AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DE CHAPAS DE PARTÍCULAS MANUFAT URADAS COM RESINA TANINO-FORMALDEÍDO

QUALITY EVAL UATION OF THE PARTIC L EBOARDS MADE WITH TANNIN-FOR MAL DE HY DE RESIN

RESUMO

objetivo desta pesquisa foi avaliar a qualidade de chapas departículas fabricadas com madeira de Pinus caribaea e resina à base de tanino de acácia negra (Acacia mearnsii De Wild). As chapas foram prensadas à temperatura de 190 °C, utilizando-se dois níveis de resina (14 % e 18%) (base peso seco de partículas) e dois tempos de prensagem (6 min e 9 min), obtendo-se quatro tratamentos. As propriedades avaliadas foram: Resistência à Flexão Estática (MOR e MOE), Resistência à Tração Perpendicular (L igação interna- L I) eestabilidadedimensional (Inchamento em Espessura- IE eAbsorção de água - AA). Com exceção da ligação interna (L I), o aumento do tempo de prensagem e do teor de adesivo não alterou as propriedades analisadas, visto que para os testes de Inchamento em espessura (IE), Absorção de Água (AA), Módulo de Ruptura (MOR) e Módulo de Elasticidade (MOE) não houve diferenças significativas nos quatros tratamentos. Os valores das propriedades físicas e mecânicas encontraram-sedentrodafaixaexigidapelanormaamericanaCS236-66.

Palavras-chaves:
adesivo; tanino; aglomerados

ABSTRACT

This research aimed of evaluating the quality of manufactured particleboards from Pinus caribaea wood and tannin from Acacia mearnsii bark. Theparticleboards werepressed at190⁰C, using two levels of resin (14 % and 18%) and two pressing times (6 min and 9 min), getting four treatments. The physical and mechanical properties weremeasured: Thickness Swelling, Modulus of Ruptureand Modulus of Elasticity on Static Bending and Internal Bond. Except the Internal Bond, the increase of the pressing time and the resins levels did notmodify theboards properties. Physical and mechanical properties werein agreement with theWood Particleboard Commercial StandartCS 236-66.

Key words:
adhesive; tannin; particleboard

INTRODUÇÃO

Chapas de madeira aglomerada podem ser produzidas em uma grande variedade de tipos e qualidade, dependendo da matéria-prima utilizada e tipos de aplicação. O crescimento da produção mundial de chapas de madeira aglomerada tem sido altamente significativo, passando de 30 milhões de m³ em 1975 para mais de 60 milhões de m³ em 1995 (Tomaselli, 1999; citado por Iwakiri et al. 2000). No Brasil, a produção de chapas de madeira aglomerada foide1,7milhõesdem³em 2002 (FAO, 2002).

Estudos sobre a utilização de tanino na fabricação de colas para madeira começaram na década de cinqüenta (Dalton, 1953; Plomley et al. 1957). Porém, somente na década de oitenta houve maior interesse no emprego de polifenóis naturais (taninos) como adesivos em chapas de madeira aglomeradaedecompensados(Pizzi & Mittal,1994).

Com os adesivos tanino-formaldeído podem ser fabricadas chapas de madeira aglomerada com qualidadesdesejáveis(Roffael&Dix,1994).Através do uso do tanino, pode-se obter uma colagem resistente à umidade possibilitando o emprego do material colado em áreas externas (Roffael & Dix, 1994; Pizzi & Stephanou, 1994). O emprego de polifenóis vegetais em adesivos mostra-se promissor no Brasil, tendo-se em vista as grandes áreas reflorestadas com Acácia no Sul do país.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a qualidade das chapas manufaturadas com resina à base de tanino de acácia negra para ser utilizada na colagem de chapas de partículas. As chapas de partículas foram produzidas com madeira de Pinus e resina Tanino-Formaldeído (TF) e a qualidade da colagem foi avaliada através da análise das propriedades físicas e mecânicas das chapas.

O tanino de acácia negra foi fornecido pela Empresa TANAC S/A. Na confecção das chapas de partículas foi utilizada solução de tanino a 50 %, que teve as seguintes propriedades avaliadas: teor de sólidos, viscosidade, tempo de formação de gel e valor pH. A metodologia empregada seguiu a descrição de Tostes (2003). Na determinação do tempo de formação de gel, empregou-se como catalisador solução de formaldeído a 37 % na proporção de 12 % sobre o teor de sólidos contidos na solução do extrato.

Três árvores de Pinus caribaea var. caribaea com oito anos de idade e densidade básica de 0,37g/cm³ foram coletadas em plantios da UFRRJ, nomunicípio deSeropédica,EstadodoRiodeJaneiro.Dasárvores selecionadas, foram retirados discos com espessuras de 5 cm e, em seguida, foram produzidas partículas com 0,6 mm de espessura em máquina geradora de partículas.Aseguir, as partículas foram reduzidas em moinho de martelo e secas ao sol até um teor de umidade em torno de 9%.

Na fabricação das chapas estudou-se duas variáveis: tempo de prensagem e teor de resina tanino-formaldeído.Odelineamentofoiinteiramente ao acaso, com cinco repetições por tratamento totalizando 20 chapas.

As chapas foram produzidas com densidade nominal de 0,68 g/cm³ e dimensões 40 x 40 x 30 cm. As condições de prensagem foram: conteúdo de resina: 14% e 18% (solução à 50%) (base peso seco); tempo de prensagem: 6 e 9 min; temperatura da prensa:190^oC;catalisador(formaldeídoa 37%):12% sobre o teor de sólidos da resina; pressão: 30 Kgf/ cm² e tempo de fechamento: 30 seg.

Após a prensagem, as chapas foram acondicionadas em sala de climatização (20 ^oC ± 1^oC eUmidaderelativade65±5%)porquinzedias,sendo posteriormente seccionadas para retirada de corposde-prova para os ensaios físico-mecânicos segundo a norma ASTM D-1037 (1982). Para os diferentes ensaios foi feita análise de variância e ocorrendo diferença significativa, aplicou-se o teste de ScottKnott ao nível de 5% de significância.

O valor médio do teor de sólidos foi de 51,2 %, ficando dentro da faixa esperada. O valor médio da viscosidade da solução de tanino a 50 % foi de 478,5 cP. Mori et al. (1999) encontraram valores de viscosidade para soluções de tanino de acácia negra de1526cP.

O tempo de formação de gel foi de 11 min e 29 s, ficando abaixo do encontrado por Tostes & Lelis (2001) para resina fenólica (FF), que foi de 36 min. Altareatividadedotaninoemrelaçãoaoformaldeído implica numa diminuição da vida útil do adesivo.A solução de tanino apresentou pH baixo (4,52), evidenciando o caráter ácido do tanino.

A massa específica aparente média das chapas foi de 0,68 g/cm³, sendo que não houve diferença significativa entre os valores para os diferentes tratamentos.

Os valores médios de Inchamento em Espessura (IE) e Absorção de Água (AA) após 2 e 24 h estão apresentados na tabela 1.

Tabela 1
Valores médios do Inchamento em Espessura (IE) eAbsorção de Água (AA) após 2h e 24h de imersão em água para os diferentes tratamentos.
Table 1
Thickness swelling (IE) and Water absorption (AA) medium values for all treatments.

A análise de variância demonstrou que não houve diferença significativa entre as médias dos tratamentos, tanto para Inchamento em Espessura (IE) quanto para a Absorção de Água (AA) após 2 h e 24 h.Assim, o aumento no tempo de prensagem e do teor de resina tanino-formaldeído não influenciaram significativamente estas propriedades das chapas. Haselein et al. (2002) obtiveram resultados de 66,45 % para absorção de água em 24 horas e 29,18 % de inchamento em espessura para 24 horas com chapas de aglomerados fabricadas com 8 % de resina à base de tanino de Acácia negra e com 1 % de parafina.

Deve-se salientar que as chapas neste trabalho não receberam parafina, o que iria diminuir ainda mais os valores das propriedades de IE eAA. Os valores estão dentro do permitido pela Norma CS 236-66 (1968) demonstrando que as chapas de madeira aglomerada fabricadas com resina taninoformaldeído apresentaram propriedades físicas comparáveis às chapas de madeira aglomerada fabricadas com resina fenólica.

Os valores médios de Módulo de Ruptura (MOR) e Módulo de Elasticidade (MOE) em flexão estática e de Ligação Interna (LI) estão apresentados na tabela 2.

Tabela 2
Valores médios para Módulo de Ruptura (MOR), Módulo de Elasticidade (MOE) e Ligação Interna (LI) obtidos nos diferentes tratamentos.
Table 2
Results for Modulus of Rupture (MOR), Modulus of Elasticity (MOE), Internal Bond (LI) for all treatments.

Nota-se que não houve diferença significativa entre os tratamentos para MOR e MOE. Haselein et al. (2002) obtiveram valores de 173,34 Kgf/cm² para MOR utilizando 8% de resina taninoformaldeído com tanino deAcácia negra. De modo geral, os valores de MOR dos diferentes tratamentos foram superiores aos valores obtidos para chapas de madeira aglomerada fabricadas com resinafenol-formaldeídoobtidaspor Peixoto & Brito (2000).

Haselein et al. (2002) encontraram valores médios de 25977 Kgf/cm² para MOE em chapas de partículas fabricadas com tempo de prensagem de 10 minutos e 8% de resina tanino-formaldeído. Nesse trabalho, todos os valores para MOE foram superiores aos encontrados por Haselein et al. (2002).OstratamentosT1eT2apresentaramvalores de MOE superiores aos encontrados por Peixoto & Brito(2000)queencontraramMOEde30110Kgf/ cm² para chapas de madeira aglomerada fabricadas com resina fenólica.

Ao contrário do MOR e MOE, onde não houve diferença significativa entre os tratamentos, a análise da variância para a LI revelou diferenças significativas entre os tratamentos T1 e T2, T1 e T4 e também entre os tratamentos T2 e T3, T2 e T4, T3 eT4.As variáveis tempo de prensagem e quantidade de resina foram importantes para a obtenção dos valores de LI. Para a mesma quantidade de resina, o acréscimo no tempo de prensagem contribuiu para diminuição da LI. Não foi necessário maior percentual de resina à base de tanino para obtenção de grandes valores de LI. Jung & Roffael (1989) encontraram valores médios de LI de 9,7 Kgf/cm² para chapas fabricadas com resina à base de tanino de acácia-negra. Haselein (2002) encontrou valores de LI de 2,04 Kgf/cm² para chapas de partículas fabricadas com resina à base de tanino de Acácia negra. Os valores estão dentro do permitido pela Norma CS 236-66 (1968) demonstrando que as chapas de madeira aglomerada fabricadas com resina tanino-formaldeído apresentaram propriedades mecânicas comparáveis às chapas de madeira aglomerada fabricadas com resina fenólica.

Com base nos resultados obtidos, pode-se concluir que os valores encontrados nos ensaios de MOR, MOE e LI foram bastante satisfatórios, uma vez que alcançaram os valores mínimos exigidos pela norma americana CS-236-66. Deve-se considerar que esta norma se refere à chapas produzidas com resina à base de Fenol-Formaldeído (FF).

Os resultados mostraram que é possível fabricar chapas com resina à base de tanino da Acácia competitivas com as de resina à base de FenolFormaldeído. Não é necessário aumentar a quantidade de adesivo, assim como elevar os tempos de prensagem, visto que para os testes de Inchamento em Espessura (IE), Absorção de Água (AA), Módulo de Ruptura (MOR) e Módulo de Elasticidade (MOE) não houve diferenças estatísticas entre os quatros tratamentos. A única exceção foi na Ligação Interna (LI).

AGRADECIMENTOS

À TANAC S/A pelo fornecimento do tanino de acácia negra e ao CNPq pela concessão de Bolsa de Iniciação Científica.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  03 Nov 2023
• Data do Fascículo
  Apr-Jun 2003