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

Painis

Propriedades de painis fabricados com madeira e plstico

Chapas de partculas de madeira aglomerada so produtos elaborados pela mistura de fragmentos de madeira ou de outros materiais lignocelulsicos, aglutinados com adesivos sintticos ou outro aglomerante sendo o conjunto termo prensado por tempo suficiente para que ocorra a cura do adesivo.

A indstria de chapas de partculas teve sua origem na Alemanha, desenvolvendo-se aps a 2a Guerra Mundial. Na dcada de 60, deu-se a grande expanso desta indstria nos EUA, e a partir da, no resto do mundo. Atualmente, os principais pases produtores de chapas aglomeradas so os Estados Unidos, com 25% da produo mundial, seguido pela Alemanha e Canad, com 12% .

No Brasil, as chapas de partculas foram introduzidas no mercado consumidor em 1966, pela indstria de Placas do Paran. Segundo o BNDES, em 1998 a produo de chapas de madeira aglomerada no Brasil, foi de 1.313 milhes de metros cbicos e em 2002 este valor j chegava ao patamar de 2 milhes de metros cbicos, o que corresponde a uma taxa de crescimento de 13% ao ano e com crescimento de 10% ao ano at 2005. As sete empresas fabricantes de aglomerado produziram aproximadamente 1,5 milhes de metros cbicos de chapa aglomerada no ano de 2000, o que corresponde a cerca de 2% da produo mundial, colocando o Brasil como 9 maior produtor mundial.

Em princpio, todo e qualquer material lignocelulsico pode ser utilizado como matriaprima para a fabricao de chapas de partculas. Entretanto, madeira a principal fonte de matria-prima para produo do produto. No Brasil algumas empresas produtoras de painis aglomerados utilizam 100% de madeira de Eucalipto, outras utilizam 100% de Pinus, enquanto que outras combinam diferentes propores de Eucalipto e Pinus. No mundo 50% das indstrias de chapas de partculas empregam madeira de conferas como matria prima principal e outras empregam mais de uma espcie de madeira em suas linhas de produo.

A julgar pela tendncia mundial, em que se buscam outras matrias-primas e tecnologias para a produo de novos produtos, um dos materiais com grande potencialidade para ser associado madeira, so as resinas termoplsticas.

No Brasil so produzidos mais de 3,5 milhes de toneladas de resinas termoplsticas por ano. Desse total, mais de 65% so destinados s indstrias de embalagens plsticas que depois de utilizadas so descartadas como resduo ps-consumo e por no serem biodegradveis ocasionam um srio problema ambiental. Contudo, este material poderia, pelo menos em parte, ser utilizado como matria-prima para a produo de compsitos termoplsticos.

Sob um enfoque ambiental, a reciclagem de resduos plsticos ps-consumo para a produo de compsitos a base de madeira/plstico uma possvel alternativa de reutilizao destes produtos, evitando ou reduzindo, esta fonte de poluio.

Assim, com a finalidade de determinar algumas propriedades de compsitos termoplsticos fabricados por termocompresso foram fabricadas no Laboratrio de Painis e Energia do Departamento de Engenharia Florestal da UFV chapas de partculas de madeira de eucalipto, poliestireno (PS) e polietileno tereftalato (PET) utilizando resduos plsticos ps-consumo. Foram avaliados a influncia aplicao de diferentes teores de soluo de poliestireno em tolueno (agente de ligao) nas propriedades dos compsitos alm do efeito da sonificao seguido de aquecimento em forno de microondas das partculas de PET.



Material E Mtodos

As partculas de madeira de Eucalyptus grandis foram fornecidas pela Eucatex/SP. As resinas termoplsticas (PET e PS), foram obtidas, respectivamente, da usina de reciclagem de lixo de Viosa-MG e de um depsito de materiais reciclveis localizado no campus da Universidade Federal de Viosa. O PS foi obtido, tambm, 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 partculas 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 orifcios de 10 mm de dimetro, lavadas com sabo neutro e secas temperatura ambiente. Para a produo da partculas de PS os copos e pratos foram lavados com sabo neutro secos temperatura ambiente e transformados em partculas em um moinho de martelo equipado com peneira com orifcios de 4 mm de dimetro.

O adesivo utilizado foi a uria-formaldedo (Cascamite PL 117 da ALBA-Qumica). A quantidade de adesivo aplicado nas chapas foi de 8% de slidos resinosos, com base na massa de partculas empregadas.

Foi utilizado tambm, uma soluo de PS em tolueno, denominada de aditivo, aplicada em quatro diferentes propores (2, 4, 6 e 8% da massa de partculas e 0,5% de parafina em emulso em relao massa de partculas de madeira. Alm de todo tratamento descrito anteriormente, parte das partculas de PET foram sonicadas em um aparelho BRANSON, modelo 1210. Para tanto foi pesado aproximadamente 400g de partculas de PET que foram colocadas em um bequer de 1,0L completando-se o volume com uma soluo de NaOH a 10% (p/p). O bequer, com as partculas embebidas na soluo de NaOH, permaneceu 30 minutos no aparelho de ultra-som. Em seguida as partculas ainda embebidas em NaOH for inseridas em um forno de microondas que foi ligado na potncia mdia e onde permaneceram durante 15 minutos. Posteriormente as partculas de PETS foram lavadas com gua destilada para retirar o excesso de NaOH e secas a temperatura ambiente.

A soluo de PS em tolueno (aditivo) foi preparada dissolvendo-se 10g de PS em 40g de tolueno e utilizando as partculas de PS de menor granulometria. Essa soluo foi filtrada, para retirar qualquer partcula slida da soluo.

Tanto o adesivo quanto a soluo de tolueno foi aplicada em um encolador dotado de uma pistola pneumtica.

Os colches foram formados manualmente, depositando-se a mistura de partculas sobre uma chapa de alumnio de 3,5 mm de espessura, colocada sob a seo formadora com dimenses internas de 40 x 40 cm, onde as partculas foram distribudas uniformemente. Aps a formao dos colches, 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 trmino da prensagem as chapas foram acondicionadas temperatura ambiente e em seguida, suas bordas foram aparadas para 35,4 x 35,4 mm, e suas superfcies foram lixadas. Aps o esquadrejamento e lixamento foram retidas amostradas para determinao das propriedades seguindo a norma ASTM-D-1037. As propriedades dos panis 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 no houve diferena estatstica entre elas.

A umidade de equilbrio higroscpico em meio ambiente teve temperatura mdia de 25 oC e umidade relativa de 75% Os compsitos produzidos com maior percentual de plstico, T10 a T13 e T18 a T21 e contendo 25% PS ou 25% PET ou PETS, como era de se esperar, entraram em equilbrio em umidades inferiores aos compsitos T6 a T9 e T14 a T17 contendo menor quantidade de plstico (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 hidrofbico do plstico e hidroflico da madeira.

Umidade aps equilbrio a 25 oC e 75% de umidade relativa. As barras sobrepostas pela mesma letra no diferem entre si.

Segundo a norma ANSI/A 93 as chapas reconstitudas de mdia entre 0,64 0,80 g/cm3 (Classe M-2) devem ter uma resistncia trao perpendicular de no mnimo 0,4 MPa. Esta propriedade um bom indicativo da qualidade da adeso entre as partculas de madeira e entre partculas de madeira e partculas de plsticos, ou seja, um teste que indica o efeito do adesivo, assim como a do agente de ligao.

Como se pode observar, todos os tratamentos apresentaram valores acima do mnimo e no houve diferena estatstica, 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 variao entre os resultados, apresentando inclusive, a maior (T17) e a menor (T19) resistncia. Alm disso, o tratamento com ultra-som e microondas no melhorou a adeso entre partculas. Tambm, aplicao da soluo de PS em tolueno no produziu os resultados esperados uma vez que no se

.Entre os seis tratamentos com MOE inferior ao valor mnimo, observa-se que trs apresentaram, tambm, o mesmo problema com o mdulo de ruptura. Pode-se perceber no grfico, que os tratamentos contendo 50% de plsticos, (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 mnimo exigido, cinco possuem 50% de plstico na sua composio.

Todos os compsitos apresentaram resistncia superior ao mnimo exigido no arrancamento de parafuso. Este teste, assim como os outros j apresentados, tambm indicou que o tratamento do PET com ultra-som e microondas (PETS) no melhorou a qualidade do compsito. A aplicao da soluo de PS em tolueno como agente de ligao, tambm, no apresentou resultados satisfatrios. 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 no estabelece valores mximos para adsoro de umidade, entretanto.Entretanto, trata-se uma caracterstica importante uma vez que estabelece o comportamento dos painis quando submetido a diferentes condies do ambiente.

O inchamento em espessura, de certa forma, acompanhou os resultados do teste de adsoro de umidade, o que era de se esperar, j que o inchamento ocorre em funo da adsoro de gua. A norma ANSI/A-93 estipula um valor absoluto mximo de 0,15 mm para painis de mdia densidade, o que neste trabalho corresponde a 1,5%, uma vez que s 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 mximo estabelecido pela norma. Como no teste de adsoro de umidade, os tratamentos onde o PET sofreu o tratamento com ultra-som e aquecimento com microondas tiveram inchamento similares s chapas fabricadas com 100% madeira e a testemunha, que tambm constituda 100% de madeira. Nos tratamentos onde o PET no foi tratado, independente do percentual de plstico, os compsitos absorveram menor teor de gua, o que era de se esperar. Constatou-se, tambm, que a soluo de PS em tolueno no influenciou a qualidade dos compsitos.

Entre as principais propriedades de chapas reconstitudas destaca-se a expanso linear do produto. A norma comercial ANSI/A 93 estabelece que a expanso mxima aceitvel seja de 0,35%. Assim, conforme pode ser observado na Figura 9, todos os tratamentos produziram painis com expanso linear abaixo deste valor.

Os tratamentos contendo PETS (T14 ao T21) apresentaram valores de expanso superiores aos demais tratamentos e com um padro bem definido. Os tratamentos com plstico PET no sonicado (T6 ao T13) apresentaram uma distribuio bem heterognea com o T12 e o T13 expandindo-se respectivamente, 0 e 0,15%. A soluo de PS em tolueno no influenciou na qualidade dos compsitos quanto expanso linear.

Este trabalho teve como objetivo determinar as propriedades de compsitos de madeira/plstico fabricados com partculas de madeira de eucalipto, poliestireno (PS) e polietileno tereftalato (PET) que teve uma frao tratada com ultra-som e aquecida em microondas em uma soluo de NaOH.

As propriedades de quatorze entre os vinte tratamentos, sem considerar a testemunha, foram superiores ao valor mnimo estabelecido pela norma ANSI/A 1993.

Os painis fabricados com 25 ou 50% de plstico onde o PET no foi sonicado, apresentaram melhores resultados, sendo inclusive superior qualidade dos compsitos 100% madeira para algumas propriedades, como menor absoro de gua, menor inchamento em espessura, etc.

O tratamento das partculas de PET com ultra-som e aquecimento com microondas (PETS) afetou de forma negativa em algumas propriedades, principalmente no tocante adsoro de gua e estabilidade dimensional.

A adio de uma soluo de PS em tolueno, usada como agente de ligao, objetivando melhorar a qualidade da adeso e consequentemente do compsito, tambm, no influenciou de forma significativa a qualidade dos compsitos. Alm disso, os melhores e os piores valores encontrados, para todos os testes, no tiveram correlao positiva com a concentrao deste aditivo.

Os resultados indicam que a produo de compsitos a partir de uma mistura de madeira e plstico uma alternativa tecnicamente vivel para destinao de resduos de plstico ps-consumo.



Fernando Vitor de Oliveira; Engenheiro Florestal, Mestrando em Cincia Florestal - Departamento de Engenharia Florestal - Universidade Federal de Viosa - MG

Benedito Rocha Vital, Prof. Titular Departamento de Engenharia Florestal - Universidade Federal de Viosa - MG

E-mail: bvital@ufv.br