Tese
Propriedades de painéis OSB fabricados com flocos esterificados
Properties of OSB panels manufactured with esterified flakes
Registro en:
CABRAL, Carla Priscilla Távora. Properties of OSB panels manufactured with esterified flakes. 2010. 138 f. Tese (Doutorado em Manejo Florestal; Meio Ambiente e Conservação da Natureza; Silvicultura; Tecnologia e Utilização de) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 2010.
Autor
Cabral, Carla Priscilla Távora
Institución
Resumen
Atualmente, há uma luta incessante pela busca de novas tecnologias que
viabilizem a utilização de vários tipos de matérias-primas, principalmente,
resíduos, para a fabricação de produtos de boa qualidade que possam satisfazer
as exigências do mercado consumidor. Desta forma, no mercado de painéis
estruturais, aparecem os tipos OSB que são os concorrentes do compensado.
Visando melhorar algumas das características dos painéis, o presente trabalho
teve como objetivo mostrar a viabilidade técnica da utilização de flocos de
madeira modificados quimicamente, a fim de melhorar a estabilidade dimensional
dos painéis OSB. As espécies utilizadas neste trabalho foram do gênero
Eucalyptus (Eucalyptus grandis) e do gênero Pinus (Pinus caribaea var.
hondurenses), oriundas da cidade de Viçosa, Minas Gerais, com as respectivas
densidades: 0,51 e 0,49 g/cm³. Os painéis de OSB, destas madeiras, foram
fabricados a partir de flocos oriundos de tábuas e costaneiras, de dimensões
20,00 x 0,46 x 90,00 mm, e com valores de densidade pré-estabelecidos em 0,70
g/cm³). Os flocos foram classificados por tamanho em peneiras manuais. O
adesivo utilizado para a confecção dos painéis OSB foi o fenol-formaldeído,
empregado na proporção de 8% de sólidos em relação à massa seca de flocos.
Os painéis tiveram em sua composição 50% de flocos não tratados e 50% de
flocos esterificados pelos anidridos ftálico, maleico e acético. Como os dois
xv
primeiros anidridos eram sólidos, foi necessário solubilizá-los em solventes
orgânicos, tais como álcool etílico e éter etílico, no caso do anidrido ftálico, e
acetato de etila e acetona para o anidrido maleico. No caso do anidrido acético,
foram empregados os ácidos acético e ftálico para catalisar a reação. Os painéis
foram prensados à temperatura de 140°C e 32 kgf/cm² de pressão, e foram
testados, segundo as normas da ABNT(NBR 14810-3) de 2002 e ASTM-D 1037
de 1991. Os resultados foram comparados utilizando-se as normas ANSI/A
208.1 (1993) e CSA 0437-93 (1993). Utilizou-se para a análise estatística o teste
de médias e o Teste de Tukey, a um nível de 5% de significância. Os painéis que
apresentaram as maiores médias para adsorção de vapor de água foram aqueles
fabricados com flocos de Pinus caribaea, esterificados com anidrido maleico e
acetona, durante 24 horas, enquanto que, os que apresentaram as menores
médias foram aqueles confeccionados com flocos da espécie Eucalyptus grandis,
tratados com anidrido acético e ácido acético durante 3 horas. Os painéis que
apresentaram menor expansão linear foram aqueles fabricados com madeira da
espécie Eucalyptus grandis, tratados com anidrido acético e ácido acético. Na
absorção de água, durante 2 horas, os painéis que apresentaram as menores
médias foram os fabricados com flocos de Eucalyptus grandis, esterificados por
anidrido maleico com acetona por 48 horas. Na absorção de água, por 24 horas,
os painéis que apresentaram os melhores resultados foram os fabricados com a
espécie Pinus caribaea, esterificados com anidrido maleico, anidrido acético com
ácido acético. As maiores médias de dureza Janka foram obtidas nos painéis
confeccionados com flocos tratados com anidrido acético e ácido ftálico. Na
tração perpendicular e compressão longitudinal, as menores médias foram dos
painéis confeccionados com anidrido acético e ácido acético. As menores médias
dos módulos de ruptura e elasticidade, sentido longitudinal, foram dos painéis
confeccionados com anidrido acético e ácido acético. A acetilação empregandose
o ácido acético influenciou de forma positiva a adsorção de vapor de água,
inchamento em espessura e expansão linear nos painéis OSB, tornando os de
flocos acetilados mais estáveis dimensionalmente. Contudo, houve uma perda de
resistência nas propriedades mecânicas, tais como arrancamento de parafuso,
compressão longitudinal e tração perpendicular. Quando o anidrido acético foi
associado com ácido ftálico, a maioria das propriedades mecânicas tiveram um
ganho na resistência. Os painéis fabricados com flocos acetilados, tratados com
anidridos maleico e ftálico, também foram influenciados pelo tipo de solvente e
tempo de reação, melhorando e/ou piorando suas propriedades físicas e
mecânicas. De modo geral, os painéis apresentaram valores médios satisfatórios.
Além disto, para alguns testes mecânicos, os resultados estavam bem acima dos
valores mínimos estabelecidos pela norma, para a maioria dos ensaios. Isto
mostra que estes anidridos apresentam um grande potencial a ser explorado
pelas indústrias de painéis, havendo pois a necessidade de mais pesquisas. There is at present an incessant struggle in the search for new technologies
that enable the use of various types of raw materials, principally residues, in the
manufacture of high quality products that could satisfy the demands of the
consumer market. In the market of structural panels, there thus appear the types
of OSB that compete with plywood. Aiming to improve some of the characteristics
of the panels, the present work shows the technical viability of the use of wooden
flakes when modified chemically, in order to improve the dimensional stability of
OSB panels. The species used in this work were the genus Eucalyptus
(Eucalyptus grandis) and the genus Pinus (Pinus caribeae var. hondurensis),
originating from the city of Viçosa, Minas Gerais, with the respective densities:
0.51 and 0.49 g/cm ³. The OSB panels of these woods were manufactured from
flakes originating from planks and boards, dimensions 20.00 x 0.46 x 90.00 mm,
and with pre-established density values of 0.70 g/cm³). The flakes were classified
by size in manual sieves. The adhesive used for the production of the OSB panels
was phenol formaldehyde employed in the proportion of 8% of solids in relation to
the dry mass of flakes. The panels had in their composition 50% untreated flakes
and 50% flakes esterified by phtalic, maleic and acetic anhydrides. Since the first
two anhydrides were solid, there was the need of solubilizing in organic solvents
such as ethylic alcohol and ethyl ether for the phtalic anhydride, and ethyl acetate
and acetone in the case of maleic anhydride. In case of the acetic anhydride, the
acetic and phtalic acids were employed to catalyze the reaction. The panels were
pressed at a temperature of 140°C and 32 kgf/cm² of pressure, and were tested
according to the standards of the ABNT (NBR 14810-3) of 2002 and ASTM-D
1037 of 1991. The results were compared using the standards ANSI/A 208.1
(1993) and CSA 0437-93 (1993). For the statistical analysis the test of averages
and the Tukey Test were used, at a level of significance of 5%. The panels that
presented the highest averages for absorption of water vapor were those
manufactured with flakes of Pinus caribeae, esterified with maleic anhydride and
acetone, for 24 hours, whereas, those which presented the lowest averages were
those made with flakes of the species Eucalyptus grandis, treated with acetic
anhydride and acetic acid for 3 hours. For the linear expansion test, the panels
that presented greater dimensional stability were those manufactured with wood of
the species Eucalyptus grandis, treated with acetic anhydride and acetic acid. In
the absorption of water within 2 hours, the panels that presented the lowest
averages were those manufactured with flakes of Eucalyptus grandis, esterified by
maleic anhydride with acetone for 48 hours. In the absorption of water for 24
hours, the panels that presented the best results were those manufactured with
the species Pinus caribeae, esterified with maleic anhydride, acetic anhydride with
acetic acid. For Janka hardness, the largest averages obtained were from the
panels made with flakes treated with acetic anhydride and phtalic acid. In the
perpendicular tensile strength and longitudinal compression, the lowest averages
were for the panels made with acetic anhydride and acetic acid. For the moduli of
rupture and elasticity, in the longitudinal sense, the lowest averages were also for
the panels made with acetic anhydride and acetic acid. The acetylation employing
acetic acid influenced in a positive way the following physical properties:
adsorption of water vapor, expansion in thickness and linear expansion in the OSB
panels, making those of acetylated flakes more dimensionally stable.
Nevertheless, there was a loss of strength in mechanical properties such as screw
withdrawal, longitudinal compression and perpendicular tensile strength. When the
acetic anhydride was associated with phtalic acid, most of the mechanical
properties had a strength gain. The panels manufactured with acetylated flakes,
treated with maleic and phtalic anhydrides, were also influenced by the type of
solvent and reaction time, improving and/or making their physical and mechanical
properties worse. On the whole, the panels presented satisfactory average values.
Beyond this, for some mechanical tests, the results were well above the minimum
values established by the standard, for most of the tests. This shows that these
anhydrides present a great potential to be explored by the panel industries,
requiring, however, more research. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico