produÇÃo de painÉis aglomerado com (uf) (muf)

Produo de painis aglomerados de alta densificao... 323

Cerne, Lavras, v. 11, n. 4, p. 323-328, out./dez. 2005

PRODUO DE PAINIS AGLOMERADOS DE ALTA DENSIFICAO COM USODE RESINA MELAMINA-URIA-FORMALDEDO

Setsuo Iwakiri, Alan Sulato de Andrade, Antonio Amrico Cardoso Junior, Edielma do Rocio Chipanski,Jos Guilherme Prata, Mrcia Keiko Ono Adriazola

(recebido: 7 de abril de 2005; aceito: 31 de agosto de 2005)

RESUMO: Esta pesquisa foi desenvolvida com objetivo de avaliar a influncia da densidade do painel e da resina melamina-uria-formaldedo (MUF) sobre as propriedades do painel aglomerado visando aplicaes semi-estruturais. Os painis foram produzidoscom densidade nominal de 0,65 g/cm e 0,90 g/cm utilizando resina uria-formaldedo como testemunha e melamina-uria-formaldedo. Os resultados demonstraram aumento na estabilidade dimensional e propriedades mecnicas dos painis com oaumento na densidade e teor de resina MUF. As partculas finas destinadas s camadas externas de painis aglomerados noprocesso industrial podem ser utilizadas para produo de painis homogneos de alta densidade para aplicaes semi-estruturais,tais como piso para habitaes.

Palavras-chave: Aglomerado, piso, melamina-uria-formaldedo.

PRODUCTION OF HIGH DENSITY PARTICLEBOARD USINGMELAMINE-UREA-FORMALDEHYDE RESIN

ABSTRACT: This research was developed aiming to evaluate the effects of board density and melamine-urea-formaldehyde resin onthe properties of particleboard for semi-structural applications. The boards were manufactured with nominal density of 0.65 g/cmand 0.90 g/cm using urea-formaldehyde resin as control and melamine-urea-formaldehyde. The results showed a better dimensionallystability and mechanical properties of the boards manufactured with higher density and MUF resin content. The fine furnish usedfor external layer of particleboard in the industrial process, could be used for high density homogeneous board to semi-strucuturaluses, such as flooring applications.Key word: particleboard, flooring, melamine-urea-formaldehyde.

Professor do Departamento de Engenharia e Tecnologia Florestal da UFPR Av. Lothrio Meissner, 3400 Jardim Botnico

80210-170 Curitiba, PR [email protected] Alunos do Curso de Ps-Graduao em Engenharia Florestal da UFPR Av. Lothrio Meissner, 3400 Jardim Botnico 80210-170 Curitiba, PR.

1 INTRODUOOs painis de madeira aglomerada comearam

a ser produzidos no Brasil em 1966, pela Placas doParan S.A., instalada na cidade de Curitiba-PR. Nacondio de um produto novo no mercado brasileiro,o aglomerado passou por perodos dequestionamentos, principalmente, quanto s limitaestcnicas, como alta absoro de gua e inchamentoem espessura, usinabilidade de bordos e problemasquanto fixao de parafusos. No decorrer do tempo,foram incorporadas novas tecnologias, como uso deparafina, controle do gradiente de densidade esistemas de parafusamento mais eficientes, visandominimizar tais problemas. Atualmente, o aglomerado

uma das principais matrias-primas para o setormoveleiro brasileiro e sua produo em 2003 foi de1.808.000 m (ABIPA, 2002).

Algumas indstrias de aglomerados j estudama possibilidade de produo de painis alternativosdestinados para pisos laminados. Para esse tipo deaplicao, alguns fatores devem ser considerados, taiscomo: alta densidade do painel, partculas comdimenses menores visando melhor acabamentosuperficial e uso de resina resistente umidade.Naturalmente, a questo relativa relao custo-benefcio de suma importncia, tendo em vista aconcorrncia com outros produtos como pisos basede lminas e fibras de madeira (HDF high densityfaberboard).

IWAKIRI, S. et al.324


A madeira de pinus a principal matria-primautilizada na produo de painis aglomerados noBrasil. Em funo da sua baixa densidade, os painisproduzidos apresentam alta razo de compactao,influenciando sobre suas propriedades fsico-mecnicas. De acordo com o Maloney (1993) eMoslemi (1974), a razo de compactao o termoutilizado para definir a relao entre a densidade dopainel e a densidade da madeira utilizada na suaproduo. Kelly (1977) afirma que, para painis demesma densidade, produzidos com madeira de baixadensidade, as propriedades mecnicas serosuperiores, entretanto, a sua estabilidade dimensionalser inferior em comparao aos painis produzidoscom madeira de maior densidade. Segundo o autor,nos painis com maior razo de compactao, hmaior quantidade de partculas de madeira e,conseqentemente, maior densificao do painel,resultando em maior inchamento higroscpico damadeira e liberao das tenses de compressogeradas durante o processo de prensagem. No estudorealizado por Albuquerque (2002) com painisaglomerados com densidades de 0,5; 0,7 e 0,9 g/cm,foram constatados aumento nos valores de ligaointerna, flexo esttica e inchamento em espessura,para painis com maiores densidades. Por outro lado,os valores de absoro de gua diminuram com oaumento na densidade dos painis.

No processo industrial para produo depainis aglomerados, so utilizadas partculas commaiores dimenses na camada interna e partculasmenores ou finos nas camadas externas. Autilizao de finos na superfcie do aglomerado tema finalidade de conferir ao painel melhor acabamentosuperficial, visando principalmente melhorar ascondies de aplicao de materiais de revestimentos.

A geometria de partculas um parmetroimportante no processo de produo de painisaglomerados. O comprimento, largura e espessuradas partculas so controlados no processo produtivo,visando a homogeneidade das dimenses que iroinfluenciar na rea superficial especfica e,conseqentemente, no consumo de resina epropriedades dos painis (KELLY, 1977). De acordocom Maloney (1993) e Moslemi (1974), partculascom dimenses menores requerem maior consumode resina, tendo em vista a maior rea superficialespecfica para o encolamento adequado das

partculas. Com a aplicao de mesma quantidade deresina, o painel produzido com partculas maiores,apresentar maior ligao interna, tendo em vista suamenor rea superficial especfica e, conseqentemente,maior disponibilidade de resina por unidade de rea(MALONEY, 1993). Os estudos realizados por Zhang(1998), demonstraram que h um aumento significativonas propriedades de mdulo de elasticidade e de rupturaem flexo esttica, em painis produzidos com partculasde 0,1 mm nas camadas externas e de 0,5 mm nacamada interna. Portanto, importante ressaltar que oselementos dimensionais das partculas sejam definidosde acordo com o tipo de painel e da qualidade desejada.

Com relao resina, a uria-formaldedo amais utilizada pelas indstrias de painis aglomerados.De acordo com Marra (1992), a resina uria-formaldedo tem vantagem em relao ao custo,entretanto, apresenta baixa resistncia umidade,sendo classificado como de uso interior. Paraaplicaes que requerem alta resistncia umidade,como em usos estruturais, as resinas fenol-formaldedo e melamina-formaldedo so as maisindicadas. Atualmente, os fabricantes de resinas paramadeira passaram a produzir em escala comercialas resinas compostas, tais como melamina-uria-formaldedo e fenol-melamina-uria-formaldedo, paraaplicaes semi-estruturais, com maior resistncia umidade e custos compatveis.

Este trabalho foi desenvolvido com o objetivode avaliar as propriedades de painis aglomerados dealta densificao, produzidos com partculas finasdestinadas s camadas externas utilizando resinamelamina-uria-formaldedo, visando aplicaes semi-estruturais, tais como piso para habitaes.

2 MATERIAL E MTODOSForam utilizadas nesta pesquisa, partculas de

Pinus spp destinadas para a camada externa do painelaglomerado, provenientes da linha de produo daempresa Berneck Aglomerados S.A. Para a colagemdas partculas foram utilizadas as resinas uria-formaldedo (UF) e melamina-uria-formaldedo (MUF),com as seguintes caractersticas: UF: visocosidade =650 cP, teor de slidos = 65%, pH = 7,8; MUF:viscosidade = 210 cP, teor de slidos = 66%, pH = 7,6.

Os painis foram produzidos com diferentesdensidades e teor de resina, conforme demonstradona Tabela 1.



UF: uria-formaldedo; MUF: melamina-uria-formaldedo.

Tabela 1 Delineamento experimental.Table 1

Experimental chart.

As partculas secas ao teor de umidade de 3%foram encoladas em aplicador de cola tipo tamborrotatrio com processo de asperso e o colcho foiformado por deposio aleatria das partculas emcaixa formadora com dimenses de 50 x 50 cm.

Os painis foram prensados temperatura de140C, presso especfica de 40 kgf/cm e tempo deprensagem de 8 minutos. Foram produzidos 15 painiscom dimenses nominais de 50 x 50 x 1,5 cm, sendotrs por tratamento. Aps o acondicionamento dospainis na cmara climtica temperatura de 20 +2C e umidade relativa de 65 +

3%, foramconfeccionados os corpos de prova para ensaios deflexo esttica, ligao interna, absoro de gua einchamento em espessura aps 2 e 24 horas deimerso em gua, em nmeros de 4, 5 e 2 corpos deprova, respectivamente. Os ensaios foram realizadoscom base nos procedimentos descritos na normaASTM D 1037 (ASTM, 1993).

Os resultados dos ensaios foram avaliadosmediante anlise de varincia em delineamentointeiramente casualizado e teste de Tukey, ao nvelde probabilidade de 95%.

3 RESULTADOS E DISCUSSESDensidade dos painis

Os valores mdios de densidade dos painisesto apresentados na Tabela 2.

Tabela 2 Valores mdios de densidade do painel.Table 2 Average values of board density.

A anlise estatstica aponta que os tratamentosT1 e T2 diferem significativamente dos tratamentosT3, T4 e T5, conforme estabelecido no delineamentoexperimental. Observa-se tambm que os valoresmdios de densidade dos painis so inferiores aosvalores estabelecidos no delineamento experimentalde 0,65 g/cm e 0,90 g/cm. Essa diferena pode seratribuda especificidade das condies laboratoriaisem relao ao processo industrial, como perdas demateriais durante o manuseio das partculas nasetapas de aplicao da cola, formao do colcho eprensagem dos painis.

Inchamento em espessuraOs valores mdios de inchamento em

espessura dos painis aps 2 e 24 horas de imersoem gua esto apresentados na Tabela 3.

Para inchamento em espessura 2 horasdos painis com densidade de 0,90 g/cm, pode-se constatar que houve uma tendncia de reduodesta propriedade com o aumento no teor deresina.

Resina UF MUF Tratamento T1 T2 T3 T4 T5 Densidade do Painel (g/cm3) 0,650 0,650 0,900 0,900 0,900 Teor de resina (%) 8 8 8 12 15

Tabela 3 Valores mdios de inchamento em espessura(IE).Table 3

Average values of thickness sweelings.

Tratamento Densidade (g/cm3) T1 0,65 g/cm e 8% UF 0,589 b T2 0,65 g/cm e 8% MUF 0,624 b T3 0,90 g/cm e 8% MUF 0,854 a T4 0,90 g/cm e 12% MUF

0,895 a T5 0,90 g/cm e 15% MUF

0,861 a

Inchamento em espessura (%)

Tratamento 2 horas 24 horas

T1 0,65 g/cm e 8% UF 27,419 a 29,999 a T2 0,65 g/cm e 8% MUF 19,602 ab 21,008 ab T3 0,90 g/cm e 8% MUF 25,085 ab 26,862 ab T4 0,90 g/cm e 12% MUF

16,860 ab 18,553 b T5 0,90 g/cm e 15% MUF

15,190 b 16,765 b



Os painis produzidos com densidade nominalde 0,90 g/cm e teor de resina MUF de 12% (T4) e15% (T5) apresentaram valores mdios deinchamento em espessura 24 horas, estatisticamenteinferiores em comparao aos painis produzidos comdensidade nominal de 0,65 g/cm e resina UF (T1).Embora os painis tenham sido produzidos com maiordensidade, a colagem das partculas com resina MUFem propores maiores, conferiu aos painis maiorestabilidade dimensional.

De acordo com os valores apresentados naTabela 3, pode-se constatar que, em termos demdias absolutas, todos os painis produzidos com aresina MUF apresentaram tendncias para menorinchamento em espessura. Os resultados obtidos soaltamente satisfatrios, uma vez que, segundoAlbuquerque (2002), o aumento na densidade dopainel resulta no maior inchamento em espessura.Como referencial, o inchamento em espessura (24horas) de painel OSB com resina MUF obtido porSaldanha (2004) foi de 53,39%, e valor mnimo exigidopela Norma CSA 0437-0 (CSA, 1993) para painisestruturais de 15% aps 2 horas de imerso emgua.Absoro de gua

Os valores mdios de absoro de gua dospainis aps 2 e 24 horas de imerso em gua estoapresentados na Tabela 4.

Os painis produzidos com densidade nominalde 0,90 g/cm e resina MUF (T3, T4, T5)apresentaram valores mdios de absoro de guaestatisticamente iguais entre si e inferiores emcomparao aos painis produzidos com densidadenominal de 0,65 g/cm (T1, T2). De acordo comMaloney (1993), a baixa absoro de gua dos painiscom maior densidade, deve-se principalmente estrutura mais fechada do painel, resultante da maiordensificao das partculas de madeira durante aprensagem.

Analisando o comportamento dos painisproduzidos com a mesma densidade nominal (0,65 g/cm), porm com diferentes resinas, UF (T1) e MUF(T2), pode-se constatar que no houve efeitosignificativo do tipo de resina na absoro de gua.Como referencial, a absoro de gua (24 horas) depainel OSB com resina MUF obtido por Saldanha(2004) foi de 95,11%.

Tabela 4 Valores mdios de absoro de gua 2 e 24horas.Table 4 Average values of water absorption 2 and 24 hours.

Mdulos de ruptura e elasticidade em flexoesttica

Os valores mdios de mdulo de elasticidadee mdulo de ruptura em flexo esttica dos painisesto apresentados na Tabela 5.

Os painis produzidos com densidade nominalde 0,90 g/cm e resina MUF (T4, T5) apresentaramvalores mdios de MOR estatisticamente superioresem relao aos painis produzidos com densidadenominal de 0,65 g/cm (T1, T2). Os resultadosapresentados na Tabela 5 comprovam que o aumentona densidade do painel deve ser acompanhadotambm de aumento no teor de resina, sendo nestecaso, de 8% para 12% e 15%. Este fato justificadopor Maloney (1993), Marra (1992) e Moslemi (1974),que afirmam sobre a relao direta entre o aumentona densidade do painel e rea superficial especficadas partculas e, conseqentemente, a necessidadede aumento no teor de resina para recobriradequadamente toda a extenso superficial dasmesmas.

Quanto ao MOE, os resultados apontam umatendncia similar ao MOR. Entretanto, para estapropriedade, o efeito positivo do aumento na densidadedos painis sobre o MOE comprovadoestatisticamente. Os painis produzidos comdensidade nominal de 0,90 g/cm (T3, T4, T5),apresentaram valores mdios de MOEestatisticamente superiores em comparao aospainis com densidade nominal de 0,65 g/cm (T1,T2). Albuquerque (2002) encontrou maiores valoresde MOE e MOR, com aumento na densidade dospainis de 0,50; 0,70 e 0,90 g/cm.

Absoro de gua (%) Tratamento 2 horas 24 horas

T1 0,65 g/cm e 8% UF 124,016 a 126,582 a T2 0,65 g/cm e 8% MUF 102,343 a 105,785 a T3 0,90 g/cm e 8% MUF

61,391 b

65,840 b T4 0,90 g/cm e 12% MUF

42,436 b

47,711 b T5 0,90 g/cm e 15% MUF

45,539 b

51,452 b



Vale ressaltar que, os painis produzidos comdensidade nominal de 0,90 g/cm e 12% de resinaMUF (T4), atingiram valores mdios de MOR e MOEsuperiores em relao aos valores mnimos de 16,5Mpa e 2401 Mpa, respectivamente, exigidos pelanorma CS 236-66 (COMMERCIAL STANDARD,1968), para painis de alta densidade com colagemfenlica. Pode se observar ainda que, em termos demdias absolutas, as propriedades de MOR e MOE,assim como da ligao interna (Tabela 6) do T4 com12% de resina foi superior em relao ao T5 com15% de resina. Embora sejam estatisticamente iguais,esta tendncia pode estar relacionada ao fato de noter ocorrido a cura total da resina, em virtude dasinteraes entre o tempo de prensagem e maiorquantidade de resina lquida e vapor.

Tabela 5 Valores mdios de mdulo de ruptura (MOR) emdulo de elasticidade (MOE).Table 5 Average values of modulus of rupture (MOR)and modulus of elasticity (MOE).

Ligao internaOs valores mdios de ligao interna dos

painis esto apresentados na Tabela 6.Os painis produzidos com densidade nominal

de 0,90 g/cm e com teores de resina MUF de 12%(T4) e 15% (T5), apresentaram valores mdios deligao interna estatisticamente superiores emcomparao aos painis com densidade nominal de0,65 g/cm (T1, T2). No foram constatadasdiferenas estatsticas entre os valores mdios obtidospara os painis com densidade nominal de 0,65 g/cm, produzidos com resina UF e MUF. Os resultadosmostram que o aumento na densidade do painel deveser acompanhado de um aumento no teor de resina,tendo em vista que a rea superficial das partculas

ser maior nos painis com maior densidade. Arelao direta existente entre a densidade do painel,teor de resina e ligao interna, relatado por diversosautores, entre os quais, Maloney (1993), Kelly (1977)e Moslemi (1974).

Na comparao com os valores referenciaisdas normas, os painis com densidade nominal de 0,90g/cm, produzidos com 12% e 15% de resina MUF,apresentaram valores mdios de ligao internaexpressivamente superiores em relao ao valormnimo de 0,86 Mpa, exigido pela Norma CS 236-66(COMMERCIAL STANDARD, 1968), para painisaglomerados com densidade superior a 0,80 g/cm ecolagem fenlica.

4 CONCLUSESCom base nos resultados obtidos nesta

pesquisa, as seguintes concluses podem serapresentadas:

O aumento na densidade do painelaglomerado, acompanhado de aumento no teor deresina, contribuiu para reduo no inchamento emespessura e absoro de gua. Para o mdulo deruptura, mdulo de elasticidade e ligao interna, adensidade do painel, independente da quantidade deresina, foi o fator que contribuiu para o aumentosignificativo dos valores destas propriedadesmecnicas.

Os painis produzidos com densidade nominalde 0,90 g/cm e 12% de resina MUF, apresentaramvalores de propriedades mecnicas superiores emrelao ao valor mnimo exigido pela Norma CS 236-66 (COMMERCIAL STARDARD, 1968), parapainis aglomerados de alta densidade com colagemfenlica.

Flexo esttica (Mpa) Tratamento MOR MOE

T1 - 0,65 g/cm e 8% UF 0,685 b

267,087 b

T2 - 0,65 g/cm e 8% MUF 1,895 b

503,692 b

T3 - 0,90 g/cm e 8% MUF 8,728 ab 2075,689 a T4 - 0,90 g/cm e 12% MUF

17,507 a 2938,471 a T5 - 0,90 g/cm e 15% MUF

11,091 a 2373,243 a

Tabela 6 Valores mdios de ligao interna.Table 6 Average values of internal bond.

Tratamento Ligao Interna (Mpa)

T1 - 0,65 g/cm e 8% UF 0,19 c T2 - 0,65 g/cm e 8% MUF 0,42 c T3 - 0,90 g/cm e 8% MUF 0,71 bc T4 - 0,90 g/cm e 12% MUF

1,50 a T5 - 0,90 g/cm e 15% MUF

1,33 ab



As partculas finas destinadas s camadasexternas de painis aglomerados podem ser utilizadaspara fabricao de painis homogneos de altadensidade, para aplicaes semi-estruturais, tais comopiso para habitaes.

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