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REVISTA DA MADEIRA - EDIÇÃO N°72 - MAIO DE 2003

Painis

Produo de chapas de partculas aglomeradas de madeira-plstico

As chapas de partculas de madeira aglomerada so produtos fabricados com fragmentos de madeira ou outros materiais lignocelulsicos, aglutinados com adesivos sintticos, ou outro aglomerante, submetidos prensagem a quente por tempo suficiente para a cura da resina. A princpio, todo material lignocelulsico pode ser utilizado como matria-prima para a fabricao de chapas de partculas, entretanto, s as madeiras de folhosas ou de conferas so fonte permanente e ininterrupta de elementos lignocelulsicos para a obteno desses produtos. No Brasil, as empresas produtoras de painis aglomerados utilizam madeira de pinus e eucalipto na sua linha de produo; algumas delas utilizam conjuntamente madeira de pinus e eucalipto, em propores variveis. No mundo, 50% das indstrias de chapas de partculas empregam madeira de conferas como matria-prima principal; as demais empregam mais de uma espcie de madeira em suas linhas de produo.

Embora a produo de chapas de madeira aglomerada esteja consolidada em todo o mundo, novas matriasprimas e tecnologias de produo vm sendo testadas para a gerao de novos produtos. Um dos materiais com grande potencialidade para ser associado madeira so as resinas termoplsticas, visando produo de painis base de plstico/madeira.

No ano de 1999, foram produzidos cerca de 3,5 milhes de toneladas de resinas termoplsticas, no Brasil; desse total, mais de 65% foram destinados s indstrias de embalagens plsticas. Aps absorvidas pelo mercado consumidor, tais embalagens so descartadas como resduo ps-consumo e se tornam um srio problema ambiental, por no serem biodegradveis. Esse material, usualmente rejeitado, poderia ser, parcialmente, utilizado como matria-prima para a produo de compsitos termoplsticos.

A tecnologia de produo dos compsitos termoplsticos utiliza os plsticos polietileno de alta e baixa densidade e o polipropileno, em mistura com partculas e fibras de madeira, alm de agentes compatibilizadores, como matrias-primas principais. Durante a fuso destes polmeros reciclveis, no entanto,o calor afeta negativamente a maioria de suas propriedades. Na tentativa de manter inalterada suas estruturas, novos tipos de plsticos e processos de produo tm sido avaliados, visando elaborao de materiais base de plstico/madeira. Dentre esses materiais, destacam-se o poliestireno (PS) e o polietileno tereftalato (PET), que por suas caractersticas de dureza e disponibilidade, tm-se mostrado como potenciais na produo de chapas de compsitos.

Um grande nmero de trabalhos publicados recentemente teve como objetivo estabelecer as caractersticas de produtos fabricados a partir de uma matriz de matria plstica reforada com fibras de madeira. Entretanto, apenas alguns poucos trabalhos tem evidenciado o efeito da incorporao de partculas de plstico, em mistura com partculas de madeira, na produo de compsitos termoplsticos por termo - compresso. Os poucos disponveis mostram que essa tecnologia de produo gera produtos com boas propriedades fsicas e mecnicas.

Chapas De Madeira /Plstico

Com a finalidade de avaliar as propriedades fsicas e mecnicas de compsitos termoplsticos foram fabricadas no Laboratrio de Painis e Energia do Departamento de Engenharia Florestal da UFV, por termo-compresso, chapas de poliestireno e polietileno tereftalato, contendo partculas de madeira de Pinus elliottii. A madeira foi obtida em um povoamento de Pinus elliottii existente em rea do campus da Universidade Federal de Viosa, Viosa-MG. As resinas termoplsticas, de poliestireno (PS) e polietileno tereftalato (PET) foram obtidas de um depsito de materiais reciclveis localizado no interior da mesma instituio. O poliestireno foi, tambm, obtido por coleta semi-seletiva de plstico ps-consumido, descartado de algumas lanchonetes, localizadas na cidade de Viosa, como uma mistura de polmeros estirnicos na forma de copos, pratos e envases. O PET foi coletado unicamente na forma de envases

As partculas de madeira e plstico foram produzidas empregando-se um moinho de martelo com peneira de malha com abertura de 1,0 x 1,0 mm, sendo aproveitadas as que no passaram pela respectiva malha. Quando necessrio, as partculas de poliestireno, no classificadas foram dissolvidas em tolueno preparando-se uma soluo com 20% do plstico.

As densidades da madeira, do poliestireno e do PET foram, respectivamente, iguais a 0,40g/cm3, 0,85 g/cm3 e 1,13 g/cm3.

Todas as chapas foram produzidas de forma a se ter densidade final igual a 0,60 g/cm3, e espessura igual a 10 mm, sendo as fraes de madeira e plstico calculadas em funo destes parmetros. Para o clculo da massa de madeira considerou-se um teor de umidade de 3%, enquanto para os plsticos considerou-se as partculas isentas de umidade.

Foram utilizadas trs propores, em relao massa seca da madeira, de poliestireno (0, 25 e 50%) ou duas propores de PET/OS (5/20 e 10/40%) combinadas com 50,75, ou 100% de partculas de madeira. Empregou-se trs nveis de adesivo (0,4 e 6%) base de uria-formaldido ou fenol-formaldedo e trs nveis de poliestireno em tolueno (0, 4 e 6%), calculadas em relao massa seca total das chapas gerando vinte e duas combinaes, conforme mostra o Quadro 1, totalizando 44 chapas resultado da tomada de duas repeties.

Os adesivos empregados foram os de uria-formaldedo, Cascamite PL117, e de fenol-formaldedo, Cascophen HL 2080, contendo 65 e 50,5% de slidos resinosos respectivamente. O catalisador endurecedor para o adesivo urico foi o sulfato de amnia (NH4) SO4, em soluo de 20%, na proporo de 1,5% em relao ao teor de slidos da quantidade de adesivo utilizada.

A mistura de partculas de madeira e plstico depois de aspergida com os aditivos foi pesada, para cada repetio, e levada para a seo formadora do colcho. O colcho foi formado, manualmente, depositando-se, de uma s vez, a mistura de partculas sobre uma chapa de alumnio de 3,5 mm de espessura, colocada sobre uma caixa de madeira sem fundo, com dimenses internas de aproximadamente 400 x 400 x 160 mm, as quais foram ento cuidadosamente espalhadas de forma aleatria.

O colcho foi prensado em prensa com aquecimento eltrico, ajuste independente de temperatura nos pratos e controle de presso aplicada. O ciclo de prensagem, obedeceu a seguinte condio: temperatura, 185 oC; presso, 32 kgf/cm2; tempo, 5 minutos.

As chapas de aproximadamente 400 x 400 x 10 mm em camada nica foram mantidas no interior de caixas temperatura ambiente, por cerca de 10 dias, e, em seguida, tiveram suas bordas aparadas para 380 x 380 mm, e suas superfcies lixadas. As propriedades fsicas e mecnicas das chapas produzidas foram avaliadas de acordo com a norma americana ASTM D 1037 1991, em mquina universal de testes.

Qualidade Das Chapas

Foram determinados os valores mdios, dos mdulos de ruptura (MOR) e de elasticidade (MOE) em flexo esttica, de trao perpendicular, de arrancamento de parafuso, absoro de gua e inchamemto em espessura

Todas as propriedades mecnicas das chapas base de madeira/plstico estudadas neste trabalho foram superiores aos mnimos exigidos pela norma ANSI/208.1-1993, para as chapas de partculas de madeira. Tanto para as chapas produzidas apenas com partculas de madeira quanto para aquelas produzidas com partculas de PS ou de PET/PS, o aumento no teor de adesivo resultou em chapas mais resistentes. Para as chapas produzidas com adesivo base de uria-formaldedo contendo partculas de PS e soluo de poliestireno percebe-se uma tendncia de valores mdios mais elevados para o MOR e MOE (Figuras 1 e 2), quando comparados aos produtos elaborados com adesivos de uria, exceo para as chapas com 25 e 50 % de PS, onde o adesivo fenlico se mostrou mais eficiente. Os maiores valores de MOR e MOE foram observados nas chapas produzidas com 50% de poliestireno, soluo de poliestireno em tolueno e 4 e 6% de adesivo.

O MOR das chapas produzidas apenas com a soluo de PS como adesivo foi menor do que aqueles fabricados com a mesma composio e que receberam o adesivo fenlico. Praticamente, todas as chapas elaboradas com partculas de madeira e poliestireno apresentaram valores mdios de mdulos de elasticidade superiores aos das chapas produzidas com PET/PS.

A resistncia mdia trao perpendicular superfcie (Figura 3), de todas as chapas foram substancialmente superiores ao valor mnimo exigido pela norma. As chapas com maior coeso interna foram aquelas produzidas com 25 e 50% de poliestireno e 5/20% e 10/40% de PET/PS, 6% de adesivo e soluo de pliestireno.

No ensaio de arrancamento de parafuso, perpendicular superfcie da chapa, a norma ANSI/A exige 550N. Conforme pode ser observado na Figura 4, todas as chapas, inclusive aquelas produzidas sem adesivo, superaram, significativamente, este valor. As chapas contendo 25%, 50%, de PS e 5/20% e 10/40% de PET/PS, 4 e 6% de adesivo e soluo de poliestireno mostraram valores superiores aos observados nas demais chapas. As chapas que apresentaram valores mdios mais elevados para o arrancamento de parafusos foram aquelas produzidas com soluo de poliestireno em tolueno, independente da relao da utilizada.

No ensaio de absoro de gua, aps 24 horas de imerso, todas as chapas contendo plstico apresentaram valores de absoro inferiores aos das chapas sem plstico, sendo aquelas produzidas com 50% de poliestireno e soluo de poliestireno em tolueno as que apresentaram os menores valores mdios de absoro.

Entre as chapas fabricadas sem adesivo aquelas que apresentaram menores valores mdios de absoro de gua, foram produzidas com 50% de plstico.

O inchamento em espessura, aps 24 horas de imerso em gua, para as chapas contendo plstico foi sempre inferior ao apresentado para as chapas sem plstico. Nas chapas contendo plstico os menores valores de inchamento foram observados nas chapas com maior contedo de plstico, independente, da mistura de madeira/plstico empregada, estando os menores valores relacionados ao nvel mais elevado de adesivo.

Embora as normas para comercializao de chapas de partculas no estabeleam limites para a absoro de gua ou inchamento em espessura, na prtica observa-se uma faixa bastante ampla de valores para esta propriedade, de modo geral, as chapas produzidas com plstico apresentaram um comportamento semelhante ao verificado nas chapas de partculas comercializadas. Deve-se contudo ressaltar que no foi utilizada parafina em emulso o que provavelmente, reduziria a variao dimensional das chapas.

Todas as chapas produzidas sem adesivo apresentaram, de modo geral, valores inferiores aos das chapas com adesivo para todas as propriedades avaliadas.

As propriedades mecnicas das chapas base de madeira/plstico estudadas neste trabalho foram superiores aos mnimos exigidos pela norma ANSI/A 208.1-1993, para chapas de partculas de baixa densidade. Tanto para as chapas produzidas apenas com partculas de madeira quanto para aquelas produzidas com partculas de PS ou de PET/PS aumento no teor de adesivo resultou em chapas mais resistentes, o que est de acordo com a literatura. Para as chapas produzidas com adesivo base de fenol-formaldedo contendo nveis de 25 e 50 % de partculas de poliestireno percebe-se uma tendncia de valores me e s mais elevados para o MOR e MOE, quando comparados aos produtos elaborados com adesivos de uria. Para a trao perpendicular os maiores valores mdios de resistncia foram observados nas chapas produzidas com 25 , 50% de PS; 5/20 e 10/40% PET/PS e soluo de poliestireno, independente do tipo de adesivo aplicado .Para o arrancamento de parafusos as chapas produzidas com 25 e 50% de poliestireno ; 5/20 e 10/40 de PET/OS , soluo de poliestireno em tolueno foram as que apresentaram os maiores valores de resistncia . Todas as chapas sem adesivo superaram o valor mnimo exigido pela norma.

De modo geral, as chapas produzidas com 25 e 50% de poliestireno, soluo de poliestireno em tolueno, e, 4 e 6% de adesivo mostraram, em quase totalidade, valores de resistncia superiores s demais, dentro de um mesmo nvel de adesivo, superando tambm, em maior intensidade, os valores de resistncia mecnica determinadas nas chapas sem plstico. A adio da mistura PET/PS sem a adio concomitante de PS em soluo foi prejudicial resistncia das chapas.

Quanto absoro de gua aps 24 horas de imerso, todas as chapas excederam o valor mximo normalmente observado em chapas comerciais. O inchamento em espessura, no entanto, foi semelhante queles normalmente obtidos em chapas disponveis no mercado.

A utilizao da soluo de poliestireno em tolueno foi importante para se obter produtos de boa qualidade. Por ter ao de solvncia sobre o poliestireno provvel que o tolueno tenha promovido nas superfcies deste plstico sua dissoluo parcial levando a uma melhor adeso entre as partculas do poliestireno e da madeira. possvel que as resinas termoendurecveis utilizadas tenham, tambm, atuado como agente de ligao entre as superfcies hidrofbicas do plstico e hidroflicas da madeira.

Pelo exposto , pode-se concluir que os plsticos empregados na elaborao das chapas , apresentaram-se como materiais aptos para a produo de compsitos termoplsticos obtidos por termo-compresso. Alm do que , presses ambientais , devem exigir , em um futuro prximo, a completa remoo de todos os tipos de plsticos ps-consumo do meio-ambiente o que levar maior disponibilidade desta matria-prima para a gerao de novos produtos.

Antnio da Silva Maciel, Benedito Rocha Vital , Alexandre Santos Pimenta e Ricardo Marius Della Lucia

Maio/2003