partículas de PET.
Material E Métodos
As partículas de madeira de Eucalyptus grandis foram fornecidas pela Eucatex/SP. As resinas termoplásticas (PET e PS), foram obtidas, respectivamente, da usina de reciclagem de lixo de Viçosa-MG e de um depósito de materiais recicláveis localizado no campus da Universidade Federal de Viçosa. O PS foi obtido, também, por coleta semi-seletiva em bares e lanchonetes, na forma de copos e pratos. O PET foi coletado apenas na forma de garrafas de refrigerantes de 2,0 litros. Para o processamento das partículas de PET retirou-se a parte superior das garrafas e o corpo foi foi fragmentado em um moinho de martelo dotado de uma peneira com orifícios de 10 mm de diâmetro, lavadas com sabão neutro e secas à temperatura ambiente. Para a produção da partículas de PS os copos e pratos foram lavados com sabão neutro secos à temperatura ambiente e transformados em partículas em um moinho de martelo equipado com peneira com orifícios de 4 mm de diâmetro.
O adesivo utilizado foi a uréia-formaldeído (Cascamite PL 117 da ALBA-Química). A quantidade de adesivo aplicado nas chapas foi de 8% de sólidos resinosos, com base na massa de partículas empregadas.
Foi utilizado também, uma solução de PS em tolueno, denominada de aditivo, aplicada em quatro diferentes proporções (2, 4, 6 e 8% da massa de partículas e 0,5% de parafina em emulsão em relação à massa de partículas de madeira. Além de todo tratamento descrito anteriormente, parte das partículas de PET foram sonicadas em um aparelho BRANSON, modelo 1210. Para tanto foi pesado aproximadamente 400g de partículas de PET que foram colocadas em um bequer de 1,0L completando-se o volume com uma solução de NaOH a 10% (p/p). O bequer, com as partículas embebidas na solução de NaOH, permaneceu 30 minutos no aparelho de ultra-som. Em seguida as partículas ainda embebidas em NaOH for inseridas em um forno de microondas que foi ligado na potência média e onde permaneceram durante 15 minutos. Posteriormente as partículas de PETS foram lavadas com água destilada para retirar o excesso de NaOH e secas a temperatura ambiente.
A solução de PS em tolueno (aditivo) foi preparada dissolvendo-se 10g de PS em 40g de tolueno e utilizando as partículas de PS de menor granulometria. Essa solução foi filtrada, para retirar qualquer partícula sólida da solução.
Tanto o adesivo quanto a solução de tolueno foi aplicada em um encolador dotado de uma pistola pneumática.
Os colchões foram formados manualmente, depositando-se a mistura de partículas sobre uma chapa de alumínio de 3,5 mm de espessura, colocada sob a seção formadora com dimensões internas de 40 x 40 cm, onde as partículas foram distribuídas uniformemente. Após a formação dos colchões, eles foram prensados a 32 kgf/cm2 durante 8 min e temperatura de 190 oC. Foram fabricadas 42 chapas correspondente a 21 tratamentos em duplicada.
Ao término da prensagem as chapas foram acondicionadas à temperatura ambiente e em seguida, suas bordas foram aparadas para 35,4 x 35,4 mm, e suas superfícies foram lixadas. Após o esquadrejamento e lixamento foram retidas amostradas para determinação das propriedades seguindo a norma ASTM-D-1037. As propriedades dos panéis foram comparadas com os valores estabelecidos na norma ANSI/A-93 para classe M-2.
Propriedades Das Chapas
Nas densidades das chapas (g/cm3) teve-se como meta uma densidade final de 0,65 g/cm3 e por isso não houve diferença estatística entre elas.
A umidade de equilíbrio higroscópico em meio ambiente teve temperatura média de 25 oC e umidade relativa de 75% Os compósitos produzidos com maior percentual de plástico, T10 a T13 e T18 a T21 e contendo 25% PS ou 25% PET ou PETS, como era de se esperar, entraram em equilíbrio em umidades inferiores aos compósitos T6 a T9 e T14 a T17 contendo menor quantidade de plástico (15% PS e 10% PET ou PETS), que por sua vez, equilibraram em umidades inferiores aos valores das chapas 100% madeira. Isso evidencia o carater hidrofóbico do plástico e hidrofílico da madeira.
Umidade após equilíbrio a 25 oC e 75% de umidade relativa. As barras sobrepostas pela mesma letra não diferem entre si.
Segundo a norma ANSI/A 93 as chapas reconstituídas de média entre 0,64 – 0,80 g/cm3 (Classe M-2) devem ter uma resistência à tração perpendicular de no mínimo 0,4 MPa. Esta propriedade é um bom indicativo da qualidade da adesão entre as partículas de madeira e entre partículas de madeira e partículas de plásticos, ou seja, é um teste que indica o efeito do adesivo, assim como a do agente de ligação.
Como se pode observar, todos os tratamentos apresentaram valores acima do mínimo e não houve diferença estatística, pelo teste de Scott-Knott, entre as chapas. Contudo, deve-se ressaltar que os tratamentos onde o PET foi sonicado (T14 ao T21), houve maior variação entre os resultados, apresentando inclusive, a maior (T17) e a menor (T19) resistência. Além disso, o tratamento com ultra-som e microondas não melhorou a adesão entre partículas. Também, aplicação da solução de PS em tolueno não produziu os resultados esperados uma vez que não se
.Entre os seis tratamentos com MOE inferior ao valor mínimo, observa-se que três apresentaram, também, o mesmo problema com o módulo de ruptura. Pode-se perceber no gráfico, que os tratamentos contendo 50% de plásticos, (T10 ao T13 e do T18 ao T21) apresentaram resultados, no geral, inferiores aos demais tratamentos, tanto que dos seis tratamentos que ficaram abaixo do mínimo exigido, cinco possuem 50% de plástico na sua composição.
Todos os compósitos apresentaram resistência superior ao mínimo exigido no arrancamento de parafuso. Este teste, assim como os outros já apresentados, também indicou que o tratamento do PET com ultra-som e microondas (PETS) não melhorou a qualidade do compósito. A aplicação da solução de PS em tolueno como agente de ligação, também, não apresentou resultados satisfatórios. O maior e menor valor encontrado para este teste foram obtidos, respectivamente, nos tratamentos T13 (50%Madeira/25%PS/25%PET e 8% de aditivo e T14 (75%Madeira/15%PS/10%PETS e 2% de aditivo.
A norma ANSI/A 93 não estabelece valores máximos para adsorção de umidade, entretanto.Entretanto, trata-se uma característica importante uma vez que estabelece o comportamento dos painéis quando submetido a diferentes condições do ambiente.
O inchamento em espessura, de certa forma, acompanhou os resultados do teste de adsorção de umidade, o que era de se esperar, já que o inchamento ocorre em função da adsorção de água. A norma ANSI/A-93 estipula um valor absoluto máximo de 0,15 mm para painéis de média densidade, o que neste trabalho corresponde a 1,5%, uma vez que às chapas foram produzidas com espessura de 10 mm. Portanto, apenas as chapas fabricadas com 75% de madeira, 25% de PS e 25 de PET ultrapassaram o valor máximo estabelecido pela norma. Como no teste de adsorção de umidade, os tratamentos onde o PET sofreu o tratamento com ultra-som e aquecimento com microondas tiveram inchamento similares às chapas fabricadas com 100% madeira e a testemunha, que também é constituída 100% de madeira. Nos tratamentos onde o PET não foi tratado, independente do percentual de plástico, os compósitos absorveram menor teor de água, o que era de se esperar. Constatou-se, também, que a solução de PS em tolueno não influenciou a qualidade dos compósitos.
Entre as principais propriedades de chapas reconstituídas destaca-se a expansão linear do produto. A norma comercial ANSI/A 93 estabelece que a expansão máxima aceitável seja de 0,35%. Assim, conforme pode ser observado na Figura 9, todos os tratamentos produziram painéis com expansão linear abaixo deste valor.
Os tratamentos contendo PETS (T14 ao T21) apresentaram valores de expansão superiores aos demais tratamentos e com um padrão bem definido. Os tratamentos com plástico PET não sonicado (T6 ao T13) apresentaram uma distribuição bem heterogênea com o T12 e o T13 expandindo-se respectivamente, 0 e 0,15%. A solução de PS em tolueno não influenciou na qualidade dos compósitos quanto à expansão linear.
Este trabalho teve como objetivo determinar as propriedades de compósitos de madeira/plástico fabricados com partículas de madeira de eucalipto, poliestireno (PS) e polietileno tereftalato (PET) que teve uma fração tratada com ultra-som e aquecida em microondas em uma solução de NaOH.
As propriedades de quatorze entre os vinte tratamentos, sem considerar a testemunha, foram superiores ao valor mínimo estabelecido pela norma ANSI/A 1993.
Os painéis fabricados com 25 ou 50% de plástico onde o PET não foi sonicado, apresentaram melhores resultados, sendo inclusive superior à qualidade dos compósitos 100% madeira para algumas propriedades, como menor absorção de água, menor inchamento em espessura, etc.
O tratamento das partículas de PET com ultra-som e aquecimento com microondas (PETS) afetou de forma negativa em algumas propriedades, principalmente no tocante à adsorção de água e estabilidade dimensional.
A adição de uma solução de PS em tolueno, usada como agente de ligação, objetivando melhorar a qualidade da adesão e consequentemente do compósito, também, não influenciou de forma significativa a qualidade dos compósitos. Além disso, os melhores e os piores valores encontrados, para todos os testes, não tiveram correlação positiva com a concentração deste aditivo.
Os resultados indicam que a produção de compósitos a partir de uma mistura de madeira e plástico é uma alternativa tecnicamente viável para destinação de resíduos de plástico pós-consumo.
Fernando Vitor de Oliveira; Engenheiro Florestal, Mestrando em Ciência Florestal - Departamento de Engenharia Florestal - Universidade Federal de Viçosa - MG
Benedito Rocha Vital, Prof. Titular – Departamento de Engenharia Florestal - Universidade Federal de Viçosa - MG
E-mail: bvital@ufv.br |
