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REVISTA DA MADEIRA - EDIÇÃO N°88 - MARO DE 2005

Adesivos

Colagem varia de acordo com propriedades da madeira

As propriedades da madeira possuem um ntido efeito nas ligas adesivas e, geralmente, as madeiras de folhosas apresentam mais dificuldades do que as conferas. As propriedades anatmicas da madeira possuem uma significativa influncia na colagem de madeiras, a exemplo da variabilidade na densidade e porosidade que ocorre em: lenhos inicial e tardio, cerne e alburno, e lenho juvenil e adulto. Outrossim, destaca-se a influncia da instabilidade dimensional do lenho de reao, assim como o da direo da gr, em que a penetrabilidade se relaciona com a direo de corte.

Considerando as propriedades anatmicas da madeira, a relevncia est voltada aos seus efeitos no movimento do adesivo para o interior da estrutura da madeira, ou seja, relativo penetrao.

Entre as diferenas existentes nas espcies est o padro de crescimento de cada rvore. Durante a estao de crescimento, formam-se diferentes tipos e tamanhos de clulas, isto dependendo da demanda geneticamente conduzida, que sofre alteraes ao longo do tempo. Ento, so formados anis de crescimento onde grandes clulas so formadas no lenho inicial, e clulas robustas no lenho tardio.

Algumas rvores apresentam um crescimento uniforme durante toda a estao de crescimento e, portanto, produzem anis menos distintos. Uma caracterstica a ser considerada em madeiras de folhosas o perfil dos anis de crescimento, que consiste em: porosidade em anel, difusa, e semidifusa; transio abrupta ou gradual, entre lenho inicial e tardio de conferas.

Todavia, mais importante que o perfil organizacional, a proporo de lenho inicial e tardio. Em folhosas, o lenho formado por ltimo, numa estao do ano, normalmente apresenta maior nmero de fibras do que no lenho formado inicialmente, e desta forma, uma maior quantidade de lenho tardio formado, proporcionando um material lenhoso de maior densidade. Em madeiras de conferas, onde o lenho quase que totalmente formado por traqueides (proporo de at 95%), as de lenho tardio possuem paredes celulares mais espessas, ocasionando uma maior densidade nesta parte do anel de crescimento.

A significativa diferena de porosidade entre lenho inicial e tardio, e a pequena proximidade entre estas duas zonas na superfcie da madeira, so causadores de uma das maiores dificuldades a superar na formulao de adesivos. A otimizao da movimentao do adesivo, numa face de semelhante variabilidade superficial, necessita muito da tolerncia das caractersticas de mobilidade do adesivo. Em muitos casos, o adesivo no pode fazer tudo,mas deve ser auxiliado por algum fator operacional sob controle do usurio, tal como tempo de montagem.

Esta estrutura diferenciada pode ocasionar problemas relativos penetrao de adesivos, linha de cola faminta ou espessa, o que contornvel pela alterao na formulao do adesivo. J a viscosidade, dificultada em funo da variabilidade, causada pelos diferentes planos de corte obtidos na obteno dos elementos de madeira.



Cerne e alburno

Outro grande fator de variabilidade entre diversos tipos de madeira, causador de muitos problemas de colagem est relacionado idade e condies de crescimento das rvores. Com a idade, ocorrem mudanas qumicas na madeira. Enquanto estes aparecem, primeiramente como mudanas fsicas, eles tambm alteram a porosidade aparente da madeira, afetando a mobilidade de adesivos.

A formao do cerne, ainda sem uma explicao concisa, mostra que clulas da regio do alburno, so lentamente preenchidas com materiais como leos, graxas e substncias fenlicas, decorrem provavelmente de processos metablicos (bioqumicos) ainda remanescente nas clulas dos raios na regio perifrica compreendida entre o cerne e o alburno. Tais materiais alteram a cor da madeira, sua permeabilidade, sua higroscopicidade, seu equilbrio no contedo de umidade, sua contrao e inchamento, sua durabilidade, sua densidade (em algumas espcies). Alm disso, outro fato de destacada importncia que, certas madeiras de folhosas, durante a formao do cerne, ocorre a ocluso de vasos por tiloses. A tilose provoca, ento, o entupimento dos poros e, consequentemente, reduz de forma significativa a permeabilidade da madeira com relao aos fludos.

A proporo de cerne e alburno uma caracterstica de cada espcie, idade, stio, solo e clima, alm de outros fatores. O cerne, em relao ao alburno, menos permevel, possuindo maiores dificuldades na secagem e na absoro de produtos preservativos. De modo geral, a variabilidade entre cerne e alburno se relaciona com a densidade e a porosidade.

De forma aproximadamente semelhante aos seres humanos, as rvores possuem mais ou menos estgios distintos em seus ciclos de vida, o que eqivale s fases da infncia, idade adulta e senilidade. O lenho juvenil possui anis de crescimento largos, mas a madeira produzida possui a tendncia de possuir inferior qualidade, pois mais fraca, possuindo contrao e inchamento mais elevados ao longo da gr. relativamente fcil para processar a colagem, devido a sua baixa densidade e estrutura porosa, porm a baixa resistncia e instabilidade.

Por outro lado, rvores velhas tendem a um lento crescimento, com produo de estreitos anis, alm de apresentarem uma percentagem de cerne mais elevada, com quantidade de alburno mais reduzida. No processo de laminao, por sua vez, as toras com lenho juvenil geralmente no cortam bem. As espcies do gnero Pinus, em especial, possuem largas faixas de lenho inicial ou primaveril, e estreitas faixas de lenho tardio, o que provoca uma tendncia para a ocorrncia de trepidaes na faca dos tornos desenroladores, resultando num produto de superfcies speras, com variao na espessura e defeitos na secagem. Por conseguinte, grandes quantidades de cola tornam-se necessrias, elevando custos e a variao na espessura do painel produzido.



Lenho de reao

O lenho de reao, que compreende o lenho de compresso nas madeiras de conferas, e o lenho de trao nas madeiras de folhosas, apresenta anormalidades em suas caractersticas. Esse tipo de lenho apresenta contrao e inchamento em nveis altos ao longo da gr, alm da anormal alta de densidade e baixa resistncia. A elevada instabilidade, de forma no comum, ao longo da gr, causa excessivos empenamentos e, se reprimidos, ocasionam fraturas transversais s fibras.

Enquanto madeiras deste tipo, particularmente, no so de difcil colagem, sua instabilidade uma fonte de tenses nos produtos colados e, portanto, produz efeitos adversos na sua estabilidade.

A madeira de compresso parece apresentar seus anis compostos, na maior parte, de lenho tardio, com uma gradual transio para o lenho inicial, em vez da caracterstica transio abrupta das conferas. Este tipo de lenho pode ocasionar problemas na indstria de celulose, devido ao seu baixo teor de celulose, maior teor de lignina com maior complexidade estrutural.

Alm disso, se caracteriza por possuir densidade e contrao longitudinal mais elevados, contudo, apresenta resistncia mecnica reduzida em relao madeira normal.

A madeira de trao, tambm possui anis largos e superfcie tangencial spera, e tal aspereza no eliminada por processos de lixamento. Alm disso, este lenho se caracteriza, anatomicamente, pela falta de lignificao na parede celular e, freqentemente, pela presena de uma camada gelatinosa no interior das fibras Como conseqncia, destaca-se a elevada instabilidade dimensional, principalmente no sentido axial, baixa resistncia compresso e flexo, alm das superfcies permanecerem speras, com dificuldades para a trabalhabilidade e colagem.

Entretanto, a resistncia mecnica da madeira de trao pode ser mais elevada, equivalente, ou inferior, em comparao com a madeira normal, dependendo do tipo de carga efetuado. A madeira de trao tambm dificulta a colocao de pregos, e nos processos de serragem, as serras ficam comprimidas e superaquecidas, com as superfcies serradas longitudinalmente encrespadas e lanosas, de modo que um acabamento superficial adequado pode se tornar invivel.

De modo geral, o lenho de reao ocasiona as seguintes conseqncias para a qualidade e utilizao da madeira: lenho de compresso; comportamento desigual; instabilidade dimensional elevada; madeira quebradia; baixas qualidades de trabalhabilidade.



Influncia da gr

As lminas de madeira, produzidas a partir de tornos desfolhadores, podem apresentar superfcies com o mximo de lenho tardio, em virtude da faca cortar ao longo do anel na zona do lenho tardio, ocasionando as duas superfcies da lmina com lenho tardio em bandas largas. Todavia, o ngulo relativo real direo das fibras da madeira mais importante e possui forte influncia nas propriedades fsicas e mecnicas da madeira. O movimento da umidade, a estabilidade dimensional, a resistncia, e propriedades relativas ao acabamento de superfcies, so relacionadas diretamente com o ngulo da gr.

Os efeitos da gr na formao adesiva envolvem, principalmente, a porosidade, que ocorre em diferentes planos de corte. Gr cruzada ou superfcie de topo, pelas suas demasiadas porosidades, provocam excessiva penetrao, ocasionando a linha de cola faminta, significando a no ocorrncia da formao da linha de cola na liga adesiva. Em compensados, pode haver uma ultrapassagem de cola, atingindo at a outra face da lmina, prejudicando a aparncia do produto.

De outra forma, em madeiras de estrutura muito fechada e superfcies lisas, a penetrao do adesivo estar comprometida, reduzindo a rea de colagem, acarretando, portanto, um linha de cola fraca. Superfcies de topo no devem ser coladas diretamente, pelas seguintes razes:

a) Por ser porosa demais, ocasiona excessiva penetrao e a formao da linha de cola faminta, o que significa que h dificuldades na formao da linha de cola da liga adesiva;

b) Os elos de conexo do substrato so fortes demais em seus aspectos. Eles carregam altos esforos ao longo da gr de uma estrutura, e estes esforos so, normalmente, mais elevados do que uma ligao adesiva pode suportar.

Alm disso, parte do esforo est na condio de trao, o que representa a direo mais fraca para as ligaes adesivas. Quando a madeira deve ser colada em sua superfcie de topo, so efetuadas configuraes de juntas especiais a fim de atenuar o efeito da porosidade, aumentar a rea de ligao no sentido tangencial, e converter esforos de trao para cisalhamento, onde a resistncia maior.

Para a formao de ligaes fortes, a madeira de gr ligeiramente inclinada se mostra mais adequada em relao a gr reta ou direita. Isso ocorre porque os adesivos de madeira possuem uma composio que combina com a porosidade, ou seja, eles no possuem mobilidade suficiente para penetrar atravs da parede celular. Para uma ligao forte, o adesivo deve alcanar a camada de madeira intacta abaixo da superfcie, o que ocorre atravs da penetrao pelo lmen celular ou pontuao, ou fenda na parede celular.

Na madeira com gr diagonal no possui relao na formao da ligao adesiva, mas ocorrem comportamentos indesejveis no produto colado. Este tipo de madeira, projeta um componente de instabilidade na direo que supostamente deveria ser estvel, alm de uma fraqueza na direo que supe-se forte. Alm disso, a madeira fraca no sentido transversal. Portanto, a madeira apresenta alteraes dimensionais difusas mais elevadas, em funo das tenses irregulares, o que compromete a performance do produto colado.



Porosidade

A porosidade se relaciona com a densidade, que influenciam na penetrao dos adesivos na madeira. A porosidade pode ser considerada como o inverso da densidade, do ponto de vista da liga adesiva, desde que esta se relacione com as aberturas da madeira relativas a passagem de lquidos ou gases. O termo, que para os anatomistas se refere a elementos de vaso, neste caso, est vinculado ao grau de fluxo de lquidos.

O inverso natural da porosidade baseado no fato de que o tecido lenhoso, produzido principalmente para resistncia, possui uma densidade mais elevada e, portanto, apresenta paredes celulares mais espessas, lmens reduzidos, e pontuaes reduzidas. Essas caractersticas tendem a limitar a mobilidade do adesivo na estrutura lenhosa. Quanto mais densa for a madeira, menos permevel ser ao adesivo e, conseqentemente, ocasiona uma ligao adesiva mais superficial e provavelmente mais fraca.

A permeabilidade da madeira uma caracterstica relevante, principalmente em relao secagem, preservao e fabricao de polpa e papel. De modo geral, madeira densas so mais difceis de secar e impregnar com solues preservativas, por possurem volume de espaos vazios mais reduzido.

A madeira densa menos permevel, o que sugere composies diferentes de adesivos para madeiras densas, em relao s madeiras porosas, objetivando, em princpio, uma penetrao ideal de adesivos em cada tipo de madeira. Todavia particularmente nas angiospermas, a presena ou no de substncias obstrutoras, como gomo-resinas, tilos, etc., possuem uma importncia significativa no grau de permeabilidade da madeira.

Pode-se observar que, um adesivo parece precisar de propriedades mutuamente exclusivas, a fim de funcionar em madeiras como, onde a porosidade e densidades mximas ocorrem dentro de um espao milimtrico, em superfcies da mesma pea de madeira. Tais diferenas, so responsveis por muito da variabilidade na qualidade da ligao nestas espcies. J que o usurio do adesivo, tem muito pouco controle sobre a variabilidade anatmica da madeira que est sendo colada, fica por conta do tecnologista de adesivos a formulao de um composto adesivo intermedirio, e ensinar a utilizao correta a fim de otimizar os resultados nos dois extremos de porosidade. Isto pode envolver, a princpio, composies que incorporem fraes de menor mobilidade junto com fraes de mxima mobilidade.

Existem, ainda, outros fatores de natureza fsica, e alguns de natureza qumica, associados com diferenas de densidade e porosidade na madeira, que influenciam a formao da ligao adesiva. Estes fatores afetam aes de mobilidade mais delicadas de um adesivo.

Outros estudos, que analisam diversos fatores de influncia, procuram desenvolver adesivos e tcnicas que permitam uma adeso satisfatria. Com o aprimoramento das caractersticas do adesivo, tende-se a chegar numa otimizao, no sentido de conseguir combinaes mais perfeitas possveis com as particularidades da superfcie da madeira a ser colada.

Com relao colagem de superfcies de topo, estas no so indicadas devido as dificuldades encontradas, entretanto, estudos continuam a

serem realizados respeito. A colagem de peas de madeira em posio de topo, empregando a tcnica de finger jointing, no , na realidade, uma colagem de topo.

Esta tcnica, em particular, cria novas superfcies de colagem, a partir dos topos das peas de madeira a serem coladas, de forma que as posies destas novas superfcies criadas, se tornem prximas do eixo longitudinal da pea de madeira, proporcionando, por conseguinte, uma colagem muito forte.

Este mtodo empregado, inclusive no Brasil, na produo de vigas laminadas coladas, onde a matria-prima utilizada so peas de madeira provenientes de sobras de serraria.

Devido a alta porosidade encontrada, foi obtida uma reteno alta, ou seja, alta quantidade de adesivo curado na junta de colagem, a partir do uso de formulaes adesivas RF na presena de paraformaldedo como endurecedor. Esta alta reteno proporcionou valores de resistncia flexo mais elevados, especialmente quando o contedo de slidos foi elevado pela adio de resorcinol puro.

A partir do uso de fibras como meio carreador para adesivos RF, ocorreu adicional aumento na reteno adesiva na superfcie de topo, mas, apresentou-se valores em resistncia flexo relativamente baixos. Isto foi devido a estrutura porosa na regio limite de lenho inicial saturado de adesivo nas faces unidas. Os valores mais altos em resistncia flexo foram obtidos com adesivo RF com alto teor de slidos, a partir da adio de resorcinol, e com a presena somente de paraformaldedo como endurecedor, aplicado diretamente nas superfcies a serem coladas, sem qualquer tipo de sistema carreador.

A variabilidade estrutural e anatmica existente na madeira afeta, de modo significativo, a performance de uma ligao adesiva. O desenvolvimento dos adesivos, a partir da evoluo tecnolgica, levam em conta, entre outros fatores, as diversas caractersticas relacionadas com a anatomia e estrutura das madeiras e, atualmente, procura-se atingir resultados mais satisfatrios nas diversas situaes e condies de colagem que ocorrem na indstria madeireira. O aprimoramento atual deve no s considerar a variabilidade entre as espcies o os planos de corte, mas tambm a que ocorre numa mesma superfcie em uma mesma pea de madeira.



Fonte Carlos Eduardo Camargo de Albuquerque - Mestre, Prof. Assistente, DPF IF UFRRJ

Joo Vicente Figueiredo Latorraca - Mestre, Prof. Assistente, DPF IF UFRRJ